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天大2020年春学期考试《电工技术实验》离线作业考核试题

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发表于 2020-4-7 23:24:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 QQ975554579 于 2020-4-7 14:58 编辑

天大2020年春学期考试《电工技术实验》离线作业考核试题答案请下载下方附件




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电工技术实验
要求:
一、 独立完成,满分100分;
二、 请使用学院指定答题纸作答(答题纸请详见附件);答题纸上全部信息要填
写完整,包括学号、姓名等基本信息和答题内容;
三、 提交方式:请将2个实验报告集中放在一个word文档中,图和表均采用拷屏截图方式依次粘贴在一个Word文档中上传(只粘贴部分内容的图片不给分),图片请保持正向、清晰,实验报告无需手写
1. 完成的作业应另存为保存类型是“Word97-2003”提交;
2. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”;
3. 文件容量大小:不得超过20MB。
提示:未按要求作答题目的作业及雷同作业,成绩以0分记

题目如下:
第一组:
请认真观看“电工技术实验”课件,学习“ewb实验指导书”。从十二个实验中选2个实验(请从第1-6实验中选做一个,第7-12实验中选做一个)根据课件和实验指导书中的要求完成这2个实验的实验报告。实验报告应该包括:实验内容和电路图,实验得到的数据或波形,实验结果分析,回答思考题。




目          录
第一部分 电子工作台EWB        1
§1. 1 EWB简介        1
1.1.1 概述        1
1.1.2 EWB基本界面        1
1.1.3 EWB的在线帮助        3
§1. 2 EWB 的菜单系统和工具栏        4
1.2.1 EWB 的菜单        4
1.2.2 EWB 的电路元件工具栏        5
§1. 3 EWB基本操作        8
1.3.1模拟电路的建立        8
1. 元件的使用        8
2. 连接导线        8
3. 电路的接地点        9
4. 元件的插入        9
5. 元器件标签、编号、数值、模型参数的设置        9
6. 电路图选项的设置        10
7. 电路的描述        11
8. 电路的保存        11
1.3.2仪器仪表的使用        11
1. 电压表和电流表        12
2. 数字多用表        12
3. 示波器        13
              1).示波器的调整        13
              2).在分析图形窗口下观测和保存波形        15
                (1).设置波形显示的各项参数        16
                (2).保存和打印波形        19
4. 函数发生器        20
5. 波特图仪        20
6. 字元发生器        23
7. 逻辑分析仪        24
8. 逻辑转换仪        26
1.3.3电路的运行与测试        27
1.3.4实验结果的输出        27
1.3.5 EWB的分析功能        29
1.直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)        29
2.交流频率分析(AC  Frequency  Analysis)        29
               1). 交流频率分析步骤        29
               2). 分析结果        30
3.暂态分析(Transient Analysis)        31
               1). 暂态分析步骤        32
               2). 分析结果        33
4.各分析页的图形窗口        34
第二部分 EWB基本实验        35
    一、电路分析实验
实验一 电阻电路及基本电路理论研究        35
实验二 等效电源定理        39
实验三 电路的暂态过程        42
实验四 电路的正弦稳态分析        46
实验五 功率因数的提高        48
实验六 RC电路的频率特性        49
    二、模拟电子技术实验
实验七 二极管应用        54
实验八 晶体管基本放大器        57
实验九 模拟运算电路        61
实验十 集成运放应用        65
   三、数字电子技术实验
实验十一 组合逻辑电路分析        69
实验十二 时序逻辑电路分析        75
第三部分 附录
  附录一  编写电子文档式的实验报告        78
  附录二  附录二 在电子文档中由数据生成曲线的方法        80





第一部分 电子工作台EWB
§1. 1 EWB简介
   1.1.1 概述
EWB(Electronics Workbench)是一种强大的设计软件,可为设计者提供所需的各种元件及仪表,进行计算机辅助设计、模拟及布局以产生印刷板层次的电路。
由于集成电路制造技术日新月异,电子电路的设计亦日趋复杂。为了能在电路付诸实现之前,完全掌握操作环境因素(如电源电压、温度及元件参数的变动等)对电路的影响,利用计算机辅助设计进行电路模拟与分析,并进行输入与输出信号响应的验证,不需要昂贵的实验设备,而且计算机可提供安全有效的设计环境,其电路结构及设计观念可以很容易地被修正;设计者除了可借助屏幕上的编辑外,也可很方便地更换适合电路规格需要的元件。另外,设计者直接用计算机模拟、分析、验证,可快速地反映出所设计的电路性能。利用计算机辅助设计的方式进行电路及系统设计,可有效地节省开发产品的成本与时间。
EWB设计软件与实验室的工作平台类似,只不过它的电路分析验证是借助计算机进行的。EWB包含一个电路设计窗口、元件工具栏及测量仪表,在电路工作窗口中进行电路的绘制及编辑、连结虚拟测试仪表及进行模拟,最后可以将结果显示于所选择的仪表上。
   1.1.2 EWB基本界面
启动EWB:直接点击ewb文件夹内的WEWB32带有红色小球的可执行文件后,将出现如图1.1.1所示的工作窗口,此窗口显示多个不同的使用区域,包括菜单(menus)、电路工具栏(circuit toolbar)、电路零件工具栏(parts bin toolbar)。电路设计窗口(circuit window)、描述窗口(description window)、虚拟仪表(instrument)及测量状态栏(statusline)等功能。在EWB工作窗口中,可进行电路图的编辑、模拟及波形分析。
        1. 菜单栏(Menus)
提供电路文件的存取、SPICE文件的转入或转出、电路图的编辑、电路的模拟与分析、在线帮助等。
2. 工具栏(Toolbars)
EWB有两类工具栏(见图1.1.2),一类为电路工具栏,包含设计电路所需的按钮;另一类为元件组工具栏,包括有开启各类电路元件工具栏的按钮。电路元件工具栏含有各种电路元件及测量仪表,可用于各种电路设计及模拟分析。

电路元件
工具栏        菜单
(Menus)        电路工具栏
Circuit toolbar        元件组工具栏
Parts bin toolbar        暂停/恢复                启动/停止

仪表开启窗口
open instrument        状态栏
statusline        描述窗口
description windows        电路设计窗口
circuit windows
图 1.1.1 EWB 基本界面

3. 应用窗口(Application window)
应用窗口可同时包括多项,见图 1.1.1:
  (1). 电路设计窗口(circuit window):供使用者进行电路设计。
          (2). 子电路窗口(subcircuit window):供使用者检测子电路图的内容。
  (3). 描述窗口(description window):供使用者键人文本以描述电路。
          (4). 仪表开启(open instrument):显示仪表的面板控制与功能选择。
          (5).图形窗口(graph window):显示分析的结果。
    4.状态栏(status line):位于EWB窗口的最下方,可显示鼠标所指处元件或仪表的名称。在模拟中,也可显示模拟中的现状以及分析所需要的模拟时间。

建立新文件        打开已有文件        文件存盘        打印文件        剪切        复制        粘贴        旋转        水平反转        垂直反转        子电路        分析图        元器件特性        缩小        放大        缩放比                帮助

自定义器件库        电源库        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        数字组件库        指示器件库        控制器件库        其它器件库        仪器库                       
图 1.1.2  EWB 工具栏
   1.1.3 EWB的在线帮助
EWB5.0提供了丰富、详尽的联机帮助功能。任何时候,对某一分析功能或操作命令没有把握时,都可以使用帮助莱单或F1键,也可以单击工具栏的帮助按钮,去查阅各种有关的信息。
    选择Help | Help  lndex命令即可调用和查阅有关的帮助内容。可以按目录或主题搜索方式进行查阅,具体操作方法和其它Windows软件基本相同,在此不再赘述。如果对某一个元器件或仪器感兴趣,可以“选中”该对象,然后按F1键或单击工具栏的帮助按钮,与该对象相关的内容即会自动弹出。其中既有关于该对象的文字说明,还有相关的使用举例。可见联机帮助内容是很重要的,建议读者充分利用。
§1. 2 EWB 的菜单系统和工具栏
   1.2.1 EWB 的菜单
File                         Edit                        Circuit                         Analysis                         Window                         Help       
New        Ctrl+N                 Cut        Ctrl+X                 Rotate        Ctrl+R                 Activate        Ctrl+G                 Arrange        Ctrl+W                 Help        F1
Open        Ctrl+O                 Copy        Ctrl+C                 Flip Horizontal                         Pause        F9                 1.Circuit                         Help Index       
Save        Ctrl+S                 Paste        Ctrl+V                 Flip Vertical                         Stop        Ctrl+T                 2.Description        Ctrl+D                 Release Notes       
Save As                         Delete        Del                 Component Properties                 Analysis Options        Ctrl+Y                                         About Electronics Workbench
Revert to Saved                 Select All        Ctrl+A                 Create Subcircuit        Ctrl+B                 DC Operating Point                                       
Import                         Copy as Bitmap                 Zoom In        Ctrl++                 AC Frequency                                               
Export                         Show Clipboard                 Zoom Out        Ctrl+-                 Transient                                               
Print        Ctrl+P                                         Schematic Options                 Fourier                                               
Print setup                                                 Restrictions        Ctrl+I                 Noise                                               
Program Options                                                                 Distortion                                               
Exit        Alt+F4                                                                 Parameter Sweep                                               
Install                                                                         Temperature Sweep                                       
                                                                         Pole-Zero                                               
                                                                         Transfer Function                                               
                                                                         Sensitivity                                               
                                                                         Worst Case                                               
                                                                         Monte Carlo                                               
                                                                         Display Graphs                                               

   1.2.2 EWB 的电路元件工具栏
EWB的电路元件箱工具栏如图1.2.1 所示。


个人元件        电源元件        基本元件        二极管        晶体管        模拟集成电路        混合集成电路        数字集成电路        逻辑门电路        数字组件        指示器        控制器        其它元件        仪表工具
图 1.2.1 电路元件箱工具栏

单击电路元件工具栏中的某个按钮,即可打开该组电路元件工具栏如图 1.2.2-1.2. 14    所示。


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        +Vcc电源        +Vdd电源        时序发生器        调幅电源        调频电源        电压控制正弦波震荡器        电压控制三角波震荡器        电压控制方波震荡器        可控单脉冲发生器        分段线性电源        电压控制分段线性电源        频率移位键电源        多项式电源        非线性电源
图 1.2.2  电源元件工具栏


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        上拉电阻        电位器        电阻箱        电压控制模拟开关        极化电容        可变电容        可变电感        无磁芯线圈        磁性线圈        非线性变压器
图 1.2.3 基本元件工具栏



               
普通二极管        齐纳二极管        发光二极管        桥式整流器        肖特基二极管        可控硅        双向稳压管        双向可控硅                NPN晶体管        PNP晶体管        N沟道结型场效应晶体管        P沟道结型场效应晶体管        3端N沟道耗尽型MOS场效应晶体管        3端P沟道耗尽型MOS场效应晶体管        4端N沟道耗尽型MOS场效应晶体管        4端P沟道耗尽型MOS场效应晶体管        3端N沟道增强型MOS场效应晶体管        3端P沟道增强型MOS场效应晶体管        4端N沟道增强型MOS场效应晶体管        4端P沟道增强型MOS场效应晶体管        N沟道GaAs场效应晶体管        P沟道GaAs场效应晶体管
图 1.2.4 二极管工具栏                  图 1.2.5 晶体管工具栏

                               
3端运算放大器        5端运算放大器        7端运算放大器        9端运算放大器        比较器        锁相回路                74XX系列        741XX系列        742XX系列        743XX系列        744XX系列        4XXX系列                模拟\\数字转换器        电流式数字\\模拟转换器        电压式数字\\模拟转换器        单稳态触发器        555定时器
图1.2.6模拟集成电路工具栏                图1.2.7数字集成电路工具栏                图1.2.8混合集成电路工具栏


2输入与门        2输入或门        反相器        2输入或非门        2输入与非门        2输入异或门        2输入异或非门        三态缓冲器        缓冲器        史密特触发反相器        与门        或门        与非门        或非门        反相器        异或门        异或非门        缓冲器
图1.2.9逻辑门电路工具栏


半加器        全加器        RS触发器        高电平异步置位JK触发器        低电平异步置位JK触发器        D触发器        低电平异步置位D触发器        多工器        多路输出选择器        编码器        算术单元        计数器        移位寄存器        通用触发器
图1.2.10数字组件工具栏

               
交直流电压表        交直流电流表        灯泡        逻辑探针        7段显示器        译码式7段显示器        蜂鸣器        条码显示器        编码式条码显示器                电压微分器        电压积分器        电压增益部件        转换函数部件        乘法器        除法器        三路电压加法器        电压限幅器        电压控制限幅器        电流限幅部件        电压磁滞部件        电压回转部件
        图 1.2.11指示器                        图 1.2.12控制器

               
万用表        函数发生器        示波器        频率特性测试仪        数字字元产生器        逻辑分析仪        逻辑转换器                保险丝        写入资料        网络表元件        损耗式传输线        无损耗式传输线        石英震荡器        直流马达        真空三极管        步进递增转换器        步进递减转换器        步进递减\\递增转换器
     图1.2.13仪表工具栏                     图1.2.14其它元件工具栏





§1. 3 EWB基本操作
   1.3.1模拟电路的建立
   1. 元件的使用
1).电路元件和测试仪表的选用:
要将某一元件或仪表放入电路设计窗口,可根据所要选择的元件或仪表,单击元件箱工具栏中的按钮,打开相应的电路元件工具栏,拖动所需的元件或仪表到电路设计窗口中即可。如要保留开启的工具栏,只需将它由原来的锁定位置移到电路设计窗口中,即可变为一可移动的工具栏。
2).元件的移动
若要移动一个或一组元件,只要选择此元件或元件组,然后将其拖动到所需的位置即可。关闭键盘的NUMLOCK键,则可利用上、下、左、右方向键移动选中的元件或元件组,每次移动一像素点。
3).元件的复制与删除
元件的复制与删除,可利用编辑(Edit)菜单中的剪切(cut)、复制(copy)、粘贴(paste)、删除(delete)等命令或电路工具栏中的相应按钮来实现,具体操作与Windows其它软件基本相同。要删除元件时,也可在选中元件后,再按Delete键。
4).元件的旋转与映射
若要改变元件的放置方向,如旋转90°、水平或垂直映射,可在选中该元件后,选择电路(Circuit)菜单中的Rotate、Flip Horizontal或Flip Vertical命令,或选择电路工具栏中的按钮来完成。
   2. 连接导线
    将鼠标指向元件的端点时,在元件的端点处会出现一个黑点,按住鼠标左键并拖动之,会有一条线出现,拖动此线到另一元件或一仪表的端点,当第二个元件或仪表的端点被反白并出现黑点时,松开鼠标左键,此时线会自动以垂直角度连线,且不会覆盖到其它元件或仪表。
如果从一个元件的端点拖动连线到另一线上,松开鼠标时,一个连接点会自动产生。当一条线上连接多个元件时,要先选择线的两个端点把线连好,再把其它元件连接到线上。在基本元件工具栏上,也有连接点的工具按钮,利用它可在已有的电路上插入连接点。另外,也可在电路设计窗口中先放置一个连接点,再将其它线拖动到此连接点。每一连接点,最多可接上四条线。
选择一条连线并按Delete键,可将该连线删除,选择一个连接点再按Delete键,可将该点删除,但若点上的连线多于两条,则会将线也一同删除。删除一个元件,会将其相关连接也一同删除。
如果连线打折或缠在一起,可移动该线或与该线相连结的元件,即可将连线变得整齐。按住ALT键并移动与连线相连结的元件,则会重新连线。利用上、下、左、右方向键(需关闭键盘的Num Lock键)移动元件,每次可移动一个像素点,此法可有效地将弯曲的线伸直。
   3. 电路的接地点
接地点是电路系统的电位参考点。接地点作为一个电路元件包含在电源元件工具箱中。在EWB环境下建立的电路都要有接地点,否则,将出现错误或在仪器上得不到有效的读数。
   4. 元件的插入
    拖动一个元件将其放置在一条连线上,若此连线有足够的空间可容纳该元件,则该元件会被自动插入。若连线空间不足以容纳该元件,则元件将无法插入线中。
   5. 元器件标签、编号、数值、模型参数的设置
元件具有自己的标识名称、数值及相对应的参考编号(reference ID)。元件的预设标识名称、数值或模型已全部在预设定好的电路文件中给出,如要设定某元件的资料,可在电路窗口中双击该元件,也可选中该元件,再按下工具栏中的器件特性按钮,或者选择菜单命令Circuit | Component Properties(电路/元器件特性),即会弹出相关的对话框。器件特性对话框具有多种选项可供设置(至于有多少功能项及内容,完全由所选择的元件而定),包括Label(标识)、Models(模型)、Value(数值)、Fault(故障设置)、Display(显示)、Analysis Setup(分析设置)等内容。按需要进行设定,最后单击OK按钮结束设置。下面介绍这些选项的含义和设置方法。
对话框的标题栏表示要处理的元件类型与性质。
               
               
               
图1.3.1  Label选项对话框               
               
               
               
图1.3.2 Value 选项对话框                图1.3.3 Models选项对话框
Label选项用于设置元件的Label(标识)和Reference ID(编号)。其对话框如图1.3.1所示。Reference ID(编号)通常由系统自动分配,必要时可以修改,但必须保证编号的唯一性。
当元器件比较简单时,会出现Value(数值)选项,其对话框如图1.3.2所示,可以设置元器件的数值。
当元器件比较复杂时,会出现Models(模型)选项,其对话框如图1.3.3所示。模型的缺省设置(Default)通常为Ideal(理想),这有利于加快分析的速度,也能够满足多数情况下的分析要求,如果对分析精度有特殊的需要,可以考虑选择具有具体型号的器件模型。
    Fault(故障)选项可供人为设置元器件的隐含故障。图1.3.4为某个电感的故障设置情况。1、2为与故障设置有关的引脚号,图中选择了Open(开路)设置。这时尽管该电感可能标有合理的数值,但实际上隐含了开路的故障。这为电路的故障分析教学提供了方便。从图中看出,这个对话框还提供了Short(短路、Leakage(漏电)、None(无故障)等设置。
    Display(显示)选项用于设置Label、Models、Reference ID的显示方式。相关的对话框如图1.3.5所示。该对话框的设置与Circuit/Schematic Options(电路/电路图选项)对话框的设置有关,如果遵循电路图选项的设置,则Label、Models、Reference ID的显示方式由电路图选项的设置决定。否则可由图中对话框下面的三个选项确定。
    此外还有Analysis Setup(分析设置)用于设置电路的工作温度等有关参数。
    Node(节点)选项用于设置与节点编号等有关的参数。
   6. 电路图选项的设置
    选择Circuit | Schematic Options(电路 | 电路图选项)菜单命令可弹出如图1.3.6-1.3.8所示的对话框,用于设置与电路图显示方式有关的一些选项。图1.3.6是关于栅格的设置。如果选择使用栅格,则电路图中的元器件与导线均落在栅格线上,可以保持电路图横平竖直、整齐美观。
show/Hide(显示/隐藏)对话框如图1.3.7所示,用于设置标号、数值、元器件库等的显示方式。该设置对整个电路图的显示方式有效。如对某个元器件显示方式有特殊要求,可使用器件特性的Display(显示)选项对话框单独设置。
Fonts(字型)对话框如图1.3.8所示,用于显示和设置Label、Value和Models的字体与字号。
   7. 电路的描述
    选择Window/Description(窗口/描述)命令可以打开电路描述窗口,在该窗口中可输入有关实验电路的描述内容。电路描述窗口的内容将随电路文件一起存储供以后查阅。在一般情况下可以关闭电路描述窗口,使电路工作区具有较大的面积。
   8. 电路的保存
选择File | Save 命令,在打开的Save窗口中指定保存文件的路径和文件名,系统会自动赋予.ewb扩展名,按“保存”按钮,即可将建立的电路连同描述窗口一起保存在文件中。
   1.3.2仪器仪表的使用
EWB 5.0的仪器库有七台仪器可供使用:数字多用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、字元发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。这些仪器每种只有一台,在连接电路时,仪器以图标方式存在。需要观察测试数据与波形或者需要设置仪器参数时,可以双击仪器图标打开仪器面板。
仪器的选用与连接与电路元件基本相同。可以从仪器库中将相应的仪器图标拖曳至电路工作区,仪器图标上有连接端用于将仪器连人电路,拖曳仪器图标可以移动仪器的位置。选择某个仪器并按Del键可以删除该仪器,与该仪器相连的导线也会自动消失。
    双击仪器图标打开仪器面板即可设置仪器参数。
   1. 电压表和电流表
    EWB 5.0在指示元件库中提供了如图1.3.9所示的电压表和电流表,带有黑线的引出端为负极端(设置为直流模式时),通过旋转可以改变其引出线的方向。这两种电表的数量是没有限制的,可多次选用。双击电压表或电流表图标可以弹出参数设置对话框,与元件的参数设置对话框相似。  

   2. 数字多用表
    这是一种自动调整量程的数字多用表。其电压档、电流档的内阻、电阻挡的电流值和分贝档标准电压值都可任意进行设置。图1.3.10是它的图标和面板。
按SETTINGS(参数设置)按钮时,就会弹出图1.3.11的对话框,可以设置多用表内部的参数。


   3. 示波器
   1).示波器的调整
    示波器的图标和面板如图1.3.12所示,与实际的示波器基本相同,各项调整也和实际的示波器相似。
通道(A或B)衰减器(V/div)应根据被测信号的大小调节,既要使显示的波形尽量大,又不能超出显示范围。扫描时基(Time base)的调整,要和被测信号的周期(频率)相适应,显示波形的个数不应太多,也不能太少,一般以显示一个完整波形为宜。
若波形不够稳定,不便于观测,可随时按下O/I开关或Pause按钮,停止或暂停仿真,也可以设置图1.3.14中的Pause after each screen 选项,这样,当显示波形到达屏幕右端时,会暂停仿真(单击Pause按钮,即可恢复仿真),然后按下示波器面板上的Expand按钮,将面板展开如图1.3.13所示,在此情况下,因为会产生时间的积累,所以,调节扩展面板窗口下的水平滚动条,可以观测到整个仿真阶段任意时刻的波形,包括刚接通电路或改变电路参数后瞬间的暂态过程,和电路达到稳定状态时的波形。
为了在仿真过程中(即不停止或暂停仿真)观测到稳定的波形,应对扫描触发进行仔细的调整,默认的触发信号选择为“Auto”,这样很难得到稳定的波形(波形杂乱或水平滚动),一定要指定用某一路被测信号(即选择“A”或“B”)触发,然后调节触发电平(Level),但是,在仿真过程中调节触发电平,一般不会立即起作用使波形稳定,这一点与实际的示波器不同,正确的方法是:先调节触发电平到某一值(大约+3.00或-3.00),并按O/I开关停止仿真,然后,再次按O/I开关,重新启动仿真,一般情况下,此时会无波形显示,但只要再稍微调节一下触发电平,即可显示出十分稳定的波形。这种方法适用于观测稳定状态下的波形,因为在这种情况下不会产生时间的积累,所以,在图1.3.13示波器扩展面板窗口下,不能观测到电路接通或参数改变后瞬间暂态过程的波形(扩展面板窗口下的水平滚动条不起作用)。
游标1                游标2                                                               

时基                显示方式                游标1处坐标                X位移                触发信号                触发电平                游标2处坐标                Y输入方式                Y轴
衰减                Y轴位移                B通道                两游标间坐标差值                保存                反转                复原
图 1.3.13 示波器的展开面板
在图1.3.13所示的示波器扩展面板窗口下,可以进行示波测量:拖曳游标,可以在下面的数据框中直接读取游标处的波形数据,以及两个游标间波形数据和时间的差值。按下Reduce按钮,可缩小示波器面板至原来大小。按下Reverse按钮,可反转示波器屏幕的前景和背景颜色。按下Save按钮,可以以ASCII码格式存储波形数据文件(.scp),该文件可以用任何一个文本编辑软件打开和编辑,也可以在EWB的分析图形窗口(将在下一小节介绍)下还原出原来的波形。为了减小波形数据文件的大小,最好在波形稳定的情况下保存。
如果希望显示的波形更精细,可以在Analysis | Analysis Options | Instruments对话框(图1.3.14)中,先去掉Generate time steps automatically 单选钮的默认选择,然后,增加Minimum number of time points(最少时间点数)的数值,但是,增加这个数值将增加分析的运算量和运行时间,要求计算机具有较快的处理速度,如果电路中接有测量表计,还可能引起表计示值不稳定,所以,在一般情况下,以保持Generate time steps automatically(自动产生时间步长)的默认选择为好,这样,Minimum number of time points和Maximum time step两项由程序自动设置。
   2).在分析图形窗口下观测和保存波形
EWB的分析图形窗口(Analysis Graphs)是一个多用途的显示工具,在此窗口下,可以观测电路的波形,而EWB所能进行的每一种分析(见1.2.1小节EWB的Analysis菜单),也都会在分析图形窗口中产生一个相应的图形页,将分析的结果以曲线形式显示出来,在此窗口下,还可以进行曲线和波形的存储或打印。分析图形窗口可能会包含多个图形页,图形页的多少由已经进行过的分析来决定。单击分析图形窗口上方的页标签按钮可以选择要观察的图形页。本小节仅介绍在分析图形窗口中观测和存储波形的方法,EWB其它分析产生的图形页,观测和存储方法相同。
在EWB工具栏中选择图形工具 ,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,都可以激活分析图形窗口。在此之前,若没用示波器观测过波形,刚打开的分析图形窗口中将没有示波器页(Oscilloscope)显示。当建立一个电路,连接好示波器,并打开O/I开关,对电路进行仿真并且观测波形时,在分析图形窗口中即建立起一个示波器页(Oscilloscope),并在其中开始显示波形(见图1.3.15),波形显示的效果也与示波器的调节有关(见前一小节示波器的调节),这里实际上是再现示波器上的波形,如果示波器的调节使波形显示非常稳定,那么,在图形窗口下显示的波形也将是非常稳定的,如果示波器上显示的波形不能稳定,则在图形窗口下显示的波形也是不稳定的,这时,也会产生时间的积累,并随着仿真时间的延长,图形窗口下显示的波形会越来越密集,以至不能正常观测,由于图形窗口没有水平滚动条,不象在扩展的示波器窗口下那样,移动水平滚动条可以展开波形,这时,需要按下O/I开关或Pause按钮,停止或暂停仿真,然后,通过设置适当的显示时间范围(见下面参数设置),即选择一个适当的时间片断,以展开波形。按住鼠标左键,在密集波形的适当位置拉出一个矩形框,以选择一个适当的时间片断,放开左键后,框中的波形也会被放大展开。由于这种情况下可以看到整个仿真阶段的波形,所以,对于暂态过程(如震荡器的起震过程)的观测是非常有用的。
调节示波器以改变显示的波形,图形窗口中的波形并不能随之而改变,需按O/I开关停止仿真,然后再次按O/I开关,重新启动仿真,图形窗口中的波形才会被刷新。
   (1).设置波形显示的各项参数
为了使显示的波形便于观测,需参照如下的步骤设置各项参数:
    在窗口的图形区单击鼠标左键,使窗口左边沿处的红色三角标志  由页标签处移到图形区,此时,工具栏右面的几个图标  处于激活状态(图1.3.15)。在 Analysis Graphs窗口的工具栏中选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(图1.3.16),即可设置各项参数。
⑴. General页(图1.3.16):设置标题、栅格、指针等。
  ①. Tile栏:设置图形页的标题(标题内容可结合电路自定)及字体。在有多个图形页时,标题可用来标示每一个图形页。
      ②. Grid栏 :设置栅格。选中Grid On 复选框则显示栅格,否则不显示栅格。Pen Size、Color分别设置格线的粗细和颜色(见图1.3.19)。
  ③. Trace Legend栏:选中Legend On 复选框则在图形页中显示迹线图例(见图1.3.19)。
  ④. Cursors 栏:设置指针。若需进行示波测量,则选中Cursors On 复选框,以便显示指针及资料窗口(见图1.3.19)。
Single Trace单选钮:在资料窗口中只显示一条迹线的数据,显示哪条迹线的数据,由计数器Trace中的迹线标号决定。
All Trace单选钮:在资料窗口中显示所有迹线的数据。
⑵. Left Axis、Bottom Axis、Right Axis、Top Axis页:
四个页面分别用来设置左、下、右、上四个标尺。
一般情况下,只需要下、左一对X、 Y标尺,此时,可将上、右二标尺页中Axis栏的Enable复选框中的√去掉。但是,当被观测的两个波形差别较大,很难共用一对X、Y标尺时,就需要用到下、左、上、右多个X 、Y标尺,例如,当两个被测信号大小差别很大时,若共用一个Y标尺,为了使大信号的波形不超出显示范围,则必须设置较大的刻度范围(见下面Range设置),这必然使小信号的显示波形很小,若两个信号各用一个Y标尺,设置不同的标尺刻度范围,则会使两个波形都得到满意的显示效果(见图1.3.19)。在用示波器观测波形时,若示波器A、B二通道的Y轴衰减(V/div)设置不同,则在图形窗口下,会自动产生两个设置不同的Y标尺。
四个标尺的设置页面基本相同,下面以图1.3.17所示下标尺(Bottom Axis)页面为例说明。
  ①. Label栏:设置标尺的标签及字体,若两个波形各用一个单独的标尺,则在标尺的标签中应注明与其关联的迹线(见下面Traces页的Label设置)。
          ②.Axis栏:设置显示/隐藏标尺,以及标尺线的粗细、颜色。
  ③. Scale栏:设置刻度为线性、对数、分贝等。
          ④. Range:设置标尺的刻度范围。
对于显示波形的示波器页(Oscilloscope),上、下标尺一般为时间刻度,如果示波器的调节使得波形非常稳定,则图形窗口中的波形也是非常稳定的,一般不需要再设定时间范围。如果示波器上的波形不稳定,则图形窗口中的波形也不稳定,并会产生时间的积累,随着仿真时间的延长,波形会越来越密集,为仔细观测波形,需要等波形稳定后,按下O/I开关或Pause按钮,停止或暂停仿真,然后,设置显示的时间范围,或在密集的波形中,按住鼠标左键,拉出一个矩形框,选择一个很小的时间片段,放在图形窗口中放大显示。若想观测电路稳定时的波形,则时间片段应选在波形稳定的时间段,若电路无明显的暂态过程,则时间起点(Minimum)可从0开始,时间终点(Maximum)与起点(Minimum)之间的差值要与波形的周期相匹配,以便使显示的波形便于观测,一般以显示1~2个完整波形为宜。如果想观测暂态过程,则需要把时间片段设置在起始时间段。
        左、右标尺(Left Axis、Right Axis)的刻度范围(Range),要根据显示波形的大小设置,既要使波形尽量大(便于观测),又要保证不超出显示范围。若两个波形选用单独的Y标尺,则二标尺可设置不同的刻度范围,以适应对应的波形。
  ⑤. Divisions:设置刻度的分段数、重复频率、精度等。
⑶. Traces页(图1.3.18):设置各迹线的特性。
  ①. Trace:指定进行设置的迹线序号。每条迹线需分别设置。
  ②. Label:设置指定迹线的标签,该标签显示在图例中。
  ③. Pen Size、Color:设置指定迹线的粗细和颜色。两个波形最好设置不同的颜色以便于区别。
  ④. X Range、Y Range:设置与指定迹线相关的X、Y标尺。
  ⑤. Offsets:设置迹线相对于标尺零点(或起点)的偏移量,一般设置为0。偏移量的默认值和示波器的Y轴位移调节有关。
图1.3.18中设置第2条迹线,标签为output,粗细为一个点,与下(Bottom Axis)、右(Right Axis)标尺相关,X、Y偏移量为0。
图1.3.19示出了两个大小差别很大的波形的显示效果,说明了迹线的颜色、标签、图例以及标尺标签的作用及其设置方法。两个波形选用了独立的Y标尺,以便设置不同的标尺刻度范围,此外,在General页的Trace Legend栏选中Legend On 复选框,以便显示迹线图例。
正弦波以红色显示,矩形波以兰色显示(迹线的颜色由Trace页的Color设置),图例指明,红色迹线(正弦波)的标签为input,兰色迹线(矩形波)的标签为output(迹线的标签由Trace页的Label设置),左标尺标签中包含有迹线标签input,右标尺标签中包含有迹线标签output(标尺标签由标尺页面的Label设置,图1.3.17下标尺设置页面中为下标尺设置标签为Time(Seconds)),由此可知,左标尺与正弦波关联,右标尺与矩形波关联。当然,Traces页的 X Range、Y Range也必须作相应的设置。因正弦波较小,所以,左标尺设置较小的刻度范围(-5 ~ +5),而矩形波较大,故右标尺设置较大的刻度范围(-25 ~ +25),这样,两个波形的显示效果都比较理想。
要在示波器页(Oscilloscope)中显示栅格、图例和游标,除利用上述参数设置外,也可以利用工具栏中的栅格工具(toggle grid)、图例工具(Toggle legend)和游标工具(Toggle Cursors)。如要去除显示,可再次单击相应工具。在显示游标的同时,出现一个资料窗口,显示出被选中的波形(单击该波形以选中之)在游标处的数据,移动游标即可对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
   (2).保存和打印波形
选择工具栏中的保存工具,在保存文件设置窗口设置路径和文件名,系统会自动赋予.gra扩展名,按“保存”按钮,即可把分析图形窗口下的各图形页保存到指定的图形文件中,该文件一般尺寸较大,为尽量减少磁盘空间的占用,在保存文件之前,应利用工具栏中的剪切工具,将不需要的图形页剪切掉(先选择该页,再点按剪切工具)。
按上面的方法保存的.gra文件不是标准格式的图形文件,只能在EWB的分析图形窗口下打开。在扩展的示波器窗口下保存的文本格式的波形文件(.scp文件),也可以在分析图形窗口下打开以再现示波器波形。注意,每打开一个 .gra或.scp文件,即将该文件中所有的图形页都添加到该窗口中,以至窗口中的图形页很多,重新保存时文件非常大。
当电路参数改变时,分析图形窗口的示波器页(Oscilloscope)中显示的波形将随之更新,若打算把不同参数下的波形以不同的示波器页(Oscilloscope)显示,可以先将各参数下的示波器页(Oscilloscope)分别以独立文件保存,然后再将这些文件在同一个分析图形窗口下依次打开,将各文件中的示波器页(Oscilloscope)都添加到该窗口中。也可以利用工具栏中的剪切工具,先将当前的示波器页(Oscilloscope)剪切到粘贴板上暂时保存,然后改变电路参数,建立新的示波器页(Oscilloscope),显示新参数下的波形,再利用粘贴工具,将原参数下的示波器页(Oscilloscope)粘贴回来。利用这两种方法,都可以建立一个多示波器页(Oscilloscope)的分析图形窗口,将多种参数下的波形保存在同一个图形文件中。   
按动工具栏中的打印工具(Print) ,在打印设置窗口,按照示波器页(Oscilloscope)标签在分析图形窗口中排列的序号选择打印页,按“确定”按钮,即可打印示波器页(Oscilloscope)。
按下图形窗口工具栏中的copy按钮,可将当前打开的图形页复制到粘贴板上,进而把它粘贴到电子文档中,也可以借助于图形和图象处理软件(如Photoshop),把它保存为一个标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)文件,以备它用。

   4. 函数发生器
函数发生器可用来产生正弦波、三角波和方波信号,其图标和面板参见图1.3.20。占空比参数主要用于三角波和方波波形的调整。幅值参数为信号波形的峰值,可以在右面文本框中直接输入精确的数值。

   5. 波特图仪
波特图仪即通常实验室使用的扫频仪,可以用来测量和显示电路的幅频特性与相频特性。波特图仪的图标及其面板见图1.3.21。和实际扫频仪一样,波特图仪有IN和OUT两个端口,它们的+V和-V端分别接电路入口和出口的正端,而-V端分别接电路入口和出口的负端。和实际扫频仪不同的是,在EWB中使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入AC(交流)信号源,但对其信号频率并无特殊要求,频率测量的范围由波特图仪的参数设置决定。
电路启动后可以修改波特图仪的参数设置(如坐标范围)及其在电路中的测试点,但修改以后需重新启动电路,以确保曲线显示的完整与准确。波特图仪各部分参数的设置见图1.3.21。

                  
垂直坐标(幅值/相位)范围调节:
坐标类型:
log:对数     lin:线性
F:坐标终点 I:坐标起点                               
水平坐标(频率)范围调节:
坐标类型:
log:对数     lin:线性
F:坐标终点  I:坐标起点
                               
幅频/相频特性选择               
  +V  -V
  接电路
  输入端          +V  -V
   接电路
   输出端                                               
                                                       
         
       
        数据存盘
       
       
       
       
       
                游标        游标移动钮        游标处水平
坐标读数        游标处垂直
坐标读数       
图1.3.21 波特图仪的图标和面板
打开波特图仪的面板可以观测被测电路的幅频和相频特性。拖曳游标可读取曲线各点的数值。如需提高读数的精度,可以在Analysis/Analysis  Options/Instruments对话框中增加波特图显示点数的设置值,如图1.3.22所示,其默认设置为100,增加这个值的代价是增加运行时间。此外还可以缩短频率轴的范围,展开感兴趣频段的显示曲线,提高读数的精度。波特图仪面板参数修改后,建议重新启动电路,以确保曲线的精确显示。
按Save按钮,可以将当前的幅频和相频特性波特图保存到 .bod文件中,这是文本格式文件,可以被任何字处理软件打开和编辑,也可以在EWB的分析图形窗口中打开,建立一个波特图页(Bode),重现原来的波特图。
在EWB的分析图形窗口中也可以显示波特图。建立仿真电路并连接好波特图仪,按I/O开关,对电路仿真,然后,在EWB的工具栏中选择图形工具 ,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,激活分析图形窗口,在分析图形窗口即建立一个波特图页(Bode),并显示波特图(见图1.3.23)。和在分析图形窗口中显示波形一样,波特图也是波特图仪显示结果的再现(尽管波特图仪面板不必打开),所以,显示结果与波特图仪的设置有关。
在分析图形窗口(Analysis Graphs)的工具栏中选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(见图1.3.16),即可设置波特图页(Bode)各项参数,设置方法与示波器页的设置相同,可参照第16页示波器的介绍中有关设置波形显示的各项参数部分。
要在波特图页(Bode)中显示栅格和游标,除利用参数设置外,也可以利用工具栏中的栅格工具(toggle grid)和游标工具(Toggle Cursors)。在幅频或相频特性区单击,然后按动工具栏中的栅格工具和游标工具,即可在该区域产生栅格和游标,如要去除显示,可再次单击相应工具。在显示游标的同时,出现一个资料窗口,显示出被选中的曲线(单击该波形以选中之)在游标处的数据,移动游标即可对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
按照保存和打印波形的方法,可以保存和打印波特图。按下图形窗口工具栏中的copy按钮,也可将当前的Bode页复制到粘贴板上,进而把它粘贴到电子文档中,也可以借助于图形和图象处理软件(如Photoshop),把它保存为一个标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)文件,以备它用。
和波特图仪相比,在分析图形窗口中显示波特图有很多优点,因为分析图形窗口可以最大化,可以设置各项参数,还具有栅格和游标,所以,显示曲线更加清晰,测量更加精确,且可以在电子文档中粘贴,或以标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)文件保存和打印。

   6. 字元发生器
字元发生器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,用于数字逻辑电路的测试。图标和面板如图1.3.24 a、b所示。
在字元编辑区,16bit的字信号以4位16进制数编辑和存放。可以存放1024个字元,地址编号为0-3FF(hex)。编辑区内的显示内容可以通过滚动条前后移动。使用鼠标器单击可以定位和插入需编辑的位置,然后输入16进制数码,注意:在字元编辑区输入必须在纯西文方式下进行。也可以在面板下部的二进制字元输入区输入二进制码,在地址编辑区可以编辑或显示与字元地址有关的信息。其中Edit区显示当前正在编辑的字元的地址,Current区显示当前正在输出的字元的地址,Initial区和Final区分别用于编辑和显示输出字元的首地址和未地址。字元发生器被激活后,字元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16个小圆圈内实时显示输出字元各位(bit)的值。
    字元的输出有STEP(单步)、BURST(单帧)、CYCLE(循环)三种方式。单击一次STEP按钮,输出一个字元,这种方式可用于电路的单步调试。按下BURST按钮,则从首地址开始至未地址结束,连续逐个地输出字元。按下CYCLE按钮则循环不断地进行BURST方式的输出。BURST和CYCLE情况下的输出节奏由输出频率的设置决定。选中某地址的字元后,按下Breakpoint按钮则该地址被设置为中断点。在BURST输出方式下,当运行至该地址时输出暂停。再单击Pause或按F9键则恢复输出。

        外触发输入
数据准备好输出端                               
                        字元地址编辑区               
16路逻辑信号输出端                       
图1.3.24 a 字元发生器图标
                字元编辑区               
输出方式

触发方式

频率调节

二进制字元输入区
清除字元编辑区

  打开字元文件  

字元文件存盘  

    按递增编码  

     按递减编码  

    按右移编码           
按左移编码                               
                                       
                       
字元输出端,实时显示输出字元各位的值               
                                       
                                       
                                       
                                       
                                       
图1.3.25  Pattern对话框                                图 1.3.24 b字元发生器面板               
    当选择INTERNAL(内部)触发方式时,字元的输出直接由输出方式按钮(STEP、
BURST、CYCLE)启动。当选择EXTERNAL(外部)触发方式时,则需接人外触发脉冲信号,并定义“上升沿触发”或“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。此外,在数据准备好输出端(Data ready)还可以得到与输出字元同步的时钟脉冲输出。
    按下Pattern按钮弹出图1.3.25所示的对话框,图中前三个选项分别为清除、打开、存盘,用于对编辑区的字元进行相应的操作。字元存盘文件的后缀为“.DP”。后四个选项用于在编辑区生成按一定规律排列的字元,例如,若选择递增编码,则按0000-03FF排列;若选择右移编码,则按8000,4000,2000…逐步右移一位的规律排列,其余类推。
   7. 逻辑分析仪
逻辑分析仪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。
逻辑分析仪的图标和面板如图1.3.26所示,面板左边的16个小圆圈对应16个输入端。小圆圈内实时显示各路输入逻辑信号的当前值。按从上到下排列依次为最低位至最高位。逻辑信号波形显示区以方波形式显示16路逻辑信号的波形。通过设置输入导线的颜色可修改相应波形的显示颜色,波形显示的时间轴刻度可通过面板下边的Clocks per  division予以设置。拖曳游标可读取波形的数据。在面板下部的两个方框内显示游标处的时间读数和逻辑读数(4位16进制数)。
                                拖曳游标可读取波形数据               
                       
               
信号波形显示区       
       





               
                       
                       
               


16路输入当前值       
                       
16路输入信号                       
                       
                       
                       
                       
                显示预触发波形       
外时钟输入        时钟控制输入        触发控制输入               
                               
                        复位       
                                游标处时间读数                游标处逻
辑读数                采样时间设置                时间刻度设置                触发模式设置
        图1.3.26 逻辑分析仪的图标和面板
触发方式有多种选择。单击Trigger区的Set按钮弹出触发模式对话框如图1.3.27所示。
对话框中可以输入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,分为如下八种组合情况:
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(or 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l(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。
通过Analysis|Analysis Options|Instruments中关于触发的选项,可以设置触发前和触发后数据采集的点数以及触发门限值,如图1.3.28所示。触发发生后,逻辑分析仪按照设置的点数显示触发前波形和触发后波形,并标出触发的起始点。在触发前,单击Stop按钮可显示触发前波形。任何时候单击Reset按钮,逻辑分析仪就会复位,显示的波形清除。
      单击面板下部Clock区的Set按钮弹出如图1.3.29的对话框,该对话框用于设置波形采集的控制时钟,可以选择内时钟或者外时钟;上跳沿有效或下跳沿有效。如果选择内时钟,还可以设置其频率。此外,Clock qualifier(时钟限定)的设置决定时钟控制输入对时钟的控制方式,若该位设置为1,表示时钟控制输入为1时开放时钟,逻辑分析仪可以进行波形采集;若该位设置为0,表示时钟控制输入为0时开放时钟;若该位设置为X,表示时钟总是开放,不受时钟控制输入的限制。 该对话框也可设置触发前点数、触发后点数以及触发电平。
   8. 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,这一功能给数字逻辑电路的设计与仿真带来了很大的方便。图1.3.30是其图标和面板。
由电路导出真值表的方法与步骤是: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,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。然后按下“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或直接由真值表得到简化的逻辑表达式,按下“真值表→简化表达式”即可。表达式中“’”表示逻辑变量的“非”。
                        输入端                真值表区                转换方式选择        八个输入端                输出端
                                    
                               
                               
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→与费电路
逻辑表达式栏
                               
                               
                               
                               
                               
                               
图1.3.30 逻辑转换仪的图标和面板
    可以直接在逻辑表达式栏输入表达式(“与一或”式及“或一与”式均可),然后按下“表达式→真值表”按钮,得到相应的真值表;按下“表达式→电路”按钮得到相应的逻辑电路图;按下“表达式→与非电路”按钮得到由与非门构成的电路。

   1.3.3电路的运行与测试
    下面,以图1.3.31 所示的微分电路为例,说明电路的运行和测试方法。
1.按§1.3的操作方法连接好电路,设置好元件的参数;
2.双击函数发生器的图标以打开其面板,设置函数发生器的参数:
波形:矩形波                频率:1KHz        占空比:50% ,即为方波                幅值:10V
3.双击示波器的图标以打开其面板,设置示波器的参数:
时基:10ms/div                Y轴衰减:10V/div
分别双击示波器A和B通道的连线,打开连线特性对话框,设置连线的颜色,则波形即以此颜色显示;
4.点击主窗口右上角的启动/停止开关,使电路运行;
5.调节示波器的触发电平(Level),使示波器的屏幕上显示稳定的波形,调节A和B通道的Y轴位移(Y Position),移动波形以便于观察;
6.点按Expand 按钮,将面板进一步展开,拖曳游标到适当位置,读取波形参数,如尖脉冲的幅值,电路的时间常数。也可以转到图形窗口观察和测量波形。
   1.3.4实验结果的输出
     实验结果的输出有多种方法,可以存储为一个文件,也可以打印输出。
1.电路的保存
存储电路文件的方法与Windows其它软件保存文件的方法相同:选择File | Save 菜单命令,或者按“保存”按钮,在打开的Save窗口中指定保存文件的路径和文件名,系统会自动赋予.ewb扩展名,即可将建立的电路连同描述窗口一起保存在文件中。以备以后在EWB下重新打开。
2.电路图的保存
在EWB窗口,选择Edit/Copy as Bitmap菜单命令,此时鼠标器指针成为十字形,将该十字指针移动到电路工作区,按下鼠标左键然后拖曳形成一个矩形,再释放鼠标按键,这时包围在该矩矩形区域内的图形即被输出至剪贴板,然后,可将其作为一个对象粘贴到电子文档(如Word文档)中保存,也可以粘贴到图形和图象编辑软件(如Photoshop)的新建文件中,以标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)保存,以备它用。
3.波形、曲线的保存和打印
在波特图仪的面板上和示波器的扩展面板上有一个Save按钮,可以将波特图仪上的幅频、相频特性曲线和示波器上显示的波形以文本格式文件保存,扩展名分别为.bod和.scp。
按EWB工具栏上的图形工具,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,即可激活EWB的分析图形窗口(Analysis Graphs),在窗口中将新建一个示波器页(Oscilloscope)或波特图页(Bode),并在其中再现示波器上的波形,或者扫频仪上的幅频和相频特性曲线。
在图形窗口下选择工具栏中的保存工具,可以将图形窗口下的各图形页,如示波器页(Oscilloscope)、波特图页(Bode)、交流频率分析页(AC Analysis)、暂态分析页(Transient)等保存为一个.gra文件,该文件为图形文件,一般尺寸较大,但不是标准的图形格式文件,只能在EWB的分析图形窗口下打开。
按下图形窗口工具栏中的copy按钮,可将当前打开的图形页复制到Windows的粘贴板上,然后,可将其作为一个对象粘贴到电子文档(如Word文档)中保存,也可以粘贴到图形和图象编辑软件(如Photoshop)的新建文件中,以标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)保存,以备它用。
打印输出实验结果可以选择File/Print(文件/打印)命令,弹出图1.3.32打印选项对话框,其中包含了多项打印选项,在Circuit一组中有Schematic(电路图)、Description  (电路描述)、Parts list(器件列表)、Model List(模型列表)、Sub Circuit(子电路),在Instruments一组中有Multimeter(万用表)、Oscilloscope(示波器)、XY Plot(曲线)等,可根据需要选择。

   1.3.5 EWB的分析功能
    EWB提供多种分析功能:直流工作点分析、交流频率分析、暂态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点—零点分析、传递函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析、蒙特卡洛分析等。在此仅对几种基本的分析(直流、暂态及交流频率分析等)作概括介绍,其中包括每种分析的作用、分析如何建立、对话框项目的设定及如何测试分析结果等。
    1.直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)
直流工作点分析的目的是确定电路的工作点。在进行直流工作点分析时,电路中的交流源将被置零,电容开路,电感短路,然后计算静态工作点。直流分析是对电路进行进一步分析的基础,其结果通常可用于更进一步的分析。例如在对晶体二极管和三极管进行交流分析时,首先需要了解它的直流工作点。
在进行直流工作点分析时,电路中的数字器件将被视为高阻接地。
  1). 直流工作点分析步骤:
(1).在电子工作台上创建需进行分析的电路图。
(2). 选择Circuit(电路)| Schematic Options(电路图选项)命令,在Schematic Options | Show / Hide会话框中选择Show Nodes (显示节点),把电路的节点标志显示在电路图上,以便于选取。
(3)选择Analysis(分析)| DC Operating Point( 直流工作点 )菜单命令。
  2). 测试结果
静态工作点分析完成后,EWB会在分析图形窗口建立一个直流偏置(DC Bias)页,把电路中所有节点的电压数值和电源支路的电流数值列表显示。
    2.交流频率分析(AC  Frequency  Analysis)
所谓交流频率分析,即分析电路的频率特性。在交流频率分析中,电路中的直流源将自动置零,交流信号源、电容、电感等均处在交流模式,输入信号设定为正弦波。所有的非线性元件都用它们的线性小信号模型代替,这些模型是由静态工作点得到的。交流分析主要分析输出与输入关系相对于频率变化的响应。
  1). 交流频率分析步骤:
        (1). 在电子工作台上创建需进行分析的电路图,选择Analysis(分析) | AC Frequency(交流频率)菜单命令。
(2).在弹出的AC Frequency Analysis 对话框(图1.3.33)中,参照表1.3.1,设置分析的起始频率(Start Frequency)、终点频率(End Frequency)、扫描形式(Sweep type)、显示点数(Number Points)和纵向尺度(Vertical scale),将需要分析的电路节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
        表1.3.1
项目        说明及缺省值
起始频率(Start Frequency)        1Hz
终点频率(End Frequency)        1GHz
扫描形式(Sweep type)        十进制/线形/倍频程  缺省值:十进制
显示点数(Number Points)        100
纵向尺度(Vertical scale)        线形/对数/分贝   缺省值:对数
需要分析的节点(Nodes for Analysis)        编号(Reference ID)节点
  (3). 确定要分析的节点。将需要分析的电路节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中。需事先选择Circuit|Schematic Options菜单命令,在打开的Schematic Options会话窗口中选择Show/hide页,选中其中的Show nodes复选框,以显示电路的节点。
 (4). 按Simulate按钮以启动仿真。
 2). 分析结果
交流频率分析的结果,可在随即打开的分析图形窗口中建立交流频率分析(AC Analysis)页(图 1.3.34),显示被分析节点的幅频和相频特性曲线。
将图形窗口最大化,在幅频或相频特性区单击,然后按动工具栏中的栅格工具按钮(toggle grid) 和游标工具按钮(Toggle Cursors),即可在该区域产生栅格和游标,同时出现一个资料窗口,显示出相应曲线在游标处的数据。如要去除栅格和游标,可再次单击栅格工具按钮和游标工具按钮。也可以通过交流频率分析(AC Analysis)页的参数设置,显示栅格和游标。
交流频率分析页参数的设置与示波器、波特图仪相同,可参照第16页示波器的介绍中有关设置波形显示的各项参数部分。如果用波特图仪连至电路的输入端和被测节点,同样也可以获得交流频率特性,详见1.3.2节有关波特图仪的内容。
单击某条曲线以选中该曲线,即可移动游标对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
按照节1.3.4介绍的方法,可以以多种方式保存和打印幅频和相频特性曲线。
    在对模拟电路进行小信号交流频率分析的时候,数字器件将被视为高阻接地。
    3.暂态分析(Transient Analysis)
    暂态分析又称为时域暂态分析,即求取所选定的电路节点的时域响应,分析结果,显示该节点在整个显示周期中的电压波形。EWB计算电路对时间的响应,是将每一输入周期分割为无数的时间间隔,而在周期中的每个时间点执行一直流分析,因此,每一个节点的电压由一个完整周期中的各个时间点的电压来决定。在进行暂态分析时,直流电源保持常数,交流信号源随着时间而改变,电容和电感由能量储存模型来描述,利用数值积分方法来计算在每一个时间间隔中能量的转换量。
  1). 暂态分析步骤
(1). 在电子工作台上创建需进行分析的电路图,然后,选择Analysis | Transient(暂态分析)菜单命令,弹出Transient Analysis对话窗口如图1.3.35所示。
(2). 在Transient Analysis会话窗口,参照表1.3.2,设置各项参数。在Initial condition(初始条件)部分,如果选择Calculate DC Operate point(计算静态工作点),则EWB先计算电路的静态工作点,并以直流分析的结果作为暂态分析的初值条件;如果选择Set to zero(设为零),则暂态分析以零作为初值条件;如果选择User defined(使用者定义),则分析将从使用者所定义的初始状态起始。
                    表 1.3.2 暂态分析参数设置对话框
项目        含义和设置要求
Set to zero(设为零)        从零初始状态开始分析。缺省设置:不选。
User-defined(用户定义)        从用户定义的初始状态起始进行分析。缺省设置:不选。
Calculate DC operating point
(计算静态工作点)        由直流工作点分析结果作为初始条件进行分析。缺省设置:选用。
Start time(起始时间)        进分析的起始时间。必须大于或等于零且小于终止时间。缺省值:0秒。
End time(终止时间)        进行分析的终止时间。必须大于起始时间。缺省值:0.001秒。
Generate time steps automatically
(自动产生步进时间)        自动选择一个较为合理的或最大的时间步长。缺省设置:选用。
Minimum number of time points
(最少时间点数)        仿真输出的图上,从起始时间到终点时间的点数。缺省值:100点。
Maximum time step(最大步进时间)        仿真时能达到的最大时间步长。缺省值:1e-05秒。
Plotting  increment(绘图增量)        仿真输出图的时间间隔,缺省值:1e-05秒。
Nodes for analysis(分析的节点)        被分析的节点。
(3). 确定要分析的节点。将需要分析的电路节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中。需事先选择Circuit|Schematic Options菜单命令,在打开的Schematic Options会话窗口中选择Show/hide页,选中其中的Show nodes复选框,以显示电路的节点。
(4). 按Simulate按钮以启动仿真,即可在随即打开的分析图形窗口中显示被分析节点的电压波形。按“ESC”键,将停止仿真的运行。
  2). 分析结果
暂态分析(Transient Analysis)的结果,可在随即打开的分析图形窗口中建立暂态分析(Transient)页(图 1.3.36),显示被分析节点的电压波形,与示波器页基本相同。
暂态分析(Transient)页参数的设置与示波器页相同,可参照第16页示波器的介绍中有关设置波形显示的各项参数部分。
可以通过选择工具按钮或参数设置在暂态分析(Transient)页中显示栅格和游标,单击某条曲线以选中该曲线,即可移动游标对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
按照节1.3.4实验结果的输出中介绍的方法,可以以多种方式保存和打印暂态分析(Transient)页的方法。
也可以把示波器连至需观察的节点上,按O/I开关启动仿真,可得到相同的结果。

    4.各分析页的图形窗口
分析图形窗口是一多用途的显示工具,它可用来检测、调整及存储曲线和资料对照图表。EWB的每一种分析功能如交流频率分析(AC  Frequency  Analysis),暂态分析(Transient Analysis)等(详见1.2.1小节EWB的Analysis菜单),都会在分析图形窗口中建立一个相应的图形页,将分析结果以曲线或图表形式显示。在分析图形窗口还可以显示波形和波特图。用示波器观察波形时保存的ASCII码格式的.scp文件、用波特图仪观察波特图时保存的ASCII码格式的.bod文件,也可以在分析图形窗口下打开,重建示波器页(Oscilloscope)和波特图页(Bode),再现原来的波形和波特图。注意,每打开一个.scp、.bod、.gra文件,即将该文件中包含的所有图形页都添加到分析图形窗口中,有时可能造成图形页非常多,重新保存时文件非常大。
单击分析图形窗口上方的页标签按钮可以选择要观察的图形页。
在分析图形窗口(Analysis Graphs)的工具栏中选择特性(Properties)工具  ,可打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(见图1.3.16),即可设置图形页的各项参数。各图形页参数的设置方法基本相同,可参照第16页示波器的介绍中有关设置波形显示的各项参数部分。
为了帮助分析曲线图资料,可使用栅格及游标等来增加曲线图的资料分析能力。单击曲线图内的任一点,以选中曲线图,然后按工具栏中的栅格工具按钮(toggle grid),和游标工具按钮(Toggle Cursors),即可在选中的曲线图区域产生栅格和游标,也可以通过上面的图形参数窗口(Graph Properties)设置实现。在显示游标的同时,出现一个资料窗口,显示出被选中的曲线(单击该曲线以选中之)在游标处的数据,移动游标即可对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
如要去除栅格和游标,可再次单击栅格工具按钮和游标工具按钮。
在图形窗口下选择工具栏中的保存工具(Save as),可将分析图形窗口(Analysis Graphs)下的全部资料(包括所有图形页)以.gra文件保存,该文件属非标准格式的图形文件,会占用较多的磁盘空间,为了尽量减小文件的大小,在保存前,应利用工具栏中的剪切工具,将不需要的图形页剪切掉(先选择该页,再点按剪切工具)。
上述.gra文件可以在分析图形窗口(Analysis Graphs)下重新打开,重现原来的图形页。
按下图形窗口工具栏中的copy按钮,可将当前打开的图形页复制到粘贴板上,然后,可将其作为一个对象粘贴到电子文档(如Word文档)中保存,也可以粘贴到图形和图象编辑软件(如Photoshop)的新建文件中,以标准的图形和图象格式(.tif 、.jpg等)保存,以备它用。
按工具栏中的打印工具(Print),会打开‘打印’设置窗口,按照页标签排列的序号选择‘打印范围’ 或打印页,按“确定”按钮,即可将选中的图形页在打印机上打印出来。
第二部分 EWB基本实验
一、电路分析实验
实验一 电阻电路及基本电路理论研究
一. 实验目的
  1. 了解EWB的基本界面,学习EWB的基本操作;
  2. 学习基本元件的使用、模拟电路的建立和仿真测试。
二. 实验电路说明
    图 2.1.1 a、b、c电路用来验证叠加原理。图 a 为二独立源共同作用的电路,图b、c分别为二独立源单独作用的电路。分别测量二独立源共同作用时的各支路电流,及二独立源分别单独作用时各支路电流的分量,用来验证叠加原理。
    图 2.1.2 a、b为验证电压源与电流源等效互换的电路。图a、图b分别用来测试电压源和电流源的外特性,电位器用作负载,0%为短路,键控开关断开时负载为∞,即开路。若二电路外特性相同,则验证了电压源与电流源之间等效互换的关系。

三. 实验内容及方法
  1. 验证叠加原理
1). 启动EWB。
        2). 按图2.1.1 (a)、(b)、(c) 所示同时建立三个实验电路。
   建立本电路用到的元件图标如下:

                                               
基本元件箱        电源箱        指示器件箱        电阻        电池        接地        电流表

(1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱、电源箱和指示器件箱图标,以便同时打开三个工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.1.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.1.1要求设置元件的参数。
电流表、电压表
模式((Value / Mode ):DC
(2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference ID和Show Value 两项,以便显示元件的编号和参数值。
(3).按图2.1.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
3). 运行并测试电路
(1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
(2). 读取各电流表的示值并记录在电路描述窗口。
4). 保存电路
    选择File | Save 菜单命令,在打开的Save窗口中指定保存文件的路径和文件名,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中,再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中,然后,建立新的电路文件。
  2. 验证电压源与电流源的等效互换
1). 按图2.1.2 (a)、(b)所示同时建立两个实验电路。
   建立本电路用到的元件图标如下:

                                                                               
基本元件箱        电源箱        指示器件箱        电阻        电池        恒流源        电位器        电流表        电压表        转换开关        接地
(1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱、电源箱和指示器件箱图标,以便同时打开三个工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.1.2中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.1.2要求设置元件的参数。
电位器(可调电阻)
阻值 (Value / Resistance ):1KΩ
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省R,也可任意设定。
电压表、电流表
模式((Value / Mode ):DC
开关
                        控制键(Value /Key): 缺省为空格键(space),也可任意设定。
(2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference ID和Show Value 两项,以便显示元件的编号和参数值。
(3).按图2.1.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
2). 运行并测试电路
(1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
(2). 测试电路 (a) 的外特性
按动转换开关S1的控制键,接通电路的负载RL。
    按动电位器RL的控制键或者Shift+控制键,使RL阻值每次减小或增大5%,在0%-100%之间调节RL,分别读取电压表和电流表的读数。按动转换开关S1的控制键,断开电路负载RL,测量电路的开路电压,在电路描述窗口以列表形式记录各测量数据。
(3). 以US1/R1的值设置电路(b)中的电流源IS1,以相同的方法和步骤测试电路 (b) 的外特性,以列表形式记录各测量数据。在电路描述窗口以列表形式记录各测量数据。
3). 保存电路
选择File | Save菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中,再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中,保存文档。
5). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
1.列表比较实验步骤1的测试数据,验证叠加原理。
2.列表比较实验步骤2的测试数据验,分别作出电压源和电流源的外特性曲线,验证它们之间的等效互换关系。由数据生成曲线的方法请参照附录2 :在电子文档中由数据生成曲线的方法。




实验二 等效电源定理
一. 实验目的
  1. 了解EWB的基本界面,学习EWB的基本操作;
  2. 学习基本元件的使用、模拟电路的建立和仿真测试。
  3. 验证代文宁定理和诺顿定理。
二. 实验电路
        如图2.2.1 (a)、(b)、(c) 所示。
                                                                        (a)
                                                                        (b)
(c)
图 2.2.1
三. 实验步骤:
  1.启动EWB。
  2.按图2.2.1 (a)、(b)、(c) 所示同时建立三个实验电路
  建立本电路用到的元件图标如下:

                                                                               
基本元件箱        电源箱        指示器件箱        电阻        电位器        电池        恒流源        转换开关        接地        电压表        电流表

1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱、电源箱和指示器件箱图标,以便同时打开三个工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.2.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.2.1要求设置元件的参数。
电位器(可调电阻)
阻值 (Value / Resistance ):1KΩ
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省R,也可任意设定。
电压表、电流表
模式((Value / Mode ):DC
开关
                        控制键(Value /Key): 缺省为空格键(space),也可任意设定。
2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference ID和Show Value 两项,以便显示元件的编号和参数值。
3).按图2.2.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
  3. 运行并测试电路
1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
2). 测试电路 (a) 的外特性
按动转换开关的控制键,接通电路的负载。
    按动电位器的控制键或者Shift+控制键,则电路负载阻值每次减小或增大5%,使电路负载阻值在0%-100%之间改变,分别读取电压表和电流表的读数,按动转换开关的控制键,断开电路负载,测量电路的开路电压,在电路描述窗口以列表形式记录各测量数据。以测试结果中的开路电压和短路电流计算电路的入端电阻。
3). 以电路(a)的入端电阻设置电路 (b) 中电阻R4的阻值,以电路(a)的开路电压设置电路 (b) 中电压源US2的电压。
        按步骤2) 的方法测试电路 (b) 的外特性,在电路描述窗口以列表形式记录各测量数据。
4). 以电路(a)的入端电阻设置电路 (c) 中电阻R5的阻值,以电路(a)的短路电流设置电路 (c) 中电流源IS1的电流。
        按步骤2) 的方法测试电路 (c) 的外特性,在电路描述窗口以列表形式记录各测量数据。
4.保存电路
选择File | Save  菜单命令,在打开的Save窗口中指定保存文件的路径和文件名,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中,再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中,保存文档。
5. 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
1.列表比较各实验步骤1的测试数据。
2.根据测试数据,绘制电路(a)、(b)、(c) 的外特性曲线,由数据生成曲线的方法请参照附录2 :在电子文档中由数据生成曲线的方法。比较各曲线,验证代文宁定理和诺顿定理。

实验三 电路的暂态过程
一. 实验目的:
1.学习利用EWB对电路进行暂态分析的基本方法;
2.学习示波器的使用以及用示波测量法测量电路的时间常数;
3.了解一阶RC电路的暂态过程。
二. 实验电路:
    图2.3.1 (a) 为微分电路,(b) 为积分电路,用方波信号源作为电路的激励,以便用示波器观察连续的波形。键控电位器R2、R4用热键(默认为R)控制其电阻值,以改变电路的时间常数。示波器用来同时观测电路的输入(A通道)和输出(B通道)波形。
图 2.3.1(a)                               图 2.3.1(b)
三. 实验步骤:
启动EWB。
    建立本实验两个电路用到的元件图标如下:

                                                                               
基本元件箱        电源箱        仪器箱        电容        电阻        电位器        转换开关        接地        函数发生器        示波器       
  1. 建立实验电路
1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱图标和电源箱图标,以便打开基本元件工具栏和电源元件工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.3.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.3.1要求设置元件的参数。
电位器(可调电阻)
阻值 (Value / Resistance ):4.7KΩ
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省R,也可任意设定。
函数发生器:
                波形:矩形波
                频率(Frequency):1KHz
                占空比(Duty cycle):50%
                电压幅值(Amplitude ):5V,可直接在文本框中输入。
示波器:
时基(Time Base):先设定为0.2ms/div,实验中再进行调节。
触发选择:Auto
Y衰减:先设定为2V/div,实验中再进行调节。
2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference ID、Show Value和Show nodes,显示元件编号、参数和电路的节点。
3).单击元件工具栏中的仪器箱图标,打开仪器工具栏,选取(拖曳)示波器至电路设计窗口,并按图中位置摆放,双击示波器图标以打开其面板,将其移动到合适的位置,设置时基为0.10ms/div ,Y衰减为2V/div 。
4).按图2.3.1(a)所示连线,调整连线,使其比较整齐。分别双击示波器A、B通道的连线,打开连线特性对话框,设置连线的颜色,则波形即以此颜色显示。
5). 电路的保存
选择File | Save菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中。
  2. 运行并测试电路
1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
2). 双击示波器图标以打开示波器面板,适当调节示波器的时基(Time Base)和A、B通道的Y衰减(V/div)及位移(Y Position),使波形便于观测。
3). 按电位器的控制键或Shift+控制键,每次将阻值减小或增大5%,观察波形的变化。在50%时,参照13页“示波器的调整”方法调节示波器以显示稳定的波形;按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形;参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数;拖曳游标到适当位置,测量波形的幅值和电路的时间常数;按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。用同样的方法,将0%和100%时的波形也粘贴到字处理软件的文档中。使电位器恢复为初始(50%)状态。
  3.用EWB的暂态分析功能分析电路
(1).在EWB窗口选择Analysis | Transient(暂态分析)菜单命令,弹出Transient Analysis对话窗口(图2.3.2),照图2.3.2设置各项参数。
确定要分析的节点。将需要分析的电路节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
(2).按Simulate按钮以启动仿真,即可在随即打开的分析图形窗口(Analysis Graphs)中建立暂态分析页(Transient),显示被分析节点的电压波形。按“ESC”键,将停止仿真的运行。
(3).在分析图形窗口(Analysis Graphs)的工具栏中选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(见图1.3.16),设置暂态分析页(Transient)的各项参数,设置方法可参照16-18页示波器的介绍中 “设置波形显示的各项参数”部分。
(4).可以通过选择工具按钮或参数设置在暂态分析(Transient)页中显示栅格和游标,单击某条曲线以选中该曲线,即可移动游标对其进行测试,随着游标的移动,在对应的资料窗口中即显示出该曲线在游标处的数据。
(5).按下图形窗口工具栏中的copy按钮,将暂态分析页(Transient)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。按电位器的控制键,增大或减小其阻值,在0%和100%各进行一次分析,用同样的方法设置暂态分析页(Transient)的各项参数,并将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
        按图2.3.1 (b)所示建立实验电路。重复上面的步骤,分析图2.3.1 (b)所示电路。
        点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要点
画出所观察到的波形,求电路的时间常数。




实验四 电路的正弦稳态分析
一. 实验目的
1. 学习利用EWB进行正弦稳态分析的方法;
2. 了解正弦稳态电路中电压、电流间的关系;
3. 了解正弦稳态电路谐振时的特点。
二. 实验电路及说明:
    实验电路如图2.4.1所示。其中,R、L、C三元件构成串联电路,10V 11.1KHz正弦电压源作为电路的激励,交流电流表用来测量电路的电流有效值,三个交流电压表分别用来测量三元件上的电压有效值。电感元件为可调电感,电感量为80mH,可用设定的控制键在0%-100%之间改变。
三. 实验步骤:
  1. 启动EWB。
  2. 按图2.4.1 所示建立实验电路。
建立本电路用到的元件图标如下:
                                                                       
电源箱        指示器件        基本元件箱        电阻        电容        可调电感        正弦电压源        电流表        电压表        接地
    分别单击元件工具栏中的基本元件、指示器件和电源箱图标,以便打开相应的工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.4.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.4.1要求设置元件的参数。
可调电感
电感量(Value / Inductance):80Mh
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省L,也可任意设定。
函数发生器(正弦电压源)
                        波形:正弦
                        频率(Frequency):11.1KHz
                        占空比(Duty cycle):50%
                        电压幅值(Amplitude ):14.142V(有效值10V)
电压表、电流表
模式((Value / Mode ):AC
  3. 对电路进行仿真测试
1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
2). 按动可调电感的控制键,改变电感量,注意观察电流表示值的变化,找到为最大值的点,然后,使电感在25%-100%之间改变,在电流表为最大值的点要增加取点密度(每次可变化1%),而远离的点可拉大距离(每次可变化5%-10%),在每一点,分别读取各电流表及电压表的示值,在电路描述窗口列表记录测量结果。
3). 电感调节为初始状态(50%),在7KHZ-17KHZ之间改变函数发生器产生的正弦电压的频率(可直接在频率文本框中输入),测量每一点处各电流表及电压表的示值,列表记录在电路描述窗口。取点原则和方法与步骤2). 同。
  4.电路的保存
选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中,再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中,保存文档。
  5. 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 报告要求:
1.根据两组测量数据,分别验证总电压有效值与各部分电压有效值之间的关系、计算各点电路阻抗的模|Z|及阻抗角φ,列成表格。分别说明电路性质随电感量L及电源频率的变化规律。解释在电流最大点出现的特殊现象(如电感和电容电压相等且远远大于电源总电压等)。
2.根据两组测量数据,分别画出电流、电阻电压、电容电压和电感电压随电感量L和电源频率变化的曲线。由数据生成曲线的方法请参照附录2 :在电子文档中由数据生成曲线的方法。

实验五 功率因数的提高
一.实验目的
1.研究提高感性负载功率因数的方法及意义
2.了解EWB的基本界面,学习EWB的基本操作。
二.实验内容及步骤
        1.启动EWB。
2.按照图2.5.1联接实验电路,断开开关S,点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
3.读取并记录电压表UR、UL及电流表I、I1的示值,记录在电路描述窗口。
4.接通开关S,改变可调电容C的容量,使其在0%~100%之间变化,每次变化10%,读取并记录各电压表、电流表的示值,记录在电路描述窗口。
5.选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中,再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中,保存文档。
6.点击启动/停止开关,使计算机停止仿真。退出EWB。
三.实验报告要求及思考题
1.根据步骤3、4所测数据,计算各种情况下的λ、P、Q、S,写出计算式。
2.由步骤4所测数据,画出C—I曲线,找出使电源电流I为最小时的电容值。由数据生成曲线的方法请参照附录2 :在电子文档中由数据生成曲线的方法。
3.根据所测数据,说明提高功率因数的意义。为提高感性负载的功率因数,并联的电容容量是否越大越好?
4.实验过程中观察I1表的所示数值是否变化?为什么?



实验六 RC电路的频率特性
一. 实验目的
1. 学习利用EWB分析电路频率特性的方法;
2. 学习示波器、扫频仪的使用方法;
3. 了解典型电路的频率特性。
二. 电路及说明:
图 2.6.1
图 2.6.2
    如图 2.6.1、图 2.6.2所示。其中,R1、C1和R2、C2各构成一个实验电路,函数发生器连接到两个电路的输入端,同时也连接到示波器的A通道和扫频仪的输入端,以便观测输入信号波形,两个电路的输出端连接到示波器的B通道和扫频仪的输出端,以便观测输出信号波形和波特图。输入和输出信号电压分别用交流电压表M1、M2来测量。
三. 实验步骤:
启动EWB。
建立本实验两个电路用到的元件图标如下:
                                                                               
基本元件箱        指示器件        仪器箱        电容        电阻        转换开关        电压表        接地        函数发生器        示波器        扫频仪
  1.建立实验电路
1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱、指示器件工具箱和仪器箱图标,以便打开相应的工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.6.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按2.6.1要求设置元件的参数。
电压表
模式((Value / Mode ):AC
函数发生器:
                        波形:正弦
                        频率(Frequency):100Hz
                        占空比(Duty cycle):50%
                        电压幅值(Amplitude ):14.142V(有效值10V),可直接在文本框中输入。
示波器:
时基(Time Base):先设定为2.00ms/div,实验中再进行调节。
触发信号选择:A或B
Y衰减:5V/div
2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference
ID、Show Value 和Show Nodes三项,以便显示元件的编号、参数值和电路的节点号。
3).按图2.6.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
4).保存电路
选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中。
  2.用传统方法测试电路的频率特性
(1).点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
(2).读取电压表M1的示值,点击函数发生器频率右侧的↑按钮以提高频率,观察电压表M2的读数,找到M2读数为M1读数的0.707时的频率,即为电路的转折频率。在100HZz-8KHz之间取10点(在转折频率两侧增加密度),读取M2的读数,在电路描述窗口列表记录测量结果。
(3).将函数发生器频率调节到电路的转折频率,双击示波器图标以打开其面板,适当调节时基和Y衰减,使波形适中。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形,参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,拖曳游标到适当位置,测量并记录输入、输出波形的相位差。按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  3.用扫频仪测试电路的频率特性
双击扫频仪图标以打开其面板。
水平设置(Horizontal):log /lin:log                F: 80kHz          I: 50hz
        (1).幅频特性测试:按动幅频特性按钮(Magnitude)以选择幅频特性
垂直设置(Vertical):log /lin:log                F:0db         I:-40db
启动电路,在扫频仪的屏幕上即显示出电路的幅频波特图。
(2).相频特性测试:按动相频特性按钮(Phase)以选择相频特性。
                        垂直设置(Vertical):
图2.6.1 电路:log /lin:log                 F:0                I:-90
图2.6.1 电路:log /lin:log                 F:90                I:0
启动电路,在扫频仪的屏幕上即显示出电路的相频波特图。
(3).在分析图形窗口(Analysis Graphs)显示和保存波特图
在EWB的工具栏中选择图形工具 ,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,激活分析图形窗口(Analysis Graphs),建立一个波特图页(Bode),并再现扫频仪上的幅频和相频波特图。
在分析图形窗口(Analysis Graphs)的工具栏中选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(见图1.3.16),参照16-19页的方法设置设置波特图页(Bode)的各项参数,利用分析图形窗口(Analysis Graphs)工具栏中的栅格工具(toggle grid)和游标工具(Toggle Cursors),在幅频和相频特性区显示栅格和游标。
单击以选中某条曲线,移动游标对该曲线进行测试,在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的-3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮,将将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的波特图页(Bode)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  4.利用EWB的分析功能测试电路的频率特性
(1). 选择Analysis | AC Frequency菜单命令,弹出AC Frequency Analysis 对话框(图2.6.3),照图设置各项参数,并将电路的输出节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中,需事先选择Circuit|Schematic Options菜单命令,在打开的Schematic Options会话窗口中选择Show/hide页,选中其中的Show nodes复选框,以显示电路的节点。然后按下Simulate 钮,激活分析图形窗口(Analysis Graphs),建立一个交流分析页(AC Analysis),显示被分析节点的幅频和相频特性曲线。
(2).选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口,参照16-19页的方法设置交流分析页(AC Analysis)的各项参数。
(3).利用游标工具(Toggle Cursors) 和栅格工具(toggle grid),在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。
单击以选中某条曲线,移动游标对该曲线进行测试,在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的-3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮,将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的交流分析页(AC Analysis)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
用同样的方法建立、保存图2.6.2所示电路。并用后两种方法分析电路的频率特性。按图形窗口工具栏中的copy按钮,将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的各图形页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  5. 用交流频率分析法分析图2.6.4、2.6.5二电路
        方法同步骤4。保存电路到 .ewb文件,把电路图及分析结果-交流分析页(AC Analysis)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中,保存文档。
点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
1.列表整理步骤2的测试数据,根据测试数据作出图2.6.1电路的幅频特性曲线,由数据生成曲线的方法请参照附录2:在电子文档中由数据生成曲线的方法。
2.在实验报告文档中画出观察到的波形和特性曲线。
3.根据各项测试结果说明各电路的频率特性。


二、模拟电子技术实验
实验七 二极管应用
一.实验目的
1.了解普通二极管和稳压二极管的基本特性及它们典型的工作状态。
2.了解整流、滤波、稳压及限幅电路的工作原理。
3.学习利用EWB分析整流、滤波、稳压及限幅电路的方法。
二.实验说明
利用普通二极管的单向导电性可以构成整流、限幅等应用电路,在这些电路中,二极管工作在正向导通或反向截止状态。整流电路可以把交流电变为单向脉动电压和电流,输出电压的平均值

与负载电阻并联电容以构成电容滤波电路,可使输出电压波形变得比较平滑。在滤波电路的时间常数τ大于或等于3~5倍整流电源的半周期的情况下,输出直流电压

限幅电路可以把输入信号的正峰或负峰限制在某一电平上。
稳压二级管反向击穿时呈现恒压特性,利用这一特性可以实现稳压,使输出电压在输入电压和负载变化时都基本保持恒定。为使稳压电路正常工作,在任何情况下,必须保证稳压二极管始终工作在反向击穿状态,并且流过稳压二极管的电流始终大于稳定电流,而小于最大稳定电流。稳压电路的稳压性能通常用稳压系数S和动态内阻r表示:
                                       
三.实验步骤
启动EWB
  1.半波整流电路
1).按图2.7.1建立实验电路。
2).断开开关S。用示波器分别观测并记录输入、输出电压波形。测量输出电压平均值。
3).接通开关S,以接入滤波电容C,重复步骤2)。
  2.全波整流电路
1).按图2.7.2建立实验电路。
2).断开开关S1。用示波器观测并记录输出电压波形。测量输出电压平均值。
3).接通开关S1,以接入滤波电容C,用示波器观测并记录输出电压波形。测量输出电压平均值。
4).使负载电阻R在5%~100%之间变化,至少取5个测试点,读取电压表M1和电流表M2的示值,然后断开开关S2,由电压表M1读取开路输出电压,根据这些数据作出桥式整流─电容滤波电路的外特性曲线。
  3.稳压电路
1).按图2.7.3建立实验电路,稳压二极管选择Ln-1N4740(击穿电压为10V)。
2).在0%~100%之间调节电位器R 3,观察输出电压的变化情况,至少取5个测试点,读取电流表M1和电压表M2的示值,作V─I曲线,计算稳压系数S和动态内阻r 。
3).调节电位器R 3为50%,使输入直流电压在13.5V~16.5V之间变化,至少取5个测试点,观察输出电压的变化情况,至少取5个测试点,读取电流表M1和电压表M2的示值,作V─I曲线,计算稳压系数S和动态内阻r 。
4).在输入直流电压最高(16.5V)且负载电阻最大(R 3为100%)和输入直流电压最低(13.5V)且负载电阻最小(R 3为0%)两种情况下,读取电流表M3的示值。
  4.限幅电路
按图2.7.4建立实验电路。使直流电源U分别为13V,5V,0V,-5V,-10V,-15V,同时观察并记录输入与输出电压波形。
四.实验报告要求
1.将测量数据填入自己设计的表格。
2.绘制示波器上观测的波形。

实验八 晶体管基本放大器
一. 实验目的
1.学习用EWB仿真测试晶体管放大器的基本方法;
1.了解晶体三极管的电流放大作用及电压放大的基本原理,掌握电压放大倍数及动态范围的测试方法,了解负载电阻对电压放大倍数的影响;
2.了解放大器中的非线性失真,理解负反馈对放大器性能(非线性失真、电压放大倍数等)的影响;
3.学习用EWB测试放大器频率特性的方法。
二. 实验电路及说明:
图 2.8.1
    实验电路如图2.8.1所示。直流电流表IB、IC和直流电压表UCE,分别用来测量晶体管的基极、集电极静态电流和集电极及发射极之间的静态电压,而交流电压表Ui、Uo分别用来测量放大器的输入和输出信号电压。上偏置电阻RB为可调电阻,由设定的控制键(缺省为R)控制阻值的增减。与电容CE串联的键控开关S1由设定的控制键控制通断,以便控制CE的接通和断开。
三. 实验步骤:
        启动EWB。
  1.建立实验电路
1).分别打开基本元件箱、晶体管工具箱、指示器件工具箱和仪器箱,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.8.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.8.1要求设置元件的参数。
NPN型晶体管
model:                                                default / ideal
电位器(可调电阻)
阻值 (Value / Resistance ):                150KΩ
初始设置(Value /Setting): 50%
增量(Value /Increment): 5%
增量控制键(Value /Key): 可取缺省R,也可任意设定。
开关
控制键(Value /Key):                         K
电压表、电流表
按照其在电路中的作用,设置模式((Value / Mode )为AC或DC
函数发生器:
                波形:正弦
                频率(Frequency):1KHz
                占空比(Duty cycle):50%
                电压幅值(Amplitude ):5mV
示波器:
时基(Time Base):先设定为0.200ms/div,随频率变化再进行调节
触发选择:A或B
2).设置电路图的显示内容
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference
ID、Show Value两项,以便显示元件的编号和参数值。
3).按图2.8.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
4).电路的保存
选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中。
  2. 放大器仿真测试
1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
2). 在RB1为40%、50%、60%三种情况下,分别读取电流表IB、IC的读数,并由此计算晶体管的电流放大倍数。
使开关S1处于接通状态,在上述三种情况下,一边增大输入信号,一边用示波器同时观察输入和输出信号波形,直到输出波形刚要出现失真但还不太明显时为止。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形。参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,拖曳游标以测量输出电压的峰-峰值。按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
3). RB1为50%,输入信号电压有效值为3mV,读取交流电压表Ui、Uo的示值,计算放大器的电压放大倍数。
用示波器同时观察放大器的输入、输出信号波形,调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形,移动游标,测量输入和输出电压的幅值,计算放大器的电压放大倍数,并与前面的结果比较。将波形粘贴到字处理软件的文档中。
4). 将放大器的输入信号电压有效值增大为25mV,用示波器同时观察放大器的输入、输出信号波形,调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形,将波形粘贴到字处理软件的文档中。
5). 断开开关S1,使放大器的输入信号电压有效值增大为100mV,用示波器同时观察放大器的输入和输出信号波形,调节示波器使波形稳定。在分析图形窗口中显示波形,移动游标,测量输入和输出电压的幅值,计算放大器的电压放大倍数,并与前面的结果比较。将波形粘贴到字处理软件的文档中。
6). 将负载电阻RL减小为1KΩ,读取交流电压表Ui、Uo的示值,计算放大器的电压放大倍数,并和步骤5) 的结果比较,说明负载电阻对电压放大倍数的影响。
  3. 分析放大器的频率特性
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Nodes项,以便显示电路的节点号。
选择Analysis | AC Frequency菜单命令,在弹出的AC Frequency Analysis对话框中,参照图2.8.2设置各项参数,须将放大器的输出节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中。
按下Simulate 钮,对电路进行仿真,随之激活分析图形窗口并建立交流分析页(AC Analysis),显示出放大器的幅频和相频特性曲线。
选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口,参照16-19页的内容,设置交流分析页(AC Analysis)的各项参数,利用工具栏中的游标工具(Toggle Cursors) 和栅格工具(toggle grid) ,在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。移动游标,在对应的资料窗口中读出游标处的曲线数据,测量放大器的低频和高频转折频率,及频转折频率处的相位偏移。
按分析图形窗口工具栏中的copy按钮,将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的交流分析页(AC Analysis)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
  点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows98 . 关闭计算机系统。
四.实验报告要求
    1.根据步骤2). 的测量数据计算晶体三极管的电流放大倍数;
    2.在步骤2). 的三种情况下,用示波器测量放大器的输出电压的峰-峰值为何不同?说明放大器的动态范围和工作点之间的关系。
    3.根据步骤3).、 5) 、6)的测量数据分别计算放大器的电压放大倍数,说明几种情况下放大器的电压放大倍数为何不同?电压放大倍数与那些因素有关?
    4.在步骤5).中观察到的输出波形与前面的步骤(尤其是步骤4)中观察到的波形有何不同?为什么不同?
    5.说明在步骤5)中断开开关S1对放大器性能的影响。
    6.作出实验中观察到的输入、输出电压波形和幅频及相频特性曲线。

实验九 模拟运算电路
一. 实验目的
1.学习利用EWB建立并仿真模拟运算电路的方法;
2.学习模拟运算电路的测试方法;
3.了解常见模拟运算电路的特性和功能。
二. 实验电路及说明
图2.9.1、2.9.2实验电路分别为反向、同向比例放大器,键控开关SW1用来切换比例放大器的输入信号:正弦波或直流信号,SW2用来切换比例放大器输出端的指示仪表:示波器或电压表。示波器的B通道用来观测比例放大器的正弦波输入信号,而A通道用来观测比例放大器的输出信号。

图 2.9.1

图 2.9.2
图2.9.3实验电路为三输入反向加法器,三个输入信号UF1、UF3、UF5分别为基波、三次谐波和五次谐波,其频率、大小和初相位按照方波信号的傅立叶级数展开式的前三项设置。图2.9.4实验电路为反向积分器。示波器的B通道分别观测反向加法器和反向积分器的输出信号,A通道观测反向积分器的输入信号。

三. 实验步骤       
启动EWB。       
  1.反相、同相比例放大器测试
1). 按图2.9.1 所示建立反相比例放大器
分别打开基本元件箱、模拟集成电路工具箱、指示器件工具箱、电源箱和仪器箱,选取(拖曳)所需元件至电路设计窗口,按图2.9.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按图2.9.1要求设置元件的参数。IC1选用三端集成运算放大器,model:default / ideal。
2).设置电路图的显示内容
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference
ID、Show Value两项,以便显示元件的编号和参数值。
3).按图2.9.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
4). 电路的保存
    选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中。
5).放大器仿真测试
(1). 点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
(2). 按键控开关SW1、 SW2的控制键,使IC1的输入端接2V直流信号源,输出端接直流电压表,按电位器R2的控制键,使其在50%处,读取直流电压表Uo的读数,计算反相比例放大器的电压放大倍数。
调节电位器R2在.100% 处,读取直流电压表Uo的读数,计算反相比例放大器的电压放大倍数。
(3). 调节电位器R2为50%。按键控开关SW1、SW2的控制键,使IC1的输入端接2V正弦交流信号源,输出端接示波器的A通道,同时观测反相比例放大器的输入和输出电压波形,参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形。参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
6). 建立图2.9.2同相比例放大器,重复步骤1) ~ 4),测试同相比例放大器。
  2.反向加法器测试
1). 建立图2.9.3反向加法器。IC3选用三端集成运算放大器,model:default / ideal。
2).  选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
3). 加法器的波形合成功能测试
以示波器的B通道观测加法器的输出信号波形,而以A通道分别观测加法器的三个输入信号UF1、UF3、UF5的波形。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定,按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形,参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  3. 反向积分器测试
1). 建立图2.9.4 所示反向积分器。按图中要求设置元件的参数:
IC4选用三端集成运算放大器,model:LM741
矩形波信号源Ui4:
                        频率(Value /Frequency):1KHz
                        占空比(Value /Duty cycle):50%
                        电压(Value / Voltage ):1V
2). 选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
3). 反向积分器测试
适当调节示波器的时基(Time Base)和A、B通道的Y衰减(V/div)及位移(Y Position),使波形便于观测。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定,按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形,参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
1.根据实验测试数据分别计算反向和同向比例放大器的静态、动态电压放大倍数;
2.画出所观测到的输入、输出波形。

实验十 集成运放应用
一. 实验目的
1.学习利用EWB进行模拟电路仿真测试的方法。
2.了解集成运放在线性和非线性模拟电路方面的应用。
3.了解比较器、有源滤波器、电压—电流变换器及方波震荡器等常用电路的特性及应用。
二 . 实验电路及说明

图 2.10.1

图2.10.2

图2.10.1为比较器电路,直流电压源U1、U2,电阻R2、R3及电位器R1构成可调节的基准电压,直流电压表UR用来测量其大小, ui1为3V(有效值)200Hz的正弦输入信号,三端集成运放将其与基准电压UR进行比较,输入和输出信号分别由示波器的A、B通道进行观测。当开关S切换到2时,将5次谐波电压ui2(1V有效值,600Hz,与ui1同相)与ui1串联叠加,构成非正弦输入信号。
图2.10.2为二阶有源滤波器。扫频仪直接测试其频率特性。

图2.10.3

图2.10.4
        图2.10.3为电压—电流变换电路,若输入电压U1 、U2为稳恒电压,则图2.10.3电路为可变恒流源,当负载电阻RL改变时,输出电流io保持不变。调节电位器R1可调节恒流源电流的大小。
        图2.10.4为矩形波震荡器。
三. 实验步骤:
  1. 电压比较器:
1).按照图2.10.1连接电路并设置各元件的参数。开关在初始位置1,电位器R1在初始位置50%。
选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
启动电路仿真。
2).示波器触发选择:Auto,适当调节时基(Time Base)和A、B通道的Y衰减(V/div)及位移(Y Position),使波形便于观测,同时观察输入和输出波形。调节R1的阻值,使其在0%-100%之间变化,注意观察输出波形的变化。
使基准电压为 -3V,参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形,参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数。移动游标,测量输出电压波形的占空比。按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
使基准电压为0V和+3V,重复上述操作。
3).把开关S切换到2位置,将3次谐波电压ui2(1V有效值,600Hz,与ui1同相)与ui1串联叠加,构成非正弦输入信号,示波器触发选择:Auto,在0%-100%范围内调节R1的阻值,观察输入和输出电压波形,注意输出波形的变化。
调节R1到10%,调节示波器使波形稳定,在分析图形窗口保存波形到字处理软件的文档中。
  2. 二阶有源滤波器
1).按照图2.10.2连接电路。扫频仪的设置为:
垂直设置(Vertical):
幅频:log        F: 10db                I: -80db
                        相频:log        F: 0                        I: -180
水平设置(Horizontal):log        F: 100KHz                I: 0.1KHz
    选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
2).用扫频仪测试电路的频率特性
启动电路仿真。在扫频仪上分别显示电路的幅频和相频特性曲线。
在EWB的工具栏中选择图形工具 ,激活分析图形窗口(Analysis Graphs),建立一个波特图页(Bode),显示幅频和相频波特图。选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口,参照16-19页的方法设置波特图页的各项参数。
利用分析图形窗口(Analysis Graphs)工具栏中的栅格工具(toggle grid)和游标工具(Toggle Cursors),在幅频和相频特性区显示栅格和游标。单击以选中某条曲线,移动游标对该曲线进行测试,在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的测量最大增益、-3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
3).用EWB的交流频率分析功能分析电路的频率特性
选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Nodes项,以便显示电路的节点号。选择Analysis | AC Frequency菜单命令,弹出AC Frequency Analysis对话框,参照图(图2.10.5)所示设置各项参数,务必将电路的输出节点增加(Add>)到Nodes for Analysis框中。
按下模拟(Simulate)按钮,对电路进行仿真,在随即打开的分析图形窗口中建立一个交流分析页(AC Analysis),显示出放大器的幅频和相频特性曲线。
选择特性(Properties)工具  ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口,参照16-19页的方法设置交流分析页(AC Analysis)的各项参数。
利用工具栏中的游标工具(Toggle Cursors) 和栅格工具(toggle grid) ,在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。移动游标,测量放大器的最大增益、转折频率及频转折频率处的相位偏移,在对应的资料窗口中读出游标处的曲线数据。
按图形窗口工具栏中的copy按钮,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  3. 电压—电流变换器
1).按照图2.10.3连接电路并设置各元件的参数。
    选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
2).启动电路仿真。调节R1,使u i在+5V~-5V之间变化,测量相应的io。
3).使u i保持+5V或-5V,在0%—100%之间改变RL ,测量相应的io 。
  4.矩形波震荡器
1).按照图2.10.4连接电路并设置各元件的参数。五端集成运放选用Lm358。
启动电路仿真。
2).示波器触发选择:Auto,适当调节时基(Time Base)和A、B通道的Y衰减(V/div)及位移(Y Position),观察输出信号波形。
调节示波器使波形稳定,在分析图形窗口,移动游标测量输出信号的频率和幅值,保存波形到字处理软件的文档中。
3).选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四 . 实验报告要求:
1.整理实验数据,绘出实验中观测到的波形和特性曲线。
2.写出电压—电流变换器输出电流i o与输入电压u i 之间的函数关系,根据实验的测试数据,作出变换曲线(io— u i)及外特性曲线。

三、数字电子技术实验
实验十一 组合逻辑电路分析
一. 实验目的:
1.学习利用EWB进行组合逻辑电路仿真测试的方法;
2.学习数据选择器、译码器及数字显示等中规模集成组件的特性和应用;
3.学习字元发生器的使用。
二. 实验电路及说明
图2.11.1 为2-4线译码器,2位二进制代码由字元发生器的最低2位提供。4个逻辑探针用来指示译码输出的状态。图2.11.2 为BCD-十进制译码器,4位BCD码由字元发生器的低4位提供,10个逻辑探针用来指示译码输出的状态。图2.11.3为BCD-七段数码管译码显示电路,4位BCD码由字元发生器的低4位提供,7个译码输出OA-OG接7段数码管的输入端,将译码结果直接以数码显示。图2.11.5为4路2选1数据选择器,左路4位代码(A)由字元发生器的高4位提供,右路4位代码(B)由字元发生器的低4位提供,由开关S控制,在左、右两路代码中选择其一。左、右两路代码和选择输出的状态各由4个逻辑探针指示。
三. 实验步骤
  1. 2-4线译码器
        1). 在逻辑门工具栏中连续选择4个与非门,6个反相器,在指示器件工具栏中,连续选择4个逻辑探针,将它们作适当旋转并拖放到合适位置。按照图2.11.1连接电路。在仪表工具栏中选择字元发生器,将其低2位输出依次连接到译码电路的2个输入端。
2). 双击字元发生器图标以展开其面板,在字元编辑区从首地址0000开始,依次写入四个16进制字:0000H,0001H,0002H,0003H(必须在西文输入方式下),其低二位二进制依次为00,01,10,11。触发方式(Trigger)设置为内触发(Internal),地址编辑区设置:初始地址(Initial)为0000,末地址(Final)为0003,输出频率(Frequency)为1Hz。
3). 按单步(Step)钮,每次输出一个字元,观察四个输出端状态的变化。按循环(Cycle)钮,自动循环依次输出四个字元,观察并记录四个输出端状态的变化。
4). 选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
5). 按O/I按钮,停止电路仿真。然后建立新的电路文件。
  2. BCD-十进制译码器
1). 按照图2.11.2连接电路,选中数字集成电路工具箱图标,打开数字集成电路工具栏,选择74xx(拖曳到电路编辑区),在打开的列表中选择7445。在指示器件工具栏中连续选择10个逻辑探针,并选中它们,将它们一起旋转270°以便于接线,将它们依次连接到7445的10个译码输出端0-9。在仪表工具栏中选择字元发生器,将其低4位输出端由低向高依次连接到7445的4个代码输入端A-D。
        2). 双击字元发生器图标以展开其面板,在字元编辑区从首地址0000开始,依次写入10个16进制字:0000H,0001H,0002H,0003H,0004H,0005H,0006H,0007H,0008H,0009H其低4位二进制依次为0000,0001,0010,0011, 0100,0101,0110,0111, 1000,1001(必须在西文输入方式下)。触发方式(Trigger)设置为内触发(Internal),地址编辑区设置:初始地址(Initial)为0000,末地址(Final)为0009,输出频率(Frequency)为1Hz。
3). 按单步(Step)钮,每次输出一个字元,观察10个输出端状态的变化。按循环(Cycle)钮,自动循环依次输出10个字元,观察并记录10个输出端状态的变化。
4). 选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
5). 按O/I按钮,停止电路仿真,然后建立新的电路文件。
  3. BCD-七段数码管译码显示电路
1). 按照图2.11.3连接电路。选中数字集成电路工具箱图标,打开数字集成电路工具栏,选择74xx(拖曳到电路编辑区),在打开的列表中选择7447。在指示器件工具栏中选择7段数码管(Seven-Segment Display),其管脚说明见图2.11.4,将其7个输入端A-G依次接到7447的译码输出OA-OG。在仪表工具栏中选择字元发生器,将其低4位输出由低向高依次连接到7447的4个代码输入端A-D。
        2). 双击字元发生器图标以展开其面板,在字元编辑区从首地址0000开始,依次写入10个16进制字:0000H,0001H,0002H,0003H,0004H,0005H,0006H,0007H,0008H,0009H(必须在西文输入方式下),其低4位二进制依次为0000,0001,0010,0011, 0100,0101,0110,0111, 1000,1001。触发方式(Trigger)设置为内触发(Internal),地址编辑区设置:初始地址(Initial)为0000,末地址(Final)为0009,输出频率(Frequency)为1Hz。
3). 按单步(Step)钮,每次输出一个字元,注意观察7段数码管状态的变化。按循环(Cycle)钮,自动循环依次输出10个字元,注意观察7段数码管状态的变化。
        4).。选择File | Save  菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
5). 按O/I按钮,停止电路仿真,然后建立新的电路文件。
  4. 4路2选1数据选择器
1). 按照图2.11.5连接电路。选中数字集成电路工具箱图标,打开数字集成电路工具栏,选择741xx(拖曳到电路编辑区),在打开的列表中选择74157。在指示器件工具栏中连续选择12个逻辑探针,并选中它们,将它们一起旋转270°, 以便于接线。将它们分成3组,左面一组用来指示左路代码的各位,从右向左依次连接到74157的A路代码输入端1A、2A、3A、4A,同时连接到字元发生器的高4位输出;右面一组用来指示右路代码的各位,从右向左依次连接到74157的B路代码输入端1B、2B、3B、4B,同时连接到字元发生器的低4位输出。键控开关在0和+5V之间切换,以控制74157在左、右两路代码中选择一路。中间一组用来指示74157的选择输出,从右向左依次连接到74157的选择输出端1Y、2Y、3Y、4Y。
        2). 双击字元发生器图标以展开其面板,在字元编辑区首地址0000写入16进制字A005H(必须在西文输入方式下),其高4位二进制为1010,为代码A;低4位二进制为0101,为代码B。触发方式(Trigger)设置为内触发(Internal),地址编辑区设置:初始地址(Initial)为0000,末地址(Final)为0000,输出频率(Frequency)为1Hz。
3). 启动电路仿真。按单步(Step)或循环(Cycle)钮,用开关的控制键使开关在0和+5V之间切换,注意观察74157选择输出端4个逻辑探针指示状态的变化,与左、右两路的代码指示相比较。
4). 选择File | Save 菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
5).停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四.实验报告要求
列出各实验电路的逻辑真值表,说明其逻辑功能。

实验十二 时序逻辑电路分析
一. 实验目的
1. 学习利用EWB 对时序逻辑电路进行仿真测试的方法;
2. 了解十进制BCD码计数器和环形计数器的工作状态及逻辑功能;
3. 学习逻辑分析仪的使用方法。
二. 电路及说明
图2.12.1所示的十进制BCD码计数器由4个低电平异步置位JK触发器(JK Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs)和7个2输入与门构成,计数器的代码输出直接由4个逻辑探针显示其状态,并经带译码器的7段数码显示器译码显示。计数脉冲由函数发生器提供,计数器的计数脉冲及代码输出还连接到逻辑分析仪的低5位输入端,以显示其波形。
图2.12.2为集成组件7490构成的两级十进制BCD码计数器,方波信号源作为低位的时钟脉冲(即计数脉冲)输入,低位的代码输出QA、QD经与门组合,作为高位的时钟脉冲(即计数脉冲)输入,两个带译码器的7段数码管作译码显示。
图2.12.3 为由8个低电平异步置位D触发器(D Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs)构成的环形计数器,当键控开关接地时,计数器预置状态为10000000,接+5V时,计数器正常计数。8个逻辑探针用来指示计数器的输出状态,方波信号源作为时钟脉冲(即计数脉冲)。
三. 实验步骤
  1. 十进制BCD码计数器
1).在数字集成组件工具栏,选择(拖曳到电路编辑区)4个低电平异步置位JK触发器(JK Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs),在逻辑门工具栏选择7个2输入与门,在指示器件工具栏中选择带译码器的7段数码显示器和4个逻辑探针,将它们按照图2.12.1的位置摆放,并连接成十进制BCD码计数器及译码显示电路。
2). 双击函数发生器图标,打开其面板,设置矩形波输出,频率1Hz,占空比50%,幅值5V。计数器的计数脉冲及代码输出还连接到逻辑分析仪的低5位输入端,以显示其波形,从低位至高位由上而下依次排列,双击逻辑分析仪图标,打开其面板,在右下部Clocks per division框设置波形显示的时间轴刻度为1,单击面板下部Clock区的Set按钮,在弹出的Clock Setup对话框中,对波形采集的控制时钟进行设置:时钟模式(Clock mode)为内(Internal),时钟触发沿(Clock edge)为上跳沿有效(Positive),内时钟频率(Internal Clock rate)为2Hz 。按认可(Accept)钮结束设置。
        3).启动电路仿真,按动开关使其接地,计数器清零,再按一次开关,使其接+5V,计数器开始计数。注意观察计数器状态的变化及数码管的显示,观测逻辑分析仪显示的计数脉冲及代码输出的波形。
停止电路仿真。点击逻辑分析仪窗口下的水平滚动条,可观察完整的波形。
选择Edit/Copy as Bitmap菜单命令,按住鼠标左键,在逻辑分析仪窗口四周拉出一个矩形,将其复制到剪贴板上,然后,再将其粘贴到电子文档中。
4).选择File | Save 菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。
  2. 集成组件构成的两级十进制BCD码计数器
1).在数字集成组件工具栏,选择(拖曳到电路编辑区)2个十进制计数器7490(Decade counter),在逻辑门工具栏选择1个2输入与门,在指示器件工具栏中选择2个带译码器的7段数码显示器,在电源工具栏选择1个方波信号源,按照图2.12.1连接成两级十进制BCD码计数器及译码显示电路。
2). 方波信号源设置:频率:2Hz,幅值5V,占空比50%
3). 启动电路仿真,注意观察2个数码管的显示,是否符合十进制计数法则。
4).停止电路仿真。选择File | Save 菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
  3. 环形计数器
        1).在数字集成组件工具栏,选择(拖曳到电路编辑区)4个低电平异步置位D触发器(D Flip - Flop With Active Low Asynch Inputs),在指示器件工具栏中选择8个逻辑探针,在电源工具栏选择1个方波信号源和1个直流电压源,将它们按照图2.12.3的位置摆放,并连接成环形计数器。
2). 方波信号源设置:频率:2Hz,幅值5V,占空比50%
3). 启动电路仿真。
将开关接地,使计数器预置状态10000000,再将开关接+5V,使计数器开始计数。注意观察计数器状态的变化规律,列出计数器的状态表。
4). 选择File | Save 菜单命令,将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。
5).停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
    列出各时序逻辑电路的状态表,绘出其工作波形。

第二部分 附录
附录一 编写电子文档式的实验报告
启动EWB(Electronics Workbench).。
选择一个支持Windows的OLE功能的字处理软件(推荐使用Microsoft Word,在计算机系统资源配置较低时,也可以选用写字板),与EWB同时运行,将EWB的实验结果(测试数据、观测到的波形及特性曲线等)保存到字处理软件的文档中,该文档可作为电子文档式实验报告的初稿。
  1.在文档中嵌入EWB中建立的实验电路图
在EWB的Edit菜单中选择Copy as Bitmap选项,然后拖曳鼠标左键,在需要的图形(电路图、仪器面板图、展开的仪器面板图如逻辑分析仪等)周围拉出一个矩形框,被选择的部分即被复制到了Windows的粘贴板上,然后,切换到字处理软件窗口,就可以将其粘贴到字处理软件的文档中。
  2.在文档中嵌入波形或曲线
在示波器上观测到的波形和在波特图仪上观测到的幅频、相频特性曲线,都可以在EWB的分析图形窗口(Analysis Graphs)建立相应的图形页,并在其中重现示波器和波特图仪上的波形和曲线, EWB各项分析功能(暂态分析、交流频率分析等),也会在分析图形窗口建立相应的图形页,显示分析的结果。先选择需要的图形页,并参照16-19页的方法设置图形页的各项参数,再按分析图形窗口工具栏中的Copy工具按钮,即可将选中的图形页复制到Windows的粘贴板上,然后,切换到字处理软件窗口,就可以将其粘贴到字处理软件的文档中。
对于示波器上显示的波形,应先将波形调节稳定,具体调节方法可参考13页“示波器的调整”的有关内容,然后,按EWB工具栏上的图形工具,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,即可激活分析图形窗口(Analysis Graphs),并在其中新建的示波器页(Oscilloscope)中,再现示波器上的波形。对于暂态时间的波形,因为不能稳定显示(示波器的触发选择设置为Auto),在图形窗口的示波器页(Oscilloscope)中再现时,由于时间的积累,波形会越来越密集,此时,应按下暂停按钮,然后,在密集的波形中,选择需要的时间片断,用鼠标左键拉出一个矩形框,放开手后,选中的区域即可被放大显示。
波特图仪上的幅频和相频特性曲线,首先要正确设置幅频和相频的参数,以使曲线正常显示,然后,按EWB工具栏上的图形工具,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,即可激活分析图形窗口(Analysis Graphs),并在其中新建的波特图页(Bode)中,再现扫频仪上的幅频和相频波特图。
        3.根据实验测量数据描绘曲线
        很多软件都具有根据数据生成曲线的功能,但以Microsoft Graph97(或2000)图表最为简便,且易于掌握。Microsoft Graph97(或2000)图表是Microsoft Word 97(或2000)的一个选件,它可以直接由数据生成曲线图表,并可作为一个OLE对象,链结或嵌入到Word 文档中。由Microsoft Graph97(或2000)图表的方法,详见附录二:在电子文档中由数据生成曲线的方法。
在FTP服务器上下载自己在实验中建立的字处理软件的临时文档,经过编辑修改,即可完成电子文档式实验报告。
        完成的电子文档式实验报告可上载到FTP服务器。

附录二 在电子文档中由数据生成曲线的方法
        由数据生成曲线的方法有许多种,但以Microsoft Graph97(或2000)图表最为简便,且易于掌握。Microsoft Graph97(或2000)图表是Microsoft Word 97(或2000)的一个选件,它可以直接由数据生成曲线图表,并可作为一个OLE对象,链结或嵌入到Word 文档中。下面,以表1的R、L、C串联谐振测试数据为例,说明由Microsoft Graph97(或2000)图表生成曲线的方法。

    1.建立图表

在Word的“插入”菜单中选择“对象…”命令,在弹出的“对象”窗口中的“对象类型”列表中选择Microsoft Graph97图表,按确定按钮(见图1),即显示出一个默认的直方图表和对应的数据表(图 2)。
        2.选择图表类型
选择图表菜单中的图表类型命令,在图表类型窗口中选择 ‘标准类型’中的‘XY散点图’,并在子图表类型中选择平滑线散点图或无数据点平滑线散点图图标,当选择某个子图表类型图标时,在下面的框中有文字提示,见图 3。
    3.选择‘数据’菜单中的‘列中系列’命令(缺省为行中系列)。
4.以表1的数据更新图表的数据表
在第一列中填入X轴(自变量C)的数据(原来为东部、西部、北部等),在其它列中依次填入各条曲线(Y轴因变量I、UL、UC)的数据,最简单的方法是按行按列将表1复制到数据表,则曲线根据数据自动更新,数据表第五列不用,可以删除,图例若不用,也可删除(见图4)。
5.设置各条曲线的显示特性
双击以选择某条曲线,打开‘数据系列格式’设置窗口(见图5、图6),这是一个多页的设置窗口,“图案”页(图5)可设置该曲线的线形(式样、颜色、线条粗细等)及刻度线标志,各条曲线可选择不同式样和颜色的刻度线标志,其背景色也可设为白色,以便使其更清晰。“坐标轴”页可设置曲线对应的坐标轴,默认为主坐标轴(左面的公共坐标轴),图6为电流曲线的坐标轴设置页,默认主坐标轴,为了和其它电压曲线区别开,改选次坐标轴,可为该曲线在右面单独建立一个Y轴。
6.坐标轴格式设置
分别双击主、次各坐标轴,打开坐标轴设置窗口(图7、图8),“图案”页设置坐标轴的样式、颜色、线条粗细等,“刻度”页设置坐标轴刻度值的范围、单位、与Y轴的交叉点等。电感的变化范围为25一85mH,故改变X轴刻度值范围设置为25一85。电流的最大值为92.33mA,所以,次Y轴的刻度值自动设置为0一100,使得电流曲线与两条电压曲线比较靠近,为使曲线拉开距离,改变次Y轴刻度值范围设置为0一200。“字体”页设置坐标轴刻度值的字体、字号等,可适当减小坐标轴刻度的字号,以便增大曲线显示面积,改善显示效果,
7.图表选项设置
在图表菜单中选择图表选项命令,打开“图表选项”设置窗口(图9),这也是一个多页的设置窗口,“标题”页设置图表、X轴、主Y轴的标题,若在第5项设置各条曲线的显示特性时,为某条曲线选择了次坐标轴,则可设置次Y轴的标题。
“网格线”页(图10)设置显示或不显示X、Y方向的主、次网格线。
“图例”页可选择“显示图例”单选框以显示图例。
缺省的图表及坐标轴标题的字号较大,可适当减小。双击每一个标题,打开相应的标题格式设置窗口,在其“字号”页选择较小的字号。
为减小图例占用的面积以及使其显示更清楚,可双击图例,打开 “图例格式”设置窗口,在其“字体”页选择较小的字号,在“图案”页,将其“内部”设置为白色,拉动图例的角以缩小图例的尺寸。
将图例移到没有曲线的位置。将标题移到图表框的边沿,以便给图表腾出较大的空间。拉动图表的四边,尽可能地放大图表。
8.设置网格线格式
分别双击任意一条X、Y网格线,打开“网格格式”设置窗口,“图案”页设置网格线的样式、颜色和粗细,“刻度”页设置网格线的数值范围、单位、与Y轴的交叉点等,界面与坐标轴格式的刻度设置页(图8)相同。
9.图表和图形区设置
分别在图表区和图形区双击,打开“图表区格式”和“图形区格式”设置窗口,“图案”页设置图表和图形区边框的样式、颜色、粗细和填充颜色。
最后的结果见图11。
需要注意,一般在测试曲线时,测试点的分布是非均匀的,在曲线的弯曲部分,测试点比较密集,而在曲线的平滑部分,测试点相对较少,在步骤2选择图表类型时,必须选择‘XY散点图’, 否则,曲线将不能正常显示(见图12)。当测试点分布均匀时,图表类型选‘XY散点图’和折线图效果是一样的。










来源: 天大2020年春学期考试《电工技术实验》离线作业考核试题
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发表于 2020-7-8 00:37:14 | 显示全部楼层
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