DZ139電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn)研究

DZ139電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn)研究,dz139,電子電路,電子,仿真,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),研究,鉆研 中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)中心： 重慶信息工程專(zhuān)修學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 0409 級(jí) 電氣工程及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 田金龍 學(xué) 號(hào)： 0451480333 指導(dǎo)教師： 韓亞軍 職 稱(chēng)： 講師 導(dǎo)師單位： 重慶信息工程專(zhuān)修學(xué)院 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間： 2007 年 12 月 24 日中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)發(fā)給學(xué)員 1．設(shè)計(jì)(論文)題目： 電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn)研究 2．學(xué)生完成設(shè)計(jì)(論文)期限： 年 月 日至 年 月 日3．設(shè)計(jì)(論文)課題要求：對(duì)所學(xué)課程的熟悉和綜合：本設(shè)計(jì)要利用到《數(shù)字電路》 、 《模擬電路》使學(xué)生熟悉單片機(jī)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的流程：第一，要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研；第二，要有可行性報(bào)告；第三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括硬件、軟件開(kāi)發(fā)） ，硬件設(shè)計(jì)要先畫(huà)出原理草圖。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)首先畫(huà)出程序流程圖，然后根據(jù)流程圖書(shū)寫(xiě)程序，上機(jī)調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后把匯編程序燒寫(xiě)到系統(tǒng)中去。最后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。等課程的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生必須對(duì)以上課程熟練掌握并能靈活運(yùn)用的基礎(chǔ)上才能很好地做好本設(shè)計(jì)。4．實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容：熟練使用 Electronics Work bench 設(shè)計(jì)電路，并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試；用 Microsoft word 2003 排版論文版面。5．文獻(xiàn)查閱要求：周政新，何學(xué)儀．電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練 李震梅，等．模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的 CAD 實(shí)現(xiàn) 康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ) 王堯.田良.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 6．發(fā) 出 日 期： 年 月 日 7．學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名： i摘 要Electronics Work bench(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB)，中文又稱(chēng)電子工程師仿真工作室。EWB5.12 軟件的仿真功能十分強(qiáng)大，近似 100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。而且，它就像在實(shí)驗(yàn)室桌面或工作現(xiàn)場(chǎng)那樣提供了示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬(wàn)用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必備的儀器、儀表工具。采用 EWB虛擬電子工作臺(tái)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真的方法，對(duì)電子線(xiàn)路分析進(jìn)行模擬，下面以電子線(xiàn)路中設(shè)計(jì)的一個(gè)穩(wěn)壓電源實(shí)際電路為例，詳細(xì)講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方法。EWB 軟件最明顯的特點(diǎn)是：仿真手段切合實(shí)際，選用元器件、儀器與實(shí)際情形非常相近。用EWB 進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。關(guān)鍵詞： EWB，仿真，電子技術(shù)ii目 錄摘 要 ......................................................i目 錄 .......................................................ii第 1 章 前言 ..................................................11.1 簡(jiǎn)介 ....................................................11.2 EWB 的使用 ..............................................1第 2 章 EDA 仿真技術(shù)在電子線(xiàn)路分析中的應(yīng)用 ....................42.1 軟件的功能與特點(diǎn) ........................................42.1.1 軟件仿真分析設(shè)計(jì)流程 ................................42.2 應(yīng)用仿真軟件對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路進(jìn)行仿真分析舉例 ..............52.2.1 電路原理圖的編輯 ...................................5圖 2-2 導(dǎo)線(xiàn)連接圖 .........................................62.2.2 儀器的使用 .........................................62.2.3 電路的仿真分析 .....................................72.2.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)測(cè)試 ........................................8第 3 章 EWB 在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的應(yīng)用 ...........103.1 在模擬電子技術(shù)中使用 EWB 的必要性 ......................103.2 研究的方法與內(nèi)容 ......................................103.3 單級(jí)放大器放大特性的研究 ..............................113.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 .....................................113.3.2 數(shù)據(jù)的分析 .......................................133.3.3 單極放大器放大特性分析 ............................143.4 放大器的最佳工作點(diǎn)與晶體管最大允許輸入電壓的研究 .....163.5 諧振蕩器與波形變換 ...................................163.5.1 測(cè)量振蕩周期與波形 ...............................173.5.2 輸出波形的改善和應(yīng)用 .............................17iii3.6 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用 .................................173.6.1 反相與求和電路 ....................................173.6.2 文氏橋式及 RC 振蕩電路 ............................18第 4 章結(jié)論 ..................................................20致謝 ........................................................21參考文獻(xiàn) ....................................................221第 1 章 前言1.1 簡(jiǎn)介隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子線(xiàn)路的設(shè)計(jì)工作也日益顯得重要。經(jīng)過(guò)人工設(shè)計(jì)、制作實(shí)驗(yàn)板、調(diào)試再修改的多次循環(huán)才定型的傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法必然被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所取代，因?yàn)檫@種費(fèi)時(shí)費(fèi)力又費(fèi)資源的設(shè)計(jì)調(diào)試方法既增加了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，又受到實(shí)驗(yàn)工作場(chǎng)地及儀器設(shè)備的限制。為了克服上述困難，加拿大 Interactive Image Technologies 公司推出的基于 Windows95／98／NT 操作系統(tǒng)的EDA 軟件（Electronics Workbench“電子工作臺(tái)” ，EWB） 。他可以將不同類(lèi)型的電路組合成混合電路進(jìn)行仿真。EWB 是用在計(jì)算機(jī)上作為電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)模擬和仿真的新的軟件包，是一個(gè)具有很高實(shí)用價(jià)值的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。目前已在電子工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。與目前流行的電路仿真軟件相比較，EWB 具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。他改變了有些電路仿真軟件輸入電路采用文本方式的不便之處，該軟件在創(chuàng)建電路、選用元器件的測(cè)試儀器等均可以直接從屏幕圖形中選取，而且測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似，從而大大提高了電子設(shè)計(jì)工作的效率。此外，從另一角度來(lái)看，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子與電工設(shè)計(jì)，已經(jīng)步入了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的時(shí)代，采用虛擬仿真的手段對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行前期工作的調(diào)試，已成為一種發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路的仿真分析，從而提高對(duì)電路的分析、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。1.2 EWB 的使用Electronics Work bench(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB)，中文又稱(chēng)電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖像技術(shù)有限公司(INTERACTIVE IMAGE 2TECHNOLOGIES Ltd)在 90 年代初推出的 EDA 軟件。而在國(guó)內(nèi)應(yīng)用 EWB 軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的 EWB 軟件是在 Windows95/98環(huán)境下工作的 Electronics Work bench5.12(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB5.12)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件 EWB6.0 版本。在眾多的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上的電路模擬 EDA 軟件中，EWB5.12 軟件就像一個(gè)方便的實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)其它 EDA 軟件而言，它是一個(gè)只有幾兆的小巧 EDA 軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的 EDA 軟件形象，也就是用于進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。但是，EWB5.12 軟件的仿真功能十分強(qiáng)大，近似 100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。而且，它就像在實(shí)驗(yàn)室桌面或工作現(xiàn)場(chǎng)那樣提供了示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬(wàn)用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必備的儀器、儀表工具。EWB5.12 軟件的器件庫(kù)中則包含了許多國(guó)內(nèi)外大公司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門(mén)電路芯片。器件庫(kù)沒(méi)有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入。EWB5.12 軟件是眾多的電路仿真軟件最易上手的。它的工作界面非常直觀、原理圖與各種工具都在同一個(gè)窗口內(nèi)，即使是未使用過(guò)它的工程技術(shù)人員，稍加學(xué)習(xí)就可以熟練地應(yīng)用該軟件。現(xiàn)代的廣播電視設(shè)備電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而 EWB5.12 軟件，可以使你在許多電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中無(wú)須動(dòng)用電烙鐵就可以知道它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變?cè)骷?shù)，只須點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)即可。 電子工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)工作區(qū)好像一塊"面包板"，在上面可建立各種電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。電子工作平臺(tái)的器件庫(kù)可為用戶(hù)提供 350 多種常用模擬和數(shù)字器件，設(shè)計(jì)和試驗(yàn)時(shí)可任意調(diào)用。虛擬器件在仿真時(shí)可設(shè)定為理想模式和實(shí)模式，有的虛擬器件還可直觀顯示，如發(fā)光二極管可以發(fā)出紅綠藍(lán)光，邏輯探頭像邏輯筆那樣可直接顯示電路節(jié)點(diǎn)的高低電平，繼電器和開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)可以分合動(dòng)作，熔斷器可以燒斷，燈泡可以3燒毀，蜂鳴器可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，電位器的觸點(diǎn)可以按比例移動(dòng)改變阻值。電子工作平臺(tái)的虛擬儀器庫(kù)存放著數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬(wàn)用表、雙通道 1000MHz 數(shù)字存儲(chǔ)示波器、999MHz 數(shù)字函數(shù)發(fā)生器、可直接顯示電路頻率響應(yīng)的波特圖儀、16 路數(shù)字信號(hào)邏輯分析儀、16 位數(shù)字信號(hào)發(fā)生器等，這些虛擬儀器隨時(shí)可以拖放到工作區(qū)對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，并直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形。電子工作平臺(tái)還具有強(qiáng)大的分析功能，可進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析， 暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，高版本的 EWB 還可以進(jìn)行傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點(diǎn)和蒙特卡羅等多項(xiàng)分析。 使用 EWB 對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真的基本步驟是：1.用虛擬器件在工作區(qū)建立電路；2.選定元件的模式、參數(shù)值和標(biāo)號(hào)；3.連接信號(hào)源等虛擬儀器；4.選擇分析功能和參數(shù)；5.激活電路進(jìn)行仿真；6.保存電路圖和仿真結(jié)果4第 2 章 EDA 仿真技術(shù)在電子線(xiàn)路分析中的應(yīng)用2.1 軟件的功能與特點(diǎn)2.1.1 軟件仿真分析設(shè)計(jì)流程EWB 軟件最明顯的特點(diǎn)是：仿真手段切合實(shí)際，選用元器件、儀器與實(shí)際情形非常相近。其元件庫(kù)不僅提供了數(shù)千種電路元器件供選用，而且還提供了各種元器件的理想值，如對(duì)分析精度有特殊的需要，可以選擇具有具體型號(hào)的器件模型。作為虛擬的電子工作臺(tái)，EWB 提供了較為詳細(xì)的電路分析手段，不僅可以完成電路的瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線(xiàn)性和非線(xiàn)性分析、電路的噪聲分析和失真分析等常規(guī)電路分析方法，而且還提供了離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析和電路容差分析等共計(jì) 14 種電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察到在不同故障情況條件下的電路工作狀態(tài)。 如圖 2-1圖 2-1 電路工作狀態(tài)在進(jìn)行仿真的同時(shí)，還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出所有元器5件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和測(cè)量數(shù)據(jù)。EWB 的儀器庫(kù)存放有 7 臺(tái)儀器可供使用，他們分別是數(shù)字多用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀。在連接電路時(shí)，儀器圖標(biāo)方式存在。此外該軟件創(chuàng)建電路圖所需的元器件庫(kù)與目前常見(jiàn)的電子線(xiàn)路分析軟件如“SPICE”的元器件庫(kù)完全兼容，兩者之間可以互相轉(zhuǎn)換。同時(shí)在該軟件下完成的電路文件，可以直接輸出至常見(jiàn)的印制線(xiàn)路板排版軟件，如 PROTEL，ORCAD 和 TANGO 等印制電路板 PCB 設(shè)計(jì)軟件，從而大大加快了電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。2.2 應(yīng)用仿真軟件對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路進(jìn)行仿真分析舉例采用 EWB 虛擬電子工作臺(tái)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真的方法，對(duì)電子線(xiàn)路分析進(jìn)行模擬，下面以電子線(xiàn)路中設(shè)計(jì)的一個(gè)穩(wěn)壓電源實(shí)際電路為例，詳細(xì)講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方法。題目和指標(biāo)：制做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，輸出電壓為 13V，最大輸出電流為 500mA，電網(wǎng)電源波動(dòng)±10％，穩(wěn)壓系數(shù) Sr＜0．05。工作溫度為25～40℃。2.2.1 電路原理圖的編輯（1）首先在 Windows 界面下，雙擊 EWB 圖標(biāo)進(jìn)入了主窗口，主窗口中最大的區(qū)域是電路工作區(qū)，在此可對(duì)電路原理圖進(jìn)行編輯和測(cè)試。首先，將原理圖中的所有元器件從器件庫(kù)中調(diào)出來(lái)。方法是在元器件庫(kù)欄中單擊包含該器件的圖標(biāo)，打開(kāi)該元器件庫(kù)。然后從元器件庫(kù)中將該元器件拖拽至電路工作區(qū)。如圖 2 中（穩(wěn)壓電源）要調(diào)出 5.6kΩ 電阻，單擊工具按鈕 Basic，找到 Resistor 圖標(biāo)，將他拖拽到窗口工作區(qū)。系統(tǒng)缺省設(shè)置為 1k。選中該元件，單擊 ComponentProperies 銨鈕，對(duì)6其 Value 值進(jìn)行修改。同理可調(diào)出電容、三級(jí)管等器件。若要元件按照原理圖位置放置，可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)元器件（選中該器件，按 Ctrl＋R）。（2）導(dǎo)線(xiàn)的連接。將鼠標(biāo)指向元器件的端點(diǎn)使其出現(xiàn)一個(gè)小圓點(diǎn)，按下鼠標(biāo)左鍵并拖拽出一根導(dǎo)線(xiàn)并指向另一個(gè)元器件的端點(diǎn)。連接完成后，導(dǎo)線(xiàn)將自動(dòng)選擇合適的走向，不會(huì)發(fā)生與其他元器件或儀器發(fā)生交越。至此原理圖編輯完成，如圖 2-2 所示。 圖 2-2 導(dǎo)線(xiàn)連接圖2.2.2 儀器的使用選用儀器可以從儀器庫(kù)中將相應(yīng)的儀器圖標(biāo)拖拽至電路工作區(qū)，儀器圖標(biāo)上有連接端用于將儀器連入電路。例如本例中使用了示波器。如圖 2-3 所示，其共有 4 個(gè)接線(xiàn)端（A 通道端、B 通道端、觸發(fā)端、接地端） ，需要觀察測(cè)試的波形時(shí)，可以雙擊儀器圖標(biāo)打開(kāi)儀器面板。 圖 2-3 示波器連接72.2.3 電路的仿真分析（1）仿真步驟仿真分析開(kāi)始前可雙擊儀器圖標(biāo)打開(kāi)儀器面板。準(zhǔn)備觀察被測(cè)試波形。按下電路啟動(dòng)／停止開(kāi)關(guān)，仿真分析開(kāi)始。若再次按下電路啟動(dòng)／停止開(kāi)關(guān)，仿真分析 85 停止。電路啟動(dòng)后，需要調(diào)整示波器的時(shí)基和通道控制，使波形顯示正常。（2）仿真輸出結(jié)果（1）整流濾波可用 EWB 工作臺(tái)上提供的萬(wàn)用表、示波器觀察實(shí)際電路輸出結(jié)果。用萬(wàn)用表模塊測(cè)量整流濾波后的直流電壓為 18．8V，用示波器測(cè)得濾波波形的脈動(dòng)部分如圖 2-4 所示，用示波器測(cè)得濾波的電壓的波形如圖 2-5 所示。 圖 2-4 濾波波形脈沖圖 2-5 濾波電壓波形（2）穩(wěn)壓電路可以模擬一下輸出短路時(shí)，電網(wǎng)波動(dòng) 10％為 242V時(shí)的情況，這在實(shí)際分析中不易做到，而用工作臺(tái)來(lái)模擬非常方便。先在輸出端加一負(fù)載電阻，讓其阻值近似為 0，如為 1～10Ω，然后再模擬電網(wǎng)波動(dòng)，只需用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)電網(wǎng)的電壓雙擊，根據(jù)屏幕提示將其由 2820V 調(diào)到 242V，選用元器件庫(kù)中的電流表接在圖 2-6 電路中（這種電表的數(shù)量是沒(méi)有限制的，存放在顯示元器件庫(kù)中，可供多次使用） ，電流表顯示調(diào)整管的電流為 1A。用示波器觀察調(diào)整管 Vce 的波形如圖 6 所示，從中看出平均電壓為 5.5V。圖 2-6 調(diào)整管波形2.2.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)測(cè)試（1）輸出電壓理論計(jì)算 V0＝（R 2＋R 1）（V z＋V be）／R 2＝13．2V，用 EWB 模擬仿真，使用電壓表模塊實(shí)測(cè)輸出電壓為 V0＝13．2V。（2）穩(wěn)壓系數(shù) Sr穩(wěn)壓系數(shù)理論值的計(jì)算Sr＝V D1／（nA v2VD0）＝0．02＜0．05，理論上滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。用 EWB 模擬仿真實(shí)際電子線(xiàn)路，用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)電網(wǎng)電壓雙擊，根據(jù)屏幕提示將其由 220V 調(diào)到 230V，電壓表顯示輸出電壓值為 13．3V，由此得出：故實(shí)際線(xiàn)路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。（3）調(diào)試參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)確定方案9如果以上設(shè)計(jì)的電路通過(guò)模擬仿真分析，不符合設(shè)計(jì)要求，可通過(guò)逐漸改變?cè)?shù)，或更改元件型號(hào)，使設(shè)計(jì)符合要求最終確定出元件參數(shù)。如欲改變電阻的取值，只要用鼠標(biāo)雙擊電阻，再根據(jù)屏幕提示鍵入阻值，并可對(duì)更改的電路立即進(jìn)行仿真分析。觀察虛擬結(jié)果是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，這在實(shí)際的電路板中是難以做到的。10第 3 章 EWB 在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的應(yīng)用3.1 在模擬電子技術(shù)中使用 EWB 的必要性長(zhǎng)期以來(lái)， 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)。是以理論課教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件 Electronics Workbench（虛擬電子工作臺(tái)簡(jiǎn)稱(chēng) EWB）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充。使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測(cè)試方法。我們采用工作在 WINDOWS98 平臺(tái)上的 EWB50.C(虛擬電子工作臺(tái))軟件。實(shí)驗(yàn)可由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過(guò)多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成也可由學(xué)生在課外參照有關(guān)習(xí)題完成。通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)的方式，能使每個(gè)人都能親自動(dòng)手接觸電路,進(jìn)行元件接線(xiàn),參數(shù)設(shè)定。邊連線(xiàn)，邊測(cè)試，邊修改，邊分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。通過(guò) EWB 軟件的“component properties”(組成部件屬性)可隨時(shí)調(diào)整和修改元器件參數(shù),分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響。調(diào)試和測(cè)量過(guò)程就是最好的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這樣的實(shí)驗(yàn)中,把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。加深了學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)3.2 研究的方法與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)方法如實(shí)驗(yàn)流程圖 3-1 示，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，在理論教學(xué)過(guò)程中穿插進(jìn)行。根據(jù)所學(xué)電路的11圖 3-1 實(shí)驗(yàn)流程圖原理圖，用ＥＷＢ模擬連接電路，確定電路中的各元器件參數(shù)，使用 EWB 虛擬儀器進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量。對(duì)照電路設(shè)計(jì)要求更改相關(guān)元件參數(shù)，觀察所得的變化。最后與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)照比較。3.3 單級(jí)放大器放大特性的研究 3.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算圖 3-2 所示為單級(jí)阻容耦合共射放大電路電原理12圖 3-2 單級(jí)阻容耦合共射放大電路電原理圖中，各元件參考值為：Ｔ3DG44A,β＝30, Rs=5kΩ, Rb=470kΩ,Rc= Rl =5kΩ,Cl=C2=50μF,UI=10mV/1kHz,Vcc=+12V,Ube=0.75V,rbb’ 。調(diào)節(jié)Rb 可調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。由圖可算得靜態(tài)工作點(diǎn)：..............其中 IcＱ為集電極靜態(tài)工作電流，UceＱ為集電集靜態(tài)工作電壓。在中頻段不需要考慮耦合電容和分布電容、晶體管結(jié)電容的影響。利用微變等效電路法可得三極管輸入端的微變等效電阻：...中頻段電壓放大倍數(shù):..其中等效負(fù)載電阻:13......由 Au 表達(dá)式可知當(dāng) Rc、Ic 變化時(shí)，Au 隨之變化。 3.3.2 數(shù)據(jù)的分析測(cè)量不同 Rb 時(shí)的 Ib 、IcＱ 、和 UceQ 的值并與理論值進(jìn)行比較，并填充完成表格內(nèi)容。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用 EWB 軟件進(jìn)行模擬連線(xiàn)，在基極和集電極串接一內(nèi)阻(1nΩ)可不計(jì)的模擬電流表，在集電極和發(fā)射極并聯(lián)一內(nèi)阻為１ＧΩ 的模擬電壓表。實(shí)際測(cè)試的 EWB 計(jì)算機(jī)模擬界面如圖 3-3 所示：圖 3-3 計(jì)算機(jī)模擬界面依次改變 Rb 的值將測(cè)試結(jié)果和理論計(jì)算值填入表中。表 3-1Rb 值(kΩ) 參數(shù)名稱(chēng) 200250300350400450500Ib 理論值 56 4 37 32 28 25 2214(uA) .3 5.0 .5 .1 .1 .0 .5Ib 測(cè)量值(uA)55.9544.8537.4131.9727.9824.8722.43IcＱ理論值(mA)1.6891.3501.1250.9630.8430.7500.675IcＱ測(cè)量值(mA)1.6801.3451.1230.9580.84020.74610.6715UceQ 理論值(V)3.5555.2506.3757.1857.7858.2508.625UceQ 測(cè)量值(V)3.59705.27196.38957.20487.7908.26678.6399可以看出，測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算具有很好的一致性。3.3.3 單極放大器放大特性分析以 Rb＝270kΩ，輸入信號(hào)頻率為１千赫，幅度為 10 毫伏。測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)并與理論值進(jìn)行比較。并討論放大電路參數(shù)變化對(duì)倍數(shù)的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用 EWB 軟件進(jìn)行模擬連線(xiàn)后的測(cè)量電路及結(jié)果如圖 3-4 所示：15圖 3-4 測(cè)量電路及結(jié)果通過(guò)交流毫伏表 MV 測(cè)得輸出電壓 U0，與輸入電壓比較可以算得電壓放大倍數(shù) Au=128.5/10=12.85 倍。而電壓放大倍數(shù)的理論值由(1)-(6)式計(jì)算可得：Rb=270kΩ，Ib=0.042mA,Ic=1.25mA,rbe=824Ω,Au=12.88倍，理論計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)具有很好的一致。通過(guò)模擬雙蹤示波器可觀察放大器的輸入與輸出波形，其中紅色線(xiàn)條為輸入波形，黑色線(xiàn)條為輸出波形，二者有一相位差 π。(1)集電極電流變化的影響。在其它參數(shù)不變條件下，通過(guò)改變 Rb分別獲得不同的 Ic，測(cè)出放大倍數(shù)與集電極電流之間的關(guān)系如下表示。從表中可反映二點(diǎn)：當(dāng)集電極電流大于某值，即三極管處于飽和時(shí)，電路的電壓放大倍數(shù)小于 1，當(dāng)管子處于正常放大狀態(tài)時(shí)，隨著 Ic 的減小，電路的電壓放大倍數(shù)隨之減小。表 3-2Ｒb(kΩ) 100130150600100015002000IcＱ 測(cè)量值(mA)2.3772.3692.2380.5600.3390.2250.16316Au(倍) 0.1460.68313.4711.369.968.637.62（2）負(fù)載電阻對(duì)放大倍數(shù)的影響。取 Ic=1.25mA，分別測(cè)出 Rc= Rl =3 kΩ 和 Rc=Rl=5kΩ 的放大倍數(shù)分別為 7.71 倍和 12.85 倍。即隨著負(fù)載電阻的減小，放大倍數(shù)隨之減小。3.4 放大器的最佳工作點(diǎn)與晶體管最大允許輸入電壓的研究(1）在圖 3.4-1 實(shí)驗(yàn)電路中取 Rc=5kΩ，調(diào)節(jié) Rb 使得當(dāng)輸入電壓逐漸加大時(shí)，輸出波形正負(fù)向同時(shí)出現(xiàn)削波，即表示這時(shí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)已選擇在動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)的中點(diǎn)。記錄此時(shí)的 IceQ 值和 UceQ 值分別為 1.56(mA)和 4.20(V)。測(cè)出當(dāng)輸出電壓最大而不失真時(shí)放大器輸入電壓 Us 的值為 230mV（晶體管的輸入電壓 Ube 為 39mV）,此時(shí)放大器的動(dòng)態(tài)范圍最大。(2)在上述電路中再改變 Rb 的值,當(dāng)增大 Rb 時(shí)出現(xiàn)正向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了截止失真。當(dāng)減小 Rb 時(shí)出現(xiàn)反向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了飽和失真。3.5 諧振蕩器與波形變換 圖 3-5 接線(xiàn)圖及測(cè)量波形限于篇幅，下面只能作一些簡(jiǎn)要介紹。圖 3-5 是多諧振蕩器用 EWB17進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的接線(xiàn)圖及測(cè)量波形圖。三極管 T1、T2 選用 3DG44A 其余元件參數(shù)如圖示。示波器 x 軸設(shè)置為 0.10ms/div。3.5.1 測(cè)量振蕩周期與波形藍(lán)色線(xiàn)條所示為多諧振蕩器輸出波形。紅色線(xiàn)條為多諧振蕩器輸出端通過(guò)一微分電路后得到的一正一負(fù)二尖脈沖。振蕩周期理論值為 T≈1.4RbC=1.4×15K×0.022u=0.462ms實(shí)測(cè)波形周期從示波器上可讀得約為 0.465ms。通過(guò)改變 C1、C2或 R1、R2 值，可改變脈沖寬度和周期。3.5.2 輸出波形的改善和應(yīng)用上述多諧振蕩器輸出波形的上升沿較差，一般可通過(guò)在耦合電容C1、C2 前面加隔離二極管來(lái)改善矩形波的上升沿。通過(guò)在輸出端連接微分電路電路，可獲得一正一負(fù)的尖脈沖；通過(guò)在輸出端連接積分電路電路，可獲得三角波或據(jù)齒波；改變微分電路或積分電路參數(shù)可改變脈沖寬度。加上二極管限幅電路可獲得單向尖脈沖。3.6 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用3.6.1 反相與求和電路圖 3-6 是反相與求和電路 EWB 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)測(cè)試圖，其中 IC 為理想集成運(yùn)放。當(dāng) Ui2 不接時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，18通過(guò)改變 R1 和 R3 的值 R，可以改變輸出與輸入電壓的比例。當(dāng)接上 Ui2 時(shí)為反相比例相加運(yùn)算： 圖 3-6 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)測(cè)試圖通過(guò)改變輸入電壓 Ui1、Ui2 或改變 R1、R2 和 R3 的值，在輸出端可獲得比例相加的輸出電壓。在 EWB 模擬測(cè)試電路中可以方便地改變Ui1、Ui2 或 R1、R2 和 R3 的值以獲得不同的輸出電壓。此電路稍作改動(dòng)即可驗(yàn)證同相求和電路、微分電路和積分電路。 3.6.2 文氏橋式及 RC 振蕩電路圖 3-7 是文氏橋式振蕩電路的 EWB 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖,當(dāng)R1=R2=500Ω，C1=C2=0.22uF 時(shí)，由理論計(jì)算可得振蕩頻率為：19圖 3-7 文氏橋式振蕩電路從實(shí)測(cè)波形圖上可以看出,示波器 X 軸為 0.50ms/div,實(shí)際讀數(shù)正弦波周期近擬為 0.7ms,即頻率約為 1.43KHz。通過(guò)改變 R1、R 2和 C1、C 2的值可得到不同頻率的正弦波，為滿(mǎn)足起振條件必須使 R3＞2 R 4。此電路略作改動(dòng)可接成 RC 移相式和雙 T 網(wǎng)絡(luò)式振蕩器。 20第 4 章 結(jié) 論1、用 EWB 進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。使電路調(diào)試變得快捷方便。對(duì)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的絕大部分電路都能應(yīng)用，不僅能用于對(duì)單個(gè)電路特性和原理進(jìn)行驗(yàn)證，也能就用于多級(jí)的組合電路。2、軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。可以在任意組合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建實(shí)驗(yàn)?？捎贸Ｒ?guī)的調(diào)試方法如測(cè)量各點(diǎn)電壓、電流，波形等來(lái)調(diào)試和測(cè)量電路。對(duì)于較大規(guī)模的電路，可分級(jí)接線(xiàn)和調(diào)試。通過(guò)元件復(fù)制或單級(jí)電路的復(fù)制來(lái)完成整個(gè)電路的組裝。因此也適用于較大型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。3、EWB（電子學(xué)工作平臺(tái)）為我們提供了一個(gè)很好的實(shí)用工具，使我們能夠在教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響。學(xué)生可結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行接近于實(shí)際電路的調(diào)試分析，有利于對(duì)加深對(duì)理論理解。特別是一些實(shí)驗(yàn)條件較差的大中專(zhuān)院校和廣播電視大學(xué)的基層工作站，通過(guò)這樣的計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。為電子電路實(shí)際制作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。21致 謝本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)日。在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師韓亞軍老師致以誠(chéng)摯的謝意。論文的設(shè)計(jì)，的確是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程。在這期間，我也遇到了不少的困難。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，韓老師給了我許多的意見(jiàn)，使我很快地找到了入手的方向。韓老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，在韓老師的悉心指導(dǎo)中，我學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向韓老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我要感謝學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)。我也要感謝石油大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院及他的重慶永川學(xué)習(xí)中心，是它提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。另外，衷心感謝我的同窗同學(xué)們，在我畢業(yè)論文寫(xiě)作中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持，我在次深表謝意。他們給予我的幫助、關(guān)心和理解是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力。學(xué)無(wú)止境。人生就是一個(gè)漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。明天，將是新的一天的開(kāi)始。22參考文獻(xiàn)[1］周政新，何學(xué)儀．電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練［M］ ．北京：中國(guó)民航出版社，1998．[2］李震梅，等．模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的 CAD 實(shí)現(xiàn)［J］ ．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，1999．[3］吳霞．運(yùn)用 Pspice6．2 for windows 仿真軟件進(jìn)行通用電路分析[4］ ．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1999， （1）[5]康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ).第 3 版.北京:高等教育出版社,1995 年 [6]王堯.田良.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).南京：東南大學(xué)出版社，2003 年.[7]楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.北京：高等教育出版社 1998 年[8]吉雷.PROTEL99 入門(mén)到精通.西安：電子科技大學(xué)出版社，2000 年 中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師 ： 韓亞軍 職稱(chēng)： 講師 工作單位： 重慶信息工程專(zhuān)修學(xué)院 學(xué) 員： 田金龍 年級(jí)專(zhuān)業(yè)層次 0409 級(jí) 電氣工程及自動(dòng)化 專(zhuān)升本 評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日2中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)中心： 重慶信息工程專(zhuān)修學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 0409 級(jí) 電氣工程及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 田金龍 學(xué) 號(hào)： 0451480333 指導(dǎo)教師： 韓亞軍 職 稱(chēng)： 講師 導(dǎo)師單位： 重慶信息工程專(zhuān)修學(xué)院 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間： 2007 年 12 月 24 日中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)發(fā)給學(xué)員 1．設(shè)計(jì)(論文)題目： 電子電路的電子仿真實(shí)驗(yàn)研究 2．學(xué)生完成設(shè)計(jì)(論文)期限： 年 月 日至 年 月 日3．設(shè)計(jì)(論文)課題要求：對(duì)所學(xué)課程的熟悉和綜合：本設(shè)計(jì)要利用到《數(shù)字電路》 、 《模擬電路》使學(xué)生熟悉單片機(jī)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的流程：第一，要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研；第二，要有可行性報(bào)告；第三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括硬件、軟件開(kāi)發(fā)） ，硬件設(shè)計(jì)要先畫(huà)出原理草圖。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)首先畫(huà)出程序流程圖，然后根據(jù)流程圖書(shū)寫(xiě)程序，上機(jī)調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后把匯編程序燒寫(xiě)到系統(tǒng)中去。最后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。等課程的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生必須對(duì)以上課程熟練掌握并能靈活運(yùn)用的基礎(chǔ)上才能很好地做好本設(shè)計(jì)。4．實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容：熟練使用 Electronics Work bench 設(shè)計(jì)電路，并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試；用 Microsoft word 2003 排版論文版面。5．文獻(xiàn)查閱要求：周政新，何學(xué)儀．電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練 李震梅，等．模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的 CAD 實(shí)現(xiàn) 康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ) 王堯.田良.綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 6．發(fā) 出 日 期： 年 月 日 7．學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽 名： i摘 要Electronics Work bench(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB)，中文又稱(chēng)電子工程師仿真工作室。EWB5.12 軟件的仿真功能十分強(qiáng)大，近似 100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。而且，它就像在實(shí)驗(yàn)室桌面或工作現(xiàn)場(chǎng)那樣提供了示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬(wàn)用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必備的儀器、儀表工具。采用 EWB虛擬電子工作臺(tái)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真的方法，對(duì)電子線(xiàn)路分析進(jìn)行模擬，下面以電子線(xiàn)路中設(shè)計(jì)的一個(gè)穩(wěn)壓電源實(shí)際電路為例，詳細(xì)講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方法。EWB 軟件最明顯的特點(diǎn)是：仿真手段切合實(shí)際，選用元器件、儀器與實(shí)際情形非常相近。用EWB 進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。關(guān)鍵詞： EWB，仿真，電子技術(shù)ii目 錄摘 要 ......................................................i目 錄 .......................................................ii第 1 章 前言 ..................................................11.1 簡(jiǎn)介 ....................................................11.2 EWB 的使用 ..............................................1第 2 章 EDA 仿真技術(shù)在電子線(xiàn)路分析中的應(yīng)用 ....................42.1 軟件的功能與特點(diǎn) ........................................42.1.1 軟件仿真分析設(shè)計(jì)流程 ................................42.2 應(yīng)用仿真軟件對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路進(jìn)行仿真分析舉例 ..............52.2.1 電路原理圖的編輯 ...................................5圖 2-2 導(dǎo)線(xiàn)連接圖 .........................................62.2.2 儀器的使用 .........................................62.2.3 電路的仿真分析 .....................................72.2.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)測(cè)試 ........................................8第 3 章 EWB 在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的應(yīng)用 ...........103.1 在模擬電子技術(shù)中使用 EWB 的必要性 ......................103.2 研究的方法與內(nèi)容 ......................................103.3 單級(jí)放大器放大特性的研究 ..............................113.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 .....................................113.3.2 數(shù)據(jù)的分析 .......................................133.3.3 單極放大器放大特性分析 ............................143.4 放大器的最佳工作點(diǎn)與晶體管最大允許輸入電壓的研究 .....163.5 諧振蕩器與波形變換 ...................................163.5.1 測(cè)量振蕩周期與波形 ...............................173.5.2 輸出波形的改善和應(yīng)用 .............................17iii3.6 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用 .................................173.6.1 反相與求和電路 ....................................173.6.2 文氏橋式及 RC 振蕩電路 ............................18第 4 章結(jié)論 ..................................................20致謝 ........................................................21參考文獻(xiàn) ....................................................221第 1 章 前言1.1 簡(jiǎn)介隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子線(xiàn)路的設(shè)計(jì)工作也日益顯得重要。經(jīng)過(guò)人工設(shè)計(jì)、制作實(shí)驗(yàn)板、調(diào)試再修改的多次循環(huán)才定型的傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法必然被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所取代，因?yàn)檫@種費(fèi)時(shí)費(fèi)力又費(fèi)資源的設(shè)計(jì)調(diào)試方法既增加了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，又受到實(shí)驗(yàn)工作場(chǎng)地及儀器設(shè)備的限制。為了克服上述困難，加拿大 Interactive Image Technologies 公司推出的基于 Windows95／98／NT 操作系統(tǒng)的EDA 軟件（Electronics Workbench“電子工作臺(tái)” ，EWB） 。他可以將不同類(lèi)型的電路組合成混合電路進(jìn)行仿真。EWB 是用在計(jì)算機(jī)上作為電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)模擬和仿真的新的軟件包，是一個(gè)具有很高實(shí)用價(jià)值的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。目前已在電子工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。與目前流行的電路仿真軟件相比較，EWB 具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。他改變了有些電路仿真軟件輸入電路采用文本方式的不便之處，該軟件在創(chuàng)建電路、選用元器件的測(cè)試儀器等均可以直接從屏幕圖形中選取，而且測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似，從而大大提高了電子設(shè)計(jì)工作的效率。此外，從另一角度來(lái)看，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子與電工設(shè)計(jì)，已經(jīng)步入了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的時(shí)代，采用虛擬仿真的手段對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行前期工作的調(diào)試，已成為一種發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路的仿真分析，從而提高對(duì)電路的分析、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。1.2 EWB 的使用Electronics Work bench(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB)，中文又稱(chēng)電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖像技術(shù)有限公司(INTERACTIVE IMAGE 2TECHNOLOGIES Ltd)在 90 年代初推出的 EDA 軟件。而在國(guó)內(nèi)應(yīng)用 EWB 軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的 EWB 軟件是在 Windows95/98環(huán)境下工作的 Electronics Work bench5.12(簡(jiǎn)稱(chēng) EWB5.12)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件 EWB6.0 版本。在眾多的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上的電路模擬 EDA 軟件中，EWB5.12 軟件就像一個(gè)方便的實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)其它 EDA 軟件而言，它是一個(gè)只有幾兆的小巧 EDA 軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的 EDA 軟件形象，也就是用于進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。但是，EWB5.12 軟件的仿真功能十分強(qiáng)大，近似 100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。而且，它就像在實(shí)驗(yàn)室桌面或工作現(xiàn)場(chǎng)那樣提供了示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬(wàn)用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必備的儀器、儀表工具。EWB5.12 軟件的器件庫(kù)中則包含了許多國(guó)內(nèi)外大公司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門(mén)電路芯片。器件庫(kù)沒(méi)有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入。EWB5.12 軟件是眾多的電路仿真軟件最易上手的。它的工作界面非常直觀、原理圖與各種工具都在同一個(gè)窗口內(nèi)，即使是未使用過(guò)它的工程技術(shù)人員，稍加學(xué)習(xí)就可以熟練地應(yīng)用該軟件。現(xiàn)代的廣播電視設(shè)備電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而 EWB5.12 軟件，可以使你在許多電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中無(wú)須動(dòng)用電烙鐵就可以知道它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變?cè)骷?shù)，只須點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)即可。 電子工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)工作區(qū)好像一塊"面包板"，在上面可建立各種電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。電子工作平臺(tái)的器件庫(kù)可為用戶(hù)提供 350 多種常用模擬和數(shù)字器件，設(shè)計(jì)和試驗(yàn)時(shí)可任意調(diào)用。虛擬器件在仿真時(shí)可設(shè)定為理想模式和實(shí)模式，有的虛擬器件還可直觀顯示，如發(fā)光二極管可以發(fā)出紅綠藍(lán)光，邏輯探頭像邏輯筆那樣可直接顯示電路節(jié)點(diǎn)的高低電平，繼電器和開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)可以分合動(dòng)作，熔斷器可以燒斷，燈泡可以3燒毀，蜂鳴器可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，電位器的觸點(diǎn)可以按比例移動(dòng)改變阻值。電子工作平臺(tái)的虛擬儀器庫(kù)存放著數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬(wàn)用表、雙通道 1000MHz 數(shù)字存儲(chǔ)示波器、999MHz 數(shù)字函數(shù)發(fā)生器、可直接顯示電路頻率響應(yīng)的波特圖儀、16 路數(shù)字信號(hào)邏輯分析儀、16 位數(shù)字信號(hào)發(fā)生器等，這些虛擬儀器隨時(shí)可以拖放到工作區(qū)對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，并直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形。電子工作平臺(tái)還具有強(qiáng)大的分析功能，可進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析， 暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，高版本的 EWB 還可以進(jìn)行傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點(diǎn)和蒙特卡羅等多項(xiàng)分析。 使用 EWB 對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真的基本步驟是：1.用虛擬器件在工作區(qū)建立電路；2.選定元件的模式、參數(shù)值和標(biāo)號(hào)；3.連接信號(hào)源等虛擬儀器；4.選擇分析功能和參數(shù)；5.激活電路進(jìn)行仿真；6.保存電路圖和仿真結(jié)果4第 2 章 EDA 仿真技術(shù)在電子線(xiàn)路分析中的應(yīng)用2.1 軟件的功能與特點(diǎn)2.1.1 軟件仿真分析設(shè)計(jì)流程EWB 軟件最明顯的特點(diǎn)是：仿真手段切合實(shí)際，選用元器件、儀器與實(shí)際情形非常相近。其元件庫(kù)不僅提供了數(shù)千種電路元器件供選用，而且還提供了各種元器件的理想值，如對(duì)分析精度有特殊的需要，可以選擇具有具體型號(hào)的器件模型。作為虛擬的電子工作臺(tái)，EWB 提供了較為詳細(xì)的電路分析手段，不僅可以完成電路的瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線(xiàn)性和非線(xiàn)性分析、電路的噪聲分析和失真分析等常規(guī)電路分析方法，而且還提供了離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析和電路容差分析等共計(jì) 14 種電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察到在不同故障情況條件下的電路工作狀態(tài)。 如圖 2-1圖 2-1 電路工作狀態(tài)在進(jìn)行仿真的同時(shí)，還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出所有元器5件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和測(cè)量數(shù)據(jù)。EWB 的儀器庫(kù)存放有 7 臺(tái)儀器可供使用，他們分別是數(shù)字多用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀。在連接電路時(shí)，儀器圖標(biāo)方式存在。此外該軟件創(chuàng)建電路圖所需的元器件庫(kù)與目前常見(jiàn)的電子線(xiàn)路分析軟件如“SPICE”的元器件庫(kù)完全兼容，兩者之間可以互相轉(zhuǎn)換。同時(shí)在該軟件下完成的電路文件，可以直接輸出至常見(jiàn)的印制線(xiàn)路板排版軟件，如 PROTEL，ORCAD 和 TANGO 等印制電路板 PCB 設(shè)計(jì)軟件，從而大大加快了電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。2.2 應(yīng)用仿真軟件對(duì)實(shí)際電子線(xiàn)路進(jìn)行仿真分析舉例采用 EWB 虛擬電子工作臺(tái)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真的方法，對(duì)電子線(xiàn)路分析進(jìn)行模擬，下面以電子線(xiàn)路中設(shè)計(jì)的一個(gè)穩(wěn)壓電源實(shí)際電路為例，詳細(xì)講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方法。題目和指標(biāo)：制做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，輸出電壓為 13V，最大輸出電流為 500mA，電網(wǎng)電源波動(dòng)±10％，穩(wěn)壓系數(shù) Sr＜0．05。工作溫度為25～40℃。2.2.1 電路原理圖的編輯（1）首先在 Windows 界面下，雙擊 EWB 圖標(biāo)進(jìn)入了主窗口，主窗口中最大的區(qū)域是電路工作區(qū)，在此可對(duì)電路原理圖進(jìn)行編輯和測(cè)試。首先，將原理圖中的所有元器件從器件庫(kù)中調(diào)出來(lái)。方法是在元器件庫(kù)欄中單擊包含該器件的圖標(biāo)，打開(kāi)該元器件庫(kù)。然后從元器件庫(kù)中將該元器件拖拽至電路工作區(qū)。如圖 2 中（穩(wěn)壓電源）要調(diào)出 5.6kΩ 電阻，單擊工具按鈕 Basic，找到 Resistor 圖標(biāo)，將他拖拽到窗口工作區(qū)。系統(tǒng)缺省設(shè)置為 1k。選中該元件，單擊 ComponentProperies 銨鈕，對(duì)6其 Value 值進(jìn)行修改。同理可調(diào)出電容、三級(jí)管等器件。若要元件按照原理圖位置放置，可適當(dāng)旋轉(zhuǎn)元器件（選中該器件，按 Ctrl＋R）。（2）導(dǎo)線(xiàn)的連接。將鼠標(biāo)指向元器件的端點(diǎn)使其出現(xiàn)一個(gè)小圓點(diǎn)，按下鼠標(biāo)左鍵并拖拽出一根導(dǎo)線(xiàn)并指向另一個(gè)元器件的端點(diǎn)。連接完成后，導(dǎo)線(xiàn)將自動(dòng)選擇合適的走向，不會(huì)發(fā)生與其他元器件或儀器發(fā)生交越。至此原理圖編輯完成，如圖 2-2 所示。 圖 2-2 導(dǎo)線(xiàn)連接圖2.2.2 儀器的使用選用儀器可以從儀器庫(kù)中將相應(yīng)的儀器圖標(biāo)拖拽至電路工作區(qū)，儀器圖標(biāo)上有連接端用于將儀器連入電路。例如本例中使用了示波器。如圖 2-3 所示，其共有 4 個(gè)接線(xiàn)端（A 通道端、B 通道端、觸發(fā)端、接地端） ，需要觀察測(cè)試的波形時(shí)，可以雙擊儀器圖標(biāo)打開(kāi)儀器面板。 圖 2-3 示波器連接72.2.3 電路的仿真分析（1）仿真步驟仿真分析開(kāi)始前可雙擊儀器圖標(biāo)打開(kāi)儀器面板。準(zhǔn)備觀察被測(cè)試波形。按下電路啟動(dòng)／停止開(kāi)關(guān)，仿真分析開(kāi)始。若再次按下電路啟動(dòng)／停止開(kāi)關(guān)，仿真分析 85 停止。電路啟動(dòng)后，需要調(diào)整示波器的時(shí)基和通道控制，使波形顯示正常。（2）仿真輸出結(jié)果（1）整流濾波可用 EWB 工作臺(tái)上提供的萬(wàn)用表、示波器觀察實(shí)際電路輸出結(jié)果。用萬(wàn)用表模塊測(cè)量整流濾波后的直流電壓為 18．8V，用示波器測(cè)得濾波波形的脈動(dòng)部分如圖 2-4 所示，用示波器測(cè)得濾波的電壓的波形如圖 2-5 所示。 圖 2-4 濾波波形脈沖圖 2-5 濾波電壓波形（2）穩(wěn)壓電路可以模擬一下輸出短路時(shí)，電網(wǎng)波動(dòng) 10％為 242V時(shí)的情況，這在實(shí)際分析中不易做到，而用工作臺(tái)來(lái)模擬非常方便。先在輸出端加一負(fù)載電阻，讓其阻值近似為 0，如為 1～10Ω，然后再模擬電網(wǎng)波動(dòng)，只需用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)電網(wǎng)的電壓雙擊，根據(jù)屏幕提示將其由 2820V 調(diào)到 242V，選用元器件庫(kù)中的電流表接在圖 2-6 電路中（這種電表的數(shù)量是沒(méi)有限制的，存放在顯示元器件庫(kù)中，可供多次使用） ，電流表顯示調(diào)整管的電流為 1A。用示波器觀察調(diào)整管 Vce 的波形如圖 6 所示，從中看出平均電壓為 5.5V。圖 2-6 調(diào)整管波形2.2.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)測(cè)試（1）輸出電壓理論計(jì)算 V0＝（R 2＋R 1）（V z＋V be）／R 2＝13．2V，用 EWB 模擬仿真，使用電壓表模塊實(shí)測(cè)輸出電壓為 V0＝13．2V。（2）穩(wěn)壓系數(shù) Sr穩(wěn)壓系數(shù)理論值的計(jì)算Sr＝V D1／（nA v2VD0）＝0．02＜0．05，理論上滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。用 EWB 模擬仿真實(shí)際電子線(xiàn)路，用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)電網(wǎng)電壓雙擊，根據(jù)屏幕提示將其由 220V 調(diào)到 230V，電壓表顯示輸出電壓值為 13．3V，由此得出：故實(shí)際線(xiàn)路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。（3）調(diào)試參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)確定方案9如果以上設(shè)計(jì)的電路通過(guò)模擬仿真分析，不符合設(shè)計(jì)要求，可通過(guò)逐漸改變?cè)?shù)，或更改元件型號(hào)，使設(shè)計(jì)符合要求最終確定出元件參數(shù)。如欲改變電阻的取值，只要用鼠標(biāo)雙擊電阻，再根據(jù)屏幕提示鍵入阻值，并可對(duì)更改的電路立即進(jìn)行仿真分析。觀察虛擬結(jié)果是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，這在實(shí)際的電路板中是難以做到的。10第 3 章 EWB 在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的應(yīng)用3.1 在模擬電子技術(shù)中使用 EWB 的必要性長(zhǎng)期以來(lái)， 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)。是以理論課教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件 Electronics Workbench（虛擬電子工作臺(tái)簡(jiǎn)稱(chēng) EWB）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充。使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測(cè)試方法。我們采用工作在 WINDOWS98 平臺(tái)上的 EWB50.C(虛擬電子工作臺(tái))軟件。實(shí)驗(yàn)可由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過(guò)多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成也可由學(xué)生在課外參照有關(guān)習(xí)題完成。通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)的方式，能使每個(gè)人都能親自動(dòng)手接觸電路,進(jìn)行元件接線(xiàn),參數(shù)設(shè)定。邊連線(xiàn)，邊測(cè)試，邊修改，邊分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。通過(guò) EWB 軟件的“component properties”(組成部件屬性)可隨時(shí)調(diào)整和修改元器件參數(shù),分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響。調(diào)試和測(cè)量過(guò)程就是最好的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這樣的實(shí)驗(yàn)中,把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。加深了學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)3.2 研究的方法與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)方法如實(shí)驗(yàn)流程圖 3-1 示，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，在理論教學(xué)過(guò)程中穿插進(jìn)行。根據(jù)所學(xué)電路的11圖 3-1 實(shí)驗(yàn)流程圖原理圖，用ＥＷＢ模擬連接電路，確定電路中的各元器件參數(shù)，使用 EWB 虛擬儀器進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量。對(duì)照電路設(shè)計(jì)要求更改相關(guān)元件參數(shù)，觀察所得的變化。最后與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)照比較。3.3 單級(jí)放大器放大特性的研究 3.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算圖 3-2 所示為單級(jí)阻容耦合共射放大電路電原理12圖 3-2 單級(jí)阻容耦合共射放大電路電原理圖中，各元件參考值為：Ｔ3DG44A,β＝30, Rs=5kΩ, Rb=470kΩ,Rc= Rl =5kΩ,Cl=C2=50μF,UI=10mV/1kHz,Vcc=+12V,Ube=0.75V,rbb’ 。調(diào)節(jié)Rb 可調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。由圖可算得靜態(tài)工作點(diǎn)：..............其中 IcＱ為集電極靜態(tài)工作電流，UceＱ為集電集靜態(tài)工作電壓。在中頻段不需要考慮耦合電容和分布電容、晶體管結(jié)電容的影響。利用微變等效電路法可得三極管輸入端的微變等效電阻：...中頻段電壓放大倍數(shù):..其中等效負(fù)載電阻:13......由 Au 表達(dá)式可知當(dāng) Rc、Ic 變化時(shí)，Au 隨之變化。 3.3.2 數(shù)據(jù)的分析測(cè)量不同 Rb 時(shí)的 Ib 、IcＱ 、和 UceQ 的值并與理論值進(jìn)行比較，并填充完成表格內(nèi)容。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用 EWB 軟件進(jìn)行模擬連線(xiàn)，在基極和集電極串接一內(nèi)阻(1nΩ)可不計(jì)的模擬電流表，在集電極和發(fā)射極并聯(lián)一內(nèi)阻為１ＧΩ 的模擬電壓表。實(shí)際測(cè)試的 EWB 計(jì)算機(jī)模擬界面如圖 3-3 所示：圖 3-3 計(jì)算機(jī)模擬界面依次改變 Rb 的值將測(cè)試結(jié)果和理論計(jì)算值填入表中。表 3-1Rb 值(kΩ) 參數(shù)名稱(chēng) 200250300350400450500Ib 理論值 56 4 37 32 28 25 2214(uA) .3 5.0 .5 .1 .1 .0 .5Ib 測(cè)量值(uA)55.9544.8537.4131.9727.9824.8722.43IcＱ理論值(mA)1.6891.3501.1250.9630.8430.7500.675IcＱ測(cè)量值(mA)1.6801.3451.1230.9580.84020.74610.6715UceQ 理論值(V)3.5555.2506.3757.1857.7858.2508.625UceQ 測(cè)量值(V)3.59705.27196.38957.20487.7908.26678.6399可以看出，測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算具有很好的一致性。3.3.3 單極放大器放大特性分析以 Rb＝270kΩ，輸入信號(hào)頻率為１千赫，幅度為 10 毫伏。測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)并與理論值進(jìn)行比較。并討論放大電路參數(shù)變化對(duì)倍數(shù)的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用 EWB 軟件進(jìn)行模擬連線(xiàn)后的測(cè)量電路及結(jié)果如圖 3-4 所示：15圖 3-4 測(cè)量電路及結(jié)果通過(guò)交流毫伏表 MV 測(cè)得輸出電壓 U0，與輸入電壓比較可以算得電壓放大倍數(shù) Au=128.5/10=12.85 倍。而電壓放大倍數(shù)的理論值由(1)-(6)式計(jì)算可得：Rb=270kΩ，Ib=0.042mA,Ic=1.25mA,rbe=824Ω,Au=12.88倍，理論計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)具有很好的一致。通過(guò)模擬雙蹤示波器可觀察放大器的輸入與輸出波形，其中紅色線(xiàn)條為輸入波形，黑色線(xiàn)條為輸出波形，二者有一相位差 π。(1)集電極電流變化的影響。在其它參數(shù)不變條件下，通過(guò)改變 Rb分別獲得不同的 Ic，測(cè)出放大倍數(shù)與集電極電流之間的關(guān)系如下表示。從表中可反映二點(diǎn)：當(dāng)集電極電流大于某值，即三極管處于飽和時(shí)，電路的電壓放大倍數(shù)小于 1，當(dāng)管子處于正常放大狀態(tài)時(shí)，隨著 Ic 的減小，電路的電壓放大倍數(shù)隨之減小。表 3-2Ｒb(kΩ) 100130150600100015002000IcＱ 測(cè)量值(mA)2.3772.3692.2380.5600.3390.2250.16316Au(倍) 0.1460.68313.4711.369.968.637.62（2）負(fù)載電阻對(duì)放大倍數(shù)的影響。取 Ic=1.25mA，分別測(cè)出 Rc= Rl =3 kΩ 和 Rc=Rl=5kΩ 的放大倍數(shù)分別為 7.71 倍和 12.85 倍。即隨著負(fù)載電阻的減小，放大倍數(shù)隨之減小。3.4 放大器的最佳工作點(diǎn)與晶體管最大允許輸入電壓的研究(1）在圖 3.4-1 實(shí)驗(yàn)電路中取 Rc=5kΩ，調(diào)節(jié) Rb 使得當(dāng)輸入電壓逐漸加大時(shí)，輸出波形正負(fù)向同時(shí)出現(xiàn)削波，即表示這時(shí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)已選擇在動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)的中點(diǎn)。記錄此時(shí)的 IceQ 值和 UceQ 值分別為 1.56(mA)和 4.20(V)。測(cè)出當(dāng)輸出電壓最大而不失真時(shí)放大器輸入電壓 Us 的值為 230mV（晶體管的輸入電壓 Ube 為 39mV）,此時(shí)放大器的動(dòng)態(tài)范圍最大。(2)在上述電路中再改變 Rb 的值,當(dāng)增大 Rb 時(shí)出現(xiàn)正向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了截止失真。當(dāng)減小 Rb 時(shí)出現(xiàn)反向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了飽和失真。3.5 諧振蕩器與波形變換 圖 3-5 接線(xiàn)圖及測(cè)量波形限于篇幅，下面只能作一些簡(jiǎn)要介紹。圖 3-5 是多諧振蕩器用 EWB17進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的接線(xiàn)圖及測(cè)量波形圖。三極管 T1、T2 選用 3DG44A 其余元件參數(shù)如圖示。示波器 x 軸設(shè)置為 0.10ms/div。3.5.1 測(cè)量振蕩周期與波形藍(lán)色線(xiàn)條所示為多諧振蕩器輸出波形。紅色線(xiàn)條為多諧振蕩器輸出端通過(guò)一微分電路后得到的一正一負(fù)二尖脈沖。振蕩周期理論值為 T≈1.4RbC=1.4×15K×0.022u=0.462ms實(shí)測(cè)波形周期從示波器上可讀得約為 0.465ms。通過(guò)改變 C1、C2或 R1、R2 值，可改變脈沖寬度和周期。3.5.2 輸出波形的改善和應(yīng)用上述多諧振蕩器輸出波形的上升沿較差，一般可通過(guò)在耦合電容C1、C2 前面加隔離二極管來(lái)改善矩形波的上升沿。通過(guò)在輸出端連接微分電路電路，可獲得一正一負(fù)的尖脈沖；通過(guò)在輸出端連接積分電路電路，可獲得三角波或據(jù)齒波；改變微分電路或積分電路參數(shù)可改變脈沖寬度。加上二極管限幅電路可獲得單向尖脈沖。3.6 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用3.6.1 反相與求和電路圖 3-6 是反相與求和電路 EWB 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)測(cè)試圖，其中 IC 為理想集成運(yùn)放。當(dāng) Ui2 不接時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，18通過(guò)改變 R1 和 R3 的值 R，可以改變輸出與輸入電壓的比例。當(dāng)接上 Ui2 時(shí)為反相比例相加運(yùn)算： 圖 3-6 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)測(cè)試圖通過(guò)改變輸入電壓 Ui1、Ui2 或改變 R1、R2 和 R3 的值，在輸出端可獲得比例相加的輸出電壓。在 EWB 模擬測(cè)試電路中可以方便地改變Ui1、Ui2 或 R1、R2 和 R3 的值以獲得不同的輸出電壓。此電路稍作改動(dòng)即可驗(yàn)證同相求和電路、微分電路和積分電路。 3.6.2 文氏橋式及 RC 振蕩電路圖 3-7 是文氏橋式振蕩電路的 EWB 模擬實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖,當(dāng)R1=R2=500Ω，C1=C2=0.22uF 時(shí)，由理論計(jì)算可得振蕩頻率為：19圖 3-7 文氏橋式振蕩電路從實(shí)測(cè)波形圖上可以看出,示波器 X 軸為 0.50ms/div,實(shí)際讀數(shù)正弦波周期近擬為 0.7ms,即頻率約為 1.43KHz。通過(guò)改變 R1、R 2和 C1、C 2的值可得到不同頻率的正弦波，為滿(mǎn)足起振條件必須使 R3＞2 R 4。此電路略作改動(dòng)可接成 RC 移相式和雙 T 網(wǎng)絡(luò)式振蕩器。 20第 4 章 結(jié) 論1、用 EWB 進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。使電路調(diào)試變得快捷方便。對(duì)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的絕大部分電路都能應(yīng)用，不僅能用于對(duì)單個(gè)電路特性和原理進(jìn)行驗(yàn)證，也能就用于多級(jí)的組合電路。2、軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室?？梢栽谌我饨M合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建實(shí)驗(yàn)?？捎贸Ｒ?guī)的調(diào)試方法如測(cè)量各點(diǎn)電壓、電流，波形等來(lái)調(diào)試和測(cè)量電路。對(duì)于較大規(guī)模的電路，可分級(jí)接線(xiàn)和調(diào)試。通過(guò)元件復(fù)制或單級(jí)電路的復(fù)制來(lái)完成整個(gè)電路的組裝。因此也適用于較大型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。3、EWB（電子學(xué)工作平臺(tái)）為我們提供了一個(gè)很好的實(shí)用工具，使我們能夠在教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響。學(xué)生可結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行接近于實(shí)際電路的調(diào)試分析，有利于對(duì)加深對(duì)理論理解。特別是一些實(shí)驗(yàn)條件較差的大中專(zhuān)院校和廣播電視大學(xué)的基層工作站，通過(guò)這樣的計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。為電子電路實(shí)際制作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。21致 謝本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)日。在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師韓亞軍老師致以誠(chéng)摯的謝意。論文的設(shè)計(jì)，的確是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程。在這期間，我也遇到了不少的困難。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，韓老師給了我許多的意見(jiàn)，使我很快地找到了入手的方向。韓老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，在韓老師的悉心指導(dǎo)中，我學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向韓老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我要感謝學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)。我也要感謝石油大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院及他的重慶永川學(xué)習(xí)中心，是它提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。另外，衷心感謝我的同窗同學(xué)們，在我畢業(yè)論文寫(xiě)作中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持，我在次深表謝意。他們給予我的幫助、關(guān)心和理解是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力。學(xué)無(wú)止境。人生就是一個(gè)漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。明天，將是新的一天的開(kāi)始。22參考文獻(xiàn)[1］周政新，何學(xué)儀．電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練［M］ ．北京：中國(guó)民航出版社，1998．[2］李震梅，等．模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的 CAD 實(shí)現(xiàn)［J］ ．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，1999．[3］吳霞．運(yùn)用 Pspice6．2 for windows 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