EWB軟件在電子電路的應用論文

EWB軟件在電子電路的應用論文

　　摘要：EWB軟件在電子電路中具有極為重要的應用，本文首先簡(jiǎn)要介紹了EWB軟件的運行環(huán)境，然后探究了EWB軟件的基本特點(diǎn)與優(yōu)勢，并且通過(guò)仿真二階電路的瞬態(tài)響應以及暫態(tài)響應來(lái)測量電感線(xiàn)圈的參數作為例子，完整展示了EWB仿真的操作過(guò)程，最終根據筆者經(jīng)驗提出了一些EWB軟件實(shí)際應用當中的技巧。希望本文可以為EWB軟件在電子電路中的應用提供有效參考。

　　關(guān)鍵詞：EWB軟件；電子電路；應用

　　隨著(zhù)近年來(lái)社會(huì )的高速發(fā)展以及計算機技術(shù)的快速進(jìn)步，融合了計算機技術(shù)的各類(lèi)應用已經(jīng)嵌入了人們的生活，有效地提高了人們的生活品質(zhì)以及工作效率。在這種背景下，計算機技術(shù)廣泛應用到了各個(gè)行業(yè)當中，其中EWB軟件在電子電路中的應用則極具代表性，EWB軟件可以通過(guò)模擬電路的方式進(jìn)行電路連接與電路實(shí)驗，利用計算機來(lái)模擬現實(shí)實(shí)驗的實(shí)驗效果。通過(guò)EWB軟件的應用，可以有效提高電子電路的操作效率同時(shí)降低實(shí)驗損耗，這必然是電子電路未來(lái)的發(fā)展趨勢，但是為了提升EWB軟件在電子電路中的應用效果，應該針對現階段EWB軟件在電子電路中的應用進(jìn)行深入的研究探討。

　　一、EWB軟件環(huán)境介紹

　　就目前而言，EWB軟件是集成電路設計系統當中具有較強實(shí)用性的系統。它在設計當中將電路仿真、計算機輔助設計以及印制板輸出進(jìn)行了有機的結合使其具有廣泛的應用空間。在其主頁(yè)面中排布著(zhù)常用的應用工具，其中包括：常用工具按鈕、測試儀器架、部件箱、菜單、工作區以及仿真電路所需要電源開(kāi)關(guān)。在EWB的菜單當中對于軟件當中所有可用的工具以及命令進(jìn)行了有序的排列。而部件箱則由部件箱以及用戶(hù)自定義部件箱兩個(gè)部分共同構成，部件箱的功能是儲存EWB軟件當中的所有可用元件即承擔軟件中元件庫的作用，而用戶(hù)自定義部件箱的存在為EWB軟件的使用提供了個(gè)性化的空間，用戶(hù)可以根據自身的需求以及習慣將EWB軟件中沒(méi)有的電路以及器件通過(guò)sub—circuit子電路的形式將其納入到用戶(hù)的自定義部件箱當中，這樣一來(lái)在連接電路當中就可以隨時(shí)調用用戶(hù)常用的子電路，這樣的設計一方面可以提高用戶(hù)的使用效率，另一方面則可以大量減少由于用戶(hù)操作失誤而產(chǎn)生的錯誤。測試儀器架當中則儲存了相當多的可用測試儀器，如函數發(fā)生器、邏輯分析儀、萬(wàn)用表以及示波器等，是虛擬測試儀器的集合，而在實(shí)際的使用過(guò)程中需要首先將所需儀器拖入工作區然后將根據需要進(jìn)行測試點(diǎn)的連接。對于測試儀器架當中的虛擬測試儀器來(lái)說(shuō)其操作規則與方法與實(shí)際的測試儀器幾乎完全相同，與此同時(shí)其對于數據的顯示方式也與實(shí)際的測試儀器一樣具有直觀(guān)與方便的特點(diǎn)。

　　二、EWB軟件的基本特點(diǎn)與優(yōu)勢

　　首先EWB軟件在實(shí)際使用中可以明顯感受到其使用方法的簡(jiǎn)單方便，對于完成一個(gè)電路來(lái)說(shuō)使用EWB軟件進(jìn)行仿真操作只需要將所需工具儀器以及相關(guān)元件拖入工作臺，再將其按照設計思路進(jìn)行電路連接即可，在完成電路連接后用戶(hù)還可以通過(guò)虛擬測試儀器直觀(guān)的看到電路連接的成果，其體驗與在現實(shí)當中進(jìn)行電路連接差別不大，但是所有工作都可以在工作臺中完成。對于實(shí)際操作經(jīng)驗豐富的用戶(hù)而言，這樣的設計有助于其在使用過(guò)程中通過(guò)更為真實(shí)與熟悉的使用體驗幫助其更快的接受EWB軟件的虛擬仿真實(shí)驗方式，而對于實(shí)際操作經(jīng)驗薄弱的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這樣的設計則可以拓寬其對于相關(guān)儀器與電子元件的認知，在實(shí)際的操作過(guò)程中更為快速的學(xué)習。除此之外，EWB仿真軟件通過(guò)對電路的模擬提供了多種類(lèi)的電路分析，使用者運用電路分析不但可以對電路的瞬態(tài)、穩態(tài)時(shí)域、頻域和器件的線(xiàn)性、非線(xiàn)性部分電路進(jìn)行分析，還可以對電路零極點(diǎn)、容差以及離散傅里葉多種電路進(jìn)行分析，準確的為用戶(hù)分析電路的實(shí)際狀態(tài)，有助于用戶(hù)對電路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的把控進(jìn)而有效提升用戶(hù)的工作質(zhì)量與效率。用戶(hù)在實(shí)際的應用當中除了可以高質(zhì)量高效率的完成原設計電路的仿真工作以外還可以利用EWB軟件便捷的操作特點(diǎn)進(jìn)行電路的深入探究分析。例如用戶(hù)可以針對已完成的仿真電路進(jìn)行障礙設置，使原仿真電路出現斷路、短路、漏電等電路故障，在這一過(guò)程中用戶(hù)可以直觀(guān)的觀(guān)察到原仿真電路出現故障后的實(shí)際電路狀態(tài)，這樣的做法有助于用戶(hù)對原電路產(chǎn)生更為深入的了解，同時(shí)用戶(hù)在這一過(guò)程中可以檢測自身針對故障的預測是否準確，在過(guò)程中完善自身對于電路的理解。在使用EWB軟件進(jìn)行仿真的過(guò)程中，EWB軟件會(huì )自動(dòng)記錄使用者的測試記錄，提供相似的元器件供使用者選擇，這些數據的自動(dòng)存儲一方面有效削減了軟件使用人員的工作量，另一方面則更為準確的保存了重要數據。除此之外，EWB軟件還具備不斷發(fā)展完善的應用優(yōu)勢，隨著(zhù)計算機水平的不斷發(fā)展EWB軟件中的算法與功能必然會(huì )不斷得以完善優(yōu)化。

　　三、EWB軟件應用流程

　�。ㄒ唬┚庉嬙�理圖

　　本文以模擬二階電路的瞬態(tài)響應和應用暫態(tài)響應測量電感線(xiàn)圈的參數為例，通過(guò)其操作流程的整理來(lái)展現完整的EWB軟件的應用流程。模擬電路原理圖1，打開(kāi)EWB軟件主菜單文件菜單下新建菜單，然后根據模擬仿真電路原理圖所示，將其需要的元件依照原理圖的位置拖入到工作臺，然后按照原理圖所示進(jìn)行電路連接�；蛘咴诖蜷_(kāi)EWB軟件后進(jìn)行直接編輯，原因在于當用戶(hù)關(guān)閉EWB軟件時(shí)，EWB軟件系統會(huì )自動(dòng)提示用戶(hù)對當前工作臺中的電路進(jìn)行命名與保存。首先進(jìn)行信號源的選擇，在主菜單儀表器中選擇函數信號發(fā)生器，鼠標拖入模擬電路，通過(guò)鼠標雙擊函數信號發(fā)生器來(lái)設置各項參數，模擬現實(shí)中改變發(fā)生器的參數。本次試驗將參數設置為頻率100Hz、幅度5V、方波波形以及50％的占空比。其次對電路中所需的元器件進(jìn)行拖出與設置，在本模擬電路中共有三個(gè)元器件，分別為電阻R、電容C以及電感L，針對這三個(gè)電子元件可以在主界面中的元件庫進(jìn)行選取操作，也可以通過(guò)Windows主菜單中的Passive（無(wú)源菜單）子菜單中進(jìn)行選取拖出。但是當將三個(gè)元件拖出到工作臺后可以發(fā)現，此時(shí)三個(gè)元件都有其系統默認數值，針對本文的模擬電路，系統默認設置并不合適，用戶(hù)需要將數值更改為適合本次模擬實(shí)驗的數值。具體操作為雙擊元器件，在彈出的對話(huà)框中進(jìn)行數值以及單位的設置，設置完成后點(diǎn)擊確認。在日常使用中，使用者可以將經(jīng)常使用的一些器件或者電路模塊存儲在用戶(hù)器件庫中，方便使用者以后的調用，提高使用者的工作效率。使用者可以通過(guò)鼠標右鍵單擊元器件，選擇添加至常用選項即可將元器件添加到用戶(hù)常用元器件庫。在完成上述操作后進(jìn)行示波器的放置與設置，由于示波器屬于一種測試儀器，用戶(hù)可以在主界面的儀器圖標庫中找到示波器，依照仿真電路原理圖所示將其拖入工作臺的合適位置。本實(shí)驗中虛擬雙蹤示蹤器通過(guò)EWB軟件模擬真實(shí)示波器操作，降低了其使用難度，假如使用者點(diǎn)擊右上角得到放大按鈕，屏幕中就會(huì )顯示一個(gè)更為清晰明了的波形圖，使用者此時(shí)可以設置其參數，點(diǎn)擊縮小按鈕示將會(huì )還原示波器。在測量時(shí)，虛擬示波器可采用正邊緣或負邊緣進(jìn)行內觸發(fā)或外觸發(fā)兩者不同的觸發(fā)方式，基準時(shí)間可在秒到納秒的范圍內調整。通過(guò)卷動(dòng)時(shí)間軸來(lái)提高測量精度，對電路內電壓進(jìn)行精準測量。開(kāi)啟仿真按鈕，示波器開(kāi)始工作移動(dòng)示波器探頭到新的測量點(diǎn)過(guò)程中不必關(guān)閉仿真。完成示波器的放置與設置后，就已經(jīng)完成了所有的元器件以及儀器的放置與設置工作，接下來(lái)就應該依照仿真電路原理圖將各元器件與儀器進(jìn)行連接。在EWB軟件中電路的連接極為簡(jiǎn)便，連接模擬電路元件時(shí)點(diǎn)擊需要連接的一個(gè)元件的一端小黑點(diǎn)，拖動(dòng)小黑點(diǎn)至另一個(gè)需要連接的元件一端，松開(kāi)鼠標就完成了兩個(gè)元件的連接。使用這樣的方式可以在EWB軟件中完成所有元件的連接工作，對于線(xiàn)路連接這部分的操作而言，一般來(lái)說(shuō)元件之間的線(xiàn)段都會(huì )自動(dòng)生成直線(xiàn)或者帶直角的折線(xiàn)，除此之外對聯(lián)通的線(xiàn)路進(jìn)行單擊還會(huì )彈出六種可選顏色，這樣的設計有助于用戶(hù)清楚元件之間的連接情況，更清楚的把控電路連接狀態(tài)。一旦出現連接錯誤的情況，可以通過(guò)單擊略微偏離元件端鈕小黑點(diǎn)的位置，將元器件一端的小黑點(diǎn)拖動(dòng)離開(kāi)元器件一端，則此條連線(xiàn)就會(huì )消失，用戶(hù)可以進(jìn)行重新連線(xiàn)。

　�。ǘ�）仿真計算

　　第一步，進(jìn)行仿真設置，此原理分析為電力瞬態(tài)分析，在主菜單點(diǎn)擊電路菜單，選擇電路分析選項，在彈出的對話(huà)框中選擇瞬態(tài)分析，然后點(diǎn)擊EWB軟件右上角開(kāi)關(guān)按鈕，電路進(jìn)入瞬態(tài)分析，右側的仿真小框會(huì )記錄仿真數據。第二，模擬電路完成，小框內的跳變時(shí)間在電路設置完成后進(jìn)入完成狀態(tài)，顯示SteadyState。假如使用者的EWB模擬仿真電路存在違反電路原理的連接及使用，EWB軟件會(huì )進(jìn)行自動(dòng)報錯，提示使用者改正后再進(jìn)行電路仿真。

　�。ㄈ�）應用暫態(tài)響應測量電感線(xiàn)圈的參數在實(shí)際的操作當中，一個(gè)未知電感的內阻值r可以使用萬(wàn)用表進(jìn)行估測，而電感值L則無(wú)法直接進(jìn)行測量。通過(guò)本次EWB軟件的仿真使用的暫態(tài)響應法，將設定為延時(shí)10ms的延時(shí)開(kāi)關(guān)對電路進(jìn)行調整，從虛擬示波器中獲得電阻上電壓的變化情況，雙擊拓展按鈕顯示擴展后的示波器，開(kāi)啟電路后一段時(shí)間再點(diǎn)擊暫停按鈕，從顯示器上的定位線(xiàn)可以得到電阻上電壓的穩態(tài)位U=8V，然后移動(dòng)定位線(xiàn)直到曲線(xiàn)上升到V2=0。632U=50。74V，此時(shí)測得其對應時(shí)間為t2=10。0984ms，然而模擬電路延時(shí)啟動(dòng)10ms，因此電路的實(shí)際時(shí)間常數為t=0。0984ms。此時(shí)，可以計算出：L=（R+r）t—14。76mH，誤差保持在1。6%（電感線(xiàn)圈實(shí)際值為：L=15mH，r=50Ω）。

　　四、EWB軟件在使用過(guò)程中的技巧

　　第一由于EWB軟件采用自動(dòng)布線(xiàn)設置，每當使用者從一個(gè)元器件的一端連接到另一個(gè)元器件的一端，EWB軟件會(huì )自行完成電路連接。在EWB軟件中，每一個(gè)節點(diǎn)都由五個(gè)有效點(diǎn)構成，四個(gè)小點(diǎn)分布在節點(diǎn)的四個(gè)方向上，且當鼠標指定時(shí)小點(diǎn)才會(huì )顯示，當鼠標選中大點(diǎn)之后，鼠標的形狀從箭頭變?yōu)樾∈值男螤�，此時(shí)可以對點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)以及刪除的操作。而鼠標選中小點(diǎn)時(shí)則可以從小點(diǎn)所在方向進(jìn)行斷線(xiàn)或者引線(xiàn)的操作。第二客觀(guān)條件影響，有時(shí)會(huì )出現線(xiàn)路沒(méi)有連接上元件但是肉眼無(wú)法分辨的情況發(fā)生。發(fā)生這種情況時(shí)，往往電路會(huì )出現斷路等故障，并且難以找出其中原因浪費時(shí)間，針對這一問(wèn)題可以通過(guò)移動(dòng)元件解決，如果線(xiàn)路連接沒(méi)有問(wèn)題那么一旦元件的位置發(fā)生變化線(xiàn)路也會(huì )隨著(zhù)元件位置的變化而改變，而一旦線(xiàn)路出現沒(méi)有連接上的情況，此時(shí)元件的移動(dòng)無(wú)法引發(fā)連線(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化，因此電路連接后，用戶(hù)可以通過(guò)移動(dòng)元件進(jìn)行線(xiàn)路連接的檢查工作。第三使用者可以改變元件的方向，進(jìn)而有效避免線(xiàn)路連接過(guò)于雜亂的情況發(fā)生。第四了保障電路實(shí)驗的安全進(jìn)行，在EWB軟件中具有自動(dòng)檢測功能的報錯系統，會(huì )在使用者進(jìn)行錯誤的接線(xiàn)和元器件的選擇時(shí)進(jìn)行報錯，為使用者進(jìn)行實(shí)物連接減少風(fēng)險。

　　五、結語(yǔ)

　　綜上所述，現階段EWB在電子電路實(shí)驗中具有極為重要的應用，并且針對當前的技術(shù)水平，相關(guān)單位已經(jīng)有了EWB軟件在電子電路應用中的操作流程，這足以證明EWB軟件的應用價(jià)值。EWB軟件在教學(xué)中也起到了不菲的作用，強大的電路模擬和豐富的元器件庫，以及便于制作教學(xué)課件的特點(diǎn)，方便了老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習，為教與學(xué)提供了便捷的訓練平臺，能夠提高學(xué)生的學(xué)習學(xué)習興趣、操作素養和科研水平的能力平臺。EWB軟件能夠活躍課堂氛圍，提高教師的教學(xué)質(zhì)量，節約了制作課件、實(shí)驗實(shí)訓成本。但是筆者認為目前EWB軟件還處于發(fā)展的過(guò)程中，隨著(zhù)未來(lái)技術(shù)水平的不斷提升EWB軟件的功能必然會(huì )得以不斷的完善優(yōu)化，屆時(shí)EWB軟件必然會(huì )在電子電路中具備更大的應用價(jià)值，更加完美的融入現代科技的應用，發(fā)揮不可小覷的作用。

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　　作者：諶洪偉 華旭奮 趙勇