计算机虚拟实验.ppt

EWB计算机虚拟实验,上海交通大学 电工电子实验教学中心,背景,Electronics Workbench(EWB)是加拿大Electronics Workbench（以前称为Interactive Image Technology公司，简称IIT公司）推出的基于Windows的虚拟电子工作台电路仿真软件，属于该公司电子设计自动化软件套装的一部分，可以进行原理图输入、模拟和数字混合仿真，以及Spice方式分析。,该软件的特点是采用直观的图形界面，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，用屏幕抓取的方式选用元器件，创建电路，连接测量仪器。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物模型相似，可以实时显示测量结果，并可以交互控制电路的运行与测量过程。 EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。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。EWB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，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器的测量方法。 EWB的更新版本称为Multisim系列。,一、 EWB元器件库栏,自定器件库 信号源库 基本器件库 二极管库 晶体管库 模拟集成电路库 混合集成电路库,数字集成电路库 逻辑门电路库 数字器件库 指示器件库 控制器件库 其他器件库 仪器库,时钟源 Vdd电压源 Vcc电压源 电流控制电流源 电流控制电压源 电压控制电流源 电压控制电压源 交流电流源 交流电压源 直流电流源 电池 接地,信号源库,非线性相关源 多项式源 频移键控源 压控分段 线性源 分段线性源 受控单脉冲 压控方波 压控三角波 压控正弦波 调频源 调幅源,上拉电阻 流控开关 压控开关 延迟开关 开关 继电器 变压器 电感 电容 电阻 连接点,基本器件库,非线性变压器 磁芯 无芯线圈 可调电感 可调电容 极性电容 压控模拟开关 排电阻 电位器,三端双向可控硅 双向可控硅 可控硅整流器 肖特基二极管 全波桥式整流器 发光二极管 稳压二极管 二极管,二极管库,P沟道砷化镓 N沟道砷化镓 四端增强型PMOS 四端增强型NMOS 三端增强型PMOS 三端增强型NMOS 四端耗尽型PMOS 四端耗尽型NMOS 三端耗尽型PMOS 三端耗尽型NMOS P沟道结型 N沟道结型 PNP三极管 NPN三极管,晶体管库,暂停/恢复,启动/停止,模拟集成电路库,混合集成电路库,单稳态触发器 电压输出D/A 电流输出D/A A/D转换器,555,电路,锁相环 比较器 九端运放 七端运放 五端运放 三端运放,数字集成电路库,逻辑门电路库,或门,与门,非门,或非门,与非门,异或门,同或门,三态缓冲器,缓冲器,与门芯片,施密特触发器,或门芯片,与非门芯片,或非门芯片,非门芯片,异或门芯片,同或门芯片,缓冲门芯片,74系列,数字器件库,指示器件库,半加器,全加器,RS触发器,JK触发器一型,JK触发器二型,D触发器一型,D触发器二型,多路选择器,多路分配器,编码器,算术运算,计数器,移位寄存器,触发器,电压表,电流表,灯泡,指示灯,七段数码管,译码数码管,峰鸣器,条形光柱,译码条形光柱,分析图,控制器件库,电压微分器,电压积分器,电压比例模块,传递函数模块,电压限幅器,三端电压加法器,乘法器,电压滞回模块,除法器,电流限幅器,电压变化率模块,压控限幅器,其它器件库,仪器库,无耗传输线,晶体,直流电机,示波器,函数信号发生器,真空三极管,逻辑分析仪,数字多用表,字信号发生器,逻辑转换仪,波特图仪,开关式升降压变压器,开关式升压变压器,开关式降压变压器,有耗传输线,子电路网表,数据写入器,熔断器,二、EWB仪器库栏,数字多用表,负端,正端,参数设置,这是一种自动调整量程的数字多用表。其电压栏、电流档的内阻、电阻档的电流值和分贝档标准电压值都可任意进行设置。下图为它的图标和面板（双击图标可弹出）。,电流档内阻,电压档内阻,电阻档电流,分贝标准电压,参数设定,函数信号发生器,负端,正端,偏值,幅度,占空比,频率,信号波形选择按钮,它可用来产生正弦波、三角波和方波信号，占空比参数主要用于三角波和方波波形的调整。幅度参数是指信号波形的峰值。,示波器,A通道,B通道,接地,触发,时基控制,面板展开,触发控制,X轴偏置,Y轴偏置,外触发输入,自动触发,Y轴输入方式,示波器的图标和面板如下所示。,为了能够更细致地观察波形，按下示波器面板上的Expand按钮将面板进一步展开成下 图所示。通过拖曳指针可以详细读取波形任一点的读数，以及两个指针间读数的差。,指针1处读数,指针2处读数,指针1、2处读数差,面板恢复,背景颜色,ASC保存,波特图仪,电路输入端,+V,-V,电路输出端,+V,-V,它类似于扫频仪，可用来测量和显示电路的幅频特性与相频特性。波特图仪有IN和OUT两对端口，其中IN端口的+V端和-V端分别接电路输入端的正端和负端；OUT端口接输出端。使用波特图仪时，必须在电路的输入端接入AC信号源。电路启动后若修改参数设置及其测试点，则建议重新启动电路，以确保曲线显示的完整与准确。,指针垂 直读数,指针水平读数,幅度或相 位设定,频率范 围设定,幅频选择,相频选择,读数指针 移动按钮,座标起点,座标终点,读数指针可拖曳,面板功能,字信号发生器,16路逻辑信号输出端,外触发输入,字信号编辑区,字信号地 址编辑区,字信号输出端 （实时显示）,频率设置,输出方式选择,触发方式,实际上是一个多路逻辑信号源，它能够产生16位（路）同步逻辑信号，用于对数字逻辑电路进行测试。,在字信号编辑区，16 bit的字信号以4位16进制数编辑和存放，可以放1024条字信号，地址编号为03FF（hex)。 Edit显示当前正在编辑的字信号的地址； Current区显示当前正在输出的字信号的地址； Initial区和Final区分别用于编辑和显示输出字信号的首地址和末地址； 字信号发生器被激活后，字信号被按照一定的规律逐行从底部的输出端送出，同时在面板的底部对应于各输出端的挖个小圆圈内实时显示输出字信号各个位的值； 字信号的输出方式分为STEP（单步）、BURST（单帧）、CYCLE（循环）三种方式； Breakpoint按钮按下为设置中断点；恢复按F9或Pause; 选择INTERNAL（内部）触发方式，字信号的输出直接同输出方式按钮（单步、单帧、循环）启动。 选择外触发时，需接入外触发脉冲信号，并定义“上升、下降沿触发”。然后单击输出方式按钮，待触发脉冲到来时才启动输出。,按下Pattern，弹出下图对话框。,清楚字信号编辑区 打开字信号文件 字信号文件存盘 按递增编码 按递减编码 按右移编码 按左移编码,逻辑分析仪,16个输入信号端,外时钟输入,触发控制输入,时钟控制输入,逻辑信号显示区（方波形式）,触发模式,采样时钟,指针处时间读数,指针处逻辑读数,复位,可以同步记录和显示16路逻辑信号。它可以用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析，是分析与设计复杂数字系统的有力工具。,按下Trigger区的Set按钮，弹出下图触发模式对话框，对话框中可输入 A、B、C三个触发字。三个触发字的识别方式可通过Trigger combination 进行选择，分为如下八种组合：,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 (no C),触发字的某一位设置为X时表示该位为“任意”（0、1均可）。三个触发字的默认设置均为xxxxxxxxxxxxxxxx，表示只要第一个输入逻辑信号到达，无论是什么逻辑值，逻辑分析仪均被触发开始波形的采集。否则必须满足触发字的组合条件才被触发。 此外，Trigger qualifier（触发限定字）对触发有控制作用。若该位设为X，触发控制不起作用，触发完全由触发字决定；若该位设置为1（或0），则仅当触发控制输入信号为1（或0）时，触发字才起作用；否则即使触发字组合条件满足也不能引起触发。,说明,逻辑转换仪,逻辑转换仪是EWB特有的仪表，实际工作中不存在与之对应的设备。逻辑转换仪能够完成真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换。由电路导出真值表的方法：首先画出逻辑电路图，并将其输入端连接至逻辑转换仪的输入端，输出端连接至逻辑转换仪的输出端。此时按下“电路真值表”按钮，在真值表区即出现该电路的真值表。 由真值表也可以导出逻辑表达式。首先根据输入信号的个数用鼠标器单击逻辑转换仪面板顶部代表输入端的小圆圈，选定输入信号（由A至H）。此时真值表区自动出现输入信号的所有组合，而输出列的初始值则全部为零。可以根据所需要的逻辑关系修改真值表的输出值。按下“真值表表达式”按钮，在面板的底部逻辑表达式栏出现相应的逻辑表达式。如果要简化该表达式，只需按下“真值表简化表达式”即可。表达式中的“，”表示逻辑变量的“非”。,电路真值表,真值表表达式,真值表简化表达式,表达式真值表,表达式电路,表达式与非电路,八个输入端,输出端,真值表区,输出端,转换方式选择按钮,逻辑表达式栏,三、操作示范（1）,选取电阻和电容，双击后将阻值改为200，电容值为1uF。 连线时鼠标点中电阻一端，会出一个小黑点，按住后再将鼠标向外沿伸，一直拉到电容一端引脚（这时电容的引脚也会出现一个小黑连接点）。 在仪器库中取出信号源和示波器，再取出接地，按图示完成连线。 若连接点的线不平直，可选中接点（或任何器件），利用键盘上的四个键作调整。 双击仪器的面板，可对信号源和示波器进行参数设置。 双击连线，可改变连线的颜色。 与示波器相连的线的颜色会显示同色的波形。,将示波器的屏幕展开，可看到二个连续波形，按下暂停键，拖曳滚动条，将波形周期调整到显示二至三个。 拖曳指针，可读出它们之间的频率差，算出它们的相位差。 若用到开关，需按键盘的空格键，它才起作用。 若用到可变电阻，需对它进行参数设置（初始值、改变量），每按一次R键，电阻值就会改变。 器件若需旋转，可按Ctrl+R。,三、操作示范（2）,三、操作示范（3）,数字电路仿真实验，需选取芯片、Vcc（+5V电源）、Gnd接地、时钟源和一些逻辑门等。 输出部分可选取数码管和发光管来观察。 芯片的一些空余管脚最好能接高电平。否则逻辑就会出现差错。,