EWB軟件在電子電路的應(yīng)用論文

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

　　關(guān)鍵詞：EWB軟件；電子電路；應(yīng)用

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

　　一、EWB軟件環(huán)境介紹

　　就目前而言，EWB軟件是集成電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中具有較強(qiáng)實(shí)用性的系統(tǒng)。它在設(shè)計(jì)當(dāng)中將電路仿真、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及印制板輸出進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合使其具有廣泛的應(yīng)用空間。在其主頁面中排布著常用的應(yīng)用工具，其中包括：常用工具按鈕、測試儀器架、部件箱、菜單、工作區(qū)以及仿真電路所需要電源開關(guān)。在EWB的菜單當(dāng)中對于軟件當(dāng)中所有可用的工具以及命令進(jìn)行了有序的排列。而部件箱則由部件箱以及用戶自定義部件箱兩個(gè)部分共同構(gòu)成，部件箱的功能是儲(chǔ)存EWB軟件當(dāng)中的所有可用元件即承擔(dān)軟件中元件庫的作用，而用戶自定義部件箱的存在為EWB軟件的使用提供了個(gè)性化的空間，用戶可以根據(jù)自身的需求以及習(xí)慣將EWB軟件中沒有的電路以及器件通過sub—circuit子電路的形式將其納入到用戶的自定義部件箱當(dāng)中，這樣一來在連接電路當(dāng)中就可以隨時(shí)調(diào)用用戶常用的子電路，這樣的設(shè)計(jì)一方面可以提高用戶的使用效率，另一方面則可以大量減少由于用戶操作失誤而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。測試儀器架當(dāng)中則儲(chǔ)存了相當(dāng)多的可用測試儀器，如函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、萬用表以及示波器等，是虛擬測試儀器的集合，而在實(shí)際的使用過程中需要首先將所需儀器拖入工作區(qū)然后將根據(jù)需要進(jìn)行測試點(diǎn)的連接。對于測試儀器架當(dāng)中的虛擬測試儀器來說其操作規(guī)則與方法與實(shí)際的測試儀器幾乎完全相同，與此同時(shí)其對于數(shù)據(jù)的顯示方式也與實(shí)際的測試儀器一樣具有直觀與方便的特點(diǎn)。

　　二、EWB軟件的基本特點(diǎn)與優(yōu)勢

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

　　三、EWB軟件應(yīng)用流程

　　（一）編輯原理圖

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

　�。ǘ�）仿真計(jì)算

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

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

　　四、EWB軟件在使用過程中的技巧

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

　　五、結(jié)語

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

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張曉英，張起祥�；�于EWB平臺(tái)的電子電路設(shè)計(jì)[J]。現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，（24）：120—122。

　　[2]孫宏寧，田野，祖大鵬�；�于EWB平臺(tái)的電子電路設(shè)計(jì)與分析[J]。牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，（3）：25—26。

　　[3]熊旭軍，張顏萍。基于EWB的電子電路仿真與設(shè)計(jì)[J]。甘肅科技，2008，（18）：35—36。

　　[4]趙威威。虛擬電子系統(tǒng)的開發(fā)與仿真[D]。湖南師范大學(xué)，2009。

　　作者：諶洪偉 華旭奮 趙勇