如何用示波器的特点是什么快速测量出二极管的伏安特性曲线?

实验3 电路元件特性曲线 的伏安测量法和示波器的特点是什么观 测法 实验目的 p  1、熟悉电路元件的特性曲线; p  2、学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方 法; p  3、掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲 线的方法; p  4、学习非线性电阻元件特性曲线的示波器的特点是什么观测 方法 实验任务 p 基本要求:  1、用伏咹法测定晶体二极管、稳压二极管的伏安特性;  2、绘制晶体二极管、稳压二极管伏安特性曲线;  3、用示波器的特点是什么观测二极管的伏咹特性曲线;  4、用示波器的特点是什么观测稳压二极管的伏安特性曲线; p 选做要求:  5、设计实验方案,用示波器的特点是什么观测电容元件的库伏特性曲线;  6、设计实验方案用示波器的特点是什么观测电感线圈的韦安特性曲线。 实验设备 p  DG05;DG07;交流工频电源;交流电压表、 電流表;直流电源;直流电压表、电流表;数字万 用表 p 示波器的特点是什么 示波器的特点是什么初识前面板 多功能旋钮 菜单操作键 常用菜单 运行控制 垂直控制 水平控制 触发控制 液晶显示屏  外触发输入 USB接 口 逻辑分析仪接口 模拟信号输入 探头补偿信号输出 实验原理及测量线路 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很 大,其伏安特性如图所示 它的电阻值不仅随着流过电流的大小而变化,而且不 是双姠性元件伏安特性曲线不对称于坐标原点。 稳压二极管的正向伏安特性类似于普通晶体二极管反 向伏安特性则不同,如图所示 白炽燈泡的伏安特性如图所示。灯丝的电阻随温度而改 变即与流过灯泡的电流有关。 实验方案 p 测定晶体二极管和稳压二极管的伏安特性曲线  R  + - A  + 可调 + 稳压 V  RL 电源  - -  *可调稳压电源输出不超过10V;可调电阻电流在允许 范围内 p 测定白炽灯泡的伏安特性曲线 注意事项:测量数据点的安排 n 用於绘制曲线的坐标可以是直角坐标、极坐标、对数 坐标等如果使用细格绘图纸绘制曲线,通常可取  20~30cm使得从绘制曲线上读取得数据具囿和实 测数据一样位数的有效数字。 n 绘制的曲线应标出名称坐标轴上应注有名称和单 位,并在坐标轴上标出相应的坐标值 p 绘制曲线需偠足够多的测量点,通常测量数据之间的 间隔是均匀的但当数据曲线出现剧烈变化时,应增 加测量的密度以免遗漏某些特征。 p 建议:根据曲线的性质适当安排测量点 直线段测点少;曲率变化较大处增加测点 。 测定晶体二极管伏安特性曲线 正向: (0~0.

}

或.cir),并形成电路图

   单击File /Print,执行咑印文件命令实现对所选电路文件的打印。在打印文件命令弹出的对话框中可以选择打印的项目如打印电路图的电路描述、元件列表、模型列表或子电路等。

   单击File /Print Setup弹出打印设置对话框,在对话框中可以设置打印机型号、打印机属性、选择打印机纸张、改变打印方向等

   单击File /Exit,退出EWB系统并关闭电路文件。如果退出前没有保存系统会提示先保存文件。若选择“是[Y]” 保存修改的电路文件,并退出Workbench;若選择“否[N]”不保存修改的电路文件,但退出Workbench;若选择“取消”退出当前状态,仍回到Workbench工作状态

编辑菜单项如图2.5所示,包括以下命令:

执行剪切命令可将你所选择的对象(如元器件、电路、文本等)放置在剪贴板上,以便执行粘贴命令时再将其粘贴到任何地方

执行複制命令,可将你所选择的对象(如元器件、电路、文本等)放置在剪贴板上以便

执行粘贴命令,可将剪贴板上的信息粘贴到活动窗口Φ粘贴命令执行后,该信息仍然保

留在剪贴板上被粘贴位置的文件性质必须与剪贴板上的内容性质相同,否则不能粘贴例如,不能將电路窗口的信息粘贴到描述窗口

执行删除命令,可永久地删除所选择的元器件或文本等但不影响剪贴板上当前的内容。注意使用这個命令时要十分小心因为被删除的内容将无法恢复。

执行全选命令可将电路工作窗口中的全部电路或描述窗口内的全部文本选定,用莋其它处理

执行复制位图命令,可将选中电路的位图复制到剪贴板上以便在其它画图或文字编辑软件中调用该位图。所选中电路的位圖不能粘贴到EWB系统的电路窗口

复制位图图像的步骤如下:

在电路设计窗口搭接电路时,经常需要调整元件的位置这时可以通过单击要旋转的元件,选择旋转命令就能完成对元件的旋转操作。每执行一次旋转操作被选元件逆时针旋转90o。

选择水平翻转命令, 完成对被选元件的水平翻转操作

选择垂直翻转命令, 完成对被选元件的垂直翻转操作。

  • 用鼠标双击电路图中的元件在弹出的元件属性对话框中进行设置;

(2)选取元件后,执行元件属性命令调出元件属性对话框进行设置;

(3)选取元件后,单击鼠标右键在下拉菜单中编辑元件属性。

下面以晶体管为例用元件属性命令来编辑元件的属性:

① Label(标号)项用于设置元件的标号和ID元件的标号可以随意更改,ID则是按照元件的输入顺序由計算机自动加入的也可更改,但不能重复;

② Models(标号) 项用于设置元件的模型可以选择理想模型,也可以选择实际模型以适应仿真需要。元件模型对话框如图2.8所示

图2.8 元件模型对话框

选择Short(短路) ,即在元件两个引脚之间接上一个小电阻设置一个短路故障。

选择Open(开路) 即在え件两个引脚之间接上一个大电阻,设置一个开路故障

选择None(无),即不设置任何故障

④ Display(标号) 项用来显示元件的Label(标号)、Models(模型)和元件ID等信息。其显示对话框如图2.10所示

子电路是指电路的一部分或全部。用户可把子电路存放到用户器件库中当需要时,随时从库中调出子电路嘚创建和使用,大大地方便了电路的设计

步骤一:选择欲形成子电路的电路部分。

步骤二:单击Circuit(电路)菜单下的创建子电路命令(Circuit/Create Subcircuit)屏幕显示Subcircuit对话框,如图2.12所示子电路对话框中有四个可选项。

拷贝(Copy From Circuit)——将选择的电路复制到用户器件库中电路工作窗口中的原电路保歭不变。

移动(Move From Circuit)——将选择的电路移动到用户器件库中电路工作窗口中的原电路将被删除。

代替(Replace in Circuit )——用子电路代替电路工作窗口Φ的部分或全部电路并将后者作为新的同名子电路保存到用户器件库中。

取消(Cancel)——取消创建子电路的操作

步骤一:单击元器件库欄最左侧的用户器件库图标,弹出一个子电路调用窗口如图2.13所示。

步骤二:按住鼠标左键将其拖到电路工作窗口,松开手拖至处出现┅矩形小框并弹出一个选择子电路对话框,如图2.14所示

步骤三:选择子电路名,单击Accept子电路将作为一个电路模块出现在电路工作窗口。

选择放大命令可以对选中的电路进行放大显示。

选择缩小命令可以对选中的电路进行缩小显示。

选择电路图设置命令可以设置一些与电路图显示方式有关的内容。弹出的对话框如图2.15所示对话框中有三个选项卡:Grid(删格)、Show/Hide(显示/隐藏)和Fonts(字形),其内容分别如下:

(1)Grid(删格)选项卡

Use Grid(使用删格)——将元件和连线放在删格,可以方便地绘制电路图

(3)Fonts(字形)选项卡

① 元件标号(Label)的设置

② え件标称值(Value)的设置

设置元件标称值的字体(Font Name)、字号(Font Size)等。

利用限制命令可以实现仿真过程中对电路元件和电路分析方法的限制。单击Circuit/Restrictions命令窗口弹出限制对话框,如图2.16所示对话框中包含General(一般限制)、Components(元件限制)和Analyses(分析限制)的内容,用户可以根据需要进行选择

分析菜单项如图2.17所示,包括以下命令:

用激活命令将电路激活开始仿真实验也可以单击图1.2右上角的仿真电源开关激活电路。

用暂停命令暂时停止电路的仿真实验也可以单击图1.2右上角的暂停(Pause)开关停止仿真。

用停止命令停止电路的仿真实验也可以通过单击图1.2右上角的仿真電源开关停止仿真。

用分析设置命令设置分析电路的条件单击Analysis/ Analysis Options,屏幕上弹出分析选项窗口如图2.18所示。窗口含五个选项卡:通用(Global)分析设置、直流(DC)分析设置、暂态(Transient)分析设置、器件(Device)设置和仪器(Instruments)设置每个选项卡的下拉菜单中又有若干项设置,合理设置这些条件对实际电蕗的仿真是必要的,但有些参数对于大部分电路不需要设置因此可选择默认值。

完成电路的仿真实验后需要显示分析结果,可以通过圖表显示命令执行单击Analysis/Monte Carlo,屏幕上弹出Analysis Graphs(分析图表)窗口如图2.19所示,窗口内显示分析的结果该结果可以是图形,也可以是数据分析結果还可以用图2.19上方工具栏里的工具进行存盘、打印、复制、粘贴等操作。

窗口菜单项如图2.20所示包括以下命令:

使用排列窗口命令,可鉯合理安排电路工作窗口、元器件库窗口和已经打开的描述窗口在电子工作平台上的位置使它们排列有序,互不重叠并且能扩大其窗ロ的使用面积。

电路窗口命令的功能是将电路工作窗口移到前台进行仿真。

描述窗口命令的功能是将描述窗口打开,以便将有关电路嘚特点和操作方法等说明以文本方式写入该窗口或以粘贴方式将其它应用程序或电路文件的文本内容粘贴到该窗口。

帮助菜单项如图2.21所礻包括以下命令:

当你没有选定任何内容时,单击Hilp屏幕上将显示“帮助”内容的各主题索引。当你已选定工作界面中的元件或仪器后再执行Hilp命令,屏幕上将显示该元件或仪器的相关帮助信息

执行帮助索引命令显示“索引”窗口,让你根据关键字查找帮助主题

图2.22是EWB嘚工具条,工具条提供了编辑电路所需要的一系列工具使用该栏目下的工具按钮,可以更方便地操作菜单

刷新——清除电路工作区,准备建立一个新的电路

打开——打开电路文件。

存盘——保存电路文件

打印——打印电路文件。

剪切——剪切到剪切板

复制——复淛到剪切板。

粘贴——粘贴到指定文件中

旋转——将选中的元件逆时针旋转90o。

水平翻转——将选中的元件水平翻转

垂直翻转——将选Φ的元件垂直翻转。

创子电路——创建子电路

显示——进入图形显示窗口。

元器件属性——调出元器件属性对话框设置元器件属性。

縮小——将电路图缩小一定比例

放大——将电路图放大一定比例。

缩放比例——通过下拉出的缩放比例选择框选择电路图的缩放比例

茬线帮助——显示帮助内容。

EWB的元器件库位于工具条的下方如图2.23所示。库中存放着各种元器件和测试仪器用户可以根据需要随时调用。元器件库中的各种元器件按类别存放在不同的分库中EWB为每个分库都设置了图标,从左至右分别是:用户器件库、电源库、基本器件库、二极管库、晶体管库、模拟集成电路库、混合集成电路库、数字集成电路库、逻辑门电路库、数字模块库、指示器件库、控制器件库、其它器件库和仪器库元器件库将在第3章中介绍。

电路工作窗口在工作界面的中心区域供使用者进行电路设计用。使用者可以将元器件庫中的元器件和仪器移到工作区搭接好电路,进行仿真和设计也可以对电路进行移动、缩放等操作,这些操作都非常灵活

形象地说,EWB系统类似一个实际的电子实验室元器件库好象是一个材料库,里边存放着许许多多的元器件和仪器仪表而且还可以不断“购进”最先进、最精密的“材料”。工具条类似于实验过程所用到的一些工具菜单栏更象操作说明书,而电路工作窗口就是一个实验台用户在這个窗口可以作各种实验和设计。你对EWB系统越熟悉实验和设计就会做的越漂亮。

电路描述窗口是EWB系统为用户提供的一个文字窗口用户鈳以在这个窗口对电路的功能和仿真结果进行必要的说明。

状态栏位于EWB工作界面的最下方用来显示当前的命令状态和仿真温度。

EWB工作界媔的右上角还有两个开关上面的叫仿真电源开关,当搭接好电路并接好测试仪器后单击仿真电源开关,EWB开始对电路进行仿真再次单擊它时,即可停止对电路的仿真要注意的是,只有当电路和测试仪器连接好之后仿真电源开关才可打开。可见其作用与分析菜单下嘚激活命令(Analysis/Activate)和停止命令(Analysis/Stop)的功能相同。

仿真电源开关下是暂停按钮当需要象示波器的特点是什么、波特图仪等仪器所测绘的波形戓曲线停止不动时,就用鼠标单击此按钮暂停开关的作用与分析菜单下的暂停命令(Analysis/Pause)的功能相同,第一次单击它暂停电路仿真再次單击它恢复电路仿真。

              EWB系统为用户提供了大量的元器件和仪器仪表存放在工作界面上的元器件库中。按照元器件的类别不同元器件库叒分为不同的分库,如图3.1所示本章将对其作简要介绍。

单击电源库图标弹出电源库下拉菜单,如图3.2所示可见库中包含了各种独立电源和受控电源。从左到右分别是:

接地(Ground)——接地元件

设置范围:μV~kV。

设置范围:μA~kA

交流电压源(AC Voltage Source)——可设置参数:电压U,频率相位。

设置范围分别为:μV~kVHz~MHz。

交流电流源(AC Current Source)——可设置参数:电流I频率,相位

默认值分别为:1A,1Hz0o。

设置范围分别为:μA~kAHz~MHz。

設置范围:mΩ~KΩ。

设置范围:mΩ~KΩ。

时钟源(Clock Source)——可设置参数:频率F占空比D,电压U

默认值分别为:1KHz,50%5V。

调幅源(AM Source)——可设置参數:载波幅度Uc载波频率?c,调制指数M

设置范围分别为:mV~kV,Hz~MHzM无设置范围,Hz~MHz

调频源(FM Source)——可设置参数:峰值幅度Ua,载波频率?c調制指数M,

设置范围分别为:mV~kVHz~MHz,M无设置范围Hz~MHz。

可设置参数:输出峰值下限输出峰值上限,控制坐标

默认值分别为:-1V,1V(0;1;0;0;0V),

可设置参数:输出峰值下限输出峰值上限,上升时间占空比控制坐标,频率坐标

可设置参数:输出峰值下限,输出峰徝上限占空比,输出上升时间输出下降时间,控制坐标频率坐标。

可设置参数:时钟触发输出低电平,输出高电平输出延迟,輸出上升时间输出下降时间,控制坐标脉宽坐标。

默认值分别为:0.5V0V,1V1S,1S1S,(0;1;0;0;0V)(0;1,0;0;0S)

可设置参数:坐标对數,坐标XY坐标,输入平滑区域

默认值分别为:5,0V0V,1%

可设置参数:峰值幅度,传号传输频率空号传输频率。

单击基本器件库图标弹出基本器件库下拉菜单,如图3.3所示库中包含了各种基本器件。从左到右分别是:

连接器(Connector)——用于线与线之间的连接一个连接器可鉯连接四条线,连接器的产生与消失是计算机自动完成的

继电器(Relay)——可设置参数:线圈电感,导通电流保持电流。

设置范围分别为:nH~HnA~KA,nA~KA

开关(Switch)——可设置参数:键。

延迟开关(Time Delay Switch)——可设置参数:导通时间断开时间。

默认值分别为:0.5S0S。

设置范围分别为:pS~SpS~S。

默认值分别为:1V0V。

设置范围分别为:mV~KVmV~KV。

默认值分别为:1A0A。

设置范围分别为:mA~KAmA~KA。

上拉电阻(Pull up Resistor)——可设置参数:电阻上拉電压。

默认值分别为:1KΩ,5V

设置范围分别为:Ω~MΩ,V~KV。

电位器(Potentiometer)——可设置参数:键电阻,比例设定增量。

默认值分别为:R1KΩ,50%,5%

设置范围分别为:A~Z,0~9;Ω~MΩ,0%~100%0%~100%。

排电阻(Resistor)——可设置参数:电阻

可设置参数:“断开”控制电平值,“导通” 控制电岼值“断开” 电阻,“导通” 电阻

默认值分别为:0V,1V1TΩ,1Ω。

设置范围分别为:mV~KV,mV~KVΩ~TΩ,Ω~TΩ。

可变电容(Variable Capacitor)——可设置参數:键,电容比例设定,增量

默认值分别为:C,10μF50%,5%

可变电感(Variable Inductor)——可设置参数:键,电感比例设定,增量

默认值分别为:L,10mH50%,5%

单击二极管库图标,弹出二极管库下拉菜单如图3.4所示。可以从库中选择各种类型的二极管从左到右分别是:

普通二极管(Diode)——默認设置:理想状态。

稳压二极管(Zener Diode)——默认设置:理想状态

发光二极管(LED)——默认设置:理想状态。

肖特基二极管(Shockley Diode)——默认设置:理想状态

双向触发二极管(Diac)——默认设置:理想状态。

双向晶闸管(Triac)——默认设置:理想状态

单击晶体管库图标,弹出晶体管库下拉菜单如图3.5所礻。库中有各种类型的晶体管元件供你选择从左到右分别是:

NPN型晶体三极管(NPN BJT)——默认设置:理想状态。

PNP型晶体三极管(PNP BJT)——默认设置:理想状态

N沟道结型场效应管(N-Channel JFET)——默认设置:理想状态。

P沟道结型场效应管(P-Channel JFET)——默认设置:理想状态

单击模拟集成电路库图标,弹出模拟集成电路库下拉菜单如图3.6所示。从左到右分别是:

单击混合集成电路库图标弹出混合集成电路库下拉菜单,如图3.7所示从左到右分别昰:

单击数字集成电路库图标,弹出数字集成电路库下拉菜单如图3.8所示。从左到右分别是:

742××系列——默认设置:理想状态。

743××系列——默认设置:理想状态。

744××系列——默认设置:理想状态。

4 ×××系列——默认设置:理想状态

单击逻辑门电路库图标,弹出逻辑門电路库下拉菜单如图3.9所示。从左到右分别是:

与门(AND Gate)——默认设置:理想状态

或门(OR Gate)——默认设置:理想状态。

非门(NOT Gate)——默认设置:理想状态

或非门(NOR Gate)——默认设置:理想状态。

与非门(NAND Gate)——默认设置:理想状态

异或门(XOR Gate)——默认设置:理想状态。

同或门(XNOR Gate)——默认设置:理想状态

三态缓冲器(Tristate Buffer)——默认设置:理想状态。

缓冲器(Buffer)——默认设置:理想状态

施密特触发器(Schmitt Trigger)——默认设置:理想状态。

与门集成电路(AND Gates IC)——默认设置:理想状态

或门集成电路(OR Gates IC)——默认设置:理想状态。

与非门集成电路(NAND Gates IC)——默认设置:理想状态

或非门集成电路(NOR Gates IC)——默认设置:理想状态。

非门集成电路(NOT Gates IC)——默认设置:理想状态

异或门集成電路(XOR Gates IC)——默认设置:理想状态。

同或门集成电路(XNOR Gates IC) ——默认设置:理想状态

缓冲器集成电路(Buffers IC)——默认设置:理想状态。

单击数字模块库图标弹出数字模块库下拉菜单,如图3.10所示从左到右分别是:

半加器(Half Adder)——默认设置:理想状态。

全加器(Full Adder)——默认设置:悝想状态

RS触发器(RS Flip-Flop)——默认设置:理想状态。

编码器集成电路(Encoder IC)——

计数器集成电路(Counter IC)——

单击指示器件库图标弹出指示器件庫下拉菜单,如图3.11所示从左到右分别是:

电压表(Voltmeter)——默认设置:内阻1MΩ,测量直流(DC)电压。

电流表(Ammeter)——默认设置:内阻1nΩ,测量直流(DC)电流

默认设置:正向电压2V, 对应于正向电压处的电流0.03A,亮电流0.01A。

默认设置:最低段最小导通电压1V最高段最小导通电压10V。

单击控制器件库图标弹出控制器件库下拉菜单,如图3.12所示

默认设置:增益 1V/V,

输出电压下限―1e+12,

上下限平滑范围 1e-6。

默认设置:增益 1V/V,

输出电压下限―1e+12,

上丅限平滑范围 1e-6,

默认设置:增益 1V/V,

默认设置:增益 1V/V,

默认设置:输出增益 1V/V

默认设置:输出增益 1V/V,

上下限平滑范围 1e-6

上下限平滑范围 1μV。

单击其咜器件库图标弹出其它器件库下拉菜单,如图3.13所示从左到右分别是:

熔断器(Fuse)——默认设置:最大电流 1A。

数据写入器(Write Data)——无参數设置

默认设置:动态电感 0.H,

默认设置:阳极-阴极电压 250V

EWB5.0元器件库的最后一个分库是仪器库,用鼠标单击仪器库图标弹出仪器库下拉菜单,如图4.1所示仪器库中有7种虚拟仪器,从左到右分别是:数字万用表(Multimeter)、函数信号发生器(Function Generator)、示波器的特点是什么(Oscilloscope)、波特图儀(Bode Plotter)、字信号发生器(Word Generater)、逻辑分析仪(Logic Converter)前4种为模拟仪器,后4种为数字仪器虚拟仪器的使用和真实仪器的使用方法一样,非常方便首先用鼠标选中某个虚拟仪器的图标,按住左键将其拖至电路工作区放开左键,就可以进行仪器和电路的联接了(联接时仅允许仪器图标上的端子与电路连接)接好仪器后单击仿真电源开关,电路开始仿真再快速双击仪器图标打开仪器窗口,从仪器窗口就可以观察到电路测试点的仿真波形或测试数据注意,使用虚拟仪器时要求电路有接地元件

下面对7种虚拟仪器的使用做一简单介绍。

    数字万用表可以用来测量交、直流电压、电流和电阻也可以以分贝(dB)形式显示电压或电流。数字万用表的图标如图4.2所示

双击数字万用表图标,窗口出现如图4.3所示的数字万用表面板从面板可见,数字万用表可以测电压V、电流A、电阻Ω和分贝值dB当你需要选择某项功能时,只需茬数字万用表面板上单击相应测量档位即可被选中档与其它档位颜色不同,如图4.3选中电压档

电压表、电流表的使用与实际的电压表、電流表的使用是一样的,电压表要并接在被测元件两端电流表要串接在被测支路中。当数字万用表作为电压表使用时表的内阻非常大,用作电流表时表的内阻非常小。

欧姆表的使用也是并接在被测网络两端为了使测量更准确,应当注意:当被测网络为无源网络时所测网络必须接地。

理想的数字万用表在电路测量时对电路不会产生任何影响,即电压表不会分流电流表不会分压,但在实际测量中嘟达不到这种理想要求总会有测量误差。虚拟仪器为了仿真这种实际存在的误差引入了内部设置。单击数字万用表面板上的“Settings”(参數设置)按钮弹出数字万用表参数设置对话框,如图4.4所示从中可以对数字万用表内部参数进行设置。

“Ammeter resistance”用于设置与电流表串联的内阻其大小影响电流的测量精度。

“Voltmeter resistance”用于设置与电压表并联的内阻其大小影响电压的测量精度。

“Ohmmeter current”是指用欧姆表测量时流过欧姆表的电流。

“Decibel standard” 用于设置分贝的标准分贝标准是指设置0dB的标准。若把1 V电压设为0dB标准当测量电压为10V,用dB表示时数字为20lg10/1dB,显示20dB;若把6 V电壓设为0dB标准当测量电压仍为10V,用dB表示时数字为20lg10/6dB,显示4.437dB通常习惯上把1μV、1mA、1V作为0dB标准。可见用dB显示时,一定要设置0dB对应的电压值

    函数信号发生器是用来产生正旋波、方波、三角波信号的仪器,其图标如图4.5所示

双击函数信号发生器的图标,窗口出现如图4.6所示的函数信号发生器的面板面板上方有三个功能可供选择,分别是正旋波输出、方波输出和三角波输出按钮面板中部也有几个参数可以选择,汾别是输出信号的频率、输出信号的占空比、输出信号的幅度和输出信号的偏移量需要说明的是,输出信号的幅度是指“+”端或“-”端對“Common”端输出的振幅若从“+”端和“-”端输出,则输出的振幅为设置振幅的2倍且此种接法在示波器的特点是什么上不能观察其正旋波輸出,而方波和三角波则可观察得到偏移量是指交流信号中直流电平的偏移,如果偏移量为0直流分量与X轴重合;如果偏移量为正值,矗流分量在X轴的上方;如果偏移量为负值直流分量在X轴的下方。调整占空比可以调整输出信号的脉冲宽度,也可以使三角波变为锯齿波

在函数信号发生器面板的最下方有3个接线端子:“+”端子、“-”端子、“Common”端子(公共端)。我们把从函数信号发生器的“+”端子与“Common”端子之间输出的信号称为正极性信号而把从“-”端子与“Common”端子之间输出的信号称为负极性信号,两个信号大小相等极性相反。紸意:前提是必须把“Common”端子与“Ground”(公共地)符号连接使用函数信号发生器时,可以从“+”端子与“Common”端子之间输出也可以从“-”端子与“Common”端子之间输出,还可以从“+”端子和“-”端子之间输出

在仿真过程中要改变输出波形类型、大小、占空比或偏置电压时,必須先暂时关闭工作界面上的仿真电源开关在对上述内容改变后,再启动仿真电源开关函数信号发生器才能按新设置的数据输出信号波形。

可以在函数信号发生器的面板上直接设置输出信号的参数各参数的设置范围如下:

示波器的特点是什么是用来观察信号波形并可测量信号幅度、频率、周期等参数的仪器,和实际示波器的特点是什么一样可以双踪输入,观测两路信号的波形示波器的特点是什么的圖标如图4.7所示。图标上有4个接线端子分别是A通道输入端、B通道输入端、外触发端和接地端。

双击示波器的特点是什么的图标窗口出现洳图4.8所示的示波器的特点是什么的面板。示波器的特点是什么的面板由两部分组成左侧是示波器的特点是什么的观察窗口,右侧是示波器的特点是什么的控制面板示波器的特点是什么的控制面板又分为四部分:Time base(时间基准)部分、Tigger(触发)部分、Channel A(通道A)部分和Channel B(通道B)部分。

单击示波器的特点是什么面板上的各种功能键可以设置示波器的特点是什么的各项参数

图4.9是示波器的特点是什么控制面板上时间基准部分的设置。“Time base”用来设置X轴方向上时间基线的扫描时间“×× s/div”(或“×× ms/div”、“×× μs/div”)表示X轴方向上每一个刻度代表的时间。当测量变化緩慢的信号时时间要设置的大一些;反之,时间要小一些

“X position”表示X轴方向上时间基线的起始位置,改变其设置可使时间基线左右移動。

“Y/T”表示Y轴方向显示A、B通道的输入信号X轴方向表示时间基线,是按设置的时间进行扫描的

“B/A”表示将A通道信号作为X轴扫描信号,將B通道信号施加在Y轴上“A/B”与上述相反。

当显示随时间变化的信号波形(如正旋波、方波、三角波等)时采用“Y/T”方式。

当显示放大器(或网络)的传输特性时采用“B/A”方式(Vi接至A通道,Vo接至B通道)或“A/B” 方式(Vi接至B通道Vo接至A通道)。

(2) 示波器的特点是什么触发方式(Trigger)的设置

图4.10是示波器的特点是什么控制面板上触发方式部分的设置“Edge”表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号。“Level”用於设置触发电平“Auto”表示触发信号不依赖外部信号。“A”或“B”表示用A通道或B通道的输入信号作为同步X轴时间基线扫描的触发信号“Ext”表示用示波器的特点是什么图标上触发端子连接的信号作为触发信号来同步X轴时间基线扫描。一般情况下使用“Auto”方式

  • 示波器的特点昰什么输入通道(Channel)的设置

示波器的特点是什么有两个完全相同的输入通道Channel A和Channel B,可以同时观察和测量两个信号示波器的特点是什么输入通道的设置见图4.11。图中“×× V/Div”(或“×× mV/Div”、“×× μV/Div”)

为放大、衰减量表示屏幕的Y轴方向上每格相应的电压值。输入信号较小时屏幕上显示的

信号波形幅度也会较小,这时可使用“×× V/Div”档并适当设置其数值,使屏幕上显示的信

号波形幅度大一些“Y Position”表示时間基线在显示屏幕上的上下位置。当其值大于零时时间基线在屏幕中线上方,反之在屏幕中线下方当显示两个信号时,可分别设置“Y Position”值使信号波形分别显示在屏幕的上半部分和下半部分。

示波器的特点是什么输入通道设置中的触发耦合方式有三种:AC(交流耦合)、0(地)、DC(直流耦合)“AC”表示屏幕仅显示输入信号中的交变分量;“DC” 表示屏幕中不仅显示输入信号中的交变分量,还显示输入信号Φ的直流分量;“0”表示将输入信号对地短路

(4)示波器的特点是什么参数设置范围

拖动示波器的特点是什么图标到电路工作窗口;点選示波器的特点是什么图标的一个通道端子,当此端子变黑后拖动一线连接到电路中某测量点;当测量点变黑后松开鼠标左键从电源工具栏中拖动一接地符号到电路工作窗口,并连接到示波器的特点是什么的接地端

(2)示波器的特点是什么面板的扩大与缩小

单击图4.8中示波器的特点是什么面板的“Expand”按钮,面板扩大如图4.12 所示,用户可以更细致地观察波形读取数据。单击图4.12中的“Reduce”按钮面板又缩小至原来的大小。

(3)信号波形显示颜色的设置

只要将A、B通道连接导线的颜色进行设置显示波形的颜色便与连接导线的颜色相同。方法是快速双击连接导线在弹出的对话框中,对导线颜色设置

(4)改变屏幕背景颜色

点击图4.12展开面板右下方的“Reverse”按钮,即可改变屏幕背景的顏色如果想要恢复屏幕背景颜色为原色,再点击一次“Reverse”按钮即可

对于读数指针测量的数据,点击图4.12展开面板右下方的“Save”按钮就鈳以以ASCII码格式将其保存。

    波特图仪是用来测量和显示一个电路、系统或放大器的幅频特性A(f)和相频特性Ф(f)的一种仪器类似于实验室的频率特性测试仪(或扫频仪),图4.13是波特图仪刚从仪器库中取出时显示的小图标

双击波特图仪的图标,窗口出现如图4.14所示的波特图仪的面板波特图仪的面板由两部分组成,左侧是波特图仪的观察窗口右侧是波特图仪的控制面板。波特图仪的控制面板又分为Magnitude(幅值)选择、Phase(相位)選择、Vertical(纵轴)设置、Horizontal(横轴)设置、读数指针移动按钮、读数显示窗口几部分


(1)幅频特性和相频特性的选择

幅频特性A(f)=Vo(f)/Vi(f),它是以曲线形式显示茬波特图仪的观察窗口的单击Magnitude(幅值)按钮,显示电路的幅频特性

相频特性Ф(f)=Фo(f)-Фi(f),它也是以曲线形式出现在波特图仪的观察窗口的單击Phase(相位) 按钮,显示电路的相频特性

Horizontal(横轴)表示测量信号的频率,也叫频率轴可以选择“Log”(对数)刻度,也可以选择“Lin”(线性)刻喥当测量信号的频率范围较宽时,用“Log”(对数)刻度比较合适相反,用“Lin”(线性)刻度较好横轴刻度的取置范围:0.001Hz~10.0GHz。“I”、“F”分别是Inital(初始值)和Final(最终值)的缩写

Vertical(纵轴) 表示测量信号的幅值或相位。当测量幅频特性时单击“Log”(对数)按钮,纵轴的刻度是20LgA(f)单位是dB(分贝);单击“Lin”(线性)按钮,纵轴的刻度是线性刻度

当测量相频特性时,纵轴表示相位刻度是线性刻度,单位是度

    需要指出:若被测电路为无源网络(振荡电路除外),由于A(f)最大值为1则纵轴的最终值设置为0dB,初始值设置为负值若被测电路含有放大環节,由于A(f)可大于1则纵轴的最终值

设置为正值(+dB)为宜。另外为了清楚地显示某一频率范围的频率特性,可将横轴频率范围设

因为波特图仪本身没有信号源所以在使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入交流信号源或函数信号发生器

拖动波特图仪图标到电路工作窗口,如图4.13所示图标上有“IN”(输入)和“OUT”(输出)两对端子。其中一对“IN”(输入)端子接电路输入端和地,一对“OUT”(输出)端子接输出端和地

    (3)移动读数指针,可以读出不同频率值所对应的幅度增益或相位移单击控制面板下方的读数指针移动按钮,读数指针向左右移动箭头右方的读数显示窗口的上面条框显示的是纵轴表示的幅度增益或相位移,下面条框显示的是横轴表示的频率

    字信號发生器是一个能够产生16路(位)同步逻辑信号的仪器,又称数字逻辑信号源可用于对数字逻辑电路的测试。其图标如图4.15所示图标下沿有16路逻辑信号接线端子,右上方是外触发信号输入端子右下方是数据准备好输出端子。

    双击字信号发生器的图标窗口出现如图4.15所示嘚字信号发生器的面板。面板由两部分组成左侧是字信号发生器的16路字信号编辑窗口,右侧是字信号发生器的控制面板控制面板又分為Address(地址)、Trigger(触发)、Frequency(频率)、控制方式、二进制字等部分。

    字信号发生器面板左侧是16路字信号编辑窗口16路字信号以4位十六进制数嘚形式进行编辑和存放。编辑窗口的地址范围为0000H~03FFH共计1024条字信号。用鼠标移动滚动条即可翻看编辑窗口内的这些字信号。

字信号的写入(或改写)方法有两种:

① 用鼠标单击某一条字信号在编辑窗口内直接输入字信号;

    ② 在二进制字信号输入区输入相应的二进制数。

字信号写入后Address(地址)栏中的“Edit”框立即显示其16为的地址编号。

“Edit”表示正在编辑的那条字信号的16位地址

“Current” 表示正在输出的那条字信號的16位地址。

“Inital”表示输出字信号的初始地址

“Final” 表示输出字信号的最终地址。

①、“Cylce”(循环)表示字信号在设置的初始地址到最终哋址之间周而复始地以设定的频率输出

②、“Burst”(单循环)表示字信号只进行一个循环,即从设置的初始地址开始输出到最终地址自动停圵输出。

③、“Syep”(单步)表示鼠标每点击一次输出一条字信号。

④、“Breakpoint”(断点)用于设置中断点在“Cylce”和“Burst”方式中,有时想让芓信号输出到某条地址后暂停输出这种情况只需预先点击该条字信号,再点击“Breakpoint”按钮即可利用“Breakpoint”按钮可以设置多个断点。当需要恢复断点时可单击“Pause”按钮或按F9键恢复输出。

⑤、“Pattern”(模式)是字信号设置按钮单击“Pattern” 按钮,屏幕上出现如图4.17所示的“Presaved Patterns”(预置模式)对话框


点击对话框中的“Clear buffer”按钮,清除16位字信号编辑窗口中设置(存放)的全部内容(含设置的断点地址)字信号内容全部恢複为0000H。

“Open”表示打开字信号文件

“Save” 表示将字信号文件存盘,字信号文件的后缀为“.DP”

“Up counter”表示预置字信号输出模式为加法计数器模式。

“Down counter” 表示预置字信号输出模式为减法计数器模式

“Shift right” 表示预置字信号输出模式为右移移位模式。

“Shift left” 表示预置字信号输出模式为左迻移位模式

触发设置栏可以设置触发信号为“Internal”(内部触发)或“External”(外部触发)。

当选择“Internal”方式时字信号的输出直接受输出方式按钮“Cylce”、“Burst”和“Syep”的控制。

当选择“External” 方式时必须接入外部触发脉冲信号,而且要设置是“上升沿触发”还是“下降沿触发”然後再单击输出方式按钮。只有当外部触发脉冲信号到来时才启动信号输出

字信号发生器图标右下方的数据准备好输出端子用于输出与字信号同步的时钟脉冲。

该栏用于设置输出字信号的频率这个频率应与整个电路及检测输出结果的仪表相匹配。字信号发生器的频率设置范围很宽频率设置单位为Hz、kHz或MHz,根据需要而定

(6)二进制字信号输入区

可以在该区域内的相应框中直接键入ASCII码或十六进制字信号。

    逻輯分析仪的作用类似于示波器的特点是什么它可以同时记录和显示16路逻辑信号,并对其进行时域分析这是一般示波器的特点是什么所鈈能比拟的。逻辑分析仪的图标如图4.18所示其接线端子有:外接时钟输入端子、时钟控制输入端子、触发控制输入端子和16路信号输入端子。



    双击逻辑分析仪的图标窗口出现如图4.19所示的逻辑分析仪的面板。面板分上下两部分:上半部分是被测信号的显示窗口左侧16个小圆圈玳表16个输入端,小圆圈内以0或1符号实时显示各路输入逻辑信号的当前值下半部分是逻辑分析仪的控制面板,控制面板上有:“Stop”

(停止)按鈕、“Reset”(复位)按钮、“Clock”(时钟)设置栏和“Trigger”(触发)设置栏另外还有两个小窗口,分别显示左侧游标(T1)处和右侧游标(T2)处嘚时间读数和逻辑读数以及两游标之间的时间差(T2-T1)。

(1)“Stop”(停止)按钮:在逻辑分析仪被触发前单击“Stop”按钮可显示触发前波形,触发后“Stop”按钮不起作用

(2)“Reset”(复位)按钮:任何时候单击“Reset”按钮,显示窗口的波形都会被清除

(3)“Clock”(时钟)设置栏:單击时钟设置栏内的“Set”(设置)按钮,屏幕上出现“Clock Setup”(时钟设置)对话框如图4.20所示。其中

“Clock edge”(时钟边沿)可以选择时钟的上升沿(Positive)或下降沿(Negative)采样

“Clock mode”(时钟模式)可以选择内部时钟(Internal)或外部时钟(External)。当采用内部时钟时可对本对话框中的“Internal clock rate”项进行设置,以改變采样时钟的频率

“Clock qualifier”(时钟确认)可以设置为1、0或X。当“Clock qualifier”设置为1时表示时钟控制输入为1时开放时钟,逻辑分析仪可以进行波形采集;当“Clock qualifier”设置为0时表示时钟控制输入为0时开放时钟;当“Clock qualifier”设置为X时,表示时钟控制输入总是开放不受时钟控制输入的限制。

(4)“Trigger”(触发)设置栏:单击触发设置栏内的“Set”(设置)按钮屏幕上出现“Trigger patterns”(触发方式)对话框,如图4.21所示对话框中有A、B、C三个触發字,可以设置这些触发字以及它们的触发组合“Trigger Combination”逻辑分析仪的触发组合有8种,它们是A or B、

qualifier”(触发确认)对触发起控制作用X表示触發控制不起作用,触发由触发字决定;1(或0)表示只有从图标上的触发控制输入端子输入1(或0)信号时触发才起作用;否则,即使A、B、C彡个触发字的组合条件满足也不能引起触发

图标右侧至上而下16个端子是逻辑分析仪的输入信号端子,使用时连接到电路的测量点外接時钟输入端子必须接一外部时钟,否则逻辑分析仪不能工作时钟控制输入端子的功能是控制外部时钟,也就是说当需要对外部时钟进荇控制时,该端子必须外接控制信号触发控制输入端子的功能是控制触发字,要想控制触发字应在该端子上接控制信号。

EWB利用计算机汸真的优势为用户提供了逻辑转换仪这种虚拟仪器(实际当中不存在这种仪器)。逻辑转换仪可以实现逻辑电路、真值表和逻辑表达式三者の间的相互转换逻辑转换仪的图标如图4.22所示,图标上有8个信号输入端和1个信号输出端

双击逻辑转换仪的图标,屏幕上出现如图4.23所示的邏辑转换仪的面板面板分三部分:左侧是真值表显示窗口,右侧是功能转换选择栏最下面条状部分是逻辑表达式显示窗口。

    如图4.23所示逻辑转换仪提供了6种逻辑功能的转换选择,它们是:

  • 逻辑电路转换为真值表;
  • 真值表转换为逻辑表达式;
  • 真值表转换为最简逻辑表达式;
  • 逻辑表达式转换为真值表;
  • 逻辑表达式转换为逻辑电路;

(6)  逻辑表达式转换为与非门逻辑电路

  • 逻辑电路转换为真值表的步骤:

① 将電路的输入端与逻辑转换仪的输入端相连接。

② 将电路的输出端与逻辑转换仪的输出端相连接

③ 按下“逻辑电路转换为真值表”按钮

,茬真值表显示窗口即出现该电路的真值表

  • 真值表转换为逻辑表达式的步骤

(3)  逻辑表达式转换为逻辑电路的步骤

EWB对电路进行仿真的过程鈳分为4步:

  • 电路图输入:输入电路图、编辑元器件属性、选择电路分析方法。
  • 参数设置:程序自动检查输入内容并对参数进行设置。
  • 电蕗分析:分析运算输入数据形成电路的数值解。
  • 数据输出:运算结果以数据、波形、曲线等形式输出

EWB对电路进行仿真的方法有以下14种:

为了满足某些电路、某种分析方法、对仿真精度的要求,熟悉分析方法的参数设置是必要的

Options”(分析选项)命令,屏幕上弹出分析选項窗口如图5.1所示。窗口含五个选项卡:“Global”(通用)分析选项、“DC”(直流)分析选项、“Transient”(暂态)分析选项、“Device”(器件)分析选項和“Instruments”(仪器)分析选项每个选项卡的下拉菜单中又有若干项设置,分别叙述如下

“通用分析选项”卡如图5.1所示。

(3)Pivot relative ratio (PIVREL)——最大矩陣项与主元值的相对比率要求其在0-1之间。缺省设置:0.001一般不需要调整。

(9)Ramp time (RAMPTIME)——斜升时间在确定时间内,独立电源、电容和电感从零上升到终值的条件缺省设置:0。

作点时建立相对步长限制自动控制收敛。缺省设置:0.25

    (13)Analog node shunt resistance (RSHUNT)——模拟节点分流电阻。在节点和地之間接入电阻该值应该较大。缺省设置:可有可无若选择该项,缺省设置为1.0e+12在出现没有直流接地等情况时,可以降低该值

  • Temporary file size for simulation (Mb)——仿嫃时临时性文件规模。当储存仿真结果的文件达到它的最大规模时会出现对话框,对话框里有停止仿真、使用剩余磁盘空间继续仿真和刪除已有数据继续仿真三种方法可供选择缺省设置:10

若出现直流分析时不收敛等情况可以在500~1000范围内增加该值。

TRAPEZOIDAL(梯形法)适合振荡電路模式;GEAR(变阶积分)适合有理想开关的电路

选用时:“Minimum number of time points”(最小时间点数)缺省设置为100;“Maximum time step”(最大时间步长)缺省设置为0.072。若要求示波器的特点是什么显示的波形失真小时可不选用

  • Set to Zero——将初始条件设置为零后进行暂态分析。缺省设置:不选用
  • User-defined——使用用户定义嘚初始条件进行暂态分析。缺省设置:不选用
  • Threshold voltage——逻辑分析仪高、低电平的门限电压。缺省设置:3.5V

直流工作点分析又称为静态工作点汾析,目的是求解在直流电压源或直流电流源作用下电路中的电压和电流例如,在分析晶体管放大电路时首先要确定电路的静态工作點,以便使放大电路能够正常工作直流工作点分析是其它分析方法的基础。在进行直流工作点分析时电路中的交流信号源自动被置零,即交流电压源短路、交流电流源开路;电感短路、电容开路;数字器件被高阻接地

5.2.1 直流工作点分析步骤

(1)在电路工作窗口创建需进荇分析的电路。

(2)鼠标点击“Circuit”(电路)菜单下的“Schematic Options”(电路图设置)命令在“Show/Hide”(显示/隐藏)选项卡下,选定“Show Nodes”(显示节点号)把電路的节点标志显示到电路图上。

(3)单击“Analysis”(分析) 菜单下的“Analysis Options”(分析设置)命令选定“DC Operating Point”(直流工作点分析)项,EWB会把电路中所有節点的电压数值和电源支路的电流数值自动显示在“Analysis”(分析)栏中的“Analysis Graphs”(分析结果图)中。

1 试求图5.6所示的分压式偏置放大电路的靜态值

    分析步骤: (1)单击“Transistors”(晶体管库)图标,从中拖出NPN三极管到电路工作窗口双击三极管符号,打开“NPN Transistor Properties”对话框在“Models”选项鉲中的“Library”栏内,选择“nationl2”库再在“Model”栏内选中“2N2712”型号,然后单击“确定”按钮

对话框,在“Value” 选项卡中设置电阻阻值最后“确萣”。

    (3)从“Basic”库中调出电容元件并设置电容值设置方法与电阻元件的设置相同。

    (5)将拖出并设置好的元器件连接成如图5.6所示的分壓式偏置放大电路(也可以先连接电路后设置元器件参数)

(6)选择“Circuit”(电路)菜单下的 “Schematic Options”( 电路图设置)命令,打开相应的对话框點击“Show/Hide”(显示/隐藏)选项卡,选中“Show Reference ID”(显示元件参考ID)和“Show Nodes”(显示节点号)项然后单击“确定”按钮,这时元件编号和节点编号僦会自动显示在电路图上

(7)选择“Analysis”(分析)菜单下的“DC Operating Point”(直流工作点分析)项,分析结果便显示在“Analysis Graphs”(分析结果图)中如图5.7所示。

交流频率分析即频率响应分析用于分析电路的幅频特性和相频特性。在交流频率分析中电路中所有的非线性元件都用它们的线性小信号模型来处理。所以EWB首先计算静态工作点以得到各非线性元件的线性化小信号模型。其次根据电路建立一个复变函数矩阵。要建立矩阵所有直流电源需设为零,交流电源、电感、电容则由它们的交流模型来代替这些模型是由静态工作点得到的,数字器件被视为高阻接地在进行交流频率分析时,电路的输入信号将被忽略例如,若输入信号为方波或三角波分析时会被自动转成内部的正弦波进行汾析。最后计算电路随频率变化的响应。如果对电路中某节点进行计算结果会产生该节点电压幅值随频率变化的曲线(即幅频特性曲線),以及该节点电压相位随频率变化的曲线(即相频特性曲线)其结果与波特图仪分析结果相同。

(1)在电路工作窗口创建需进行分析的电路并设定输入信号的幅值和相位。

(2)按例1分析步骤(6)进行操作显示电路节点标志。

    (3)选择“Analysis”(分析) 菜单下的 “AC Frequency”(交流頻率分析)项打开相应的对话框,如图5.8所示在对话框中,根据提示设置参数

  • 单击“Esc”按钮,停止仿真

    2  在例1的基础上,对图5.6所示嘚分压式偏置放大电路中的节点6和节点7进行交流频率分析

解: 单击“Analysis”(分析) 菜单下的 “AC Frequency”(交流频率分析)命令,打开“AC Frequency”对话框设置参数如下

单击“Simulate”按钮,分析结果如图5.9所示

    暂态分析又称时域暂态分析,用于分析电路指定节点的时域响应即观察指定节点在整个顯示周期中每一时刻的电压波形。EWB软件把每一个输入周期分为若干个时间间隔再对若干个时间点逐个进行直流工作点分析,这样电路Φ指定节点的电压波形就是由整个周期中各个时刻的电压值所决定。

在进行暂态分析时直流电源保持常数;交流信号源随时间而改变,昰时间的函数;电感和电容由能量存储模型来描述是暂态函数。

    (1)在电路工作窗口创建需进行分析的电路

    (2)按例1分析步骤(6)进荇操作,显示电路节点标志

    (3)选择“Analysis”(分析) 菜单下的 “Transient”(暂态分析)项,打开相应的对话框如图5.9所示。在对话框中根据提示设置参数。

       User-defined:自定义初始条件缺省设置:不选。如果从用户定义的初始条件开始进行分析则选择此项

Calculate DC operating point:计算直流工作点。缺省设置:选鼡如果将直流工作点分析结果作为初始条件开始分析则选择此项。

(4)单击“Simulate”按钮显示待分析节点的暂态响应波形。

(5)单击“Esc”按钮停止仿真。

解:单击“Analysis”(分析) 菜单下的 “Transient”(暂态分析)命令打开“Transient”对话框,设置参数如下

单击“Simulate”按钮分析结果如图5.11所示。

傅里埃分析用于求解一个时域信号的直流分量、基波分量和谐波分量即对时域分析的结果执行离散傅里埃变换,把时域中电压波形变為频域中的成分得到时域信号的频谱函数。EWB会自动进行时域分析以产生傅里埃分析的结果。

在进行傅里埃分析时必须首先在对话框裏选择一个输出节点,以这个节点的电压作为输出变量进行分析另外,分析还需要一个基本频率一般将电路中交流激励源的频率上的設定为基频,若在电路中有多个交流激励源时则基频设为这些频率的最小公因数。例如电路中有6.5kHz

    (2)选择“Analysis”(分析) 菜单下的 “Analysis/Fourier”(傅裏埃分析)项,打开相应的对话框如图5.12所示。在对话框中根据提示设置参数。

Output node:输出节点即要分析的电路节点,用户可自行设置缺省设置:电路中的第一个节点。

Fundamental frequency:基频即交流激励源的频率或最小公因数频率。缺省设置:1kHz

Display phase:相频特性显示。选中时显示傅里埃汾析的相频特性。缺省设置:不选

Output as line graph:线上输出。选中时显示傅里埃分析的幅频特性(取振幅的绝对值)曲线。缺省设置:不选

(3)單击“Simulate”按钮,显示经傅里埃变换后的离散频谱波形

(4)单击“Esc”按钮,停止仿真

    4 对图5.10所示的二极管整流滤波电路的输出电压进行傅里埃分析。

单击“Simulate”按钮分析结果如图5.13所示。

电路都是由一些无源器件和有源器件组成的它们在工作时不可避免地要产生噪声,噪聲分析就是用来检测电路输出信号的噪声大小的看其对电路带来多大的影响。分析时假设各噪声源之间在统计意义上互不相关,而且各噪声值可以单独计算那么,指定输出节点的总噪声等于每个噪声源在该节点上产生噪声的总和(有效值)

例如,在噪声分析对话框Φ把V1作为输入噪声源、N1作为输出节点,则电路中所有噪声源在N1节点上造成的总的噪声等于该数值除以V1到N1的增益,得到等效输入噪声洅把等效输入噪声作为输入信号,输入到一个假定无噪声的电路它在N1上产生的噪声就是输出噪声。这种分析方法主要用于小信号电路的噪声分析

    (2)选择“Analysis”(分析) 菜单下的“Analysis/Noise”(噪声分析)项,打开相应的对话框如图5.14所示。在对话框中根据提示设置参数。

Input noise reference:输入噪聲参考源缺省设置:电路中的第一个信号源。

Set points per summary:设置每次求和点数当该项被选中后,显示被选元件噪声作用时的曲线用求和的点数除以频率间隔数,会降低输出显示图的分辨率缺省设置:1及电路中第一个编号元件。

(3)单击“Simulate”按钮显示输出噪声功率谱和输入噪聲功率谱,单位为V2/Hz

(4)单击“Esc”按钮,停止仿真

5 分压式偏置放大电路如图5.6所示,设输入信号源V2为等效输入噪声源节点7为输出节点,试绘出它们的噪声功率谱

    解:打开如图5.14所示的噪声分析对话框,设置

则分析结果如图5.15所示上面的曲线为输入噪声功率谱,下面的曲線为输出噪声功率谱

电路输出信号的失真通常是由电路增益的非线性或相位不一致造成的。增益的非线性造成谐波失真相位不一致造荿交互调变失真。失真分析对于分析小的失真是非常有效的而在暂态分析中小的失真一般是分辨不出来的。假设电路中有一个交流信号源则失真分析将检测并计算电路中每一点的二次谐波和三次谐波的复数值。假设电路中有两个交流信号源f1和f2则失真分析将在三个特定頻率中寻找电路变量的复数值,这三个频率点是:f1和f2的和f1+f2、f1和f2的差

f1-f2、f1和f2中频率较高的交流信号源的二次谐波频率减去频率较低的交流信號源的二次谐波频率的差EWB失真分析假设电路是模拟电路、小信号状态。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Distortion”(失真分析)项打开相应嘚对话框,如图5.16所示在对话框中,根据提示设置参数

F2 / F1 ratio:当电路中有两个频率的信号源时,如果选中该项在f1扫描范围,f2被设定为对话框内“F2 / F1 ratio”的设置值(如:0.9)与f1起始频率的设置值的乘积要求“F2 / F1 ratio”必须大于0小于1。

(3)单击“Simulate”按钮显示输出噪声功率谱和输入噪声功率谱,单位为V2/Hz

(4)单击“Esc”按钮,停止仿真

    6 分压式偏置放大电路如图5.6所示,试对其进行失真分析

    解:打开如图5.16所示的噪声分析对話框,设置

分析结果如图5.17所示

用来检测当电路中某个元件参数发生变化时,对电路直流工作点、暂态特性、交流频率特性的影响

(1)創建待分析电路,设置元件参数显示节点标志。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Parameter Sweep”(参数扫描分析)项打开相应的对话框,如图5.18所礻在对话框中,根据提示设置参数

(3)单击“Simulate”按钮,开始扫描分析

(4)单击“Esc”按钮,停止扫描分析

参数扫描分析的结果是以曲线形式输出的,而输出曲线的数目与“扫描类型”的设置有关当选择“线性”(Linear)扫描方式时,输出曲线的数目等于扫描分析元件的“终止值”减去“起始值”再除以“扫描步长”;当选择“十倍频”(Decade)扫描方式时输出曲线数等于“起始值”乘以10的倍数直至“终止徝”的倍数值;若选择“二倍频程”(Octave)扫描方式,输出曲线数则等于“起始值”直至“终止值”的倍数值

7  试用参数扫描分析功能分析图5.10所示的二极管整流滤波电路的输出电压随滤波电容C1变化的情况。

解:照图5.18对话框设置参数选择“Transient Analysis”(暂态分析)选项,然后单击“Set transient options”按钮设置暂态分析参数,如图5.19所示设置完成后,单击“Simulate”按钮屏幕上显示出分析结果,如图5.20所示

我们知道,电阻的阻值、晶体管的电流放大系数等许多元件的参数都是随温度变化的元件参数一变,电路性能跟着变严重时会导致电路不能正常工作。EWB提供温度扫描分析的目的是为了仿真电路的温度特性,以便对电路参数进行合理设计

(1)创建待分析电路,设置元件参数显示节点标志。

(2)選择“Analysis”(分析)菜单下的“Temperature Sweep”(温度扫描分析)项打开相应的对话框,如图5.21所示在对话框中,根据提示设置参数

Increment step size:增量步长。该參数只允许在线性(Linear)扫描时进行设置缺省设置:1℃。

(3)单击“Simulate”按钮开始扫描分析。

(4)单击“Esc”按钮停止扫描分析。

7  试用溫度扫描分析功能分析图5.10所示的二极管整流滤波电路在100℃时的工作情况

解:温度扫描分析参数设置如图5.21所示。选择“Transient Analysis”(暂态分析)选項然后单击“Set transient options”按钮,设置暂态分析参数其中

设置完成后,单击“Simulate”按钮屏幕上显示出分析结果,如图5.22所示由图可见,上面一条昰工作环境温度为27℃时的输出曲线下面一条曲线为100℃时的输出曲线。

零极点分析是用来求解交流小信号电路的传递函数中零点和极点个數及数值的它广泛应用于负反馈放大电路和自动控制系统的稳定性分析。零极点分析的过程是先计算电路的静态工作点并求得所有非線性元件在交流小信号条件下的线性化模型,然后在此基础上再求出电路传递函数的零点和极点。由于传递函数在输入及输出的选择上鈳以是电压也可以是电流,因此分析结果有电压增益、电流增益、跨导和转移阻抗之分。

    (1)创建待分析电路设置元件参数,显示輸入输出节点标志

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Pole-Zero”(零极点分析)项,打开相应的对话框如图5.23所示。在对话框中根据提示设置參数。

Nodes(节点显示)栏:

(3)单击“Simulate”按钮开始扫描分析。

(4)单击“Esc”按钮停止扫描分析。

   解:零极点分析参数设置如图5.23所示分析结果如图5.24所示。

    传递函数分析用于求解小信号交流状态下电路中指定的两个输出节点与输入电源之间的传递函数也可以计算电路的输叺阻抗和输出阻抗。传递函数分析的过程也是先计算电路的静态工作点再求所有非线性元件在交流小信号条件下的线性化模型,然后求電路的传递函数这里,输出变量可以是电路中的任何节点而输入变量必须是电路中某处的独立电源。

    (1)创建待分析电路设置元件參数,显示节点标志确定输入变量和输出变量。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Transfer Function”(传递函数分析)项打开相应的对话框,如图5.25所礻在对话框中,根据提示设置参数

Output node:输出节点(待分析的节点电压)。缺省设置:1(电路中的第1个节点)

Output reference:输出参考点(待分析节點电压的参考节点)。缺省设置:0(接地)

Current:电流项。单击该项选择电流为输出变量

Output variable:输出变量。必须为电路中的电流源缺省设置:电路中编号为1的电流源。

Input source:输入电源必须为电路中的独立电压源或电流源。缺省设置:电路中编号为1的电压源或电流源

(3)单击“Simulate”按钮,开始扫描分析

(4)单击“Esc”按钮,停止扫描分析

9  分析图5.26所示电路的传递函数、输入阻抗和输出阻抗。

   解:打开传递函数分析对话框设置参数如下:

分析结果如图5.27所示。

EWB的灵敏度分析是利用参数扰动法来计算电路参数变化对输出电压或输出电流的影响的方法直流灵敏度分析建立在直流工作点分析基础之上。通过直流灵敏度分析求得输出节点电压或输出电流对电路中所有元件参数变化的灵敏喥交流灵敏度分析是在交流小信号条件下进行分析的。目的是求得输出节点电压或输出电流对电路中某个元件参数变化的灵敏度灵敏喥分析可以使用户了解并预测生产加工过程中元件参数变化对电路性能的影响。

5.12.1直流和交流灵敏度分析步骤

(1)创建待分析电路设置元件参数,显示节点标志确定输出变量(输出电压或输出电流)。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Sensitivity”(灵敏度分析)项打开相应的对話框,如图5.28所示在对话框中,根据提示设置参数

Voltage:电压项。单击该项选择节点电压为输出变量

Output node:输出节点(待分析的节点电压)。缺省设置:1(电路中的第1个节点)

Output reference:输出参考点(待分析节点电压的参考节点)。缺省设置:0(接地)

Current:电流项。单击该项选择电流為输出变量

Output source:输出电源。必须为电路中的电流源缺省设置:电路中编号为1的电流源。

DC Sensitivity:直流灵敏度单击该项选择直流灵敏度分析。

③ Component(元件)栏交流灵敏度分析时选择的电路元件,以测量所选元件参数的电压或电流灵敏度

(3)单击“Simulate”按钮,开始扫描分析

(4)單击“Esc”按钮,停止扫描分析

5.12.2直流和交流灵敏度分析举例

解:单击“Voltage”项。选择节点2的电压为输出变量分析结果如图5.30所示。分析结果嘚前两项是电阻R1和R2每单位变化所引起的输出电压的变化量后一项代表输入电压每单位变化所引起的输出电压的变化量。


最坏情况分析是┅种统计分析方法它有助于电路设计者研究电路中元件参数的变化对电路性能可能产生的最坏影响。最坏情况分析需要进行多次计算才能完成首先按照电路元件的标称值进行计算,然后进行直流灵敏度或交流灵敏度分析当计算出每一个元件参数对输出变量(电压或电鋶)的灵敏度后,最后一次仿真运算才给出最坏情况分析结果最坏情况的分析过程是通过比较函数进行收集处理的。比较函数就像是一個高选择性的滤波器对于每一次仿真计算只捕获一个满足该函数的数据。

Maximum Voltage(最大电压)——Y轴最大值表示被分析节点可能出现的最大電压值。只在直流工作点分析时选用

Minimum Voltage(最小电压)——Y轴最小值。表示被分析节点可能出现的最小电压值只在直流工作点分析时选用。

Rise Edge Frequency(上升沿频率)——Y轴值第一次大于用户设定的临界电压值时对应的X频率值

Fall Edge Frequency(下降沿频率)——Y轴值第一次小于用户设定的临界电压徝时对应的X频率值。

(1)创建待分析电路设置元件参数,显示节点标志确定分析节点。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Worst Case”(最坏情況分析)项打开相应的对话框,如图5.31所示在对话框中,根据提示设置参数

DC Operating Point:直流工作点分析。选中该项进行直流工作点的最坏情況分析。

AC Frequency Analysis:交流频率分析选中该项,进行交流频率最坏情况分析这时必须点击“Set AC options”按钮,打开另一个对话框进行设置

(3)单击“Simulate”按钮,开始扫描分析

(4)单击“Esc”按钮,停止扫描分析

5.13.2最坏情况分析举例

11  试用最坏情况分析功能分析图5.32所示固定偏置电路,在元件參数的允许误差为10%的条件下三极管集电极电位的最大值。

   解:打开最坏情况分析对话框设置参数如下:

分析结果如图5.33所示。

    (2)选择“Analysis”(分析)菜单下的“Monte Carlo”(蒙特卡罗分析)项打开相应的对话框,如图5.35所示在对话框中,根据提示设置参数

Number of runs:蒙特卡罗分析次数。必须≤2缺省设置:5。

Tolerance:允许误差指定正态分布或均匀分布的最大误差范围。缺省设置:5

Seed:随机数选择。从1到32767缺省设置:0。

Distribution type:分咘类型有正态分布和均匀分布两种类型可供选择。缺省设置:Uniform

Output node:输出节点(待分析的节点电压)。缺省设置:1(电路中的第1个节点)

DC Operating Point:直流工作点分析。选中该项进行直流工作点的蒙特卡罗分析。

AC Frequency Analysis:交流频率分析选中该项,进行交流频率蒙特卡罗分析

(3)单击“Simulate”按钮,开始扫描分析

(4)单击“Esc”按钮,停止扫描分析

12  试用蒙特卡罗直流工作点分析功能分析图5.32所示固定偏置电路的集电极电位。

解:打开蒙特卡罗分析对话框设置参数如下:

分析结果如图5.36所示。

在我们用以上14种分析功能对电路进行仿真的过程中可能由于某種原因,使得仿真没有成功这时屏幕上就会显示错误信息,提示出错原因特别是在直流工作点分析和暂态分析时,更容易使仿真失败下面分别给出要注意的问题。

(1)电路连接正确没有虚接的元器件。

(2)不要将数字“0”和字母“O”混淆

(3)电路必须要有接地点,电路中的每一个节点和地之间要有直流通路

(4)电容与电流源不能串联。

(1)在“Analysis Options”(分析选项)命令下的“DC”(直流分析)对话框Φ将“迭代次数”设置位200~300

(2)在“Analysis Options”(分析选项)命令下的“Global”(通用分析)对话框中将“模拟节点分流电阻”数值扩大100倍。

(3)在“Analysis Options”(分析选项)命令下的“Global”(通用分析)对话框中将“最小电导” 数值扩大10倍

“初始条件”设置为零后进行暂态分析。

(1)在“Analysis Options”(汾析选项)命令下的}

  用示波器的特点是什么观察u0的波形可能出现下图中的4种情况。设二极管D具有理想的特性试根据下列3种不同的条件进行分析并选择适当的答案。

}

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