EWB軟件在電子電路的應(yīng)用論文

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

　　關(guān)鍵詞：EWB軟件；電子電路；應(yīng)用

　　隨著近年來社會的高速發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步，融合了計算機(jī)技術(shù)的各類應(yīng)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(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用到了各個行業(yè)當(dāng)中，其中EWB軟件在電子電路中的應(yīng)用則極具代表性，EWB軟件可以通過模擬電路的方式進(jìn)行電路連接與電路實(shí)驗(yàn)，利用計算機(jī)來模擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果。通過EWB軟件的應(yīng)用，可以有效提高電子電路的操作效率同時降低實(shí)驗(yàn)損耗，這必然是電子電路未來的發(fā)展趨勢，但是為了提升EWB軟件在電子電路中的應(yīng)用效果，應(yīng)該針對現(xiàn)階段EWB軟件在電子電路中的應(yīng)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(shè)計系統(tǒng)當(dāng)中具有較強(qiáng)實(shí)用性的系統(tǒng)。它在設(shè)計當(dāng)中將電路仿真、計算機(jī)輔助設(shè)計以及印制板輸出進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合使其具有廣泛的應(yīng)用空間。在其主頁面中排布著常用的應(yīng)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(qū)以及仿真電路所需要電源開關(guān)。在EWB的菜單當(dāng)中對于軟件當(dāng)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自定義部件箱兩個部分共同構(gòu)成，部件箱的功能是儲存EWB軟件當(dāng)中的所有可用元件即承擔(dān)軟件中元件庫的作用，而用戶自定義部件箱的存在為EWB軟件的使用提供了個性化的空間，用戶可以根據(jù)自身的需求以及習(xí)慣將EWB軟件中沒有的電路以及器件通過sub—circuit子電路的形式將其納入到用戶的自定義部件箱當(dāng)中，這樣一來在連接電路當(dāng)中就可以隨時調(diào)用用戶常用的子電路，這樣的設(shè)計一方面可以提高用戶的使用效率，另一方面則可以大量減少由于用戶操作失誤而產(chǎn)生的錯誤。測試儀器架當(dāng)中則儲存了相當(dāng)多的可用測試儀器，如函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、萬用表以及示波器等，是虛擬測試儀器的集合，而在實(shí)際的使用過程中需要首先將所需儀器拖入工作區(qū)然后將根據(jù)需要進(jìn)行測試點(diǎn)的連接。對于測試儀器架當(dāng)中的虛擬測試儀器來說其操作規(guī)則與方法與實(shí)際的測試儀器幾乎完全相同，與此同時其對于數(shù)據(jù)的顯示方式也與實(shí)際的測試儀器一樣具有直觀與方便的特點(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單方便，對于完成一個電路來說使用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(shè)計思路進(jìn)行電路連接即可，在完成電路連接后用戶還可以通過虛擬測試儀器直觀的看到電路連接的成果，其體驗(yàn)與在現(xiàn)實(shí)當(dāng)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(yàn)豐富的用戶而言，這樣的設(shè)計有助于其在使用過程中通過更為真實(shí)與熟悉的使用體驗(yàn)幫助其更快的接受EWB軟件的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方式，而對于實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)薄弱的用戶來說，這樣的設(shè)計則可以拓寬其對于相關(guān)儀器與電子元件的認(rèn)知，在實(shí)際的操作過程中更為快速的學(xué)習(xí)。除此之外，EWB仿真軟件通過對電路的模擬提供了多種類的電路分析，使用者運(yùn)用電路分析不但可以對電路的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)時域、頻域和器件的線性、非線性部分電路進(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(zhǔn)確的為用戶分析電路的實(shí)際狀態(tài)，有助于用戶對電路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時的把控進(jìn)而有效提升用戶的工作質(zhì)量與效率。用戶在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中除了可以高質(zhì)量高效率的完成原設(shè)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。例如用戶可以針對已完成的仿真電路進(jìn)行障礙設(shè)置，使原仿真電路出現(xiàn)斷路、短路、漏電等電路故障，在這一過程中用戶可以直觀的觀察到原仿真電路出現(xiàn)故障后的實(shí)際電路狀態(tài)，這樣的做法有助于用戶對原電路產(chǎn)生更為深入的了解，同時用戶在這一過程中可以檢測自身針對故障的預(yù)測是否準(zhǔn)確，在過程中完善自身對于電路的理解。在使用EWB軟件進(jìn)行仿真的過程中，EWB軟件會自動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(shù)據(jù)的自動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(zhǔn)確的保存了重要數(shù)據(jù)。除此之外，EWB軟件還具備不斷發(fā)展完善的應(yīng)用優(yōu)勢，隨著計算機(jī)水平的不斷發(fā)展EWB軟件中的算法與功能必然會不斷得以完善優(yōu)化。

　　三、EWB軟件應(yīng)用流程

　　（一）編輯原理圖

　　本文以模擬二階電路的瞬態(tài)響應(yīng)和應(yīng)用暫態(tài)響應(yīng)測量電感線圈的參數(shù)為例，通過其操作流程的整理來展現(xiàn)完整的EWB軟件的應(yīng)用流程。模擬電路原理圖1，打開EWB軟件主菜單文件菜單下新建菜單，然后根據(jù)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_EWB軟件后進(jìn)行直接編輯，原因在于當(dāng)用戶關(guān)閉EWB軟件時，EWB軟件系統(tǒng)會自動提示用戶對當(dāng)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(shù)信號發(fā)生器，鼠標(biāo)拖入模擬電路，通過鼠標(biāo)雙擊函數(shù)信號發(fā)生器來設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，模擬現(xiàn)實(shí)中改變發(fā)生器的參數(shù)。本次試驗(yàn)將參數(shù)設(shè)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(shè)置，在本模擬電路中共有三個元器件，分別為電阻R、電容C以及電感L，針對這三個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Windows主菜單中的Passive（無源菜單）子菜單中進(jìn)行選取拖出。但是當(dāng)將三個元件拖出到工作臺后可以發(fā)現(xiàn)，此時三個元件都有其系統(tǒng)默認(rèn)數(shù)值，針對本文的模擬電路，系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置并不合適，用戶需要將數(shù)值更改為適合本次模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)值。具體操作為雙擊元器件，在彈出的對話框中進(jìn)行數(shù)值以及單位的設(shè)置，設(shè)置完成后點(diǎn)擊確認(rèn)。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器件庫中，方便使用者以后的調(diào)用，提高使用者的工作效率。使用者可以通過鼠標(biāo)右鍵單擊元器件，選擇添加至常用選項(xiàng)即可將元器件添加到用戶常用元器件庫。在完成上述操作后進(jìn)行示波器的放置與設(shè)置，由于示波器屬于一種測試儀器，用戶可以在主界面的儀器圖標(biāo)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(yàn)中虛擬雙蹤示蹤器通過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，屏幕中就會顯示一個更為清晰明了的波形圖，使用者此時可以設(shè)置其參數(shù)，點(diǎn)擊縮小按鈕示將會還原示波器。在測量時，虛擬示波器可采用正邊緣或負(fù)邊緣進(jìn)行內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)兩者不同的觸發(fā)方式，基準(zhǔn)時間可在秒到納秒的范圍內(nèi)調(diào)整。通過卷動時間軸來提高測量精度，對電路內(nèi)電壓進(jìn)行精準(zhǔn)測量。開啟仿真按鈕，示波器開始工作移動示波器探頭到新的測量點(diǎn)過程中不必關(guān)閉仿真。完成示波器的放置與設(shè)置后，就已經(jīng)完成了所有的元器件以及儀器的放置與設(shè)置工作，接下來就應(yīng)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便，連接模擬電路元件時點(diǎn)擊需要連接的一個元件的一端小黑點(diǎn)，拖動小黑點(diǎn)至另一個需要連接的元件一端，松開鼠標(biāo)就完成了兩個元件的連接。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，對于線路連接這部分的操作而言，一般來說元件之間的線段都會自動生成直線或者帶直角的折線，除此之外對聯(lián)通的線路進(jìn)行單擊還會彈出六種可選顏色，這樣的設(shè)計有助于用戶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(xiàn)連接錯誤的情況，可以通過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)拖動離開元器件一端，則此條連線就會消失，用戶可以進(jìn)行重新連線。

　�。ǘ�）仿真計算

　　第一步，進(jìn)行仿真設(shè)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(xiàng)，在彈出的對話框中選擇瞬態(tài)分析，然后點(diǎn)擊EWB軟件右上角開關(guān)按鈕，電路進(jìn)入瞬態(tài)分析，右側(cè)的仿真小框會記錄仿真數(shù)據(jù)。第二，模擬電路完成，小框內(nèi)的跳變時間在電路設(shè)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軟件會進(jìn)行自動報錯，提示使用者改正后再進(jìn)行電路仿真。

　　（三）應(yīng)用暫態(tài)響應(yīng)測量電感線圈的參數(shù)在實(shí)際的操作當(dāng)中，一個未知電感的內(nèi)阻值r可以使用萬用表進(jìn)行估測，而電感值L則無法直接進(jìn)行測量。通過本次EWB軟件的仿真使用的暫態(tài)響應(yīng)法，將設(shè)定為延時10ms的延時開關(guān)對電路進(jìn)行調(diào)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(kuò)展后的示波器，開啟電路后一段時間再點(diǎn)擊暫停按鈕，從顯示器上的定位線可以得到電阻上電壓的穩(wěn)態(tài)位U=8V，然后移動定位線直到曲線上升到V2=0。632U=50。74V，此時測得其對應(yīng)時間為t2=10。0984ms，然而模擬電路延時啟動10ms，因此電路的實(shí)際時間常數(shù)為t=0。0984ms。此時，可以計算出：L=（R+r）t—14。76mH，誤差保持在1。6%（電感線圈實(shí)際值為：L=15mH，r=50Ω）。

　　四、EWB軟件在使用過程中的技巧

　　第一由于EWB軟件采用自動布線設(shè)置，每當(dāng)使用者從一個元器件的一端連接到另一個元器件的一端，EWB軟件會自行完成電路連接。在EWB軟件中，每一個節(jié)點(diǎn)都由五個有效點(diǎn)構(gòu)成，四個小點(diǎn)分布在節(jié)點(diǎn)的四個方向上，且當(dāng)鼠標(biāo)指定時小點(diǎn)才會顯示，當(dāng)鼠標(biāo)選中大點(diǎn)之后，鼠標(biāo)的形狀從箭頭變?yōu)樾∈值男螤睿�此時可以對點(diǎn)進(jìn)行移動以及刪除的操作。而鼠標(biāo)選中小點(diǎn)時則可以從小點(diǎn)所在方向進(jìn)行斷線或者引線的操作。第二客觀條件影響，有時會出現(xiàn)線路沒有連接上元件但是肉眼無法分辨的情況發(fā)生。發(fā)生這種情況時，往往電路會出現(xiàn)斷路等故障，并且難以找出其中原因浪費(fèi)時間，針對這一問題可以通過移動元件解決，如果線路連接沒有問題那么一旦元件的位置發(fā)生變化線路也會隨著元件位置的變化而改變，而一旦線路出現(xiàn)沒有連接上的情況，此時元件的移動無法引發(fā)連線的動態(tài)變化，因此電路連接后，用戶可以通過移動元件進(jìn)行線路連接的檢查工作。第三使用者可以改變元件的方向，進(jìn)而有效避免線路連接過于雜亂的情況發(fā)生。第四了保障電路實(shí)驗(yàn)的安全進(jìn)行，在EWB軟件中具有自動檢測功能的報錯系統(tǒng)，會在使用者進(jìn)行錯誤的接線和元器件的選擇時進(jìn)行報錯，為使用者進(jìn)行實(shí)物連接減少風(fēng)險。

　　五、結(jié)語

　　綜上所述，現(xiàn)階段EWB在電子電路實(shí)驗(yàn)中具有極為重要的應(yīng)用，并且針對當(dāng)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(yīng)用中的操作流程，這足以證明EWB軟件的應(yīng)用價值。EWB軟件在教學(xué)中也起到了不菲的作用，強(qiáng)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(xí)，為教與學(xué)提供了便捷的訓(xùn)練平臺，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)興趣、操作素養(yǎng)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(jié)約了制作課件、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)成本。但是筆者認(rèn)為目前EWB軟件還處于發(fā)展的過程中，隨著未來技術(shù)水平的不斷提升EWB軟件的功能必然會得以不斷的完善優(yōu)化，屆時EWB軟件必然會在電子電路中具備更大的應(yīng)用價值，更加完美的融入現(xiàn)代科技的應(yīng)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