1、虚拟电子实验台使用初步电脑化学习 随着电子技术的发展，电子元器件的种类越来越多，集成度越来越高，所设计电路的复杂程度也相应提高，而电子产品的更新周期却越来越短，再依靠传统的设计方法完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印制电路板的设计与调试，除了设计周期过长以外，也不太经济。 现在，电子产品已和计算机系统紧密相连，借助EDA（Electronic Design Automation 电子设计自动化）软件除了可以完成传统的设计外，还可进行多种测试，如元器件的老化实验、印制版的温度分布和电磁兼容性测试等等。 现代电子技术的发展已进入了片上系统（System on Chip）时代，大学
2、里传统的电子技术实验方法的改进已刻不容缓. 虚拟电子实验台是一种利用在计算机上运行电路仿真虚拟电子实验台是一种利用在计算机上运行电路仿真软件来模拟进行硬件实验的工作平台。软件来模拟进行硬件实验的工作平台。 由于仿真软件可以逼真地模拟各种电子元器件以及仪由于仿真软件可以逼真地模拟各种电子元器件以及仪器仪表，从而不需要任何真实的元器件与仪器，就可以进器仪表，从而不需要任何真实的元器件与仪器，就可以进行电路、数字电路和模拟电路课程中的各种实验。它具有行电路、数字电路和模拟电路课程中的各种实验。它具有功能全、成本低、效率高、易学易用以及便于自学、便于功能全、成本低、效率高、易学易用以及便于自学、便于开
3、展综合性或设计性实验等优点。开展综合性或设计性实验等优点。 它不仅可作为现行的各种实验的一种补充与替代手段，它不仅可作为现行的各种实验的一种补充与替代手段，而且可作为复杂的电子系统的设计、仿真与验而且可作为复杂的电子系统的设计、仿真与验证的实用手段，可实现电子电路与系统的证的实用手段，可实现电子电路与系统的EDAEDA。 这是当今电子技术的必然发展方向。这是当今电子技术的必然发展方向。EWBEWB介绍与使用介绍与使用: : 电子工作平台电子工作平台Electronics Workbench (EWB) 5.0cElectronics Workbench (EWB) 5.0c软件软件是加拿大是加
4、拿大Interactive Image TechnologiesInteractive Image Technologies公司于八十年代公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真分析和设计软件，其丰末、九十年代初推出的电子电路仿真分析和设计软件，其丰富的元器件库和多种虚拟实验仪器，为操作者提供了极大的富的元器件库和多种虚拟实验仪器，为操作者提供了极大的便利。便利。 EWB EWB时，宛如置身一个小型的实验室，它的虚拟仪器面时，宛如置身一个小型的实验室，它的虚拟仪器面板与实际仪器的非常神似，可以用比实验室中更灵活的方式板与实际仪器的非常神似，可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电
5、路的实际运行情况，熟悉常用电子仪进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法，操作非常简单，因此非常适合电子类课程的教器测量方法，操作非常简单，因此非常适合电子类课程的教学和实验，有助于学生理解和掌握课程的内容学和实验，有助于学生理解和掌握课程的内容, EWB 5.0, EWB 5.0是一是一款进行计算机辅助设计的优秀软件。款进行计算机辅助设计的优秀软件。 特点 图形操作界面，直观易用。在计算机屏幕图形操作界面，直观易用。在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器
6、均可直接从屏幕上选取均可直接从屏幕上选取 ； 仿真功能强大；仿真功能强大； 元器件丰富，分析方法多样。元器件丰富，分析方法多样。EWB软件带软件带有丰富的电路元件库，提供了数千种元器有丰富的电路元件库，提供了数千种元器件。提供多种电路分析方法，实现电路的件。提供多种电路分析方法，实现电路的仿真分析仿真分析 ；EWB 解决了购买大量元器件和高档仪器的问题，解决了购买大量元器件和高档仪器的问题，又避免了元器件的损坏、仪器维护麻烦等又避免了元器件的损坏、仪器维护麻烦等不利因素不利因素; EWB不仅是优良的提高电子设计工作效率不仅是优良的提高电子设计工作效率的的EDA解决方案，也是学习电子课程课堂解决
7、方案，也是学习电子课程课堂和实验的有利帮手，是非常好的电子实训和实验的有利帮手，是非常好的电子实训工具。工具。EWB它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入有的元器件，还可以由外部模块导入; ;在众多的电路仿真软件中，在众多的电路仿真软件中，EWB
8、EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件就可以很熟练地使用该软件; ;对于电子设计工作者来说，它是个极好的对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDAEDA工具，许多电路你无需动工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教
9、学软件使用。 EWB EWB EWB 提供了同其他软件的接口。例如，可输入标提供了同其他软件的接口。例如，可输入标准准SPICE SPICE 网表并由系统自动将其转换为清晰易读网表并由系统自动将其转换为清晰易读的电路图，也可将在的电路图，也可将在EWBEWB中设计好的电路图转换成中设计好的电路图转换成其他其他SPICE SPICE 仿真器所要求的格式，或送到像仿真器所要求的格式，或送到像ProtelProtel、OrCADOrCAD、PADS PADS 等等PCB PCB 绘图软件中绘制绘图软件中绘制PCBPCB（印刷电路板）图。（印刷电路板）图。 利用剪切利用剪切粘贴功能可将电路和分析图送到
10、文粘贴功能可将电路和分析图送到文字处理软件中来制成高质量的实验报告或实现分字处理软件中来制成高质量的实验报告或实现分组联合设计。组联合设计。EWB 总之，总之，EWBEWB是将大型实验室搬到电脑上，它具有以下突出的是将大型实验室搬到电脑上，它具有以下突出的特点：特点： （1 1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2 2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实
11、物相）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。似，可以实时显示测量结果。 （3 3）EWBEWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。析方法。 （4 4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。设计和制板软件交换数据。 （5 5）EWBEWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况
12、，熟悉常用电子仪器测量方法（常仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法（常规实验室、波特仪、逻辑分析仪）规实验室、波特仪、逻辑分析仪） . . 是学习电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制理论、是学习电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制理论、过程控制、通讯等课程的非常边检的工具！过程控制、通讯等课程的非常边检的工具！ EWB的组成的组成EWB 以著名的以著名的SPICE 为基础，由三为基础，由三部分集成起来：部分集成起来：即电路图编辑器（即电路图编辑器（Schematic Editor）；）；SPICE3F5 仿真器（仿真器（Simulator）；）；波形产生与分析器（波形产
13、生与分析器（Wave Generator & Analyzer）。）。EWB 的操作界面的操作界面EWB5.12 EWB5.12 的操作界面可分为以下几个部分：的操作界面可分为以下几个部分：（1 1）电路窗口）电路窗口 该区域为该区域为EWB EWB 的主要工作区域，所有电路的输入、连接、测试及的主要工作区域，所有电路的输入、连接、测试及仿真，均在该区域内完成。仿真，均在该区域内完成。（2 2）电路描述区）电路描述区 该区域位于电路窗口的下方，根据需要其大小可以调整。在该区域中可该区域位于电路窗口的下方，根据需要其大小可以调整。在该区域中可以给电路加上必要的注释与说明，以便帮助使用者可以更清楚
14、地理解电路的以给电路加上必要的注释与说明，以便帮助使用者可以更清楚地理解电路的特性。特性。（3 3）菜单栏）菜单栏 菜单栏位于电路窗口的上方，为下拉式菜单共分为以下几类：菜单栏位于电路窗口的上方，为下拉式菜单共分为以下几类：FileFile（文（文件）、件）、EditEdit（编辑）、（编辑）、CircuitCircuit（电路）、（电路）、AnalysisAnalysis（分析）、（分析）、WindowWindow（窗口）、（窗口）、HelpHelp（帮助）。（帮助）。（4 4）工具栏）工具栏 EWB5 EWB5 把一些常用的功能以图标的形式排列成一条工具栏，以便于用户把一些常用的功能以图标
15、的形式排列成一条工具栏，以便于用户使用。使用。（5 5）元件及仪器库栏）元件及仪器库栏 在电路窗口的上方以图标的形式给出了在电路窗口的上方以图标的形式给出了EWB5 EWB5 中可用的元件库和测量仪中可用的元件库和测量仪表库。表库。文件菜单（File Menu）编辑菜单（Edit Menu）电路菜单（Circuit Menu）元件特性（Component Properties分析菜单（Analysis Menu）窗口菜单（Windows Menu）元件库（Part Bin） EWB5 提供了非常丰富的元件库及各种常用测试仪器，给电路仿真实验带来了极大的方便。 单击元件库栏的某一个图标即可打开该
16、元件库。 下面给出每一个元件库的图标以及该库所包含的元件和含义。信号源库接地、电池、直流电流源、交流电压源、交流电流源、电压控制电压源、接地、电池、直流电流源、交流电压源、交流电流源、电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源、+ 5V + 5V 电压源电压源VccVcc、+ 15V + 15V 电压源电压源VddVdd、时钟源；、时钟源； AM AM调幅源、调幅源、FM FM 调频源、压控正弦波振荡器、压控三角波振荡器、压控方调频源、压控正弦波振荡器、压控三角波振荡器、压控方波振荡器、受控单脉冲、分段线性源、压控分段线性源、
17、频移键控源波振荡器、受控单脉冲、分段线性源、压控分段线性源、频移键控源FSKFSK、多项式源、非线性相关源。多项式源、非线性相关源。基本元件库连接点、电阻、电容、电感、变压器、继电器、开关、延连接点、电阻、电容、电感、变压器、继电器、开关、延时开关、电压控制开关、电流控制开关、排电阻；时开关、电压控制开关、电流控制开关、排电阻；压控模拟开关、有极性电容器、可调电容器、可调电感器、压控模拟开关、有极性电容器、可调电容器、可调电感器、空心线圈、磁心、非线性变压器。空心线圈、磁心、非线性变压器。实验二极管库 二极管、稳压二极管、发光二极管、全波二极管、稳压二极管、发光二极管、全波桥式整流器、肖特基二
18、极管、可控硅整流桥式整流器、肖特基二极管、可控硅整流器、双向二极管、三端双向可控硅。器、双向二极管、三端双向可控硅。LED发光二极管高热量、电流小、亮度大。发光二极管高热量、电流小、亮度大。晶体管库 NPN NPN 三极管、三极管、PNP PNP 三极管、三极管、N N 沟道结型场效应管、沟道结型场效应管、P P 沟道结型场效应管、三端耗尽型沟道结型场效应管、三端耗尽型NMOS NMOS 场效应场效应管、三端耗尽型管、三端耗尽型PMOS PMOS 场效应管、四端耗尽型场效应管、四端耗尽型NMOS NMOS 场效应管、四端耗尽型场效应管、四端耗尽型PMOS PMOS 场效应管；场效应管； 三端增
19、强型三端增强型NMOS NMOS 场效应管、场效应管、N N 沟道砷化镓场效沟道砷化镓场效应管、应管、P P 沟道砷化镓场效应管。沟道砷化镓场效应管。模拟集成电路库 三端运算放大器、五端运算放大器、七端运算放大器、九端运算放大器、比较器、锁相环。混合集成电路库 A/D 转换器、电流输出D/A 转换器、电压输出D/A 转换器、单稳态触发器、555 定器。进行进行A/D、D/A仿真演示，多做些仿真演示，多做些555小电路小电路（成本低、功能强、应用灵活、体积小）（成本低、功能强、应用灵活、体积小）数字集成电路库 74XX 74XX 系列、系列、741XX 741XX 系列、系列、742XX 742
20、XX 系列、系列、743XX 743XX 系列、系列、744XX 744XX 系列、系列、4XXX 4XXX 系列。系列。TTLTTL：工作速度高、功耗大些；：工作速度高、功耗大些；4 4* * * *系列，系列，CMOSCMOS系列，工作速度相对低、但功耗非常系列，工作速度相对低、但功耗非常小，电子手表中的钮扣电池能量耗费极小；小，电子手表中的钮扣电池能量耗费极小；逻辑门电路库 与门、或门、非门、或非门、与非门、异或门、同或门、与门、或门、非门、或非门、与非门、异或门、同或门、三态缓冲器、缓冲器、施密特触发器；三态缓冲器、缓冲器、施密特触发器； 与门与门ICIC、或门、或门ICIC、与非门、
21、与非门ICIC、或非门、或非门ICIC、非门、非门ICIC、异或门、异或门ICIC、同或门、同或门ICIC、缓冲器、缓冲器ICIC。单个门电路、集成芯片单个门电路、集成芯片数字器件库 半加器、全加器、半加器、全加器、RS RS 触发器、触发器、JK JK 触发器（高电平异步预触发器（高电平异步预置置/ /清零）、清零）、JK JK 触发器（低电平异步预置触发器（低电平异步预置/ /清零）、清零）、D D 触触发器、发器、D D 触发器（低电平异步预置触发器（低电平异步预置/ /清零）；清零）； 多路选择器、译码器、编码器、算术运算器、计数器、移多路选择器、译码器、编码器、算术运算器、计数器、移
22、位寄存器、触发器。位寄存器、触发器。显示器件库 电压表、电流表、灯泡、指示器、七段数电压表、电流表、灯泡、指示器、七段数码管显示器、译码七段数码管显示器、蜂码管显示器、译码七段数码管显示器、蜂鸣器、条形光柱、译码条形光柱。鸣器、条形光柱、译码条形光柱。可重复使用，有方向，可以旋转可重复使用，有方向，可以旋转条形显示器演示控制器件库 电压微分器、电压积分器、电压增益模块、传递电压微分器、电压积分器、电压增益模块、传递函数模块、乘法器、除法器、三端电压加法器、函数模块、乘法器、除法器、三端电压加法器、电压限幅器、压控限幅器、电流限幅器模块、电电压限幅器、压控限幅器、电流限幅器模块、电压滞回模块、电
23、压变化率模块。压滞回模块、电压变化率模块。自动控制中典型应用自动控制中典型应用其他器件库 熔断器、数据写入器、熔断器、数据写入器、SPICE SPICE 子电路（元件网表）、有耗子电路（元件网表）、有耗传输线、无耗传输线、晶体振荡器、直流电机、真空三极传输线、无耗传输线、晶体振荡器、直流电机、真空三极管、升压变换器，降压变换器、升降压变换器、文本框、管、升压变换器，降压变换器、升降压变换器、文本框、标题栏标题栏 仪器库 数字多用表、函数发生器、示波器、波特图仪、数字多用表、函数发生器、示波器、波特图仪、字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪。字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪。字发生器（xianshi
24、.ewb）EWB5 的常用操作的常用操作元件的使用准备器件 1）选用元件）选用元件 2）选中元件）选中元件 3）元件方位的调整）元件方位的调整 4）元件的复制与删除）元件的复制与删除 5）设置元件特性）设置元件特性 6)找到实验所需测量设备找到实验所需测量设备元件之间及与仪器的连接元件之间及与仪器的连接-按照电路图连接线路按照电路图连接线路 1）元件互连）元件互连 2）元件与仪器的连接）元件与仪器的连接 3）导线的拆除）导线的拆除 4）导线颜色的设置）导线颜色的设置 5）节点（）节点（Node）的设置）的设置（四个方向，选择适合的方向连线，美观整齐）（四个方向，选择适合的方向连线，美观整齐）
25、设定好参考点（电路求解是基于节点电压法）设定好参考点（电路求解是基于节点电压法）节点设置（va）仪器及仪表的使用仪器及仪表的使用找出所需测试仪器并拖拽到工作区找出所需测试仪器并拖拽到工作区连接到电路中。连接到电路中。电压表和电流表多用表（Multimeter）函数发生器（Function Generator）常规使用：常规使用：COMMON +两个端子，电阻小，精度高两个端子，电阻小，精度高示波器（Oscilloscope）显示逻辑分析仪（Logic Analyzer）逻辑转换仪（Logic Converter）-逻辑转换仪能完成真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转化。电路的仿真电路的
26、仿真一、新建并命名.EWB文件二、搭建电路 1。调用器件 2。器件布局 3。线路连接 4。设置元器件的标号和标称值三、保存电路电路运行及仿真电路运行及仿真 1、打开文件、打开文件; 2、运行及停止、运行及停止; 3、查看分析结果、查看分析结果; 4、暂停、暂停/恢复恢复; 5、停止仿真、停止仿真; 6、打印输出、打印输出. 使用测试仪器的一般步骤使用测试仪器的一般步骤 在仪器库中选择仪器图标，并拖动图标到电路工作区；在仪器库中选择仪器图标，并拖动图标到电路工作区； 把仪器图标连接到电路中的测试点；把仪器图标连接到电路中的测试点； 双击仪器图标展开仪器窗口，并将仪器窗口拖放到适合的观察双击仪器图
27、标展开仪器窗口，并将仪器窗口拖放到适合的观察位置，以便进行实验观察；位置，以便进行实验观察； 像使用实验仪器一样，操作调整窗口上的控制旋钮；像使用实验仪器一样，操作调整窗口上的控制旋钮； 进行电路仿真进行电路仿真 导线的操作导线的操作 将鼠标移动到元器件的管脚上，元器件管脚上出将鼠标移动到元器件的管脚上，元器件管脚上出现一个圆黑点；现一个圆黑点； 按住鼠标左键拖动光标，将在屏幕上自动拖出一按住鼠标左键拖动光标，将在屏幕上自动拖出一条黑线；条黑线； 将鼠标移动到要连接的元器件管脚处；将鼠标移动到要连接的元器件管脚处； 释放鼠标左键，程序将自动给出一条连线，且不释放鼠标左键，程序将自动给出一条连线
28、，且不会与任何其它元器件或仪器发生交叉；会与任何其它元器件或仪器发生交叉； 完成整个电路连线。（输入输出导线可以设置成完成整个电路连线。（输入输出导线可以设置成不同的颜色）不同的颜色） 节点的使用节点的使用 只有在节点显示为一个实心的小黑点时才表示连接正确； 交叉连接处必须要打上节点，否则电路看似交叉的两导线时不相接的； 每个节点只有四个连接方向，每个方向只能连一条线。接地 必须在电路中加入参考点！必须在电路中加入参考点！ 求解电路是基于节点电压法。求解电路是基于节点电压法。EWB教学实验一 1）软件认识：菜单、器件库了解 2）构造简单电路，演示电路设置方式 3）说明仪器使用 4）仿真演示：电
29、阻、二极管、条形柱，凸现电流、电压显示演示一（测电阻）演示二（二极管）演示三（条形柱）演示四 电压电流显示（1-2）演示五 三相交流电路（负载对称）演示五 三相交流电路（负载不对称）注意事项 实验时，电流表串接，电压表并接在被测实验时，电流表串接，电压表并接在被测支路或元件上；支路或元件上； 电源接地；电源接地； 连接线尽可能整齐。连接线尽可能整齐。作业节选：EWB实验内容 1）仪器使用（信号发生器、示波器、万用）仪器使用（信号发生器、示波器、万用表）表） 2）叠加原理仿真）叠加原理仿真 3）串联谐振仿真）串联谐振仿真 4）微分电路仿真）微分电路仿真 5）积分电路仿真）积分电路仿真实验报告要求
30、 1）认识仪器使用）认识仪器使用 2）叠加原理仿真：）叠加原理仿真：KCL、KVL验证验证 3）串联谐振仿真：如何观察谐振发生；计）串联谐振仿真：如何观察谐振发生；计算品质因数算品质因数 4）微分电路仿真：）微分电路仿真：C值不同时的波形比较值不同时的波形比较 5）积分电路仿真：）积分电路仿真： C值不同时的波形比较值不同时的波形比较 6）就实验现象进行分析总结）就实验现象进行分析总结串联谐振 以P44页图为例: 观察阻性、感性、容性; 学习显示器、示波器、发生器等的使用； 了解示波器横纵坐标的变化、示数计算 学习发生器的使用 仿真1.84、1.9.2、2.7.1示波器使用示波器示波器使用：测
31、直流，OFFSET 叠加（ewb2-4）实验报告要求 1）ewb使用特点使用特点 2）电路构建步骤）电路构建步骤 3）自设电路，进行仿真试验（叠加、串联）自设电路，进行仿真试验（叠加、串联谐振、谐振、RC电路）电路） 4）心得体会）心得体会小论文 可以借助EWB仿真实验，用指导书中的实验案例或课本习题中的题目也或者自行设计题目、or实验综合设计题目进行仿真； 结合对仿真软件的认识、熟悉、使用和仿真过程、结果讨论，理论结合实际书写比较完整的小论文； 论文形式符合发表的格式：一般包括以下九个部分：科技论文的写作格式 题名：准确恰当、规范； 论文作者署名：包括工作单位和联系方式； 摘要：对文章的简短陈述，高度概括文章内容； 关键词：表达全文主题内容的信息条目，单词、词组或术语 引言：言简意赅，有足够吸引力 正文：论文主体，论证观点或表述成果的核心部分； 结论：是实验或观测结果或理论分析的逻辑发展，是全文总论点； 致谢： 参考文献：凡是引用的观点、数据、材料都在文中出现的地方加以标明并在文末列出参考文献表。
