基于EWB平臺(tái)的電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

韓旭　鄭磊

摘要：本文將對(duì)EWB仿真軟件的基本原理以及基本功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，把實(shí)際電路作為例子，進(jìn)行對(duì)EWB平臺(tái)的電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用。希望能夠從本文的介紹，讓更多人了解EWB平臺(tái)的在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為后期的進(jìn)一步研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：EWB;電子電路;設(shè)計(jì);計(jì)算機(jī)仿真

中圖分類號(hào)：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0100-02

0 引言

電子技術(shù)應(yīng)用的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是電子電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。電子電路的設(shè)計(jì)其實(shí)就是把理論知識(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)用在實(shí)際當(dāng)中，在這個(gè)過(guò)程中最常做的事情就是不斷的進(jìn)行應(yīng)用的分析以及調(diào)試。而分析與調(diào)試的過(guò)程經(jīng)過(guò)科技不斷的進(jìn)步優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)解決。其中EWB仿真軟件就是由加拿大的一個(gè)公司研究出來(lái)的用于電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中分析與調(diào)試的軟件。除了EWB仿真軟件以外，還存在很多別的仿真軟件。但是相比其他的仿真軟件EWB仿真軟件具有很多不同的優(yōu)點(diǎn)，例如操作方便，界面簡(jiǎn)潔明了等。因此，EWB仿真軟件在電子電路設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用是相對(duì)比較廣泛的。EWB仿真軟件不是傳統(tǒng)的文字輸入的方式，而是直接從屏幕上選取需要的元件，分析和調(diào)試的過(guò)程也僅僅需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可。因此在應(yīng)用EWB仿真軟件示能夠很大程度上提高電子電路設(shè)計(jì)的效率。

在EWB軟件建立時(shí)需要有一個(gè)元件庫(kù)，因?yàn)檫@樣使用時(shí)才能直接從屏幕上選取所需要的軟件。所以對(duì)于元件庫(kù)中的元件儲(chǔ)備量應(yīng)該有著一定的要求，除此之外還需要保證這些元件的參數(shù)的準(zhǔn)確度。通過(guò)這些與實(shí)際元件參數(shù)相同的虛擬元件進(jìn)行模擬才能夠準(zhǔn)確的描述實(shí)際電路的應(yīng)用情況。而且利用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠方便的進(jìn)行不同元件參數(shù)的更改，因此EWB仿真軟件在應(yīng)用過(guò)程中具有很強(qiáng)的靈活性。

1 EWB軟件的基本性能介紹

EWB仿真軟件在應(yīng)用當(dāng)中會(huì)涉及到7種儀器，即示波器、函數(shù)發(fā)生器、萬(wàn)用表、毫伏表、頻譜儀以及邏輯分析儀。EWB軟件的應(yīng)用有六種不同的基礎(chǔ)的分析方法，以及其中比較高級(jí)的分析方法。分別為直流工作點(diǎn)分析、交流頻率分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、失真分析、噪聲分析傳遞分析、零極點(diǎn)分析、靈敏度分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、蒙特卡羅分析、最壞情況分析。在上面已經(jīng)提到EWB軟件有一個(gè)元件庫(kù)，在這個(gè)元件庫(kù)中無(wú)論是有源器件還是無(wú)源器件，無(wú)論是模擬器件還是數(shù)字器件都能夠找到。除此之外，這些器件的各種故障狀態(tài)都能過(guò)由EWB軟件模擬出來(lái)，且模擬出的情況與實(shí)際情況相差不大。因此，EWB仿真軟件除了能夠滿足電子電路在設(shè)計(jì)的要求時(shí)，對(duì)于后期的維修與維護(hù)工作也有著一定程度上的幫助。

2 實(shí)際電路中的設(shè)計(jì)與仿真分析

本文將以實(shí)際例子表面在電子電路設(shè)計(jì)中EWB軟件的使用及其仿真分析的過(guò)程。

2.1 模擬電路中失真現(xiàn)象的分析

2.1.1 原理分析

在一個(gè)放大電路當(dāng)中，如果有信號(hào)輸入的時(shí)候，交流量和直流量是同時(shí)存在的。把輸入信號(hào)為零的時(shí)候的各個(gè)參數(shù)統(tǒng)稱為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，包括晶體管的基極電流、集電極電流、管降壓等。設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的主要原因是為了保證放大電路不會(huì)產(chǎn)生失真現(xiàn)象。因?yàn)閷?duì)于放大電路有兩個(gè)要求一是放大、二則是保持不失真。因?yàn)槿绻粋€(gè)放大電路在放大過(guò)程中已經(jīng)失真了，那其數(shù)據(jù)也就失去了意義。因此，在對(duì)電路進(jìn)行放大的過(guò)程中始終要保證輸入信號(hào)處于失真范圍之內(nèi)，而設(shè)置一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)則成為了判斷是否失真的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 失真現(xiàn)象分析

一個(gè)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的各個(gè)值能夠通過(guò)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算出結(jié)果，也可以利用實(shí)際的電路進(jìn)行測(cè)量得出。本文接下來(lái)就對(duì)EWB仿真軟件來(lái)說(shuō)明放大電路的失真現(xiàn)象。希望能夠通過(guò)這個(gè)說(shuō)明，讓讀者能夠更為深刻的理解靜態(tài)工作點(diǎn)的內(nèi)涵所在。主要分析三種不同信號(hào)情況下的失真情況。

（1）首先把放大電路調(diào)試到理想靜態(tài)工作點(diǎn)的情況，具體電路如圖1所示。當(dāng)輸入大小為1V，可變電阻調(diào)為100KΩ的時(shí)候，集電極對(duì)地的電壓為5V。此時(shí)輸出端的波形圖如圖2所示。

（2）如果改變輸入信號(hào)的大小或者是改變R8的數(shù)值能夠得到不同的失真波形圖，如圖3所示。

（3）通過(guò)改變晶體三極管的放大倍數(shù)，我們也能夠得到不同情況下的波形失真圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這種情況下得到的失真波形圖與圖三的飽和失真和截止失真一樣。

綜合以上，我們可以知道EWB仿真軟件可以對(duì)電路進(jìn)行定量與定性的雙重分析，能夠把理論上的數(shù)據(jù)和實(shí)際的情況融合在一起，可以說(shuō)能夠做到理論值與實(shí)際值完全相同。因此，可以運(yùn)用EWB仿真軟件技術(shù)進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)，而且這種方式還具有設(shè)計(jì)時(shí)間短、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 數(shù)字電路分析

2.2.1 原理分析

數(shù)字電路，即計(jì)數(shù)器的建立可以利用幾個(gè)T觸發(fā)器構(gòu)成。首先用D觸發(fā)器構(gòu)成T觸發(fā)器，然后把三個(gè)T觸發(fā)器相連接，利用脈沖信號(hào)即能夠達(dá)到計(jì)數(shù)器的目的。

2.2.2 電路基本功能設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)置輸入值，來(lái)進(jìn)行波形圖的觀測(cè)。然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的理論分析與觀察圖得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，看實(shí)驗(yàn)值與理論值是否完全相同即可。在觀察波形的時(shí)候需要注意不能失真。

3 EWB在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 利用EWB軟件進(jìn)行小信號(hào)差分放大器電路設(shè)計(jì)

如果想要設(shè)計(jì)一個(gè)小信號(hào)差分放大器電路，對(duì)此電路主要要求是保證失真度小、靈敏度高、截止頻率大于1Mhz。如果利用EWB仿真軟件就能夠輕易的滿足這些要求，主要是把三個(gè)差分放大器串聯(lián)在一起即可。第一級(jí)是設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)稱差分放大器，這個(gè)設(shè)計(jì)的目的主要是減少共模信號(hào)的干擾。因?yàn)閷?duì)稱的差分放大器對(duì)于共模信號(hào)和差模信號(hào)的放大作用不同，而且這種結(jié)構(gòu)的輸入電阻大、輸出電阻小，非常有利于小信號(hào)的傳輸。第二級(jí)則是根據(jù)第一級(jí)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用合適的負(fù)反饋共發(fā)射級(jí)放大器，最后一級(jí)采用OTL。把這三個(gè)連接在一起進(jìn)行作用的時(shí)候需要考慮到三個(gè)級(jí)有著不同的工作區(qū)，再加上為了后續(xù)的檢查維修考慮，就可以利用EWB仿真軟件。通過(guò)EWB仿真軟件把這三個(gè)不同的級(jí)創(chuàng)建三個(gè)不同的模塊，這樣后期使用維修起來(lái)都比較方便。而且通過(guò)計(jì)算機(jī)就能夠看到其增益情況是否符合要求。

3.2 把EWB仿真軟件應(yīng)用于電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中去

EWB軟件最大的特點(diǎn)就是仿真能力特別強(qiáng)，因此如果把它應(yīng)用在課堂上，學(xué)生們能夠?qū)?shí)際情況有所了解。在電子電路設(shè)計(jì)及其有關(guān)的課堂上，學(xué)生最需要的就是進(jìn)行實(shí)踐的探究。但是在學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐探究之前或者是在探究過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，教師都可以利用EWB軟件進(jìn)行演示。這種教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的圍在老師身邊觀看的情況，老師只需要通過(guò)計(jì)算機(jī)就能夠演示在每個(gè)人的電腦上面，更能讓每個(gè)學(xué)生都清楚的看到演示的過(guò)程。除此之外，學(xué)生可以通過(guò)EWB軟件來(lái)對(duì)自己腦海中的想法加以實(shí)現(xiàn)，學(xué)生的思維能力也會(huì)得到鍛煉。通過(guò)EWB教學(xué)的方式，學(xué)生的思維不會(huì)被限制，只要他們敢想就能夠操作看是否可行，其實(shí)這是對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力的一種培養(yǎng)。

3.3 EWB軟件在后期維修當(dāng)中的應(yīng)用

EWB軟件除了在設(shè)計(jì)電子電路的時(shí)候有廣泛的應(yīng)用，在后期的維護(hù)維修中也可以提供幫助。如果電子電路出現(xiàn)了故障，可以先在EWB仿真軟件上進(jìn)行故障情況仿真。對(duì)于故障原因進(jìn)行猜測(cè)，利用EWB仿真軟件進(jìn)行改造，如果出現(xiàn)與預(yù)期結(jié)果相同的情況，則可找出故障點(diǎn)。除此之外，還可以利用EWB軟件進(jìn)行預(yù)先維護(hù)，利用EWB我們能夠得到最容易出故障的地方，并對(duì)其故障周期進(jìn)行仿真模擬。根據(jù)模擬出的故障周期進(jìn)行定期維護(hù)，這樣能夠提高施工效率。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文上述的敘述，我們能夠得到以下幾點(diǎn)：（1）通過(guò)介紹放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)失真現(xiàn)象的影響，深入了解了放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的深刻內(nèi)涵。同時(shí)我們要明白在實(shí)際的操作中，參數(shù)之間并不是相互獨(dú)立的，除了受到外界的影響之外，參數(shù)之間的相互影響對(duì)于最后的結(jié)構(gòu)也很重要。而應(yīng)用EWB仿真軟件能夠?qū)@些不同的影響因素做出很好的處理。（2）電路設(shè)計(jì)的基本要求是能夠完成電路的主要功能。如果采用的是D觸發(fā)器組成的計(jì)數(shù)器，有原理簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。（3）EWB仿真軟件具有優(yōu)化電子電路設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中非常便捷、效率也比較高。在后期的維修過(guò)程也比較簡(jiǎn)單，僅需要改變參數(shù)即可。

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Application Research of Electronic Circuit Design Based on EWB Platform

HAN Xu，ZHENG Lei

（Zhanjiang Aviation Warranty Repair Factory，Zhanjiang Guangdong 524002）

Abstract：This paper will introduce the basic principle and basic functions of EWB simulation software， and take the practical circuit as an example to design and apply the electronic circuit of EWB platform. It is hoped that the introduction of this paper can make more people understand the application of EWB platform in electronic circuit design and provide help for further research in the future.

Key words：EWB; electronic circuits; design; computer simulation