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1、4、EWB 的主要分析功能虚拟电子工作台（EWB）可以对模拟、数字和混合电路进行电路的性能仿真和分析。 其分析方法和元器件库的模型均都是以SPICE程序为基础，当使用者创建一个电路图， 并按下电源开关后，就可以从示波器等测试仪器上得到电路的被测数据或波形。实际上， 这个过程是该软件通过计算电路的数学表达式而求得的数值解，然后根据该数值绘制波 形。电路中的每个元器件，都有其设定的数学模型，因此，这些元器件模型的精度，就 决定了电路仿真结果的精度。采用虚拟电子工作台（EWB）仿真，即通过计算机软件对 电子电路进行模拟运行，其整个运行过程可分为四个步骤：数据输入：输入用户创建的电路图结构、元器件数据
2、，选择分析方法。 参数设置：程序检查输入数据的结构和性质以及电路中的阐述内容，对参数进行设 置。电路分析：对输入信号进行分析，它将占据CPU工作的大部分时间，是电路进行仿 真和分析的关键。它将形成电路的数值解，并将所得数据送至输出级。数据输出：从测试仪器如示波器等上获得仿真结果。也可以从Analysis/Display Graph （分析栏中的分析显示图）中看到测量、分析的波形图。EWB 有十几种分析功能，下面介绍几种常用的分析操作过程。4.1 直流工作点分析（ DC Operating PointAnalysis ）该分析主要对创建电路的直流通路进行分析,例如，计算晶体管放大器的静态工作贡订
3、 W2V/IOmV/1 kHz/0 DegR340 kQ点。图 4.1 1 直流工作点分析电路(1)在电子工作台主窗口的电路工作区创建仿真电路(2) 选定菜单栏中的Circuit/Schematic Option /Show Nodes,则电路的节点标志(ID) 显示在电路图上，如图4.11 所示。(3) 选定菜单栏中的 Analysis/DC Operating Point 项，电子工作台会自动把电路中 所有节点电压数值显示在Analysis/Display Graph中，如图4.12所示。 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。图 4.1 2 直流工作点分析数据4.2
4、交流频率分析( AC Frequency Analysis )所谓交流分析，就是分析电路的频率特性。分析时先选定被分析的电路接点， 在分析时，电路中的直流源将自动置零,交流信号源、电容、电感等元器件均设置为交流 模式，输入信号设定为正弦波形式。若把函数信号发生器的其它信号设置为输入信号， 在进行交流频率分析时， EWB 会自动把它作为正弦信号输入。因此输出响应也是该电路 交流频率的函数。(1) 在电子工作台上创建需进行分析的电路图，确定输入信号的幅度和相位。(2) 选定菜单中的 Analysis/Ac Frequency 。(3)在对话栏中，确定需分析的节点、起始频率(FSTART)、终点频率
5、(FSTOP)、 扫描形式(Sweep type)、显示点数(Number Points)和纵向尺度(Vertical Scale)。(4)按 Simulate (仿真)键，即可在显示图上获得被分析节点的频率特性波形。按Esc 键，将停止仿真。交流频率分析参数设置对话框的设定与选择如表41 所示。表 4 1 交流频率分析参数设置对话框设置项目缺省设置起始频率(Start Frequency)1终止频率(End Frequency)10扫描形式 (Sweep Type)十进制点数(点/每单位)(Number of Points/Points Per)100纵向刻度(Vertical Scale)
6、Log (对数)分析的节点号(Nodes for Analysis)单位注解Hz起始频率GHz终止频率十进制/线性/八进制对线性而言，起始至终止间共有多少点数 线性/对数/十进制被分析的节点为编号(ID)节点，而不是标识(lable)的节点单位交流频率分析的结果，可以显示成幅频特性和相频特性两个图。如果用波特图仪连 至电路输出端和被测点，同样也可以获得交流频率特性。仍以图 4.11 电路为例，电路中节点(5)的交流频率特性如图4.21 所示。-! x|釘噩直磁曲目加鱼DC Bias AC Analysis(HP) 3 恕 4OA 0禺)3 徐 qd图 4.2 1图 4.11 所示电路节点( 5
7、)的频率特性4.3 瞬态分析( Transient Analysis )所谓瞬态分析，是指电路选定节点的时域响应。即观察该节点在整个显示周期中每 一时刻的电压波形。在进行瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信号源随着时间而改 变，电容和电感都是储能元件。在对选定节点作瞬态分析时，需根据Analysis栏对话框 的要求进行，一般可对该节点作“直流工作点分析”，其结果可以作为瞬态分析的初始条 件。(1) 在电子工作台上创建需进行分析的电路图，确定输入信号的幅度和相位。(2) 选定菜单栏中的 Analysis/Transient。(3) 根据对话框要求设置参数。(4)按 Simulate 键，即可在显
8、示图上获得被分析节点的瞬态波形，按 Esc 键， 将停止仿真。瞬态分析的结果与用示波器观察的结果是一样的。但采用瞬态分析方法，可以通过 设置，更仔细地观察到波形起始部分的变化情况。瞬态分析参数设置对话框如表 42 所示。表42瞬态分析参数设置对话框设置项目缺省设置单位注解设置为零(Set to zero)不选如果从零初始状态开始则选择此项使用者定义 ( User-defined)不选如果从使用者所定义的初始状态开始，则选择此项计算静态工作点( Calculate DC operating point)选用如果从静态工作点开始分析，则选择此项起始时间(Start timp)0s瞬态分析的起始时间
9、必须大于或等于零，而且小于终止时间终止时间(End t ime)0.001s瞬态分析的终止时间，必须大于起始时间自动产生步进时间(Generate Time Steps)选中EWB 将尝试选择模拟电路的合理及最大步进时间仍以图 4.11 电路为例，分析电路中节点 5 的瞬态波形，其结果如图 4.31 所示。Statistics Analog Transient j共射放大.ewb0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001Time (s)图 4.31图 4.11 所示电路节点 5 的瞬态波形4.4 傅里叶分析( Fourier Analysis )傅里叶分析方法用于分析一
10、个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量。即把被测节点处的时域变化信号作离散傅里叶变换，求出它的频域变化规律。在进行傅里叶分析时，必须首先选择被分析的节点，一般将电路中的交流激励源的频率设定为基频，若 在电路中有几个交流源时，可将基频设置在这些频率的最小公因数上。傅里叶分析步骤： (1)在电子工作台上创建要分析的电路图。 (2)选定菜单栏中的 Analysis/Fourier 项。 (3)根据对话框的要求设置参数。按Simulate键，即可在显示图上获得被分析节点的Fourier变换波形，按Esc键, 将停止仿真。表43 是傅里叶分析参数设置对话框。傅里叶分析举例：被分析电路见图 4.41，分
11、析方波信号的傅里叶变换，求节 点1的傅里叶变换波形，取基频为1kHz，谐波数为20,显示的离散傅里叶图形见图4.4 2。傅里叶分析可以显示被分析节点的电压幅频特性也可以显示相频特性，显示的 幅度可以是离散条形，也可以是连续曲线型，缺省设置为离散型。表 4 3 傅里叶分析参数设置对话框设置项目 缺省设置 单位 注解输出变量(Qu tput Variable)电路中的第一个节点被分析电路节点的分析结果基频 (Fundamental)1Hz 傅里叶分析的基频，为交流电源的频率或最小的公因数谐波数(number of harmonice) 9 纵向刻度(Ver tical scale) 线性 相角显示
12、(Display phase)不选线上输出(Out put as line) 不选被计算、显示的基频谐波数线性/对数/分贝显示相频特性曲线1图 4.4 1 傅里叶分析电路图Frequency Duty cycle Amplitude Offset显示幅频特性曲线，而不是傅里叶变换的条形码1.51.2510.501Total harinunic dis匚口亡理E；442图 4.4 2 方波信号的离散傅里叶变换图4.5 噪声分析(Noise Analysis)噪声分析用于检测电子线路输出信号的噪声功率幅度，用于计算、分析电阻或晶体 管的噪声对电路的影响。在分析时，假定电路中各噪声源是互不相关的，因
13、此它们的数 值可以分开各自计算。总的噪声是各噪声在该节点的和(用有效值表示)。表 4 4 噪声分析参数设置对话框设置项目缺省设置 单位 注解输入噪声参考源(Inputnoise reference source)电路中的第一编号源输出节点(Output node)电路中的第一编号节点参考节点(Reference node)0 (接地点)起始频率(Start frequency)1终止频率(End frequency)10扫描形式(Sweep type)十进制总点数(点/每单位) (Numberof points/points per)100纵向刻度(Vertical scale)对数设置电路在
14、每汇总要计算的 不选选择交流电压源作为输入作噪声分析的节点参考电压点Hz扫描起始频率GHz 扫描终止频率十进制/线性/八进制自起始频率至终止频率之间的总点数对数/线性/分贝当选择该项时，显示被选元件噪声作用时的曲线。用求和的点数除以频率间隔数，会降低输出显示图的分辨率当选择该项时，选择噪声源进行求和点数(Set point per summary)每汇总元件的总点数(Points电路中的第一编号元件per summary component)举例来说，在噪声分析对话框中，把V作为输入源，把N作为输出节点，则电路中各 噪声源在N处形成的输出噪声，等于把该值除以V至叫的增益所获得的等效输入噪声，再
15、 把它作为信号输入一个假定没有噪声的电路，即获得叫点处的输出噪声。噪声分析步骤：(1) 在电子工作台上创建需进行分析的电路图，选定“分析”栏Analysis)中的“噪声 分析”(Noise)选项。(2) 确定被分析的电路节点，输入噪声源。(3) 根据对话框的要求，设置参数。图 4.5 1 共射极放大电路图4.52噪声分析参数设置对话框选择实例(4) 按“仿真”(Simulate)键，即可在显示图上获得被分析节点的噪声分布曲线图。 按“Esc键”，将停止仿真。表44为噪声分析参数设置对话框。噪声分析举例：分析如图 4.51 所示共射极放大电路的输出噪声，晶体管选用2N2222A,噪声分析的参数设置对话框如图4.52所示，该电路的输出噪声功率谱如图4.
