工技術(shù)實(shí)驗(yàn)
要求:
一、 獨(dú)立完成,請(qǐng)按照學(xué)院平臺(tái)指定的做題組數(shù)作答,滿分100分;
平臺(tái)查看做題組數(shù)操作:學(xué)生登錄學(xué)院平臺(tái)→系統(tǒng)登錄→學(xué)生登錄→課程考試→離線考核→離線考核課程查看→做題組數(shù),顯示的數(shù)字為此次離線考核所應(yīng)做哪一組題的標(biāo)識(shí);
例如:“做題組數(shù)”標(biāo)為1,代表學(xué)生應(yīng)作答“第一組”試題;
二、 請(qǐng)使用學(xué)院指定答題紙作答(答題紙請(qǐng)?jiān)斠姼郊?;答題紙上全部信息要填
寫完整,包括學(xué)號(hào)、姓名等基本信息和答題內(nèi)容;
三、 提交方式:請(qǐng)將2個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告集中放在一個(gè)word文檔中,圖和表均采用拷屏截圖方式依次粘貼在一個(gè)Word文檔中上傳(只粘貼部分內(nèi)容的圖片不給分),圖片請(qǐng)保持正向、清晰,實(shí)驗(yàn)報(bào)告無需手寫;
1. 完成的作業(yè)應(yīng)另存為保存類型是“Word97-2003”提交;
2. 上傳文件命名為“中心-學(xué)號(hào)-姓名-科目.doc”;
3. 文件容量大?。翰坏贸^20MB。
提示:未按要求作答題目的作業(yè)及雷同作業(yè),成績(jī)以0分記!
題目如下:
第一組:
請(qǐng)認(rèn)真觀看“電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課件,學(xué)習(xí)“ewb實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”。從十二個(gè)實(shí)驗(yàn)中選2個(gè)實(shí)驗(yàn)(請(qǐng)從第1-6實(shí)驗(yàn)中選做一個(gè),第7-12實(shí)驗(yàn)中選做一個(gè)),根據(jù)課件和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的要求完成這2個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和電路圖,實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)或波形,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,回答思考題。
第一部分 電子工作臺(tái)EWB
§1. 1 EWB簡(jiǎn)介
1.1.1 概述
EWB(Electronics Workbench)是一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件,可為設(shè)計(jì)者提供所需的各種元件及儀表,進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬及布局以產(chǎn)生印刷板層次的電路。
由于集成電路制造技術(shù)日新月異,電子電路的設(shè)計(jì)亦日趨復(fù)雜。為了能在電路付諸實(shí)現(xiàn)之前,完全掌握操作環(huán)境因素(如電源電壓、溫度及元件參數(shù)的變動(dòng)等)對(duì)電路的影響,利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行電路模擬與分析,并進(jìn)行輸入與輸出信號(hào)響應(yīng)的驗(yàn)證,不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,而且計(jì)算機(jī)可提供安全有效的設(shè)計(jì)環(huán)境,其電路結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)觀念可以很容易地被修正;設(shè)計(jì)者除了可借助屏幕上的編輯外,也可很方便地更換適合電路規(guī)格需要的元件。另外,設(shè)計(jì)者直接用計(jì)算機(jī)模擬、分析、驗(yàn)證,可快速地反映出所設(shè)計(jì)的電路性能。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì),可有效地節(jié)省開發(fā)產(chǎn)品的成本與時(shí)間。
EWB設(shè)計(jì)軟件與實(shí)驗(yàn)室的工作平臺(tái)類似,只不過它的電路分析驗(yàn)證是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行的。EWB包含一個(gè)電路設(shè)計(jì)窗口、元件工具欄及測(cè)量?jī)x表,在電路工作窗口中進(jìn)行電路的繪制及編輯、連結(jié)虛擬測(cè)試儀表及進(jìn)行模擬,最后可以將結(jié)果顯示于所選擇的儀表上。
1.1.2 EWB基本界面
啟動(dòng)EWB:直接點(diǎn)擊ewb文件夾內(nèi)的WEWB32帶有紅色小球的可執(zhí)行文件后,將出現(xiàn)如圖1.1.1所示的工作窗口,此窗口顯示多個(gè)不同的使用區(qū)域,包括菜單(menus)、電路工具欄(circuit toolbar)、電路零件工具欄(parts bin toolbar)。電路設(shè)計(jì)窗口(circuit window)、描述窗口(description window)、虛擬儀表(instrument)及測(cè)量狀態(tài)欄(statusline)等功能。在EWB工作窗口中,可進(jìn)行電路圖的編輯、模擬及波形分析。
1. 菜單欄(Menus)
提供電路文件的存取、SPICE文件的轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出、電路圖的編輯、電路的模擬與分析、在線幫助等。
2. 工具欄(Toolbars)
EWB有兩類工具欄(見圖1.1.2),一類為電路工具欄,包含設(shè)計(jì)電路所需的按鈕;另一類為元件組工具欄,包括有開啟各類電路元件工具欄的按鈕。電路元件工具欄含有各種電路元件及測(cè)量?jī)x表,可用于各種電路設(shè)計(jì)及模擬分析。
電路元件
工具欄 菜單
(Menus) 電路工具欄
Circuit toolbar 元件組工具欄
Parts bin toolbar 暫停/恢復(fù) 啟動(dòng)/停止
儀表開啟窗口
open instrument 狀態(tài)欄
statusline 描述窗口
description windows 電路設(shè)計(jì)窗口
circuit windows
圖 1.1.1 EWB 基本界面
3. 應(yīng)用窗口(Application window)
應(yīng)用窗口可同時(shí)包括多項(xiàng),見圖 1.1.1:
(1). 電路設(shè)計(jì)窗口(circuit window):供使用者進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。
(2). 子電路窗口(subcircuit window):供使用者檢測(cè)子電路圖的內(nèi)容。
(3). 描述窗口(description window):供使用者鍵人文本以描述電路。
(4). 儀表開啟(open instrument):顯示儀表的面板控制與功能選擇。
(5).圖形窗口(graph window):顯示分析的結(jié)果。
4.狀態(tài)欄(status line):位于EWB窗口的最下方,可顯示鼠標(biāo)所指處元件或儀表的名稱。在模擬中,也可顯示模擬中的現(xiàn)狀以及分析所需要的模擬時(shí)間。
建立新文件 打開已有文件 文件存盤 打印文件 剪切 復(fù)制 粘貼 旋轉(zhuǎn) 水平反轉(zhuǎn) 垂直反轉(zhuǎn) 子電路 分析圖 元器件特性 縮小 放大 縮放比 幫助
自定義器件庫 電源庫 基本器件庫 二極管庫 晶體管庫 模擬集成電路庫 混合集成電路庫 數(shù)字集成電路庫 邏輯門電路庫 數(shù)字組件庫 指示器件庫 控制器件庫 其它器件庫 儀器庫
圖 1.1.2 EWB 工具欄
1.1.3 EWB的在線幫助
EWB5.0提供了豐富、詳盡的聯(lián)機(jī)幫助功能。任何時(shí)候,對(duì)某一分析功能或操作命令沒有把握時(shí),都可以使用幫助萊單或F1鍵,也可以單擊工具欄的幫助按鈕 ,去查閱各種有關(guān)的信息。
選擇Help | Help lndex命令即可調(diào)用和查閱有關(guān)的幫助內(nèi)容??梢园茨夸浕蛑黝}搜索方式進(jìn)行查閱,具體操作方法和其它Windows軟件基本相同,在此不再贅述。如果對(duì)某一個(gè)元器件或儀器感興趣,可以“選中”該對(duì)象,然后按F1鍵或單擊工具欄的幫助按鈕 ,與該對(duì)象相關(guān)的內(nèi)容即會(huì)自動(dòng)彈出。其中既有關(guān)于該對(duì)象的文字說明,還有相關(guān)的使用舉例??梢娐?lián)機(jī)幫助內(nèi)容是很重要的,建議讀者充分利用。
§1. 2 EWB 的菜單系統(tǒng)和工具欄
1.2.1 EWB 的菜單
File Edit Circuit Analysis Window Help
New Ctrl+N Cut Ctrl+X Rotate Ctrl+R Activate Ctrl+G Arrange Ctrl+W Help F1
Open Ctrl+O Copy Ctrl+C Flip Horizontal Pause F9 1.Circuit Help Index
Save Ctrl+S Paste Ctrl+V Flip Vertical Stop Ctrl+T 2.Description Ctrl+D Release Notes
Save As Delete Del Component Properties Analysis Options Ctrl+Y About Electronics Workbench
Revert to Saved Select All Ctrl+A Create Subcircuit Ctrl+B DC Operating Point
Import Copy as Bitmap Zoom In Ctrl++ AC Frequency
Export Show Clipboard Zoom Out Ctrl+- Transient
Print Ctrl+P Schematic Options Fourier
Print setup Restrictions Ctrl+I Noise
Program Options Distortion
Exit Alt+F4 Parameter Sweep
Install Temperature Sweep
Pole-Zero
Transfer Function
Sensitivity
Worst Case
Monte Carlo
Display Graphs
1.2.2 EWB 的電路元件工具欄
EWB的電路元件箱工具欄如圖1.2.1 所示。
個(gè)人元件 電源元件 基本元件 二極管 晶體管 模擬集成電路 混合集成電路 數(shù)字集成電路 邏輯門電路 數(shù)字組件 指示器 控制器 其它元件 儀表工具
圖 1.2.1 電路元件箱工具欄
單擊電路元件工具欄中的某個(gè)按鈕,即可打開該組電路元件工具欄如圖 1.2.2-1.2. 14 所示。
接地 電池 直流電流源 交流電壓源 交流電流源 電壓控制電壓源 電壓控制電流源 電流控制電壓源 電流控制電流源 +Vcc電源 +Vdd電源 時(shí)序發(fā)生器 調(diào)幅電源 調(diào)頻電源 電壓控制正弦波震蕩器 電壓控制三角波震蕩器 電壓控制方波震蕩器 可控單脈沖發(fā)生器 分段線性電源 電壓控制分段線性電源 頻率移位鍵電源 多項(xiàng)式電源 非線性電源
圖 1.2.2 電源元件工具欄
連接點(diǎn) 電阻 電容 電感 變壓器 繼電器 開關(guān) 延時(shí)開關(guān) 電壓控制開關(guān) 電流控制開關(guān) 上拉電阻 電位器 電阻箱 電壓控制模擬開關(guān) 極化電容 可變電容 可變電感 無磁芯線圈 磁性線圈 非線性變壓器
圖 1.2.3 基本元件工具欄
普通二極管 齊納二極管 發(fā)光二極管 橋式整流器 肖特基二極管 可控硅 雙向穩(wěn)壓管 雙向可控硅 NPN晶體管 PNP晶體管 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管 P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管 3端N溝道耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 3端P溝道耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 4端N溝道耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 4端P溝道耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 3端N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 3端P溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 4端N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 4端P溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管 N溝道GaAs場(chǎng)效應(yīng)晶體管 P溝道GaAs場(chǎng)效應(yīng)晶體管
圖 1.2.4 二極管工具欄 圖 1.2.5 晶體管工具欄
3端運(yùn)算放大器 5端運(yùn)算放大器 7端運(yùn)算放大器 9端運(yùn)算放大器 比較器 鎖相回路 74XX系列 741XX系列 742XX系列 743XX系列 744XX系列 4XXX系列 模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換器 電流式數(shù)字\模擬轉(zhuǎn)換器 電壓式數(shù)字\模擬轉(zhuǎn)換器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 555定時(shí)器
圖1.2.6模擬集成電路工具欄 圖1.2.7數(shù)字集成電路工具欄 圖1.2.8混合集成電路工具欄
2輸入與門 2輸入或門 反相器 2輸入或非門 2輸入與非門 2輸入異或門 2輸入異或非門 三態(tài)緩沖器 緩沖器 史密特觸發(fā)反相器 與門 或門 與非門 或非門 反相器 異或門 異或非門 緩沖器
圖1.2.9邏輯門電路工具欄
半加器 全加器 RS觸發(fā)器 高電平異步置位JK觸發(fā)器 低電平異步置位JK觸發(fā)器 D觸發(fā)器 低電平異步置位D觸發(fā)器 多工器 多路輸出選擇器 編碼器 算術(shù)單元 計(jì)數(shù)器 移位寄存器 通用觸發(fā)器
圖1.2.10數(shù)字組件工具欄
交直流電壓表 交直流電流表 燈泡 邏輯探針 7段顯示器 譯碼式7段顯示器 蜂鳴器 條碼顯示器 編碼式條碼顯示器 電壓微分器 電壓積分器 電壓增益部件 轉(zhuǎn)換函數(shù)部件 乘法器 除法器 三路電壓加法器 電壓限幅器 電壓控制限幅器 電流限幅部件 電壓磁滯部件 電壓回轉(zhuǎn)部件
圖 1.2.11指示器 圖 1.2.12控制器
萬用表 函數(shù)發(fā)生器 示波器 頻率特性測(cè)試儀 數(shù)字字元產(chǎn)生器 邏輯分析儀 邏輯轉(zhuǎn)換器 保險(xiǎn)絲 寫入資料 網(wǎng)絡(luò)表元件 損耗式傳輸線 無損耗式傳輸線 石英震蕩器 直流馬達(dá) 真空三極管 步進(jìn)遞增轉(zhuǎn)換器 步進(jìn)遞減轉(zhuǎn)換器 步進(jìn)遞減\遞增轉(zhuǎn)換器
圖1.2.13儀表工具欄 圖1.2.14其它元件工具欄
§1. 3 EWB基本操作
1.3.1模擬電路的建立
1. 元件的使用
1).電路元件和測(cè)試儀表的選用:
要將某一元件或儀表放入電路設(shè)計(jì)窗口,可根據(jù)所要選擇的元件或儀表,單擊元件箱工具欄中的按鈕,打開相應(yīng)的電路元件工具欄,拖動(dòng)所需的元件或儀表到電路設(shè)計(jì)窗口中即可。如要保留開啟的工具欄,只需將它由原來的鎖定位置移到電路設(shè)計(jì)窗口中,即可變?yōu)橐豢梢苿?dòng)的工具欄。
2).元件的移動(dòng)
若要移動(dòng)一個(gè)或一組元件,只要選擇此元件或元件組,然后將其拖動(dòng)到所需的位置即可。關(guān)閉鍵盤的NUMLOCK鍵,則可利用上、下、左、右方向鍵移動(dòng)選中的元件或元件組,每次移動(dòng)一像素點(diǎn)。
3).元件的復(fù)制與刪除
元件的復(fù)制與刪除,可利用編輯(Edit)菜單中的剪切(cut)、復(fù)制(copy)、粘貼(paste)、刪除(delete)等命令或電路工具欄中的相應(yīng)按鈕 來實(shí)現(xiàn),具體操作與Windows其它軟件基本相同。要?jiǎng)h除元件時(shí),也可在選中元件后,再按Delete鍵。
4).元件的旋轉(zhuǎn)與映射
若要改變?cè)姆胖梅较颍缧D(zhuǎn)90°、水平或垂直映射,可在選中該元件后,選擇電路(Circuit)菜單中的Rotate、Flip Horizontal或Flip Vertical命令,或選擇電路工具欄中的按鈕 來完成。
2. 連接導(dǎo)線
將鼠標(biāo)指向元件的端點(diǎn)時(shí),在元件的端點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn),按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)之,會(huì)有一條線出現(xiàn),拖動(dòng)此線到另一元件或一儀表的端點(diǎn),當(dāng)?shù)诙€(gè)元件或儀表的端點(diǎn)被反白并出現(xiàn)黑點(diǎn)時(shí),松開鼠標(biāo)左鍵,此時(shí)線會(huì)自動(dòng)以垂直角度連線,且不會(huì)覆蓋到其它元件或儀表。
如果從一個(gè)元件的端點(diǎn)拖動(dòng)連線到另一線上,松開鼠標(biāo)時(shí),一個(gè)連接點(diǎn)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)一條線上連接多個(gè)元件時(shí),要先選擇線的兩個(gè)端點(diǎn)把線連好,再把其它元件連接到線上。在基本元件工具欄上,也有連接點(diǎn)的工具按鈕,利用它可在已有的電路上插入連接點(diǎn)。另外,也可在電路設(shè)計(jì)窗口中先放置一個(gè)連接點(diǎn),再將其它線拖動(dòng)到此連接點(diǎn)。每一連接點(diǎn),最多可接上四條線。
選擇一條連線并按Delete鍵,可將該連線刪除,選擇一個(gè)連接點(diǎn)再按Delete鍵,可將該點(diǎn)刪除,但若點(diǎn)上的連線多于兩條,則會(huì)將線也一同刪除。刪除一個(gè)元件,會(huì)將其相關(guān)連接也一同刪除。
如果連線打折或纏在一起,可移動(dòng)該線或與該線相連結(jié)的元件,即可將連線變得整齊。按住ALT鍵并移動(dòng)與連線相連結(jié)的元件,則會(huì)重新連線。利用上、下、左、右方向鍵(需關(guān)閉鍵盤的Num Lock鍵)移動(dòng)元件,每次可移動(dòng)一個(gè)像素點(diǎn),此法可有效地將彎曲的線伸直。
3. 電路的接地點(diǎn)
接地點(diǎn)是電路系統(tǒng)的電位參考點(diǎn)。接地點(diǎn)作為一個(gè)電路元件包含在電源元件工具箱中。在EWB環(huán)境下建立的電路都要有接地點(diǎn),否則,將出現(xiàn)錯(cuò)誤或在儀器上得不到有效的讀數(shù)。
4. 元件的插入
拖動(dòng)一個(gè)元件將其放置在一條連線上,若此連線有足夠的空間可容納該元件,則該元件會(huì)被自動(dòng)插入。若連線空間不足以容納該元件,則元件將無法插入線中。
5. 元器件標(biāo)簽、編號(hào)、數(shù)值、模型參數(shù)的設(shè)置
元件具有自己的標(biāo)識(shí)名稱、數(shù)值及相對(duì)應(yīng)的參考編號(hào)(reference ID)。元件的預(yù)設(shè)標(biāo)識(shí)名稱、數(shù)值或模型已全部在預(yù)設(shè)定好的電路文件中給出,如要設(shè)定某元件的資料,可在電路窗口中雙擊該元件,也可選中該元件,再按下工具欄中的器件特性按鈕 ,或者選擇菜單命令Circuit | Component Properties(電路/元器件特性),即會(huì)彈出相關(guān)的對(duì)話框。器件特性對(duì)話框具有多種選項(xiàng)可供設(shè)置(至于有多少功能項(xiàng)及內(nèi)容,完全由所選擇的元件而定),包括Label(標(biāo)識(shí))、Models(模型)、Value(數(shù)值)、Fault(故障設(shè)置)、Display(顯示)、Analysis Setup(分析設(shè)置)等內(nèi)容。按需要進(jìn)行設(shè)定,最后單擊OK按鈕結(jié)束設(shè)置。下面介紹這些選項(xiàng)的含義和設(shè)置方法。
對(duì)話框的標(biāo)題欄表示要處理的元件類型與性質(zhì)。
圖1.3.1 Label選項(xiàng)對(duì)話框
圖1.3.2 Value 選項(xiàng)對(duì)話框 圖1.3.3 Models選項(xiàng)對(duì)話框
Label選項(xiàng)用于設(shè)置元件的Label(標(biāo)識(shí))和Reference ID(編號(hào))。其對(duì)話框如圖1.3.1所示。Reference ID(編號(hào))通常由系統(tǒng)自動(dòng)分配,必要時(shí)可以修改,但必須保證編號(hào)的唯一性。
當(dāng)元器件比較簡(jiǎn)單時(shí),會(huì)出現(xiàn)Value(數(shù)值)選項(xiàng),其對(duì)話框如圖1.3.2所示,可以設(shè)置元器件的數(shù)值。
當(dāng)元器件比較復(fù)雜時(shí),會(huì)出現(xiàn)Models(模型)選項(xiàng),其對(duì)話框如圖1.3.3所示。模型的缺省設(shè)置(Default)通常為Ideal(理想),這有利于加快分析的速度,也能夠滿足多數(shù)情況下的分析要求,如果對(duì)分析精度有特殊的需要,可以考慮選擇具有具體型號(hào)的器件模型。
Fault(故障)選項(xiàng)可供人為設(shè)置元器件的隱含故障。圖1.3.4為某個(gè)電感的故障設(shè)置情況。1、2為與故障設(shè)置有關(guān)的引腳號(hào),圖中選擇了Open(開路)設(shè)置。這時(shí)盡管該電感可能標(biāo)有合理的數(shù)值,但實(shí)際上隱含了開路的故障。這為電路的故障分析教學(xué)提供了方便。從圖中看出,這個(gè)對(duì)話框還提供了Short(短路、Leakage(漏電)、None(無故障)等設(shè)置。
Display(顯示)選項(xiàng)用于設(shè)置Label、Models、Reference ID的顯示方式。相關(guān)的對(duì)話框如圖1.3.5所示。該對(duì)話框的設(shè)置與Circuit/Schematic Options(電路/電路圖選項(xiàng))對(duì)話框的設(shè)置有關(guān),如果遵循電路圖選項(xiàng)的設(shè)置,則Label、Models、Reference ID的顯示方式由電路圖選項(xiàng)的設(shè)置決定。否則可由圖中對(duì)話框下面的三個(gè)選項(xiàng)確定。
此外還有Analysis Setup(分析設(shè)置)用于設(shè)置電路的工作溫度等有關(guān)參數(shù)。
Node(節(jié)點(diǎn))選項(xiàng)用于設(shè)置與節(jié)點(diǎn)編號(hào)等有關(guān)的參數(shù)。
6. 電路圖選項(xiàng)的設(shè)置
選擇Circuit | Schematic Options(電路 | 電路圖選項(xiàng))菜單命令可彈出如圖1.3.6-1.3.8所示的對(duì)話框,用于設(shè)置與電路圖顯示方式有關(guān)的一些選項(xiàng)。圖1.3.6是關(guān)于柵格的設(shè)置。如果選擇使用柵格,則電路圖中的元器件與導(dǎo)線均落在柵格線上,可以保持電路圖橫平豎直、整齊美觀。
show/Hide(顯示/隱藏)對(duì)話框如圖1.3.7所示,用于設(shè)置標(biāo)號(hào)、數(shù)值、元器件庫等的顯示方式。該設(shè)置對(duì)整個(gè)電路圖的顯示方式有效。如對(duì)某個(gè)元器件顯示方式有特殊要求,可使用器件特性的Display(顯示)選項(xiàng)對(duì)話框單獨(dú)設(shè)置。
Fonts(字型)對(duì)話框如圖1.3.8所示,用于顯示和設(shè)置Label、Value和Models的字體與字號(hào)。
7. 電路的描述
選擇Window/Description(窗口/描述)命令可以打開電路描述窗口,在該窗口中可輸入有關(guān)實(shí)驗(yàn)電路的描述內(nèi)容。電路描述窗口的內(nèi)容將隨電路文件一起存儲(chǔ)供以后查閱。在一般情況下可以關(guān)閉電路描述窗口,使電路工作區(qū)具有較大的面積。
8. 電路的保存
選擇File | Save 命令,在打開的Save窗口中指定保存文件的路徑和文件名,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)賦予.ewb擴(kuò)展名,按“保存”按鈕,即可將建立的電路連同描述窗口一起保存在文件中。
1.3.2儀器儀表的使用
EWB 5.0的儀器庫有七臺(tái)儀器可供使用:數(shù)字多用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、波特圖儀、字元發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀。這些儀器每種只有一臺(tái),在連接電路時(shí),儀器以圖標(biāo)方式存在。需要觀察測(cè)試數(shù)據(jù)與波形或者需要設(shè)置儀器參數(shù)時(shí),可以雙擊儀器圖標(biāo)打開儀器面板。
儀器的選用與連接與電路元件基本相同??梢詮膬x器庫中將相應(yīng)的儀器圖標(biāo)拖曳至電路工作區(qū),儀器圖標(biāo)上有連接端用于將儀器連人電路,拖曳儀器圖標(biāo)可以移動(dòng)儀器的位置。選擇某個(gè)儀器并按Del鍵可以刪除該儀器,與該儀器相連的導(dǎo)線也會(huì)自動(dòng)消失。
雙擊儀器圖標(biāo)打開儀器面板即可設(shè)置儀器參數(shù)。
1. 電壓表和電流表
EWB 5.0在指示元件庫中提供了如圖1.3.9所示的電壓表和電流表,帶有黑線的引出端為負(fù)極端(設(shè)置為直流模式時(shí)),通過旋轉(zhuǎn)可以改變其引出線的方向。這兩種電表的數(shù)量是沒有限制的,可多次選用。雙擊電壓表或電流表圖標(biāo)可以彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框,與元件的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框相似。
2. 數(shù)字多用表
這是一種自動(dòng)調(diào)整量程的數(shù)字多用表。其電壓檔、電流檔的內(nèi)阻、電阻擋的電流值和分貝檔標(biāo)準(zhǔn)電壓值都可任意進(jìn)行設(shè)置。圖1.3.10是它的圖標(biāo)和面板。
按SETTINGS(參數(shù)設(shè)置)按鈕時(shí),就會(huì)彈出圖1.3.11的對(duì)話框,可以設(shè)置多用表內(nèi)部的參數(shù)。
3. 示波器
1).示波器的調(diào)整
示波器的圖標(biāo)和面板如圖1.3.12所示,與實(shí)際的示波器基本相同,各項(xiàng)調(diào)整也和實(shí)際的示波器相似。
通道(A或B)衰減器(V/div)應(yīng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小調(diào)節(jié),既要使顯示的波形盡量大,又不能超出顯示范圍。掃描時(shí)基(Time base)的調(diào)整,要和被測(cè)信號(hào)的周期(頻率)相適應(yīng),顯示波形的個(gè)數(shù)不應(yīng)太多,也不能太少,一般以顯示一個(gè)完整波形為宜。
若波形不夠穩(wěn)定,不便于觀測(cè),可隨時(shí)按下O/I開關(guān)或Pause按鈕,停止或暫停仿真,也可以設(shè)置圖1.3.14中的Pause after each screen 選項(xiàng),這樣,當(dāng)顯示波形到達(dá)屏幕右端時(shí),會(huì)暫停仿真(單擊Pause按鈕,即可恢復(fù)仿真),然后按下示波器面板上的Expand按鈕,將面板展開如圖1.3.13所示,在此情況下,因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生時(shí)間的積累,所以,調(diào)節(jié)擴(kuò)展面板窗口下的水平滾動(dòng)條,可以觀測(cè)到整個(gè)仿真階段任意時(shí)刻的波形,包括剛接通電路或改變電路參數(shù)后瞬間的暫態(tài)過程,和電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的波形。
為了在仿真過程中(即不停止或暫停仿真)觀測(cè)到穩(wěn)定的波形,應(yīng)對(duì)掃描觸發(fā)進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)整,默認(rèn)的觸發(fā)信號(hào)選擇為“Auto”,這樣很難得到穩(wěn)定的波形(波形雜亂或水平滾動(dòng)),一定要指定用某一路被測(cè)信號(hào)(即選擇“A”或“B”)觸發(fā),然后調(diào)節(jié)觸發(fā)電平(Level),但是,在仿真過程中調(diào)節(jié)觸發(fā)電平,一般不會(huì)立即起作用使波形穩(wěn)定,這一點(diǎn)與實(shí)際的示波器不同,正確的方法是:先調(diào)節(jié)觸發(fā)電平到某一值(大約+3.00或-3.00),并按O/I開關(guān)停止仿真,然后,再次按O/I開關(guān),重新啟動(dòng)仿真,一般情況下,此時(shí)會(huì)無波形顯示,但只要再稍微調(diào)節(jié)一下觸發(fā)電平,即可顯示出十分穩(wěn)定的波形。這種方法適用于觀測(cè)穩(wěn)定狀態(tài)下的波形,因?yàn)樵谶@種情況下不會(huì)產(chǎn)生時(shí)間的積累,所以,在圖1.3.13示波器擴(kuò)展面板窗口下,不能觀測(cè)到電路接通或參數(shù)改變后瞬間暫態(tài)過程的波形(擴(kuò)展面板窗口下的水平滾動(dòng)條不起作用)。
游標(biāo)1 游標(biāo)2
時(shí)基 顯示方式 游標(biāo)1處坐標(biāo) X位移 觸發(fā)信號(hào) 觸發(fā)電平 游標(biāo)2處坐標(biāo) Y輸入方式 Y軸
衰減 Y軸位移 B通道 兩游標(biāo)間坐標(biāo)差值 保存 反轉(zhuǎn) 復(fù)原
圖 1.3.13 示波器的展開面板
在圖1.3.13所示的示波器擴(kuò)展面板窗口下,可以進(jìn)行示波測(cè)量:拖曳游標(biāo),可以在下面的數(shù)據(jù)框中直接讀取游標(biāo)處的波形數(shù)據(jù),以及兩個(gè)游標(biāo)間波形數(shù)據(jù)和時(shí)間的差值。按下Reduce按鈕,可縮小示波器面板至原來大小。按下Reverse按鈕,可反轉(zhuǎn)示波器屏幕的前景和背景顏色。按下Save按鈕,可以以ASCII碼格式存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)文件(.scp),該文件可以用任何一個(gè)文本編輯軟件打開和編輯,也可以在EWB的分析圖形窗口(將在下一小節(jié)介紹)下還原出原來的波形。為了減小波形數(shù)據(jù)文件的大小,最好在波形穩(wěn)定的情況下保存。
如果希望顯示的波形更精細(xì),可以在Analysis | Analysis Options | Instruments對(duì)話框(圖1.3.14)中,先去掉Generate time steps automatically 單選鈕的默認(rèn)選擇,然后,增加Minimum number of time points(最少時(shí)間點(diǎn)數(shù))的數(shù)值,但是,增加這個(gè)數(shù)值將增加分析的運(yùn)算量和運(yùn)行時(shí)間,要求計(jì)算機(jī)具有較快的處理速度,如果電路中接有測(cè)量表計(jì),還可能引起表計(jì)示值不穩(wěn)定,所以,在一般情況下,以保持Generate time steps automatically(自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間步長)的默認(rèn)選擇為好,這樣,Minimum number of time points和Maximum time step兩項(xiàng)由程序自動(dòng)設(shè)置。
2).在分析圖形窗口下觀測(cè)和保存波形
EWB的分析圖形窗口(Analysis Graphs)是一個(gè)多用途的顯示工具,在此窗口下,可以觀測(cè)電路的波形,而EWB所能進(jìn)行的每一種分析(見1.2.1小節(jié)EWB的Analysis菜單),也都會(huì)在分析圖形窗口中產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的圖形頁,將分析的結(jié)果以曲線形式顯示出來,在此窗口下,還可以進(jìn)行曲線和波形的存儲(chǔ)或打印。分析圖形窗口可能會(huì)包含多個(gè)圖形頁,圖形頁的多少由已經(jīng)進(jìn)行過的分析來決定。單擊分析圖形窗口上方的頁標(biāo)簽按鈕可以選擇要觀察的圖形頁。本小節(jié)僅介紹在分析圖形窗口中觀測(cè)和存儲(chǔ)波形的方法,EWB其它分析產(chǎn)生的圖形頁,觀測(cè)和存儲(chǔ)方法相同。
在EWB工具欄中選擇圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),都可以激活分析圖形窗口。在此之前,若沒用示波器觀測(cè)過波形,剛打開的分析圖形窗口中將沒有示波器頁(Oscilloscope)顯示。當(dāng)建立一個(gè)電路,連接好示波器,并打開O/I開關(guān),對(duì)電路進(jìn)行仿真并且觀測(cè)波形時(shí),在分析圖形窗口中即建立起一個(gè)示波器頁(Oscilloscope),并在其中開始顯示波形(見圖1.3.15),波形顯示的效果也與示波器的調(diào)節(jié)有關(guān)(見前一小節(jié)示波器的調(diào)節(jié)),這里實(shí)際上是再現(xiàn)示波器上的波形,如果示波器的調(diào)節(jié)使波形顯示非常穩(wěn)定,那么,在圖形窗口下顯示的波形也將是非常穩(wěn)定的,如果示波器上顯示的波形不能穩(wěn)定,則在圖形窗口下顯示的波形也是不穩(wěn)定的,這時(shí),也會(huì)產(chǎn)生時(shí)間的積累,并隨著仿真時(shí)間的延長,圖形窗口下顯示的波形會(huì)越來越密集,以至不能正常觀測(cè),由于圖形窗口沒有水平滾動(dòng)條,不象在擴(kuò)展的示波器窗口下那樣,移動(dòng)水平滾動(dòng)條可以展開波形,這時(shí),需要按下O/I開關(guān)或Pause按鈕,停止或暫停仿真,然后,通過設(shè)置適當(dāng)?shù)娘@示時(shí)間范圍(見下面參數(shù)設(shè)置),即選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間片斷,以展開波形。按住鼠標(biāo)左鍵,在密集波形的適當(dāng)位置拉出一個(gè)矩形框,以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間片斷,放開左鍵后,框中的波形也會(huì)被放大展開。由于這種情況下可以看到整個(gè)仿真階段的波形,所以,對(duì)于暫態(tài)過程(如震蕩器的起震過程)的觀測(cè)是非常有用的。
調(diào)節(jié)示波器以改變顯示的波形,圖形窗口中的波形并不能隨之而改變,需按O/I開關(guān)停止仿真,然后再次按O/I開關(guān),重新啟動(dòng)仿真,圖形窗口中的波形才會(huì)被刷新。
(1).設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)
為了使顯示的波形便于觀測(cè),需參照如下的步驟設(shè)置各項(xiàng)參數(shù):
在窗口的圖形區(qū)單擊鼠標(biāo)左鍵,使窗口左邊沿處的紅色三角標(biāo)志 由頁標(biāo)簽處移到圖形區(qū),此時(shí),工具欄右面的幾個(gè)圖標(biāo) 處于激活狀態(tài)(圖1.3.15)。在 Analysis Graphs窗口的工具欄中選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口(圖1.3.16),即可設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。
⑴. General頁(圖1.3.16):設(shè)置標(biāo)題、柵格、指針等。
①. Tile欄:設(shè)置圖形頁的標(biāo)題(標(biāo)題內(nèi)容可結(jié)合電路自定)及字體。在有多個(gè)圖形頁時(shí),標(biāo)題可用來標(biāo)示每一個(gè)圖形頁。
②. Grid欄 :設(shè)置柵格。選中Grid On 復(fù)選框則顯示柵格,否則不顯示柵格。Pen Size、Color分別設(shè)置格線的粗細(xì)和顏色(見圖1.3.19)。
③. Trace Legend欄:選中Legend On 復(fù)選框則在圖形頁中顯示跡線圖例(見圖1.3.19)。
④. Cursors 欄:設(shè)置指針。若需進(jìn)行示波測(cè)量,則選中Cursors On 復(fù)選框,以便顯示指針及資料窗口(見圖1.3.19)。
Single Trace單選鈕:在資料窗口中只顯示一條跡線的數(shù)據(jù),顯示哪條跡線的數(shù)據(jù),由計(jì)數(shù)器Trace中的跡線標(biāo)號(hào)決定。
All Trace單選鈕:在資料窗口中顯示所有跡線的數(shù)據(jù)。
⑵. Left Axis、Bottom Axis、Right Axis、Top Axis頁:
四個(gè)頁面分別用來設(shè)置左、下、右、上四個(gè)標(biāo)尺。
一般情況下,只需要下、左一對(duì)X、 Y標(biāo)尺,此時(shí),可將上、右二標(biāo)尺頁中Axis欄的Enable復(fù)選框中的√去掉。但是,當(dāng)被觀測(cè)的兩個(gè)波形差別較大,很難共用一對(duì)X、Y標(biāo)尺時(shí),就需要用到下、左、上、右多個(gè)X 、Y標(biāo)尺,例如,當(dāng)兩個(gè)被測(cè)信號(hào)大小差別很大時(shí),若共用一個(gè)Y標(biāo)尺,為了使大信號(hào)的波形不超出顯示范圍,則必須設(shè)置較大的刻度范圍(見下面Range設(shè)置),這必然使小信號(hào)的顯示波形很小,若兩個(gè)信號(hào)各用一個(gè)Y標(biāo)尺,設(shè)置不同的標(biāo)尺刻度范圍,則會(huì)使兩個(gè)波形都得到滿意的顯示效果(見圖1.3.19)。在用示波器觀測(cè)波形時(shí),若示波器A、B二通道的Y軸衰減(V/div)設(shè)置不同,則在圖形窗口下,會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)設(shè)置不同的Y標(biāo)尺。
四個(gè)標(biāo)尺的設(shè)置頁面基本相同,下面以圖1.3.17所示下標(biāo)尺(Bottom Axis)頁面為例說明。
①. Label欄:設(shè)置標(biāo)尺的標(biāo)簽及字體,若兩個(gè)波形各用一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)尺,則在標(biāo)尺的標(biāo)簽中應(yīng)注明與其關(guān)聯(lián)的跡線(見下面Traces頁的Label設(shè)置)。
②.Axis欄:設(shè)置顯示/隱藏標(biāo)尺,以及標(biāo)尺線的粗細(xì)、顏色。
③. Scale欄:設(shè)置刻度為線性、對(duì)數(shù)、分貝等。
④. Range:設(shè)置標(biāo)尺的刻度范圍。
對(duì)于顯示波形的示波器頁(Oscilloscope),上、下標(biāo)尺一般為時(shí)間刻度,如果示波器的調(diào)節(jié)使得波形非常穩(wěn)定,則圖形窗口中的波形也是非常穩(wěn)定的,一般不需要再設(shè)定時(shí)間范圍。如果示波器上的波形不穩(wěn)定,則圖形窗口中的波形也不穩(wěn)定,并會(huì)產(chǎn)生時(shí)間的積累,隨著仿真時(shí)間的延長,波形會(huì)越來越密集,為仔細(xì)觀測(cè)波形,需要等波形穩(wěn)定后,按下O/I開關(guān)或Pause按鈕,停止或暫停仿真,然后,設(shè)置顯示的時(shí)間范圍,或在密集的波形中,按住鼠標(biāo)左鍵,拉出一個(gè)矩形框,選擇一個(gè)很小的時(shí)間片段,放在圖形窗口中放大顯示。若想觀測(cè)電路穩(wěn)定時(shí)的波形,則時(shí)間片段應(yīng)選在波形穩(wěn)定的時(shí)間段,若電路無明顯的暫態(tài)過程,則時(shí)間起點(diǎn)(Minimum)可從0開始,時(shí)間終點(diǎn)(Maximum)與起點(diǎn)(Minimum)之間的差值要與波形的周期相匹配,以便使顯示的波形便于觀測(cè),一般以顯示1~2個(gè)完整波形為宜。如果想觀測(cè)暫態(tài)過程,則需要把時(shí)間片段設(shè)置在起始時(shí)間段。
左、右標(biāo)尺(Left Axis、Right Axis)的刻度范圍(Range),要根據(jù)顯示波形的大小設(shè)置,既要使波形盡量大(便于觀測(cè)),又要保證不超出顯示范圍。若兩個(gè)波形選用單獨(dú)的Y標(biāo)尺,則二標(biāo)尺可設(shè)置不同的刻度范圍,以適應(yīng)對(duì)應(yīng)的波形。
⑤. Divisions:設(shè)置刻度的分段數(shù)、重復(fù)頻率、精度等。
⑶. Traces頁(圖1.3.18):設(shè)置各跡線的特性。
①. Trace:指定進(jìn)行設(shè)置的跡線序號(hào)。每條跡線需分別設(shè)置。
②. Label:設(shè)置指定跡線的標(biāo)簽,該標(biāo)簽顯示在圖例中。
③. Pen Size、Color:設(shè)置指定跡線的粗細(xì)和顏色。兩個(gè)波形最好設(shè)置不同的顏色以便于區(qū)別。
④. X Range、Y Range:設(shè)置與指定跡線相關(guān)的X、Y標(biāo)尺。
⑤. Offsets:設(shè)置跡線相對(duì)于標(biāo)尺零點(diǎn)(或起點(diǎn))的偏移量,一般設(shè)置為0。偏移量的默認(rèn)值和示波器的Y軸位移調(diào)節(jié)有關(guān)。
圖1.3.18中設(shè)置第2條跡線,標(biāo)簽為output,粗細(xì)為一個(gè)點(diǎn),與下(Bottom Axis)、右(Right Axis)標(biāo)尺相關(guān),X、Y偏移量為0。
圖1.3.19示出了兩個(gè)大小差別很大的波形的顯示效果,說明了跡線的顏色、標(biāo)簽、圖例以及標(biāo)尺標(biāo)簽的作用及其設(shè)置方法。兩個(gè)波形選用了獨(dú)立的Y標(biāo)尺,以便設(shè)置不同的標(biāo)尺刻度范圍,此外,在General頁的Trace Legend欄選中Legend On 復(fù)選框,以便顯示跡線圖例。
正弦波以紅色顯示,矩形波以蘭色顯示(跡線的顏色由Trace頁的Color設(shè)置),圖例指明,紅色跡線(正弦波)的標(biāo)簽為input,蘭色跡線(矩形波)的標(biāo)簽為output(跡線的標(biāo)簽由Trace頁的Label設(shè)置),左標(biāo)尺標(biāo)簽中包含有跡線標(biāo)簽input,右標(biāo)尺標(biāo)簽中包含有跡線標(biāo)簽output(標(biāo)尺標(biāo)簽由標(biāo)尺頁面的Label設(shè)置,圖1.3.17下標(biāo)尺設(shè)置頁面中為下標(biāo)尺設(shè)置標(biāo)簽為Time(Seconds)),由此可知,左標(biāo)尺與正弦波關(guān)聯(lián),右標(biāo)尺與矩形波關(guān)聯(lián)。當(dāng)然,Traces頁的 X Range、Y Range也必須作相應(yīng)的設(shè)置。因正弦波較小,所以,左標(biāo)尺設(shè)置較小的刻度范圍(-5 ~ +5),而矩形波較大,故右標(biāo)尺設(shè)置較大的刻度范圍(-25 ~ +25),這樣,兩個(gè)波形的顯示效果都比較理想。
要在示波器頁(Oscilloscope)中顯示柵格、圖例和游標(biāo),除利用上述參數(shù)設(shè)置外,也可以利用工具欄中的柵格工具(toggle grid)、圖例工具(Toggle legend)和游標(biāo)工具(Toggle Cursors) 。如要去除顯示,可再次單擊相應(yīng)工具。在顯示游標(biāo)的同時(shí),出現(xiàn)一個(gè)資料窗口,顯示出被選中的波形(單擊該波形以選中之)在游標(biāo)處的數(shù)據(jù),移動(dòng)游標(biāo)即可對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
(2).保存和打印波形
選擇工具欄中的保存 工具,在保存文件設(shè)置窗口設(shè)置路徑和文件名,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)賦予.gra擴(kuò)展名,按“保存”按鈕,即可把分析圖形窗口下的各圖形頁保存到指定的圖形文件中,該文件一般尺寸較大,為盡量減少磁盤空間的占用,在保存文件之前,應(yīng)利用工具欄中的剪切工具 ,將不需要的圖形頁剪切掉(先選擇該頁,再點(diǎn)按剪切工具)。
按上面的方法保存的.gra文件不是標(biāo)準(zhǔn)格式的圖形文件,只能在EWB的分析圖形窗口下打開。在擴(kuò)展的示波器窗口下保存的文本格式的波形文件(.scp文件),也可以在分析圖形窗口下打開以再現(xiàn)示波器波形。注意,每打開一個(gè) .gra或.scp文件,即將該文件中所有的圖形頁都添加到該窗口中,以至窗口中的圖形頁很多,重新保存時(shí)文件非常大。
當(dāng)電路參數(shù)改變時(shí),分析圖形窗口的示波器頁(Oscilloscope)中顯示的波形將隨之更新,若打算把不同參數(shù)下的波形以不同的示波器頁(Oscilloscope)顯示,可以先將各參數(shù)下的示波器頁(Oscilloscope)分別以獨(dú)立文件保存,然后再將這些文件在同一個(gè)分析圖形窗口下依次打開,將各文件中的示波器頁(Oscilloscope)都添加到該窗口中。也可以利用工具欄中的剪切工具,先將當(dāng)前的示波器頁(Oscilloscope)剪切到粘貼板上暫時(shí)保存,然后改變電路參數(shù),建立新的示波器頁(Oscilloscope),顯示新參數(shù)下的波形,再利用粘貼工具,將原參數(shù)下的示波器頁(Oscilloscope)粘貼回來。利用這兩種方法,都可以建立一個(gè)多示波器頁(Oscilloscope)的分析圖形窗口,將多種參數(shù)下的波形保存在同一個(gè)圖形文件中。
按動(dòng)工具欄中的打印工具(Print) ,在打印設(shè)置窗口,按照示波器頁(Oscilloscope)標(biāo)簽在分析圖形窗口中排列的序號(hào)選擇打印頁,按“確定”按鈕,即可打印示波器頁(Oscilloscope)。
按下圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,可將當(dāng)前打開的圖形頁復(fù)制到粘貼板上,進(jìn)而把它粘貼到電子文檔中,也可以借助于圖形和圖象處理軟件(如Photoshop),把它保存為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)文件,以備它用。
4. 函數(shù)發(fā)生器
函數(shù)發(fā)生器可用來產(chǎn)生正弦波、三角波和方波信號(hào),其圖標(biāo)和面板參見圖1.3.20。占空比參數(shù)主要用于三角波和方波波形的調(diào)整。幅值參數(shù)為信號(hào)波形的峰值,可以在右面文本框中直接輸入精確的數(shù)值。
5. 波特圖儀
波特圖儀即通常實(shí)驗(yàn)室使用的掃頻儀,可以用來測(cè)量和顯示電路的幅頻特性與相頻特性。波特圖儀的圖標(biāo)及其面板見圖1.3.21。和實(shí)際掃頻儀一樣,波特圖儀有IN和OUT兩個(gè)端口,它們的+V和-V端分別接電路入口和出口的正端,而-V端分別接電路入口和出口的負(fù)端。和實(shí)際掃頻儀不同的是,在EWB中使用波特圖儀時(shí),必須在電路的輸入端接入AC(交流)信號(hào)源,但對(duì)其信號(hào)頻率并無特殊要求,頻率測(cè)量的范圍由波特圖儀的參數(shù)設(shè)置決定。
電路啟動(dòng)后可以修改波特圖儀的參數(shù)設(shè)置(如坐標(biāo)范圍)及其在電路中的測(cè)試點(diǎn),但修改以后需重新啟動(dòng)電路,以確保曲線顯示的完整與準(zhǔn)確。波特圖儀各部分參數(shù)的設(shè)置見圖1.3.21。
垂直坐標(biāo)(幅值/相位)范圍調(diào)節(jié):
坐標(biāo)類型:
log:對(duì)數(shù) lin:線性
F:坐標(biāo)終點(diǎn) I:坐標(biāo)起點(diǎn)
水平坐標(biāo)(頻率)范圍調(diào)節(jié):
坐標(biāo)類型:
log:對(duì)數(shù) lin:線性
F:坐標(biāo)終點(diǎn) I:坐標(biāo)起點(diǎn)
幅頻/相頻特性選擇
+V -V
接電路
輸入端 +V -V
接電路
輸出端
數(shù)據(jù)存盤
游標(biāo) 游標(biāo)移動(dòng)鈕 游標(biāo)處水平
坐標(biāo)讀數(shù) 游標(biāo)處垂直
坐標(biāo)讀數(shù)
圖1.3.21 波特圖儀的圖標(biāo)和面板
打開波特圖儀的面板可以觀測(cè)被測(cè)電路的幅頻和相頻特性。拖曳游標(biāo)可讀取曲線各點(diǎn)的數(shù)值。如需提高讀數(shù)的精度,可以在Analysis/Analysis Options/Instruments對(duì)話框中增加波特圖顯示點(diǎn)數(shù)的設(shè)置值,如圖1.3.22所示,其默認(rèn)設(shè)置為100,增加這個(gè)值的代價(jià)是增加運(yùn)行時(shí)間。此外還可以縮短頻率軸的范圍,展開感興趣頻段的顯示曲線,提高讀數(shù)的精度。波特圖儀面板參數(shù)修改后,建議重新啟動(dòng)電路,以確保曲線的精確顯示。
按Save按鈕,可以將當(dāng)前的幅頻和相頻特性波特圖保存到 .bod文件中,這是文本格式文件,可以被任何字處理軟件打開和編輯,也可以在EWB的分析圖形窗口中打開,建立一個(gè)波特圖頁(Bode),重現(xiàn)原來的波特圖。
在EWB的分析圖形窗口中也可以顯示波特圖。建立仿真電路并連接好波特圖儀,按I/O開關(guān),對(duì)電路仿真,然后,在EWB的工具欄中選擇圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),激活分析圖形窗口,在分析圖形窗口即建立一個(gè)波特圖頁(Bode),并顯示波特圖(見圖1.3.23)。和在分析圖形窗口中顯示波形一樣,波特圖也是波特圖儀顯示結(jié)果的再現(xiàn)(盡管波特圖儀面板不必打開),所以,顯示結(jié)果與波特圖儀的設(shè)置有關(guān)。
在分析圖形窗口(Analysis Graphs)的工具欄中選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口(見圖1.3.16),即可設(shè)置波特圖頁(Bode)各項(xiàng)參數(shù),設(shè)置方法與示波器頁的設(shè)置相同,可參照第16頁示波器的介紹中有關(guān)設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)部分。
要在波特圖頁(Bode)中顯示柵格和游標(biāo),除利用參數(shù)設(shè)置外,也可以利用工具欄中的柵格工具(toggle grid) 和游標(biāo)工具(Toggle Cursors) 。在幅頻或相頻特性區(qū)單擊,然后按動(dòng)工具欄中的柵格工具和游標(biāo)工具,即可在該區(qū)域產(chǎn)生柵格和游標(biāo),如要去除顯示,可再次單擊相應(yīng)工具。在顯示游標(biāo)的同時(shí),出現(xiàn)一個(gè)資料窗口,顯示出被選中的曲線(單擊該波形以選中之)在游標(biāo)處的數(shù)據(jù),移動(dòng)游標(biāo)即可對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
按照保存和打印波形的方法,可以保存和打印波特圖。按下圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,也可將當(dāng)前的Bode頁復(fù)制到粘貼板上,進(jìn)而把它粘貼到電子文檔中,也可以借助于圖形和圖象處理軟件(如Photoshop),把它保存為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)文件,以備它用。
和波特圖儀相比,在分析圖形窗口中顯示波特圖有很多優(yōu)點(diǎn),因?yàn)榉治鰣D形窗口可以最大化,可以設(shè)置各項(xiàng)參數(shù),還具有柵格和游標(biāo),所以,顯示曲線更加清晰,測(cè)量更加精確,且可以在電子文檔中粘貼,或以標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)文件保存和打印。
6. 字元發(fā)生器
字元發(fā)生器實(shí)際上是一個(gè)多路邏輯信號(hào)源,它能夠產(chǎn)生16位(路)同步邏輯信號(hào),用于數(shù)字邏輯電路的測(cè)試。圖標(biāo)和面板如圖1.3.24 a、b所示。
在字元編輯區(qū),16bit的字信號(hào)以4位16進(jìn)制數(shù)編輯和存放。可以存放1024個(gè)字元,地址編號(hào)為0-3FF(hex)。編輯區(qū)內(nèi)的顯示內(nèi)容可以通過滾動(dòng)條前后移動(dòng)。使用鼠標(biāo)器單擊可以定位和插入需編輯的位置,然后輸入16進(jìn)制數(shù)碼,注意:在字元編輯區(qū)輸入必須在純西文方式下進(jìn)行。也可以在面板下部的二進(jìn)制字元輸入?yún)^(qū)輸入二進(jìn)制碼,在地址編輯區(qū)可以編輯或顯示與字元地址有關(guān)的信息。其中Edit區(qū)顯示當(dāng)前正在編輯的字元的地址,Current區(qū)顯示當(dāng)前正在輸出的字元的地址,Initial區(qū)和Final區(qū)分別用于編輯和顯示輸出字元的首地址和未地址。字元發(fā)生器被激活后,字元被按照一定的規(guī)律逐行從底部的輸出端送出,同時(shí)在面板的底部對(duì)應(yīng)于各輸出端的16個(gè)小圓圈內(nèi)實(shí)時(shí)顯示輸出字元各位(bit)的值。
字元的輸出有STEP(單步)、BURST(單幀)、CYCLE(循環(huán))三種方式。單擊一次STEP按鈕,輸出一個(gè)字元,這種方式可用于電路的單步調(diào)試。按下BURST按鈕,則從首地址開始至未地址結(jié)束,連續(xù)逐個(gè)地輸出字元。按下CYCLE按鈕則循環(huán)不斷地進(jìn)行BURST方式的輸出。BURST和CYCLE情況下的輸出節(jié)奏由輸出頻率的設(shè)置決定。選中某地址的字元后,按下Breakpoint按鈕則該地址被設(shè)置為中斷點(diǎn)。在BURST輸出方式下,當(dāng)運(yùn)行至該地址時(shí)輸出暫停。再單擊Pause或按F9鍵則恢復(fù)輸出。
外觸發(fā)輸入
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸出端
字元地址編輯區(qū)
16路邏輯信號(hào)輸出端
圖1.3.24 a 字元發(fā)生器圖標(biāo)
字元編輯區(qū)
輸出方式
觸發(fā)方式
頻率調(diào)節(jié)
二進(jìn)制字元輸入?yún)^(qū)
清除字元編輯區(qū)
打開字元文件
字元文件存盤
按遞增編碼
按遞減編碼
按右移編碼
按左移編碼
字元輸出端,實(shí)時(shí)顯示輸出字元各位的值
圖1.3.25 Pattern對(duì)話框 圖 1.3.24 b字元發(fā)生器面板
當(dāng)選擇INTERNAL(內(nèi)部)觸發(fā)方式時(shí),字元的輸出直接由輸出方式按鈕(STEP、
BURST、CYCLE)啟動(dòng)。當(dāng)選擇EXTERNAL(外部)觸發(fā)方式時(shí),則需接人外觸發(fā)脈沖信號(hào),并定義“上升沿觸發(fā)”或“下降沿觸發(fā)”,然后單擊輸出方式按鈕,待觸發(fā)脈沖到來時(shí)才啟動(dòng)輸出。此外,在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸出端(Data ready)還可以得到與輸出字元同步的時(shí)鐘脈沖輸出。
按下Pattern按鈕彈出圖1.3.25所示的對(duì)話框,圖中前三個(gè)選項(xiàng)分別為清除、打開、存盤,用于對(duì)編輯區(qū)的字元進(jìn)行相應(yīng)的操作。字元存盤文件的后綴為“.DP”。后四個(gè)選項(xiàng)用于在編輯區(qū)生成按一定規(guī)律排列的字元,例如,若選擇遞增編碼,則按0000-03FF排列;若選擇右移編碼,則按8000,4000,2000…逐步右移一位的規(guī)律排列,其余類推。
7. 邏輯分析儀
邏輯分析儀可以同步記錄和顯示16路邏輯信號(hào)。它可以用于對(duì)數(shù)字邏輯信號(hào)的高速采集和時(shí)序分析,是分析與設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的有力工具。
邏輯分析儀的圖標(biāo)和面板如圖1.3.26所示,面板左邊的16個(gè)小圓圈對(duì)應(yīng)16個(gè)輸入端。小圓圈內(nèi)實(shí)時(shí)顯示各路輸入邏輯信號(hào)的當(dāng)前值。按從上到下排列依次為最低位至最高位。邏輯信號(hào)波形顯示區(qū)以方波形式顯示16路邏輯信號(hào)的波形。通過設(shè)置輸入導(dǎo)線的顏色可修改相應(yīng)波形的顯示顏色,波形顯示的時(shí)間軸刻度可通過面板下邊的Clocks per division予以設(shè)置。拖曳游標(biāo)可讀取波形的數(shù)據(jù)。在面板下部的兩個(gè)方框內(nèi)顯示游標(biāo)處的時(shí)間讀數(shù)和邏輯讀數(shù)(4位16進(jìn)制數(shù))。
拖曳游標(biāo)可讀取波形數(shù)據(jù)
信號(hào)波形顯示區(qū)
16路輸入當(dāng)前值
16路輸入信號(hào)
顯示預(yù)觸發(fā)波形
外時(shí)鐘輸入 時(shí)鐘控制輸入 觸發(fā)控制輸入
復(fù)位
游標(biāo)處時(shí)間讀數(shù) 游標(biāo)處邏
輯讀數(shù) 采樣時(shí)間設(shè)置 時(shí)間刻度設(shè)置 觸發(fā)模式設(shè)置
圖1.3.26 邏輯分析儀的圖標(biāo)和面板
觸發(fā)方式有多種選擇。單擊Trigger區(qū)的Set按鈕彈出觸發(fā)模式對(duì)話框如圖1.3.27所示。
對(duì)話框中可以輸入A、B、C三個(gè)觸發(fā)字。三個(gè)觸發(fā)字的識(shí)別方式可通過Trigger combination進(jìn)行選擇,分為如下八種組合情況:
A or B
A or B or C
A then B
(A or B)then C
A then(B or C)
A then B then C
A then B(or C)
觸發(fā)字的某一位設(shè)置為X時(shí)表示該位為“任意”(0、1均可)。三個(gè)觸發(fā)字的默認(rèn)設(shè)置均為xxxxxxxxxxxxxxxx,表示只要第一個(gè)輸入邏輯信號(hào)到達(dá),無論是什么邏輯值,邏輯分析儀均被觸發(fā)開始波形的采集,否則必須滿足觸發(fā)字的組合條件才被觸發(fā)。此外,Trigger qualifier(觸發(fā)限定字)對(duì)觸發(fā)有控制作用,若該位設(shè)為X,觸發(fā)控制不起作用,觸發(fā)完全由觸發(fā)字決定;若該位設(shè)置為l(或0),則僅當(dāng)觸發(fā)控制輸入信號(hào)為1(或0)時(shí),觸發(fā)字才起作用;否則即使觸發(fā)字組合條件滿足也不能引起觸發(fā)。
通過Analysis|Analysis Options|Instruments中關(guān)于觸發(fā)的選項(xiàng),可以設(shè)置觸發(fā)前和觸發(fā)后數(shù)據(jù)采集的點(diǎn)數(shù)以及觸發(fā)門限值,如圖1.3.28所示。觸發(fā)發(fā)生后,邏輯分析儀按照設(shè)置的點(diǎn)數(shù)顯示觸發(fā)前波形和觸發(fā)后波形,并標(biāo)出觸發(fā)的起始點(diǎn)。在觸發(fā)前,單擊Stop按鈕可顯示觸發(fā)前波形。任何時(shí)候單擊Reset按鈕,邏輯分析儀就會(huì)復(fù)位,顯示的波形清除。
單擊面板下部Clock區(qū)的Set按鈕彈出如圖1.3.29的對(duì)話框,該對(duì)話框用于設(shè)置波形采集的控制時(shí)鐘,可以選擇內(nèi)時(shí)鐘或者外時(shí)鐘;上跳沿有效或下跳沿有效。如果選擇內(nèi)時(shí)鐘,還可以設(shè)置其頻率。此外,Clock qualifier(時(shí)鐘限定)的設(shè)置決定時(shí)鐘控制輸入對(duì)時(shí)鐘的控制方式,若該位設(shè)置為1,表示時(shí)鐘控制輸入為1時(shí)開放時(shí)鐘,邏輯分析儀可以進(jìn)行波形采集;若該位設(shè)置為0,表示時(shí)鐘控制輸入為0時(shí)開放時(shí)鐘;若該位設(shè)置為X,表示時(shí)鐘總是開放,不受時(shí)鐘控制輸入的限制。 該對(duì)話框也可設(shè)置觸發(fā)前點(diǎn)數(shù)、觸發(fā)后點(diǎn)數(shù)以及觸發(fā)電平。
8. 邏輯轉(zhuǎn)換儀
邏輯轉(zhuǎn)換儀是EWB特有的儀表,實(shí)際工作中不存在與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備。邏輯轉(zhuǎn)換儀能夠完成真值表、邏輯表達(dá)式和邏輯電路三者之間的相互轉(zhuǎn)換,這一功能給數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真帶來了很大的方便。圖1.3.30是其圖標(biāo)和面板。
由電路導(dǎo)出真值表的方法與步驟是:首先畫出邏輯電路圖,并將其輸入端連接至邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸入端,輸出端連接至邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸出端,按下“電路→真值表”按鈕,在真值表區(qū)即出現(xiàn)該電路的真值表。
由真值表也可以導(dǎo)出邏輯表達(dá)式。首先根據(jù)輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)用鼠標(biāo)器單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀面板頂部代表輸入端的小圓圈,選定輸入信號(hào)(由A至H)。此時(shí)真值表區(qū)自動(dòng)出現(xiàn)輸入信號(hào)的所有組合,而輸出列的初始值則全部為零??梢愿鶕?jù)所需要的邏輯關(guān)系修改真值表的輸出值。然后按下“真值表→表達(dá)式”按鈕,在面板的底部邏輯表達(dá)式欄出現(xiàn)相應(yīng)的邏輯表達(dá)式。如果要簡(jiǎn)化該表達(dá)式或直接由真值表得到簡(jiǎn)化的邏輯表達(dá)式,按下“真值表→簡(jiǎn)化表達(dá)式”即可。表達(dá)式中“’”表示邏輯變量的“非”。
輸入端 真值表區(qū) 轉(zhuǎn)換方式選擇 八個(gè)輸入端 輸出端
電路→真值表
真值表→表達(dá)式
真值表→簡(jiǎn)化表達(dá)式表達(dá)式→真值表
表達(dá)式→電路
表達(dá)式→與費(fèi)電路
邏輯表達(dá)式欄
圖1.3.30 邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)和面板
可以直接在邏輯表達(dá)式欄輸入表達(dá)式(“與一或”式及“或一與”式均可),然后按下“表達(dá)式→真值表”按鈕,得到相應(yīng)的真值表;按下“表達(dá)式→電路”按鈕得到相應(yīng)的邏輯電路圖;按下“表達(dá)式→與非電路”按鈕得到由與非門構(gòu)成的電路。
1.3.3電路的運(yùn)行與測(cè)試
下面,以圖1.3.31 所示的微分電路為例,說明電路的運(yùn)行和測(cè)試方法。
1. 按§1.3的操作方法連接好電路,設(shè)置好元件的參數(shù);
2. 雙擊函數(shù)發(fā)生器的圖標(biāo)以打開其面板,設(shè)置函數(shù)發(fā)生器的參數(shù):
波形:矩形波 頻率:1KHz 占空比:50% ,即為方波 幅值:10V
3. 雙擊示波器的圖標(biāo)以打開其面板,設(shè)置示波器的參數(shù):
時(shí)基:10ms/div Y軸衰減:10V/div
分別雙擊示波器A和B通道的連線,打開連線特性對(duì)話框,設(shè)置連線的顏色,則波形即以此顏色顯示;
4. 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使電路運(yùn)行;
5. 調(diào)節(jié)示波器的觸發(fā)電平(Level),使示波器的屏幕上顯示穩(wěn)定的波形,調(diào)節(jié)A和B通道的Y軸位移(Y Position),移動(dòng)波形以便于觀察;
6. 點(diǎn)按Expand 按鈕,將面板進(jìn)一步展開,拖曳游標(biāo)到適當(dāng)位置,讀取波形參數(shù),如尖脈沖的幅值,電路的時(shí)間常數(shù)。也可以轉(zhuǎn)到圖形窗口觀察和測(cè)量波形。
1.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出有多種方法,可以存儲(chǔ)為一個(gè)文件,也可以打印輸出。
1.電路的保存
存儲(chǔ)電路文件的方法與Windows其它軟件保存文件的方法相同:選擇File | Save 菜單命令,或者按“保存”按鈕 ,在打開的Save窗口中指定保存文件的路徑和文件名,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)賦予.ewb擴(kuò)展名,即可將建立的電路連同描述窗口一起保存在文件中。以備以后在EWB下重新打開。
2.電路圖的保存
在EWB窗口,選擇Edit/Copy as Bitmap菜單命令,此時(shí)鼠標(biāo)器指針成為十字形,將該十字指針移動(dòng)到電路工作區(qū),按下鼠標(biāo)左鍵然后拖曳形成一個(gè)矩形,再釋放鼠標(biāo)按鍵,這時(shí)包圍在該矩矩形區(qū)域內(nèi)的圖形即被輸出至剪貼板,然后,可將其作為一個(gè)對(duì)象粘貼到電子文檔(如Word文檔)中保存,也可以粘貼到圖形和圖象編輯軟件(如Photoshop)的新建文件中,以標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)保存,以備它用。
3.波形、曲線的保存和打印
在波特圖儀的面板上和示波器的擴(kuò)展面板上有一個(gè)Save按鈕,可以將波特圖儀上的幅頻、相頻特性曲線和示波器上顯示的波形以文本格式文件保存,擴(kuò)展名分別為.bod和.scp。
按EWB工具欄上的圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),即可激活EWB的分析圖形窗口(Analysis Graphs),在窗口中將新建一個(gè)示波器頁(Oscilloscope)或波特圖頁(Bode),并在其中再現(xiàn)示波器上的波形,或者掃頻儀上的幅頻和相頻特性曲線。
在圖形窗口下選擇工具欄中的保存工具 ,可以將圖形窗口下的各圖形頁,如示波器頁(Oscilloscope)、波特圖頁(Bode)、交流頻率分析頁(AC Analysis)、暫態(tài)分析頁(Transient)等保存為一個(gè).gra文件,該文件為圖形文件,一般尺寸較大,但不是標(biāo)準(zhǔn)的圖形格式文件,只能在EWB的分析圖形窗口下打開。
按下圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,可將當(dāng)前打開的圖形頁復(fù)制到Windows的粘貼板上,然后,可將其作為一個(gè)對(duì)象粘貼到電子文檔(如Word文檔)中保存,也可以粘貼到圖形和圖象編輯軟件(如Photoshop)的新建文件中,以標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)保存,以備它用。
打印輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以選擇File/Print(文件/打?。┟?,彈出圖1.3.32打印選項(xiàng)對(duì)話框,其中包含了多項(xiàng)打印選項(xiàng),在Circuit一組中有Schematic(電路圖)、Description (電路描述)、Parts list(器件列表)、Model List(模型列表)、Sub Circuit(子電路),在Instruments一組中有Multimeter(萬用表)、Oscilloscope(示波器)、XY Plot(曲線)等,可根據(jù)需要選擇。
1.3.5 EWB的分析功能
EWB提供多種分析功能:直流工作點(diǎn)分析、交流頻率分析、暫態(tài)分析、傅立葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點(diǎn)―零點(diǎn)分析、傳遞函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析、蒙特卡洛分析等。在此僅對(duì)幾種基本的分析(直流、暫態(tài)及交流頻率分析等)作概括介紹,其中包括每種分析的作用、分析如何建立、對(duì)話框項(xiàng)目的設(shè)定及如何測(cè)試分析結(jié)果等。
1.直流工作點(diǎn)分析(DC Operating Point Analysis)
直流工作點(diǎn)分析的目的是確定電路的工作點(diǎn)。在進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí),電路中的交流源將被置零,電容開路,電感短路,然后計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。直流分析是對(duì)電路進(jìn)行進(jìn)一步分析的基礎(chǔ),其結(jié)果通??捎糜诟M(jìn)一步的分析。例如在對(duì)晶體二極管和三極管進(jìn)行交流分析時(shí),首先需要了解它的直流工作點(diǎn)。
在進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí),電路中的數(shù)字器件將被視為高阻接地。
1). 直流工作點(diǎn)分析步驟:
(1).在電子工作臺(tái)上創(chuàng)建需進(jìn)行分析的電路圖。
(2). 選擇Circuit(電路)| Schematic Options(電路圖選項(xiàng))命令,在Schematic Options | Show / Hide會(huì)話框中選擇Show Nodes (顯示節(jié)點(diǎn)),把電路的節(jié)點(diǎn)標(biāo)志顯示在電路圖上,以便于選取。
(3)選擇Analysis(分析)| DC Operating Point( 直流工作點(diǎn) )菜單命令。
2). 測(cè)試結(jié)果
靜態(tài)工作點(diǎn)分析完成后,EWB會(huì)在分析圖形窗口建立一個(gè)直流偏置(DC Bias)頁,把電路中所有節(jié)點(diǎn)的電壓數(shù)值和電源支路的電流數(shù)值列表顯示。
2.交流頻率分析(AC Frequency Analysis)
所謂交流頻率分析,即分析電路的頻率特性。在交流頻率分析中,電路中的直流源將自動(dòng)置零,交流信號(hào)源、電容、電感等均處在交流模式,輸入信號(hào)設(shè)定為正弦波。所有的非線性元件都用它們的線性小信號(hào)模型代替,這些模型是由靜態(tài)工作點(diǎn)得到的。交流分析主要分析輸出與輸入關(guān)系相對(duì)于頻率變化的響應(yīng)。
1). 交流頻率分析步驟:
(1). 在電子工作臺(tái)上創(chuàng)建需進(jìn)行分析的電路圖,選擇Analysis(分析) | AC Frequency(交流頻率)菜單命令。
(2).在彈出的AC Frequency Analysis 對(duì)話框(圖1.3.33)中,參照表1.3.1,設(shè)置分析的起始頻率(Start Frequency)、終點(diǎn)頻率(End Frequency)、掃描形式(Sweep type)、顯示點(diǎn)數(shù)(Number Points)和縱向尺度(Vertical scale),將需要分析的電路節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
表1.3.1
項(xiàng)目 說明及缺省值
起始頻率(Start Frequency) 1Hz
終點(diǎn)頻率(End Frequency) 1GHz
掃描形式(Sweep type) 十進(jìn)制/線形/倍頻程 缺省值:十進(jìn)制
顯示點(diǎn)數(shù)(Number Points) 100
縱向尺度(Vertical scale) 線形/對(duì)數(shù)/分貝 缺省值:對(duì)數(shù)
需要分析的節(jié)點(diǎn)(Nodes for Analysis) 編號(hào)(Reference ID)節(jié)點(diǎn)
(3). 確定要分析的節(jié)點(diǎn)。將需要分析的電路節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中。需事先選擇Circuit|Schematic Options菜單命令,在打開的Schematic Options會(huì)話窗口中選擇Show/hide頁,選中其中的Show nodes復(fù)選框,以顯示電路的節(jié)點(diǎn)。
(4). 按Simulate按鈕以啟動(dòng)仿真。
2). 分析結(jié)果
交流頻率分析的結(jié)果,可在隨即打開的分析圖形窗口中建立交流頻率分析(AC Analysis)頁(圖 1.3.34),顯示被分析節(jié)點(diǎn)的幅頻和相頻特性曲線。
將圖形窗口最大化,在幅頻或相頻特性區(qū)單擊,然后按動(dòng)工具欄中的柵格工具按鈕(toggle grid) 和游標(biāo)工具按鈕(Toggle Cursors) ,即可在該區(qū)域產(chǎn)生柵格和游標(biāo),同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)資料窗口,顯示出相應(yīng)曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。如要去除柵格和游標(biāo),可再次單擊柵格工具按鈕和游標(biāo)工具按鈕。也可以通過交流頻率分析(AC Analysis)頁的參數(shù)設(shè)置,顯示柵格和游標(biāo)。
交流頻率分析頁參數(shù)的設(shè)置與示波器、波特圖儀相同,可參照第16頁示波器的介紹中有關(guān)設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)部分。如果用波特圖儀連至電路的輸入端和被測(cè)節(jié)點(diǎn),同樣也可以獲得交流頻率特性,詳見1.3.2節(jié)有關(guān)波特圖儀的內(nèi)容。
單擊某條曲線以選中該曲線,即可移動(dòng)游標(biāo)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
按照節(jié)1.3.4介紹的方法,可以以多種方式保存和打印幅頻和相頻特性曲線。
在對(duì)模擬電路進(jìn)行小信號(hào)交流頻率分析的時(shí)候,數(shù)字器件將被視為高阻接地。
3.暫態(tài)分析(Transient Analysis)
暫態(tài)分析又稱為時(shí)域暫態(tài)分析,即求取所選定的電路節(jié)點(diǎn)的時(shí)域響應(yīng),分析結(jié)果,顯示該節(jié)點(diǎn)在整個(gè)顯示周期中的電壓波形。EWB計(jì)算電路對(duì)時(shí)間的響應(yīng),是將每一輸入周期分割為無數(shù)的時(shí)間間隔,而在周期中的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行一直流分析,因此,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓由一個(gè)完整周期中的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓來決定。在進(jìn)行暫態(tài)分析時(shí),直流電源保持常數(shù),交流信號(hào)源隨著時(shí)間而改變,電容和電感由能量?jī)?chǔ)存模型來描述,利用數(shù)值積分方法來計(jì)算在每一個(gè)時(shí)間間隔中能量的轉(zhuǎn)換量。
1). 暫態(tài)分析步驟
(1). 在電子工作臺(tái)上創(chuàng)建需進(jìn)行分析的電路圖,然后,選擇Analysis | Transient(暫態(tài)分析)菜單命令,彈出Transient Analysis對(duì)話窗口如圖1.3.35所示。
(2). 在Transient Analysis會(huì)話窗口,參照表1.3.2,設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。在Initial condition(初始條件)部分,如果選擇Calculate DC Operate point(計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)),則EWB先計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn),并以直流分析的結(jié)果作為暫態(tài)分析的初值條件;如果選擇Set to zero(設(shè)為零),則暫態(tài)分析以零作為初值條件;如果選擇User defined(使用者定義),則分析將從使用者所定義的初始狀態(tài)起始。
表 1.3.2 暫態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框
項(xiàng)目 含義和設(shè)置要求
Set to zero(設(shè)為零) 從零初始狀態(tài)開始分析。缺省設(shè)置:不選。
User-defined(用戶定義) 從用戶定義的初始狀態(tài)起始進(jìn)行分析。缺省設(shè)置:不選。
Calculate DC operating point
(計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)) 由直流工作點(diǎn)分析結(jié)果作為初始條件進(jìn)行分析。缺省設(shè)置:選用。
Start time(起始時(shí)間) 進(jìn)分析的起始時(shí)間。必須大于或等于零且小于終止時(shí)間。缺省值:0秒。
End time(終止時(shí)間) 進(jìn)行分析的終止時(shí)間。必須大于起始時(shí)間。缺省值:0.001秒。
Generate time steps automatically
(自動(dòng)產(chǎn)生步進(jìn)時(shí)間) 自動(dòng)選擇一個(gè)較為合理的或最大的時(shí)間步長。缺省設(shè)置:選用。
Minimum number of time points
(最少時(shí)間點(diǎn)數(shù)) 仿真輸出的圖上,從起始時(shí)間到終點(diǎn)時(shí)間的點(diǎn)數(shù)。缺省值:100點(diǎn)。
Maximum time step(最大步進(jìn)時(shí)間) 仿真時(shí)能達(dá)到的最大時(shí)間步長。缺省值:1e-05秒。
Plotting increment(繪圖增量) 仿真輸出圖的時(shí)間間隔,缺省值:1e-05秒。
Nodes for analysis(分析的節(jié)點(diǎn)) 被分析的節(jié)點(diǎn)。
(3). 確定要分析的節(jié)點(diǎn)。將需要分析的電路節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中。需事先選擇Circuit|Schematic Options菜單命令,在打開的Schematic Options會(huì)話窗口中選擇Show/hide頁,選中其中的Show nodes復(fù)選框,以顯示電路的節(jié)點(diǎn)。
(4). 按Simulate按鈕以啟動(dòng)仿真,即可在隨即打開的分析圖形窗口中顯示被分析節(jié)點(diǎn)的電壓波形。按“ESC”鍵,將停止仿真的運(yùn)行。
2). 分析結(jié)果
暫態(tài)分析(Transient Analysis)的結(jié)果,可在隨即打開的分析圖形窗口中建立暫態(tài)分析(Transient)頁(圖 1.3.36),顯示被分析節(jié)點(diǎn)的電壓波形,與示波器頁基本相同。
暫態(tài)分析(Transient)頁參數(shù)的設(shè)置與示波器頁相同,可參照第16頁示波器的介紹中有關(guān)設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)部分。
可以通過選擇工具按鈕或參數(shù)設(shè)置在暫態(tài)分析(Transient)頁中顯示柵格和游標(biāo),單擊某條曲線以選中該曲線,即可移動(dòng)游標(biāo)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
按照節(jié)1.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出中介紹的方法,可以以多種方式保存和打印暫態(tài)分析(Transient)頁的方法。
也可以把示波器連至需觀察的節(jié)點(diǎn)上,按O/I開關(guān)啟動(dòng)仿真,可得到相同的結(jié)果。
4.各分析頁的圖形窗口
分析圖形窗口是一多用途的顯示工具,它可用來檢測(cè)、調(diào)整及存儲(chǔ)曲線和資料對(duì)照?qǐng)D表。EWB的每一種分析功能如交流頻率分析(AC Frequency Analysis),暫態(tài)分析(Transient Analysis)等(詳見1.2.1小節(jié)EWB的Analysis菜單),都會(huì)在分析圖形窗口中建立一個(gè)相應(yīng)的圖形頁,將分析結(jié)果以曲線或圖表形式顯示。在分析圖形窗口還可以顯示波形和波特圖。用示波器觀察波形時(shí)保存的ASCII碼格式的.scp文件、用波特圖儀觀察波特圖時(shí)保存的ASCII碼格式的.bod文件,也可以在分析圖形窗口下打開,重建示波器頁(Oscilloscope)和波特圖頁(Bode),再現(xiàn)原來的波形和波特圖。注意,每打開一個(gè).scp、.bod、.gra文件,即將該文件中包含的所有圖形頁都添加到分析圖形窗口中,有時(shí)可能造成圖形頁非常多,重新保存時(shí)文件非常大。
單擊分析圖形窗口上方的頁標(biāo)簽按鈕可以選擇要觀察的圖形頁。
在分析圖形窗口(Analysis Graphs)的工具欄中選擇特性(Properties)工具 ,可打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口(見圖1.3.16),即可設(shè)置圖形頁的各項(xiàng)參數(shù)。各圖形頁參數(shù)的設(shè)置方法基本相同,可參照第16頁示波器的介紹中有關(guān)設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)部分。
為了幫助分析曲線圖資料,可使用柵格及游標(biāo)等來增加曲線圖的資料分析能力。單擊曲線圖內(nèi)的任一點(diǎn),以選中曲線圖,然后按工具欄中的柵格工具按鈕(toggle grid) ,和游標(biāo)工具按鈕(Toggle Cursors) ,即可在選中的曲線圖區(qū)域產(chǎn)生柵格和游標(biāo),也可以通過上面的圖形參數(shù)窗口(Graph Properties)設(shè)置實(shí)現(xiàn)。在顯示游標(biāo)的同時(shí),出現(xiàn)一個(gè)資料窗口,顯示出被選中的曲線(單擊該曲線以選中之)在游標(biāo)處的數(shù)據(jù),移動(dòng)游標(biāo)即可對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
如要去除柵格和游標(biāo),可再次單擊柵格工具按鈕和游標(biāo)工具按鈕。
在圖形窗口下選擇工具欄中的保存工具(Save as) ,可將分析圖形窗口(Analysis Graphs)下的全部資料(包括所有圖形頁)以.gra文件保存,該文件屬非標(biāo)準(zhǔn)格式的圖形文件,會(huì)占用較多的磁盤空間,為了盡量減小文件的大小,在保存前,應(yīng)利用工具欄中的剪切工具 ,將不需要的圖形頁剪切掉(先選擇該頁,再點(diǎn)按剪切工具)。
上述.gra文件可以在分析圖形窗口(Analysis Graphs)下重新打開,重現(xiàn)原來的圖形頁。
按下圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,可將當(dāng)前打開的圖形頁復(fù)制到粘貼板上,然后,可將其作為一個(gè)對(duì)象粘貼到電子文檔(如Word文檔)中保存,也可以粘貼到圖形和圖象編輯軟件(如Photoshop)的新建文件中,以標(biāo)準(zhǔn)的圖形和圖象格式(.tif 、.jpg等)保存,以備它用。
按工具欄中的打印工具(Print) ,會(huì)打開‘打印’設(shè)置窗口,按照頁標(biāo)簽排列的序號(hào)選擇‘打印范圍’ 或打印頁,按“確定”按鈕,即可將選中的圖形頁在打印機(jī)上打印出來。
第二部分 EWB基本實(shí)驗(yàn)
一、電路分析實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一 電阻電路及基本電路理論研究
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/> 1. 了解EWB的基本界面,學(xué)習(xí)EWB的基本操作;
2. 學(xué)習(xí)基本元件的使用、模擬電路的建立和仿真測(cè)試。
二. 實(shí)驗(yàn)電路說明
圖 2.1.1 a、b、c電路用來驗(yàn)證疊加原理。圖 a 為二獨(dú)立源共同作用的電路,圖b、c分別為二獨(dú)立源單獨(dú)作用的電路。分別測(cè)量二獨(dú)立源共同作用時(shí)的各支路電流,及二獨(dú)立源分別單獨(dú)作用時(shí)各支路電流的分量,用來驗(yàn)證疊加原理。
圖 2.1.2 a、b為驗(yàn)證電壓源與電流源等效互換的電路。圖a、圖b分別用來測(cè)試電壓源和電流源的外特性,電位器用作負(fù)載,0%為短路,鍵控開關(guān)斷開時(shí)負(fù)載為∞,即開路。若二電路外特性相同,則驗(yàn)證了電壓源與電流源之間等效互換的關(guān)系。
三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法
1. 驗(yàn)證疊加原理
1). 啟動(dòng)EWB。
2). 按圖2.1.1 (a)、(b)、(c) 所示同時(shí)建立三個(gè)實(shí)驗(yàn)電路。
建立本電路用到的元件圖標(biāo)如下:
基本元件箱 電源箱 指示器件箱 電阻 電池 接地 電流表
(1).分別單擊元件工具欄中的基本元件箱、電源箱和指示器件箱圖標(biāo),以便同時(shí)打開三個(gè)工具欄,選?。ㄍ弦罚└髟岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.1.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.1.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
電流表、電壓表
模式((Value / Mode ):DC
(2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容:
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference ID和Show Value 兩項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)和參數(shù)值。
(3).按圖2.1.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
3). 運(yùn)行并測(cè)試電路
(1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
(2). 讀取各電流表的示值并記錄在電路描述窗口。
4). 保存電路
選擇File | Save 菜單命令,在打開的Save窗口中指定保存文件的路徑和文件名,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中,再將電路描述窗口中的測(cè)試數(shù)據(jù)也復(fù)制到文檔中,然后,建立新的電路文件。
2. 驗(yàn)證電壓源與電流源的等效互換
1). 按圖2.1.2 (a)、(b)所示同時(shí)建立兩個(gè)實(shí)驗(yàn)電路。
建立本電路用到的元件圖標(biāo)如下:
基本元件箱 電源箱 指示器件箱 電阻 電池 恒流源 電位器 電流表 電壓表 轉(zhuǎn)換開關(guān) 接地
(1).分別單擊元件工具欄中的基本元件箱、電源箱和指示器件箱圖標(biāo),以便同時(shí)打開三個(gè)工具欄,選?。ㄍ弦罚└髟岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.1.2中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.1.2要求設(shè)置元件的參數(shù)。
電位器(可調(diào)電阻)
阻值 (Value / Resistance ):1KΩ
初始設(shè)置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制鍵(Value /Key): 可取缺省R,也可任意設(shè)定。
電壓表、電流表
模式((Value / Mode ):DC
開關(guān)
控制鍵(Value /Key): 缺省為空格鍵(space),也可任意設(shè)定。
(2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容:
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference ID和Show Value 兩項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)和參數(shù)值。
(3).按圖2.1.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
2). 運(yùn)行并測(cè)試電路
(1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
(2). 測(cè)試電路 (a) 的外特性
按動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1的控制鍵,接通電路的負(fù)載RL。
按動(dòng)電位器RL的控制鍵或者Shift+控制鍵,使RL阻值每次減小或增大5%,在0%-100%之間調(diào)節(jié)RL,分別讀取電壓表和電流表的讀數(shù)。按動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1的控制鍵,斷開電路負(fù)載RL,測(cè)量電路的開路電壓,在電路描述窗口以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。
(3). 以US1/R1的值設(shè)置電路(b)中的電流源IS1,以相同的方法和步驟測(cè)試電路 (b) 的外特性,以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。在電路描述窗口以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。
3). 保存電路
選擇File | Save菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中,再將電路描述窗口中的測(cè)試數(shù)據(jù)也復(fù)制到文檔中,保存文檔。
5). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
1. 列表比較實(shí)驗(yàn)步驟1的測(cè)試數(shù)據(jù),驗(yàn)證疊加原理。
2. 列表比較實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn),分別作出電壓源和電流源的外特性曲線,驗(yàn)證它們之間的等效互換關(guān)系。由數(shù)據(jù)生成曲線的方法請(qǐng)參照附錄2 :在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。
實(shí)驗(yàn)二 等效電源定理
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/> 1. 了解EWB的基本界面,學(xué)習(xí)EWB的基本操作;
2. 學(xué)習(xí)基本元件的使用、模擬電路的建立和仿真測(cè)試。
3. 驗(yàn)證代文寧定理和諾頓定理。
二. 實(shí)驗(yàn)電路
如圖2.2.1 (a)、(b)、(c) 所示。
(a)
(b)
(c)
圖 2.2.1
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
1.啟動(dòng)EWB。
2.按圖2.2.1 (a)、(b)、(c) 所示同時(shí)建立三個(gè)實(shí)驗(yàn)電路
建立本電路用到的元件圖標(biāo)如下:
基本元件箱 電源箱 指示器件箱 電阻 電位器 電池 恒流源 轉(zhuǎn)換開關(guān) 接地 電壓表 電流表
1).分別單擊元件工具欄中的基本元件箱、電源箱和指示器件箱圖標(biāo),以便同時(shí)打開三個(gè)工具欄,選取(拖曳)各元件至電路設(shè)計(jì)窗口,按圖2.2.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.2.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
電位器(可調(diào)電阻)
阻值 (Value / Resistance ):1KΩ
初始設(shè)置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制鍵(Value /Key): 可取缺省R,也可任意設(shè)定。
電壓表、電流表
模式((Value / Mode ):DC
開關(guān)
控制鍵(Value /Key): 缺省為空格鍵(space),也可任意設(shè)定。
2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容:
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference ID和Show Value 兩項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)和參數(shù)值。
3).按圖2.2.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
3. 運(yùn)行并測(cè)試電路
1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
2). 測(cè)試電路 (a) 的外特性
按動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制鍵,接通電路的負(fù)載。
按動(dòng)電位器的控制鍵或者Shift+控制鍵,則電路負(fù)載阻值每次減小或增大5%,使電路負(fù)載阻值在0%-100%之間改變,分別讀取電壓表和電流表的讀數(shù),按動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制鍵,斷開電路負(fù)載,測(cè)量電路的開路電壓,在電路描述窗口以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。以測(cè)試結(jié)果中的開路電壓和短路電流計(jì)算電路的入端電阻。
3). 以電路(a)的入端電阻設(shè)置電路 (b) 中電阻R4的阻值,以電路(a)的開路電壓設(shè)置電路 (b) 中電壓源US2的電壓。
按步驟2) 的方法測(cè)試電路 (b) 的外特性,在電路描述窗口以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。
4). 以電路(a)的入端電阻設(shè)置電路 (c) 中電阻R5的阻值,以電路(a)的短路電流設(shè)置電路 (c) 中電流源IS1的電流。
按步驟2) 的方法測(cè)試電路 (c) 的外特性,在電路描述窗口以列表形式記錄各測(cè)量數(shù)據(jù)。
4. 保存電路
選擇File | Save 菜單命令,在打開的Save窗口中指定保存文件的路徑和文件名,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中,再將電路描述窗口中的測(cè)試數(shù)據(jù)也復(fù)制到文檔中,保存文檔。
5. 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
1. 列表比較各實(shí)驗(yàn)步驟1的測(cè)試數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù),繪制電路(a)、(b)、(c) 的外特性曲線,由數(shù)據(jù)生成曲線的方法請(qǐng)參照附錄2 :在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。比較各曲線,驗(yàn)證代文寧定理和諾頓定理。
實(shí)驗(yàn)三 電路的暫態(tài)過程
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>1.學(xué)習(xí)利用EWB對(duì)電路進(jìn)行暫態(tài)分析的基本方法;
2.學(xué)習(xí)示波器的使用以及用示波測(cè)量法測(cè)量電路的時(shí)間常數(shù);
3.了解一階RC電路的暫態(tài)過程。
二. 實(shí)驗(yàn)電路:
圖2.3.1 (a) 為微分電路,(b) 為積分電路,用方波信號(hào)源作為電路的激勵(lì),以便用示波器觀察連續(xù)的波形。鍵控電位器R2、R4用熱鍵(默認(rèn)為R)控制其電阻值,以改變電路的時(shí)間常數(shù)。示波器用來同時(shí)觀測(cè)電路的輸入(A通道)和輸出(B通道)波形。
圖 2.3.1(a) 圖 2.3.1(b)
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
啟動(dòng)EWB。
建立本實(shí)驗(yàn)兩個(gè)電路用到的元件圖標(biāo)如下:
基本元件箱 電源箱 儀器箱 電容 電阻 電位器 轉(zhuǎn)換開關(guān) 接地 函數(shù)發(fā)生器 示波器
1. 建立實(shí)驗(yàn)電路
1).分別單擊元件工具欄中的基本元件箱圖標(biāo)和電源箱圖標(biāo),以便打開基本元件工具欄和電源元件工具欄,選?。ㄍ弦罚└髟岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.3.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.3.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
電位器(可調(diào)電阻)
阻值 (Value / Resistance ):4.7KΩ
初始設(shè)置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制鍵(Value /Key): 可取缺省R,也可任意設(shè)定。
函數(shù)發(fā)生器:
波形:矩形波
頻率(Frequency):1KHz
占空比(Duty cycle):50%
電壓幅值(Amplitude ):5V,可直接在文本框中輸入。
示波器:
時(shí)基(Time Base):先設(shè)定為0.2ms/div,實(shí)驗(yàn)中再進(jìn)行調(diào)節(jié)。
觸發(fā)選擇:Auto
Y衰減:先設(shè)定為2V/div,實(shí)驗(yàn)中再進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容:
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference ID、Show Value和Show nodes,顯示元件編號(hào)、參數(shù)和電路的節(jié)點(diǎn)。
3).單擊元件工具欄中的儀器箱圖標(biāo),打開儀器工具欄,選?。ㄍ弦罚┦静ㄆ髦岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,并按圖中位置擺放,雙擊示波器圖標(biāo)以打開其面板,將其移動(dòng)到合適的位置,設(shè)置時(shí)基為0.10ms/div ,Y衰減為2V/div 。
4).按圖2.3.1(a)所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。分別雙擊示波器A、B通道的連線,打開連線特性對(duì)話框,設(shè)置連線的顏色,則波形即以此顏色顯示。
5). 電路的保存
選擇File | Save菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中。
2. 運(yùn)行并測(cè)試電路
1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
2). 雙擊示波器圖標(biāo)以打開示波器面板,適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器的時(shí)基(Time Base)和A、B通道的Y衰減(V/div)及位移(Y Position),使波形便于觀測(cè)。
3). 按電位器的控制鍵或Shift+控制鍵,每次將阻值減小或增大5%,觀察波形的變化。在50%時(shí),參照13頁“示波器的調(diào)整”方法調(diào)節(jié)示波器以顯示穩(wěn)定的波形;按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形;參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù);拖曳游標(biāo)到適當(dāng)位置,測(cè)量波形的幅值和電路的時(shí)間常數(shù);按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。用同樣的方法,將0%和100%時(shí)的波形也粘貼到字處理軟件的文檔中。使電位器恢復(fù)為初始(50%)狀態(tài)。
3.用EWB的暫態(tài)分析功能分析電路
(1).在EWB窗口選擇Analysis | Transient(暫態(tài)分析)菜單命令,彈出Transient Analysis對(duì)話窗口(圖2.3.2),照?qǐng)D2.3.2設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。
確定要分析的節(jié)點(diǎn)。將需要分析的電路節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
(2).按Simulate按鈕以啟動(dòng)仿真,即可在隨即打開的分析圖形窗口(Analysis Graphs)中建立暫態(tài)分析頁(Transient),顯示被分析節(jié)點(diǎn)的電壓波形。按“ESC”鍵,將停止仿真的運(yùn)行。
(3).在分析圖形窗口(Analysis Graphs)的工具欄中選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口(見圖1.3.16),設(shè)置暫態(tài)分析頁(Transient)的各項(xiàng)參數(shù),設(shè)置方法可參照16-18頁示波器的介紹中 “設(shè)置波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)”部分。
(4).可以通過選擇工具按鈕或參數(shù)設(shè)置在暫態(tài)分析(Transient)頁中顯示柵格和游標(biāo),單擊某條曲線以選中該曲線,即可移動(dòng)游標(biāo)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,隨著游標(biāo)的移動(dòng),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中即顯示出該曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。
(5).按下圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將暫態(tài)分析頁(Transient)復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。按電位器的控制鍵,增大或減小其阻值,在0%和100%各進(jìn)行一次分析,用同樣的方法設(shè)置暫態(tài)分析頁(Transient)的各項(xiàng)參數(shù),并將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
按圖2.3.1 (b)所示建立實(shí)驗(yàn)電路。重復(fù)上面的步驟,分析圖2.3.1 (b)所示電路。
點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要點(diǎn)
畫出所觀察到的波形,求電路的時(shí)間常數(shù)。
實(shí)驗(yàn)四 電路的正弦穩(wěn)態(tài)分析
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1. 學(xué)習(xí)利用EWB進(jìn)行正弦穩(wěn)態(tài)分析的方法;
2. 了解正弦穩(wěn)態(tài)電路中電壓、電流間的關(guān)系;
3. 了解正弦穩(wěn)態(tài)電路諧振時(shí)的特點(diǎn)。
二. 實(shí)驗(yàn)電路及說明:
實(shí)驗(yàn)電路如圖2.4.1所示。其中,R、L、C三元件構(gòu)成串聯(lián)電路,10V 11.1KHz正弦電壓源作為電路的激勵(lì),交流電流表用來測(cè)量電路的電流有效值,三個(gè)交流電壓表分別用來測(cè)量三元件上的電壓有效值。電感元件為可調(diào)電感,電感量為80mH,可用設(shè)定的控制鍵在0%-100%之間改變。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
1. 啟動(dòng)EWB。
2. 按圖2.4.1 所示建立實(shí)驗(yàn)電路。
建立本電路用到的元件圖標(biāo)如下:
電源箱 指示器件 基本元件箱 電阻 電容 可調(diào)電感 正弦電壓源 電流表 電壓表 接地
分別單擊元件工具欄中的基本元件、指示器件和電源箱圖標(biāo),以便打開相應(yīng)的工具欄,選?。ㄍ弦罚└髟岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.4.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.4.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
可調(diào)電感
電感量(Value / Inductance):80Mh
初始設(shè)置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制鍵(Value /Key): 可取缺省L,也可任意設(shè)定。
函數(shù)發(fā)生器(正弦電壓源)
波形:正弦
頻率(Frequency):11.1KHz
占空比(Duty cycle):50%
電壓幅值(Amplitude ):14.142V(有效值10V)
電壓表、電流表
模式((Value / Mode ):AC
3. 對(duì)電路進(jìn)行仿真測(cè)試
1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
2). 按動(dòng)可調(diào)電感的控制鍵,改變電感量,注意觀察電流表示值的變化,找到為最大值的點(diǎn),然后,使電感在25%-100%之間改變,在電流表為最大值的點(diǎn)要增加取點(diǎn)密度(每次可變化1%),而遠(yuǎn)離的點(diǎn)可拉大距離(每次可變化5%-10%),在每一點(diǎn),分別讀取各電流表及電壓表的示值,在電路描述窗口列表記錄測(cè)量結(jié)果。
3). 電感調(diào)節(jié)為初始狀態(tài)(50%),在7KHZ-17KHZ之間改變函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦電壓的頻率(可直接在頻率文本框中輸入),測(cè)量每一點(diǎn)處各電流表及電壓表的示值,列表記錄在電路描述窗口。取點(diǎn)原則和方法與步驟2). 同。
4.電路的保存
選擇File | Save 菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中,再將電路描述窗口中的測(cè)試數(shù)據(jù)也復(fù)制到文檔中,保存文檔。
5. 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 報(bào)告要求:
1.根據(jù)兩組測(cè)量數(shù)據(jù),分別驗(yàn)證總電壓有效值與各部分電壓有效值之間的關(guān)系、計(jì)算各點(diǎn)電路阻抗的模|Z|及阻抗角φ,列成表格。分別說明電路性質(zhì)隨電感量L及電源頻率的變化規(guī)律。解釋在電流最大點(diǎn)出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象(如電感和電容電壓相等且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源總電壓等)。
2.根據(jù)兩組測(cè)量數(shù)據(jù),分別畫出電流、電阻電壓、電容電壓和電感電壓隨電感量L和電源頻率變化的曲線。由數(shù)據(jù)生成曲線的方法請(qǐng)參照附錄2 :在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。
實(shí)驗(yàn)五 功率因數(shù)的提高
一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.研究提高感性負(fù)載功率因數(shù)的方法及意義
2.了解EWB的基本界面,學(xué)習(xí)EWB的基本操作。
二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
1.啟動(dòng)EWB。
2.按照?qǐng)D2.5.1聯(lián)接實(shí)驗(yàn)電路,斷開開關(guān)S,點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
3.讀取并記錄電壓表UR、UL及電流表I、I1的示值,記錄在電路描述窗口。
4.接通開關(guān)S,改變可調(diào)電容C的容量,使其在0%~100%之間變化,每次變化10%,讀取并記錄各電壓表、電流表的示值,記錄在電路描述窗口。
5.選擇File | Save 菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中,再將電路描述窗口中的測(cè)試數(shù)據(jù)也復(fù)制到文檔中,保存文檔。
6.點(diǎn)擊啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止仿真。退出EWB。
三.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題
1.根據(jù)步驟3、4所測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算各種情況下的λ、P、Q、S,寫出計(jì)算式。
2.由步驟4所測(cè)數(shù)據(jù),畫出C―I曲線,找出使電源電流I為最小時(shí)的電容值。由數(shù)據(jù)生成曲線的方法請(qǐng)參照附錄2 :在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。
3.根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),說明提高功率因數(shù)的意義。為提高感性負(fù)載的功率因數(shù),并聯(lián)的電容容量是否越大越好?
4.實(shí)驗(yàn)過程中觀察I1表的所示數(shù)值是否變化?為什么?
實(shí)驗(yàn)六 RC電路的頻率特性
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1. 學(xué)習(xí)利用EWB分析電路頻率特性的方法;
2. 學(xué)習(xí)示波器、掃頻儀的使用方法;
3. 了解典型電路的頻率特性。
二. 電路及說明:
圖 2.6.1
圖 2.6.2
如圖 2.6.1、圖 2.6.2所示。其中,R1、C1和R2、C2各構(gòu)成一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路,函數(shù)發(fā)生器連接到兩個(gè)電路的輸入端,同時(shí)也連接到示波器的A通道和掃頻儀的輸入端,以便觀測(cè)輸入信號(hào)波形,兩個(gè)電路的輸出端連接到示波器的B通道和掃頻儀的輸出端,以便觀測(cè)輸出信號(hào)波形和波特圖。輸入和輸出信號(hào)電壓分別用交流電壓表M1、M2來測(cè)量。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
啟動(dòng)EWB。
建立本實(shí)驗(yàn)兩個(gè)電路用到的元件圖標(biāo)如下:
基本元件箱 指示器件 儀器箱 電容 電阻 轉(zhuǎn)換開關(guān) 電壓表 接地 函數(shù)發(fā)生器 示波器 掃頻儀
1.建立實(shí)驗(yàn)電路
1).分別單擊元件工具欄中的基本元件箱、指示器件工具箱和儀器箱圖標(biāo),以便打開相應(yīng)的工具欄,選?。ㄍ弦罚└髟岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.6.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按2.6.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
電壓表
模式((Value / Mode ):AC
函數(shù)發(fā)生器:
波形:正弦
頻率(Frequency):100Hz
占空比(Duty cycle):50%
電壓幅值(Amplitude ):14.142V(有效值10V),可直接在文本框中輸入。
示波器:
時(shí)基(Time Base):先設(shè)定為2.00ms/div,實(shí)驗(yàn)中再進(jìn)行調(diào)節(jié)。
觸發(fā)信號(hào)選擇:A或B
Y衰減:5V/div
2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容:
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference
ID、Show Value 和Show Nodes三項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)、參數(shù)值和電路的節(jié)點(diǎn)號(hào)。
3).按圖2.6.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
4).保存電路
選擇File | Save 菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中。
2.用傳統(tǒng)方法測(cè)試電路的頻率特性
(1).點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
(2).讀取電壓表M1的示值,點(diǎn)擊函數(shù)發(fā)生器頻率右側(cè)的↑按鈕以提高頻率,觀察電壓表M2的讀數(shù),找到M2讀數(shù)為M1讀數(shù)的0.707時(shí)的頻率,即為電路的轉(zhuǎn)折頻率。在100HZz-8KHz之間取10點(diǎn)(在轉(zhuǎn)折頻率兩側(cè)增加密度),讀取M2的讀數(shù),在電路描述窗口列表記錄測(cè)量結(jié)果。
(3).將函數(shù)發(fā)生器頻率調(diào)節(jié)到電路的轉(zhuǎn)折頻率,雙擊示波器圖標(biāo)以打開其面板,適當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)基和Y衰減,使波形適中。參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定。按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形,參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù),拖曳游標(biāo)到適當(dāng)位置,測(cè)量并記錄輸入、輸出波形的相位差。按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3.用掃頻儀測(cè)試電路的頻率特性
雙擊掃頻儀圖標(biāo)以打開其面板。
水平設(shè)置(Horizontal):log /lin:log F: 80kHz I: 50hz
(1).幅頻特性測(cè)試:按動(dòng)幅頻特性按鈕(Magnitude)以選擇幅頻特性
垂直設(shè)置(Vertical):log /lin:log F:0db I:-40db
啟動(dòng)電路,在掃頻儀的屏幕上即顯示出電路的幅頻波特圖。
(2).相頻特性測(cè)試:按動(dòng)相頻特性按鈕(Phase)以選擇相頻特性。
垂直設(shè)置(Vertical):
圖2.6.1 電路:log /lin:log F:0 I:-90
圖2.6.1 電路:log /lin:log F:90 I:0
啟動(dòng)電路,在掃頻儀的屏幕上即顯示出電路的相頻波特圖。
(3).在分析圖形窗口(Analysis Graphs)顯示和保存波特圖
在EWB的工具欄中選擇圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),激活分析圖形窗口(Analysis Graphs),建立一個(gè)波特圖頁(Bode),并再現(xiàn)掃頻儀上的幅頻和相頻波特圖。
在分析圖形窗口(Analysis Graphs)的工具欄中選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口(見圖1.3.16),參照16-19頁的方法設(shè)置設(shè)置波特圖頁(Bode)的各項(xiàng)參數(shù),利用分析圖形窗口(Analysis Graphs)工具欄中的柵格工具(toggle grid) 和游標(biāo)工具(Toggle Cursors) ,在幅頻和相頻特性區(qū)顯示柵格和游標(biāo)。
單擊以選中某條曲線,移動(dòng)游標(biāo)對(duì)該曲線進(jìn)行測(cè)試,在對(duì)應(yīng)的資料窗口中讀取曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。測(cè)試電路的-3db頻率及該頻率下的相移。
按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將將分析圖形窗口(Analysis Graphs)中的波特圖頁(Bode)復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
4.利用EWB的分析功能測(cè)試電路的頻率特性
(1). 選擇Analysis | AC Frequency菜單命令,彈出AC Frequency Analysis 對(duì)話框(圖2.6.3),照?qǐng)D設(shè)置各項(xiàng)參數(shù),并將電路的輸出節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中,需事先選擇Circuit|Schematic Options菜單命令,在打開的Schematic Options會(huì)話窗口中選擇Show/hide頁,選中其中的Show nodes復(fù)選框,以顯示電路的節(jié)點(diǎn)。然后按下Simulate 鈕,激活分析圖形窗口(Analysis Graphs),建立一個(gè)交流分析頁(AC Analysis),顯示被分析節(jié)點(diǎn)的幅頻和相頻特性曲線。
(2).選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口,參照16-19頁的方法設(shè)置交流分析頁(AC Analysis)的各項(xiàng)參數(shù)。
(3).利用游標(biāo)工具(Toggle Cursors) 和柵格工具(toggle grid) ,在幅頻和相頻特性區(qū)都產(chǎn)生游標(biāo)和柵格。
單擊以選中某條曲線,移動(dòng)游標(biāo)對(duì)該曲線進(jìn)行測(cè)試,在對(duì)應(yīng)的資料窗口中讀取曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。測(cè)試電路的-3db頻率及該頻率下的相移。
按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將分析圖形窗口(Analysis Graphs)中的交流分析頁(AC Analysis)復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
用同樣的方法建立、保存圖2.6.2所示電路。并用后兩種方法分析電路的頻率特性。按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將分析圖形窗口(Analysis Graphs)中的各圖形頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
5. 用交流頻率分析法分析圖2.6.4、2.6.5二電路
方法同步驟4。保存電路到 .ewb文件,把電路圖及分析結(jié)果-交流分析頁(AC Analysis)復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中,保存文檔。
點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
1.列表整理步驟2的測(cè)試數(shù)據(jù),根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)作出圖2.6.1電路的幅頻特性曲線,由數(shù)據(jù)生成曲線的方法請(qǐng)參照附錄2:在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。
2.在實(shí)驗(yàn)報(bào)告文檔中畫出觀察到的波形和特性曲線。
3.根據(jù)各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果說明各電路的頻率特性。
二、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七 二極管應(yīng)用
一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.了解普通二極管和穩(wěn)壓二極管的基本特性及它們典型的工作狀態(tài)。
2.了解整流、濾波、穩(wěn)壓及限幅電路的工作原理。
3.學(xué)習(xí)利用EWB分析整流、濾波、穩(wěn)壓及限幅電路的方法。
二.實(shí)驗(yàn)說明
利用普通二極管的單向?qū)щ娦钥梢詷?gòu)成整流、限幅等應(yīng)用電路,在這些電路中,二極管工作在正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)。整流電路可以把交流電變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)電壓和電流,輸出電壓的平均值
與負(fù)載電阻并聯(lián)電容以構(gòu)成電容濾波電路,可使輸出電壓波形變得比較平滑。在濾波電路的時(shí)間常數(shù)τ大于或等于3~5倍整流電源的半周期的情況下,輸出直流電壓
限幅電路可以把輸入信號(hào)的正峰或負(fù)峰限制在某一電平上。
穩(wěn)壓二級(jí)管反向擊穿時(shí)呈現(xiàn)恒壓特性,利用這一特性可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,使輸出電壓在輸入電壓和負(fù)載變化時(shí)都基本保持恒定。為使穩(wěn)壓電路正常工作,在任何情況下,必須保證穩(wěn)壓二極管始終工作在反向擊穿狀態(tài),并且流過穩(wěn)壓二極管的電流始終大于穩(wěn)定電流 ,而小于最大穩(wěn)定電流 。穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能通常用穩(wěn)壓系數(shù)S和動(dòng)態(tài)內(nèi)阻r表示:
三.實(shí)驗(yàn)步驟
啟動(dòng)EWB
1.半波整流電路
1).按圖2.7.1建立實(shí)驗(yàn)電路。
2).?dāng)嚅_開關(guān)S。用示波器分別觀測(cè)并記錄輸入、輸出電壓波形。測(cè)量輸出電壓平均值。
3).接通開關(guān)S,以接入濾波電容C,重復(fù)步驟2)。
2.全波整流電路
1).按圖2.7.2建立實(shí)驗(yàn)電路。
2).?dāng)嚅_開關(guān)S1。用示波器觀測(cè)并記錄輸出電壓波形。測(cè)量輸出電壓平均值。
3).接通開關(guān)S1,以接入濾波電容C,用示波器觀測(cè)并記錄輸出電壓波形。測(cè)量輸出電壓平均值。
4).使負(fù)載電阻R在5%~100%之間變化,至少取5個(gè)測(cè)試點(diǎn),讀取電壓表M1和電流表M2的示值,然后斷開開關(guān)S2,由電壓表M1讀取開路輸出電壓,根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出橋式整流─電容濾波電路的外特性曲線。
3.穩(wěn)壓電路
1).按圖2.7.3建立實(shí)驗(yàn)電路,穩(wěn)壓二極管選擇Ln-1N4740(擊穿電壓為10V)。
2).在0%~100%之間調(diào)節(jié)電位器R 3,觀察輸出電壓的變化情況,至少取5個(gè)測(cè)試點(diǎn),讀取電流表M1和電壓表M2的示值,作V─I曲線,計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)S和動(dòng)態(tài)內(nèi)阻r 。
3).調(diào)節(jié)電位器R 3為50%,使輸入直流電壓在13.5V~16.5V之間變化,至少取5個(gè)測(cè)試點(diǎn),觀察輸出電壓的變化情況,至少取5個(gè)測(cè)試點(diǎn),讀取電流表M1和電壓表M2的示值,作V─I曲線,計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)S和動(dòng)態(tài)內(nèi)阻r 。
4).在輸入直流電壓最高(16.5V)且負(fù)載電阻最大(R 3為100%)和輸入直流電壓最低(13.5V)且負(fù)載電阻最?。≧ 3為0%)兩種情況下,讀取電流表M3的示值。
4.限幅電路
按圖2.7.4建立實(shí)驗(yàn)電路。使直流電源U分別為13V,5V,0V,-5V,-10V,-15V,同時(shí)觀察并記錄輸入與輸出電壓波形。
四.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1. 將測(cè)量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格。
2.繪制示波器上觀測(cè)的波形。
實(shí)驗(yàn)八 晶體管基本放大器
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.學(xué)習(xí)用EWB仿真測(cè)試晶體管放大器的基本方法;
1. 了解晶體三極管的電流放大作用及電壓放大的基本原理,掌握電壓放大倍數(shù)及動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試方法,了解負(fù)載電阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響;
2. 了解放大器中的非線性失真,理解負(fù)反饋對(duì)放大器性能(非線性失真、電壓放大倍數(shù)等)的影響;
3. 學(xué)習(xí)用EWB測(cè)試放大器頻率特性的方法。
二. 實(shí)驗(yàn)電路及說明:
圖 2.8.1
實(shí)驗(yàn)電路如圖2.8.1所示。直流電流表IB、IC和直流電壓表UCE,分別用來測(cè)量晶體管的基極、集電極靜態(tài)電流和集電極及發(fā)射極之間的靜態(tài)電壓,而交流電壓表Ui、Uo分別用來測(cè)量放大器的輸入和輸出信號(hào)電壓。上偏置電阻RB為可調(diào)電阻,由設(shè)定的控制鍵(缺省為R)控制阻值的增減。與電容CE串聯(lián)的鍵控開關(guān)S1由設(shè)定的控制鍵控制通斷,以便控制CE的接通和斷開。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
啟動(dòng)EWB。
1.建立實(shí)驗(yàn)電路
1).分別打開基本元件箱、晶體管工具箱、指示器件工具箱和儀器箱,選取(拖曳)各元件至電路設(shè)計(jì)窗口,按圖2.8.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.8.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。
NPN型晶體管
model: default / ideal
電位器(可調(diào)電阻)
阻值 (Value / Resistance ): 150KΩ
初始設(shè)置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制鍵(Value /Key): 可取缺省R,也可任意設(shè)定。
開關(guān)
控制鍵(Value /Key): K
電壓表、電流表
按照其在電路中的作用,設(shè)置模式((Value / Mode )為AC或DC
函數(shù)發(fā)生器:
波形:正弦
頻率(Frequency):1KHz
占空比(Duty cycle):50%
電壓幅值(Amplitude ):5mV
示波器:
時(shí)基(Time Base):先設(shè)定為0.200ms/div,隨頻率變化再進(jìn)行調(diào)節(jié)
觸發(fā)選擇:A或B
2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference
ID、Show Value兩項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)和參數(shù)值。
3).按圖2.8.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
4).電路的保存
選擇File | Save 菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中。
2. 放大器仿真測(cè)試
1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
2). 在RB1為40%、50%、60%三種情況下,分別讀取電流表IB、IC的讀數(shù),并由此計(jì)算晶體管的電流放大倍數(shù)。
使開關(guān)S1處于接通狀態(tài),在上述三種情況下,一邊增大輸入信號(hào),一邊用示波器同時(shí)觀察輸入和輸出信號(hào)波形,直到輸出波形剛要出現(xiàn)失真但還不太明顯時(shí)為止。參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定。按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形。參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù),拖曳游標(biāo)以測(cè)量輸出電壓的峰-峰值。按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3). RB1為50%,輸入信號(hào)電壓有效值為3mV,讀取交流電壓表Ui、Uo的示值,計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù)。
用示波器同時(shí)觀察放大器的輸入、輸出信號(hào)波形,調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定。在分析圖形窗口中顯示波形,移動(dòng)游標(biāo),測(cè)量輸入和輸出電壓的幅值,計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù),并與前面的結(jié)果比較。將波形粘貼到字處理軟件的文檔中。
4). 將放大器的輸入信號(hào)電壓有效值增大為25mV,用示波器同時(shí)觀察放大器的輸入、輸出信號(hào)波形,調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定。在分析圖形窗口中顯示波形,將波形粘貼到字處理軟件的文檔中。
5). 斷開開關(guān)S1,使放大器的輸入信號(hào)電壓有效值增大為100mV,用示波器同時(shí)觀察放大器的輸入和輸出信號(hào)波形,調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定。在分析圖形窗口中顯示波形,移動(dòng)游標(biāo),測(cè)量輸入和輸出電壓的幅值,計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù),并與前面的結(jié)果比較。將波形粘貼到字處理軟件的文檔中。
6). 將負(fù)載電阻RL減小為1KΩ,讀取交流電壓表Ui、Uo的示值,計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù),并和步驟5) 的結(jié)果比較,說明負(fù)載電阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響。
3. 分析放大器的頻率特性
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Nodes項(xiàng),以便顯示電路的節(jié)點(diǎn)號(hào)。
選擇Analysis | AC Frequency菜單命令,在彈出的AC Frequency Analysis對(duì)話框中,參照?qǐng)D2.8.2設(shè)置各項(xiàng)參數(shù),須將放大器的輸出節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
按下Simulate 鈕,對(duì)電路進(jìn)行仿真,隨之激活分析圖形窗口并建立交流分析頁(AC Analysis),顯示出放大器的幅頻和相頻特性曲線。
選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口,參照16-19頁的內(nèi)容,設(shè)置交流分析頁(AC Analysis)的各項(xiàng)參數(shù),利用工具欄中的游標(biāo)工具(Toggle Cursors) 和柵格工具(toggle grid) ,在幅頻和相頻特性區(qū)都產(chǎn)生游標(biāo)和柵格。移動(dòng)游標(biāo),在對(duì)應(yīng)的資料窗口中讀出游標(biāo)處的曲線數(shù)據(jù),測(cè)量放大器的低頻和高頻轉(zhuǎn)折頻率,及頻轉(zhuǎn)折頻率處的相位偏移。
按分析圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將分析圖形窗口(Analysis Graphs)中的交流分析頁(AC Analysis)復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows98 . 關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.根據(jù)步驟2). 的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算晶體三極管的電流放大倍數(shù);
2.在步驟2). 的三種情況下,用示波器測(cè)量放大器的輸出電壓的峰-峰值為何不同?說明放大器的動(dòng)態(tài)范圍和工作點(diǎn)之間的關(guān)系。
3.根據(jù)步驟3).、 5) 、6)的測(cè)量數(shù)據(jù)分別計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù),說明幾種情況下放大器的電壓放大倍數(shù)為何不同?電壓放大倍數(shù)與那些因素有關(guān)?
4.在步驟5).中觀察到的輸出波形與前面的步驟(尤其是步驟4)中觀察到的波形有何不同?為什么不同?
5.說明在步驟5)中斷開開關(guān)S1對(duì)放大器性能的影響。
6.作出實(shí)驗(yàn)中觀察到的輸入、輸出電壓波形和幅頻及相頻特性曲線。
實(shí)驗(yàn)九 模擬運(yùn)算電路
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.學(xué)習(xí)利用EWB建立并仿真模擬運(yùn)算電路的方法;
2.學(xué)習(xí)模擬運(yùn)算電路的測(cè)試方法;
3.了解常見模擬運(yùn)算電路的特性和功能。
二. 實(shí)驗(yàn)電路及說明
圖2.9.1、2.9.2實(shí)驗(yàn)電路分別為反向、同向比例放大器,鍵控開關(guān)SW1用來切換比例放大器的輸入信號(hào):正弦波或直流信號(hào),SW2用來切換比例放大器輸出端的指示儀表:示波器或電壓表。示波器的B通道用來觀測(cè)比例放大器的正弦波輸入信號(hào),而A通道用來觀測(cè)比例放大器的輸出信號(hào)。
圖 2.9.1
圖 2.9.2
圖2.9.3實(shí)驗(yàn)電路為三輸入反向加法器,三個(gè)輸入信號(hào)UF1、UF3、UF5分別為基波、三次諧波和五次諧波,其頻率、大小和初相位按照方波信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)展開式的前三項(xiàng)設(shè)置。圖2.9.4實(shí)驗(yàn)電路為反向積分器。示波器的B通道分別觀測(cè)反向加法器和反向積分器的輸出信號(hào),A通道觀測(cè)反向積分器的輸入信號(hào)。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟
啟動(dòng)EWB。
1.反相、同相比例放大器測(cè)試
1). 按圖2.9.1 所示建立反相比例放大器
分別打開基本元件箱、模擬集成電路工具箱、指示器件工具箱、電源箱和儀器箱,選?。ㄍ弦罚┧柙岭娐吩O(shè)計(jì)窗口,按圖2.9.1中的要求旋轉(zhuǎn)某些元件的方向,并按圖中位置擺放,分別雙擊每一個(gè)元件,按圖2.9.1要求設(shè)置元件的參數(shù)。IC1選用三端集成運(yùn)算放大器,model:default / ideal。
2).設(shè)置電路圖的顯示內(nèi)容
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Reference
ID、Show Value兩項(xiàng),以便顯示元件的編號(hào)和參數(shù)值。
3).按圖2.9.1所示連線,調(diào)整連線,使其比較整齊。
4). 電路的保存
選擇File | Save 菜單命令,將建立的電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到事先打開的字處理軟件(如word或?qū)懽职澹┑男挛臋n中。
5).放大器仿真測(cè)試
(1). 點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
(2). 按鍵控開關(guān)SW1、 SW2的控制鍵,使IC1的輸入端接2V直流信號(hào)源,輸出端接直流電壓表,按電位器R2的控制鍵,使其在50%處,讀取直流電壓表Uo的讀數(shù),計(jì)算反相比例放大器的電壓放大倍數(shù)。
調(diào)節(jié)電位器R2在.100% 處,讀取直流電壓表Uo的讀數(shù),計(jì)算反相比例放大器的電壓放大倍數(shù)。
(3). 調(diào)節(jié)電位器R2為50%。按鍵控開關(guān)SW1、SW2的控制鍵,使IC1的輸入端接2V正弦交流信號(hào)源,輸出端接示波器的A通道,同時(shí)觀測(cè)反相比例放大器的輸入和輸出電壓波形,參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定。按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形。參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù),按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
6). 建立圖2.9.2同相比例放大器,重復(fù)步驟1) ~ 4),測(cè)試同相比例放大器。
2.反向加法器測(cè)試
1). 建立圖2.9.3反向加法器。IC3選用三端集成運(yùn)算放大器,model:default / ideal。
2). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3). 加法器的波形合成功能測(cè)試
以示波器的B通道觀測(cè)加法器的輸出信號(hào)波形,而以A通道分別觀測(cè)加法器的三個(gè)輸入信號(hào)UF1、UF3、UF5的波形。參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定,按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形,參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù),按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3. 反向積分器測(cè)試
1). 建立圖2.9.4 所示反向積分器。按圖中要求設(shè)置元件的參數(shù):
IC4選用三端集成運(yùn)算放大器,model:LM741
矩形波信號(hào)源Ui4:
頻率(Value /Frequency):1KHz
占空比(Value /Duty cycle):50%
電壓(Value / Voltage ):1V
2). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3). 反向積分器測(cè)試
適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器的時(shí)基(Time Base)和A、B通道的Y衰減(V/div)及位移(Y Position),使波形便于觀測(cè)。參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定,按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形,參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù),按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)分別計(jì)算反向和同向比例放大器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)電壓放大倍數(shù);
2.畫出所觀測(cè)到的輸入、輸出波形。
實(shí)驗(yàn)十 集成運(yùn)放應(yīng)用
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.學(xué)習(xí)利用EWB進(jìn)行模擬電路仿真測(cè)試的方法。
2.了解集成運(yùn)放在線性和非線性模擬電路方面的應(yīng)用。
3.了解比較器、有源濾波器、電壓―電流變換器及方波震蕩器等常用電路的特性及應(yīng)用。
二 . 實(shí)驗(yàn)電路及說明
圖 2.10.1
圖2.10.2
圖2.10.1為比較器電路,直流電壓源U1、U2,電阻R2、R3及電位器R1構(gòu)成可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓,直流電壓表UR用來測(cè)量其大小, ui1為3V(有效值)200Hz的正弦輸入信號(hào),三端集成運(yùn)放將其與基準(zhǔn)電壓UR進(jìn)行比較,輸入和輸出信號(hào)分別由示波器的A、B通道進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)開關(guān)S切換到2時(shí),將5次諧波電壓ui2(1V有效值,600Hz,與ui1同相)與ui1串聯(lián)疊加,構(gòu)成非正弦輸入信號(hào)。
圖2.10.2為二階有源濾波器。掃頻儀直接測(cè)試其頻率特性。
圖2.10.3
圖2.10.4
圖2.10.3為電壓―電流變換電路,若輸入電壓U1 、U2為穩(wěn)恒電壓,則圖2.10.3電路為可變恒流源,當(dāng)負(fù)載電阻RL改變時(shí),輸出電流io保持不變。調(diào)節(jié)電位器R1可調(diào)節(jié)恒流源電流的大小。
圖2.10.4為矩形波震蕩器。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟:
1. 電壓比較器:
1).按照?qǐng)D2.10.1連接電路并設(shè)置各元件的參數(shù)。開關(guān)在初始位置1,電位器R1在初始位置50%。
選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
啟動(dòng)電路仿真。
2).示波器觸發(fā)選擇:Auto,適當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)基(Time Base)和A、B通道的Y衰減(V/div)及位移(Y Position),使波形便于觀測(cè),同時(shí)觀察輸入和輸出波形。調(diào)節(jié)R1的阻值,使其在0%-100%之間變化,注意觀察輸出波形的變化。
使基準(zhǔn)電壓為 -3V,參照13頁“示波器的調(diào)整”介紹的方法將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定。按工具欄中的圖形工具 ,打開分析圖形窗口,在其中的示波器頁(Oscilloscope)再現(xiàn)示波器上的波形,參照16-19頁的方法設(shè)置示波器頁波形顯示的各項(xiàng)參數(shù)。移動(dòng)游標(biāo),測(cè)量輸出電壓波形的占空比。按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
使基準(zhǔn)電壓為0V和+3V,重復(fù)上述操作。
3).把開關(guān)S切換到2位置,將3次諧波電壓ui2(1V有效值,600Hz,與ui1同相)與ui1串聯(lián)疊加,構(gòu)成非正弦輸入信號(hào),示波器觸發(fā)選擇:Auto,在0%-100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)R1的阻值,觀察輸入和輸出電壓波形,注意輸出波形的變化。
調(diào)節(jié)R1到10%,調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定,在分析圖形窗口保存波形到字處理軟件的文檔中。
2. 二階有源濾波器
1).按照?qǐng)D2.10.2連接電路。掃頻儀的設(shè)置為:
垂直設(shè)置(Vertical):
幅頻:log F: 10db I: -80db
相頻:log F: 0 I: -180
水平設(shè)置(Horizontal):log F: 100KHz I: 0.1KHz
選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
2).用掃頻儀測(cè)試電路的頻率特性
啟動(dòng)電路仿真。在掃頻儀上分別顯示電路的幅頻和相頻特性曲線。
在EWB的工具欄中選擇圖形工具 ,激活分析圖形窗口(Analysis Graphs),建立一個(gè)波特圖頁(Bode),顯示幅頻和相頻波特圖。選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口,參照16-19頁的方法設(shè)置波特圖頁的各項(xiàng)參數(shù)。
利用分析圖形窗口(Analysis Graphs)工具欄中的柵格工具(toggle grid) 和游標(biāo)工具(Toggle Cursors) ,在幅頻和相頻特性區(qū)顯示柵格和游標(biāo)。單擊以選中某條曲線,移動(dòng)游標(biāo)對(duì)該曲線進(jìn)行測(cè)試,在對(duì)應(yīng)的資料窗口中讀取曲線在游標(biāo)處的數(shù)據(jù)。測(cè)試電路的測(cè)量最大增益、-3db頻率及該頻率下的相移。
按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3).用EWB的交流頻率分析功能分析電路的頻率特性
選擇Circuit | Schematic Options 菜單命令,在Show / Hide對(duì)話框,選中Show Nodes項(xiàng),以便顯示電路的節(jié)點(diǎn)號(hào)。選擇Analysis | AC Frequency菜單命令,彈出AC Frequency Analysis對(duì)話框,參照?qǐng)D(圖2.10.5)所示設(shè)置各項(xiàng)參數(shù),務(wù)必將電路的輸出節(jié)點(diǎn)增加(Add>)到Nodes for Analysis框中。
按下模擬(Simulate)按鈕,對(duì)電路進(jìn)行仿真,在隨即打開的分析圖形窗口中建立一個(gè)交流分析頁(AC Analysis),顯示出放大器的幅頻和相頻特性曲線。
選擇特性(Properties)工具 ,打開具有多個(gè)參數(shù)頁的Graph Properties窗口,參照16-19頁的方法設(shè)置交流分析頁(AC Analysis)的各項(xiàng)參數(shù)。
利用工具欄中的游標(biāo)工具(Toggle Cursors) 和柵格工具(toggle grid) ,在幅頻和相頻特性區(qū)都產(chǎn)生游標(biāo)和柵格。移動(dòng)游標(biāo),測(cè)量放大器的最大增益、轉(zhuǎn)折頻率及頻轉(zhuǎn)折頻率處的相位偏移,在對(duì)應(yīng)的資料窗口中讀出游標(biāo)處的曲線數(shù)據(jù)。
按圖形窗口工具欄中的copy按鈕 ,將示波器頁復(fù)制到粘貼板上,然后,再將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
3. 電壓―電流變換器
1).按照?qǐng)D2.10.3連接電路并設(shè)置各元件的參數(shù)。
選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
2).啟動(dòng)電路仿真。調(diào)節(jié)R1,使u i在+5V~-5V之間變化,測(cè)量相應(yīng)的io。
3).使u i保持+5V或-5V,在0%―100%之間改變RL ,測(cè)量相應(yīng)的io 。
4.矩形波震蕩器
1).按照?qǐng)D2.10.4連接電路并設(shè)置各元件的參數(shù)。五端集成運(yùn)放選用Lm358。
啟動(dòng)電路仿真。
2).示波器觸發(fā)選擇:Auto,適當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)基(Time Base)和A、B通道的Y衰減(V/div)及位移(Y Position),觀察輸出信號(hào)波形。
調(diào)節(jié)示波器使波形穩(wěn)定,在分析圖形窗口,移動(dòng)游標(biāo)測(cè)量輸出信號(hào)的頻率和幅值,保存波形到字處理軟件的文檔中。
3).選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
點(diǎn)擊主窗口右上角的啟動(dòng)/停止開關(guān),使計(jì)算機(jī)停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四 . 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
1.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪出實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的波形和特性曲線。
2.寫出電壓―電流變換器輸出電流i o與輸入電壓u i 之間的函數(shù)關(guān)系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù),作出變換曲線(io― u i)及外特性曲線。
三、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十一 組合邏輯電路分析
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>1.學(xué)習(xí)利用EWB進(jìn)行組合邏輯電路仿真測(cè)試的方法;
2.學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器及數(shù)字顯示等中規(guī)模集成組件的特性和應(yīng)用;
3.學(xué)習(xí)字元發(fā)生器的使用。
二. 實(shí)驗(yàn)電路及說明
圖2.11.1 為2-4線譯碼器,2位二進(jìn)制代碼由字元發(fā)生器的最低2位提供。4個(gè)邏輯探針用來指示譯碼輸出的狀態(tài)。圖2.11.2 為BCD-十進(jìn)制譯碼器,4位BCD碼由字元發(fā)生器的低4位提供,10個(gè)邏輯探針用來指示譯碼輸出的狀態(tài)。圖2.11.3為BCD-七段數(shù)碼管譯碼顯示電路,4位BCD碼由字元發(fā)生器的低4位提供,7個(gè)譯碼輸出OA-OG接7段數(shù)碼管的輸入端,將譯碼結(jié)果直接以數(shù)碼顯示。圖2.11.5為4路2選1數(shù)據(jù)選擇器,左路4位代碼(A)由字元發(fā)生器的高4位提供,右路4位代碼(B)由字元發(fā)生器的低4位提供,由開關(guān)S控制,在左、右兩路代碼中選擇其一。左、右兩路代碼和選擇輸出的狀態(tài)各由4個(gè)邏輯探針指示。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟
1. 2-4線譯碼器
1). 在邏輯門工具欄中連續(xù)選擇4個(gè)與非門,6個(gè)反相器,在指示器件工具欄中,連續(xù)選擇4個(gè)邏輯探針,將它們作適當(dāng)旋轉(zhuǎn)并拖放到合適位置。按照?qǐng)D2.11.1連接電路。在儀表工具欄中選擇字元發(fā)生器,將其低2位輸出依次連接到譯碼電路的2個(gè)輸入端。
2). 雙擊字元發(fā)生器圖標(biāo)以展開其面板,在字元編輯區(qū)從首地址0000開始,依次寫入四個(gè)16進(jìn)制字:0000H,0001H,0002H,0003H(必須在西文輸入方式下),其低二位二進(jìn)制依次為00,01,10,11。觸發(fā)方式(Trigger)設(shè)置為內(nèi)觸發(fā)(Internal),地址編輯區(qū)設(shè)置:初始地址(Initial)為0000,末地址(Final)為0003,輸出頻率(Frequency)為1Hz。
3). 按單步(Step)鈕,每次輸出一個(gè)字元,觀察四個(gè)輸出端狀態(tài)的變化。按循環(huán)(Cycle)鈕,自動(dòng)循環(huán)依次輸出四個(gè)字元,觀察并記錄四個(gè)輸出端狀態(tài)的變化。
4). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
5). 按O/I按鈕,停止電路仿真。然后建立新的電路文件。
2. BCD-十進(jìn)制譯碼器
1). 按照?qǐng)D2.11.2連接電路,選中數(shù)字集成電路工具箱圖標(biāo),打開數(shù)字集成電路工具欄,選擇74xx(拖曳到電路編輯區(qū)),在打開的列表中選擇7445。在指示器件工具欄中連續(xù)選擇10個(gè)邏輯探針,并選中它們,將它們一起旋轉(zhuǎn)270°以便于接線,將它們依次連接到7445的10個(gè)譯碼輸出端0-9。在儀表工具欄中選擇字元發(fā)生器,將其低4位輸出端由低向高依次連接到7445的4個(gè)代碼輸入端A-D。
2). 雙擊字元發(fā)生器圖標(biāo)以展開其面板,在字元編輯區(qū)從首地址0000開始,依次寫入10個(gè)16進(jìn)制字:0000H,0001H,0002H,0003H,0004H,0005H,0006H,0007H,0008H,0009H其低4位二進(jìn)制依次為0000,0001,0010,0011, 0100,0101,0110,0111, 1000,1001(必須在西文輸入方式下)。觸發(fā)方式(Trigger)設(shè)置為內(nèi)觸發(fā)(Internal),地址編輯區(qū)設(shè)置:初始地址(Initial)為0000,末地址(Final)為0009,輸出頻率(Frequency)為1Hz。
3). 按單步(Step)鈕,每次輸出一個(gè)字元,觀察10個(gè)輸出端狀態(tài)的變化。按循環(huán)(Cycle)鈕,自動(dòng)循環(huán)依次輸出10個(gè)字元,觀察并記錄10個(gè)輸出端狀態(tài)的變化。
4). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
5). 按O/I按鈕,停止電路仿真,然后建立新的電路文件。
3. BCD-七段數(shù)碼管譯碼顯示電路
1). 按照?qǐng)D2.11.3連接電路。選中數(shù)字集成電路工具箱圖標(biāo),打開數(shù)字集成電路工具欄,選擇74xx(拖曳到電路編輯區(qū)),在打開的列表中選擇7447。在指示器件工具欄中選擇7段數(shù)碼管(Seven-Segment Display),其管腳說明見圖2.11.4,將其7個(gè)輸入端A-G依次接到7447的譯碼輸出OA-OG。在儀表工具欄中選擇字元發(fā)生器,將其低4位輸出由低向高依次連接到7447的4個(gè)代碼輸入端A-D。
2). 雙擊字元發(fā)生器圖標(biāo)以展開其面板,在字元編輯區(qū)從首地址0000開始,依次寫入10個(gè)16進(jìn)制字:0000H,0001H,0002H,0003H,0004H,0005H,0006H,0007H,0008H,0009H(必須在西文輸入方式下),其低4位二進(jìn)制依次為0000,0001,0010,0011, 0100,0101,0110,0111, 1000,1001。觸發(fā)方式(Trigger)設(shè)置為內(nèi)觸發(fā)(Internal),地址編輯區(qū)設(shè)置:初始地址(Initial)為0000,末地址(Final)為0009,輸出頻率(Frequency)為1Hz。
3). 按單步(Step)鈕,每次輸出一個(gè)字元,注意觀察7段數(shù)碼管狀態(tài)的變化。按循環(huán)(Cycle)鈕,自動(dòng)循環(huán)依次輸出10個(gè)字元,注意觀察7段數(shù)碼管狀態(tài)的變化。
4).。選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
5). 按O/I按鈕,停止電路仿真,然后建立新的電路文件。
4. 4路2選1數(shù)據(jù)選擇器
1). 按照?qǐng)D2.11.5連接電路。選中數(shù)字集成電路工具箱圖標(biāo),打開數(shù)字集成電路工具欄,選擇741xx(拖曳到電路編輯區(qū)),在打開的列表中選擇74157。在指示器件工具欄中連續(xù)選擇12個(gè)邏輯探針,并選中它們,將它們一起旋轉(zhuǎn)270°, 以便于接線。將它們分成3組,左面一組用來指示左路代碼的各位,從右向左依次連接到74157的A路代碼輸入端1A、2A、3A、4A,同時(shí)連接到字元發(fā)生器的高4位輸出;右面一組用來指示右路代碼的各位,從右向左依次連接到74157的B路代碼輸入端1B、2B、3B、4B,同時(shí)連接到字元發(fā)生器的低4位輸出。鍵控開關(guān)在0和+5V之間切換,以控制74157在左、右兩路代碼中選擇一路。中間一組用來指示74157的選擇輸出,從右向左依次連接到74157的選擇輸出端1Y、2Y、3Y、4Y。
2). 雙擊字元發(fā)生器圖標(biāo)以展開其面板,在字元編輯區(qū)首地址0000寫入16進(jìn)制字A005H(必須在西文輸入方式下),其高4位二進(jìn)制為1010,為代碼A;低4位二進(jìn)制為0101,為代碼B。觸發(fā)方式(Trigger)設(shè)置為內(nèi)觸發(fā)(Internal),地址編輯區(qū)設(shè)置:初始地址(Initial)為0000,末地址(Final)為0000,輸出頻率(Frequency)為1Hz。
3). 啟動(dòng)電路仿真。按單步(Step)或循環(huán)(Cycle)鈕,用開關(guān)的控制鍵使開關(guān)在0和+5V之間切換,注意觀察74157選擇輸出端4個(gè)邏輯探針指示狀態(tài)的變化,與左、右兩路的代碼指示相比較。
4). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
5).停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
列出各實(shí)驗(yàn)電路的邏輯真值表,說明其邏輯功能。
實(shí)驗(yàn)十二 時(shí)序邏輯電路分析
一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1. 學(xué)習(xí)利用EWB 對(duì)時(shí)序邏輯電路進(jìn)行仿真測(cè)試的方法;
2. 了解十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器和環(huán)形計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)及邏輯功能;
3. 學(xué)習(xí)邏輯分析儀的使用方法。
二. 電路及說明
圖2.12.1所示的十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器由4個(gè)低電平異步置位JK觸發(fā)器(JK Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs)和7個(gè)2輸入與門構(gòu)成,計(jì)數(shù)器的代碼輸出直接由4個(gè)邏輯探針顯示其狀態(tài),并經(jīng)帶譯碼器的7段數(shù)碼顯示器譯碼顯示。計(jì)數(shù)脈沖由函數(shù)發(fā)生器提供,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖及代碼輸出還連接到邏輯分析儀的低5位輸入端,以顯示其波形。
圖2.12.2為集成組件7490構(gòu)成的兩級(jí)十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器,方波信號(hào)源作為低位的時(shí)鐘脈沖(即計(jì)數(shù)脈沖)輸入,低位的代碼輸出QA、QD經(jīng)與門組合,作為高位的時(shí)鐘脈沖(即計(jì)數(shù)脈沖)輸入,兩個(gè)帶譯碼器的7段數(shù)碼管作譯碼顯示。
圖2.12.3 為由8個(gè)低電平異步置位D觸發(fā)器(D Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs)構(gòu)成的環(huán)形計(jì)數(shù)器,當(dāng)鍵控開關(guān)接地時(shí),計(jì)數(shù)器預(yù)置狀態(tài)為10000000,接+5V時(shí),計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。8個(gè)邏輯探針用來指示計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài),方波信號(hào)源作為時(shí)鐘脈沖(即計(jì)數(shù)脈沖)。
三. 實(shí)驗(yàn)步驟
1. 十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器
1).在數(shù)字集成組件工具欄,選擇(拖曳到電路編輯區(qū))4個(gè)低電平異步置位JK觸發(fā)器(JK Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs),在邏輯門工具欄選擇7個(gè)2輸入與門,在指示器件工具欄中選擇帶譯碼器的7段數(shù)碼顯示器和4個(gè)邏輯探針,將它們按照?qǐng)D2.12.1的位置擺放,并連接成十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路。
2). 雙擊函數(shù)發(fā)生器圖標(biāo),打開其面板,設(shè)置矩形波輸出,頻率1Hz,占空比50%,幅值5V。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖及代碼輸出還連接到邏輯分析儀的低5位輸入端,以顯示其波形,從低位至高位由上而下依次排列,雙擊邏輯分析儀圖標(biāo),打開其面板,在右下部Clocks per division框設(shè)置波形顯示的時(shí)間軸刻度為1,單擊面板下部Clock區(qū)的Set按鈕,在彈出的Clock Setup對(duì)話框中,對(duì)波形采集的控制時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置:時(shí)鐘模式(Clock mode)為內(nèi)(Internal),時(shí)鐘觸發(fā)沿(Clock edge)為上跳沿有效(Positive),內(nèi)時(shí)鐘頻率(Internal Clock rate)為2Hz 。按認(rèn)可(Accept)鈕結(jié)束設(shè)置。
3).啟動(dòng)電路仿真,按動(dòng)開關(guān)使其接地,計(jì)數(shù)器清零,再按一次開關(guān),使其接+5V,計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。注意觀察計(jì)數(shù)器狀態(tài)的變化及數(shù)碼管的顯示,觀測(cè)邏輯分析儀顯示的計(jì)數(shù)脈沖及代碼輸出的波形。
停止電路仿真。點(diǎn)擊邏輯分析儀窗口下的水平滾動(dòng)條,可觀察完整的波形。
選擇Edit/Copy as Bitmap菜單命令,按住鼠標(biāo)左鍵,在邏輯分析儀窗口四周拉出一個(gè)矩形,將其復(fù)制到剪貼板上,然后,再將其粘貼到電子文檔中。
4).選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
2. 集成組件構(gòu)成的兩級(jí)十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器
1).在數(shù)字集成組件工具欄,選擇(拖曳到電路編輯區(qū))2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器7490(Decade counter),在邏輯門工具欄選擇1個(gè)2輸入與門,在指示器件工具欄中選擇2個(gè)帶譯碼器的7段數(shù)碼顯示器,在電源工具欄選擇1個(gè)方波信號(hào)源,按照?qǐng)D2.12.1連接成兩級(jí)十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器及譯碼顯示電路。
2). 方波信號(hào)源設(shè)置:頻率:2Hz,幅值5V,占空比50%
3). 啟動(dòng)電路仿真,注意觀察2個(gè)數(shù)碼管的顯示,是否符合十進(jìn)制計(jì)數(shù)法則。
4).停止電路仿真。選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
3. 環(huán)形計(jì)數(shù)器
1).在數(shù)字集成組件工具欄,選擇(拖曳到電路編輯區(qū))4個(gè)低電平異步置位D觸發(fā)器(D Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs),在指示器件工具欄中選擇8個(gè)邏輯探針,在電源工具欄選擇1個(gè)方波信號(hào)源和1個(gè)直流電壓源,將它們按照?qǐng)D2.12.3的位置擺放,并連接成環(huán)形計(jì)數(shù)器。
2). 方波信號(hào)源設(shè)置:頻率:2Hz,幅值5V,占空比50%
3). 啟動(dòng)電路仿真。
將開關(guān)接地,使計(jì)數(shù)器預(yù)置狀態(tài)10000000,再將開關(guān)接+5V,使計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。注意觀察計(jì)數(shù)器狀態(tài)的變化規(guī)律,列出計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表。
4). 選擇File | Save 菜單命令,將電路保存在 .ewb文件中。按照節(jié)1.3.4的2中介紹的方法,將電路圖復(fù)制到粘貼板上,然后,將其粘貼到字處理軟件的文檔中。保存文檔。
5).停止電路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:
列出各時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)表,繪出其工作波形。
第二部分 附錄
附錄一 編寫電子文檔式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告
啟動(dòng)EWB(Electronics Workbench).。
選擇一個(gè)支持Windows的OLE功能的字處理軟件(推薦使用Microsoft Word,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源配置較低時(shí),也可以選用寫字板),與EWB同時(shí)運(yùn)行,將EWB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(測(cè)試數(shù)據(jù)、觀測(cè)到的波形及特性曲線等)保存到字處理軟件的文檔中,該文檔可作為電子文檔式實(shí)驗(yàn)報(bào)告的初稿。
1.在文檔中嵌入EWB中建立的實(shí)驗(yàn)電路圖
在EWB的Edit菜單中選擇Copy as Bitmap選項(xiàng),然后拖曳鼠標(biāo)左鍵,在需要的圖形(電路圖、儀器面板圖、展開的儀器面板圖如邏輯分析儀等)周圍拉出一個(gè)矩形框,被選擇的部分即被復(fù)制到了Windows的粘貼板上,然后,切換到字處理軟件窗口,就可以將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
2.在文檔中嵌入波形或曲線
在示波器上觀測(cè)到的波形和在波特圖儀上觀測(cè)到的幅頻、相頻特性曲線,都可以在EWB的分析圖形窗口(Analysis Graphs)建立相應(yīng)的圖形頁,并在其中重現(xiàn)示波器和波特圖儀上的波形和曲線, EWB各項(xiàng)分析功能(暫態(tài)分析、交流頻率分析等),也會(huì)在分析圖形窗口建立相應(yīng)的圖形頁,顯示分析的結(jié)果。先選擇需要的圖形頁,并參照16-19頁的方法設(shè)置圖形頁的各項(xiàng)參數(shù),再按分析圖形窗口工具欄中的Copy工具按鈕 ,即可將選中的圖形頁復(fù)制到Windows的粘貼板上,然后,切換到字處理軟件窗口,就可以將其粘貼到字處理軟件的文檔中。
對(duì)于示波器上顯示的波形,應(yīng)先將波形調(diào)節(jié)穩(wěn)定,具體調(diào)節(jié)方法可參考13頁“示波器的調(diào)整”的有關(guān)內(nèi)容,然后,按EWB工具欄上的圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),即可激活分析圖形窗口(Analysis Graphs),并在其中新建的示波器頁(Oscilloscope)中,再現(xiàn)示波器上的波形。對(duì)于暫態(tài)時(shí)間的波形,因?yàn)椴荒芊€(wěn)定顯示(示波器的觸發(fā)選擇設(shè)置為Auto),在圖形窗口的示波器頁(Oscilloscope)中再現(xiàn)時(shí),由于時(shí)間的積累,波形會(huì)越來越密集,此時(shí),應(yīng)按下暫停按鈕,然后,在密集的波形中,選擇需要的時(shí)間片斷,用鼠標(biāo)左鍵拉出一個(gè)矩形框,放開手后,選中的區(qū)域即可被放大顯示。
波特圖儀上的幅頻和相頻特性曲線,首先要正確設(shè)置幅頻和相頻的參數(shù),以使曲線正常顯示,然后,按EWB工具欄上的圖形工具 ,或者選擇Analysis|Display Graphs菜單選項(xiàng),即可激活分析圖形窗口(Analysis Graphs),并在其中新建的波特圖頁(Bode)中,再現(xiàn)掃頻儀上的幅頻和相頻波特圖。
3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪曲線
很多軟件都具有根據(jù)數(shù)據(jù)生成曲線的功能,但以Microsoft Graph97(或2000)圖表最為簡(jiǎn)便,且易于掌握。Microsoft Graph97(或2000)圖表是Microsoft Word 97(或2000)的一個(gè)選件,它可以直接由數(shù)據(jù)生成曲線圖表,并可作為一個(gè)OLE對(duì)象,鏈結(jié)或嵌入到Word 文檔中。由Microsoft Graph97(或2000)圖表的方法,詳見附錄二:在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法。
在FTP服務(wù)器上下載自己在實(shí)驗(yàn)中建立的字處理軟件的臨時(shí)文檔,經(jīng)過編輯修改,即可完成電子文檔式實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
完成的電子文檔式實(shí)驗(yàn)報(bào)告可上載到FTP服務(wù)器。
附錄二 在電子文檔中由數(shù)據(jù)生成曲線的方法
由數(shù)據(jù)生成曲線的方法有許多種,但以Microsoft Graph97(或2000)圖表最為簡(jiǎn)便,且易于掌握。Microsoft Graph97(或2000)圖表是Microsoft Word 97(或2000)的一個(gè)選件,它可以直接由數(shù)據(jù)生成曲線圖表,并可作為一個(gè)OLE對(duì)象,鏈結(jié)或嵌入到Word 文檔中。下面,以表1的R、L、C串聯(lián)諧振測(cè)試數(shù)據(jù)為例,說明由Microsoft Graph97(或2000)圖表生成曲線的方法。
表1
LmH UR/V UL/V UC/V I/mA
25 2.782 19.66 39.39 13.91
35 4.539 44.91 64.25 22.70
40 6.556 74.12 92.78 32.78
44 9.847 122.5 139.4 49.24
46 12.65 164.6 179.1 63.27
48 16.25 220.5 230.0 81.28
50 18.46 260.9 261.3 92.33
52 16.46 242.0 233.0 82.33
54 12.85 196.2 181.9 64.27
56 9.98 158.1 141.3 49.93
60 6.623 112.3 93.77 33.12
65 4.573 84.01 64.74 22.87
75 2.795 59.26 39.56 13.98
85 2.006 48.22 28.40 10.03
1.建立圖表
在Word的“插入”菜單中選擇“對(duì)象…”命令,在彈出的“對(duì)象”窗口中的“對(duì)象類型”列表中選擇Microsoft Graph97圖表,按確定按鈕(見圖1),即顯示出一個(gè)默認(rèn)的直方圖表和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表(圖 2)。
2.選擇圖表類型
選擇圖表菜單中的圖表類型命令,在圖表類型窗口中選擇 ‘標(biāo)準(zhǔn)類型’中的‘XY散點(diǎn)圖’,并在子圖表類型中選擇平滑線散點(diǎn)圖或無數(shù)據(jù)點(diǎn)平滑線散點(diǎn)圖圖標(biāo),當(dāng)選擇某個(gè)子圖表類型圖標(biāo)時(shí),在下面的框中有文字提示,見圖 3。
3.選擇‘?dāng)?shù)據(jù)’菜單中的‘列中系列’命令(缺省為行中系列)。
4.以表1的數(shù)據(jù)更新圖表的數(shù)據(jù)表
在第一列中填入X軸(自變量C)的數(shù)據(jù)(原來為東部、西部、北部等),在其它列中依次填入各條曲線(Y軸因變量I、UL、UC)的數(shù)據(jù),最簡(jiǎn)單的方法是按行按列將表1復(fù)制到數(shù)據(jù)表,則曲線根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新,數(shù)據(jù)表第五列不用,可以刪除,圖例若不用,也可刪除(見圖4)。
5.設(shè)置各條曲線的顯示特性
雙擊以選擇某條曲線,打開‘?dāng)?shù)據(jù)系列格式’設(shè)置窗口(見圖5、圖6),這是一個(gè)多頁的設(shè)置窗口,“圖案”頁(圖5)可設(shè)置該曲線的線形(式樣、顏色、線條粗細(xì)等)及刻度線標(biāo)志,各條曲線可選擇不同式樣和顏色的刻度線標(biāo)志,其背景色也可設(shè)為白色,以便使其更清晰?!白鴺?biāo)軸”頁可設(shè)置曲線對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸,默認(rèn)為主坐標(biāo)軸(左面的公共坐標(biāo)軸),圖6為電流曲線的坐標(biāo)軸設(shè)置頁,默認(rèn)主坐標(biāo)軸,為了和其它電壓曲線區(qū)別開,改選次坐標(biāo)軸,可為該曲線在右面單獨(dú)建立一個(gè)Y軸。
6.坐標(biāo)軸格式設(shè)置
分別雙擊主、次各坐標(biāo)軸,打開坐標(biāo)軸設(shè)置窗口(圖7、圖8),“圖案”頁設(shè)置坐標(biāo)軸的樣式、顏色、線條粗細(xì)等,“刻度”頁設(shè)置坐標(biāo)軸刻度值的范圍、單位、與Y軸的交叉點(diǎn)等。電感的變化范圍為25一85mH,故改變X軸刻度值范圍設(shè)置為25一85。電流的最大值為92.33mA,所以,次Y軸的刻度值自動(dòng)設(shè)置為0一100,使得電流曲線與兩條電壓曲線比較靠近,為使曲線拉開距離,改變次Y軸刻度值范圍設(shè)置為0一200?!白煮w”頁設(shè)置坐標(biāo)軸刻度值的字體、字號(hào)等,可適當(dāng)減小坐標(biāo)軸刻度的字號(hào),以便增大曲線顯示面積,改善顯示效果,
7.圖表選項(xiàng)設(shè)置
在圖表菜單中選擇圖表選項(xiàng)命令,打開“圖表選項(xiàng)”設(shè)置窗口(圖9),這也是一個(gè)多頁的設(shè)置窗口,“標(biāo)題”頁設(shè)置圖表、X軸、主Y軸的標(biāo)題,若在第5項(xiàng)設(shè)置各條曲線的顯示特性時(shí),為某條曲線選擇了次坐標(biāo)軸,則可設(shè)置次Y軸的標(biāo)題。
“網(wǎng)格線”頁(圖10)設(shè)置顯示或不顯示X、Y方向的主、次網(wǎng)格線。
“圖例”頁可選擇“顯示圖例”單選框以顯示圖例。
缺省的圖表及坐標(biāo)軸標(biāo)題的字號(hào)較大,可適當(dāng)減小。雙擊每一個(gè)標(biāo)題,打開相應(yīng)的標(biāo)題格式設(shè)置窗口,在其“字號(hào)”頁選擇較小的字號(hào)。
為減小圖例占用的面積以及使其顯示更清楚,可雙擊圖例,打開 “圖例格式”設(shè)置窗口,在其“字體”頁選擇較小的字號(hào),在“圖案”頁,將其“內(nèi)部”設(shè)置為白色,拉動(dòng)圖例的角以縮小圖例的尺寸。
將圖例移到?jīng)]有曲線的位置。將標(biāo)題移到圖表框的邊沿,以便給圖表騰出較大的空間。拉動(dòng)圖表的四邊,盡可能地放大圖表。
8.設(shè)置網(wǎng)格線格式
分別雙擊任意一條X、Y網(wǎng)格線,打開“網(wǎng)格格式”設(shè)置窗口,“圖案”頁設(shè)置網(wǎng)格線的樣式、顏色和粗細(xì),“刻度”頁設(shè)置網(wǎng)格線的數(shù)值范圍、單位、與Y軸的交叉點(diǎn)等,界面與坐標(biāo)軸格式的刻度設(shè)置頁(圖8)相同。
9.圖表和圖形區(qū)設(shè)置
分別在圖表區(qū)和圖形區(qū)雙擊,打開“圖表區(qū)格式”和“圖形區(qū)格式”設(shè)置窗口,“圖案”頁設(shè)置圖表和圖形區(qū)邊框的樣式、顏色、粗細(xì)和填充顏色。
最后的結(jié)果見圖11。
需要注意,一般在測(cè)試曲線時(shí),測(cè)試點(diǎn)的分布是非均勻的,在曲線的彎曲部分,測(cè)試點(diǎn)比較密集,而在曲線的平滑部分,測(cè)試點(diǎn)相對(duì)較少,在步驟2選擇圖表類型時(shí),必須選擇‘XY散點(diǎn)圖’, 否則,曲線將不能正常顯示(見圖12)。當(dāng)測(cè)試點(diǎn)分布均勻時(shí),圖表類型選‘XY散點(diǎn)圖’和折線圖效果是一樣的。