实用电工电子基本能力训练与实践活动讲座参考资料2模

模拟电路仿真实验信息时代的来临，知识经济时代的来临，以计算机技术的发展为主导，使信息的存贮、传播利用的科学技术产生了革命性的变革，这就带来了两点要求：一是培养的人才必须适应信息时代的发展，必须教会学生掌握信息技术，例如计算机辅助设计、虚拟现实等先进技术手段；二是教学过程涉及信息的存贮、传播和利用，所以信息技术的发展就为教学提供了更加先进的手段，例如计算机辅助教学、虚拟实验、电子教材等，利用这些手段可以使得教学工作的效率和效益进一步提高。无论是第一个要求还是第二个要求，都需要根据信息技术的发展更新教学设备，改革教学方式方法，改善教学手段和教学设备严重落后的状况。第一节电子工作平台概述从事电子产品设计、开发等工作的人员，经常要求对所设计的电路进行实物模拟和调试。其目的，一方面是为了验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面，通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳值。以往的电路设计模拟，常常是制作一块模拟试验板，在这块板上用实际元器件进行试验和调试。取得数据后，再来修正原设计的电路参数，直至达到设计提出的要求。但由于受工作场地、仪器设备和元器件品种。数量的限制，有些试验往往无法及时完成。这样既影响工作的顺利进行，又束缚了设计人员的手脚。为了克服上述困难，加拿大InteractiveImageTechnologies公司于20世纪80年代末、90年代初推出了专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”（ElectronicsWorkbench）软件，它可以将上述不同类型的电路组合成混合电路进行仿真。与其他的电路仿真软件相比较，ElectronicsWorkbench具有界面直观操作方便等优点，它改变了有些电路仿真软件输人电路采用文本方式的不便之处，创建电路、选用元器件和测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取，而且测试仪器的图形与实物外形基本相似。实验证明，具有一般电子技术基础知识的人员，只要几个小时就可学会ElectronicsWorkbench的基本操作，从而大大提高了电子设计工作的效率。ElectronicsWorkbench还是一种非常优秀的电子技术实训工具，因为掌握电子技术，不仅需要理论知识，而且更重要的是通过实际操作来加深对内容的理解。作为电子类相关课程的辅助教学和实训手段，它不仅可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，而且排除了原材料消耗和仪器损坏等因素，可以帮助学生更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解，弥补课堂理论教学的不足，而且通过电路仿真，可以熟悉常用电子仪器的测量方法，进一步培养学生的综合分析能力、排除故障能力和开发、创新能力。ElectronicsWorkbench最明显的特点是仿真的手段切合实际。选用元器件和仪器与实际情形非常相近。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，而且仪器的操作开关、按键同实际仪器的极为相似，因此特别容易学习和使用。而且通过电路仿真，既掌握了电路的性能，又熟悉了仪器的使用方法。ElectronicsWorkbench的元器件库不仅提供了数千种电路元器件选用，而且还提供了各种元器件的理想值，因此仿真的结果就是该电路的理论值。这对于验证电路的原理和电子类课程的教学与实验极为方便。同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可从生产厂商的产品使用手册中查到，因此大大方便了使用人员。电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation，简称EDA）即是以CAA，CAD为基础的电子电路设计技术。随着集成电路和计受机的迅速发展，EDA技术已渗透到电了系统和专用集成电路设计的各个环节。一个能完成复杂的超大规模集成电路（VLSI）设计的EDA系统，需要更加丰富的CAA和CAD软件。从高层次的数字电路的自动综合，数字系统的仿真，模拟电路仿真，直到不同层次版图级设计和校验，各种设计软件完成自顶向下的VLSI设计的全过程。计算机的发展促进了大规模、超大规模集成电路的发展，大规模集成电路的发展反过来又促进计算机的发展，相应的EDA开发工具更是应运而生。利用现场可编程逻辑器件（FPGA，CPLD等）开发工具在实验室里就可以设计出专用集成电路，以硬件描述语言（VHDL）为输出方式的高层次数字系统综合工具已广泛用于VLSI的设计中，使电了设计的自动化程度越来越高。对于从事电路设计及相关领域的工作人员来说，掌握并应用EDA工具，是非常必要的。EWB窗口功能简介一、ElectronicsWorkbench软件界面启动EWB，可以看到其主窗口，如图12－1所示。从图中可以看出，EWB模仿了一个实际的电子实验台。主窗口中最大的区域是电路工作区，在这里可以进行电路的连接和测试。在电路工作区的下方是阐述区，可用来对电路进行注释和说明。工作区的上面是菜单栏、工具栏和元器件库栏。从菜单栏可以选择电路连接、实验所需的各种命令。工具栏包含了常用的操作命令按钮。元器件库栏包含了电路实验所需的各种元器件与测试仪器。通过鼠标器操作即可方便地使用各种命令和实验设备。按下“启动／停止”开关或“暂停／恢复”按钮可以方便地控制实验的进程。图12－1ElectronicsWorkbench软件界面二、元件库栏EWB零部件箱（PartsBin）提供了非常丰富的元器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。如图12－2所示。在工作区上面，按元器件的类别，共有10个部件箱，如下图所示。从左至右有子电路箱、电源箱、无源元件箱、二极管及整流电路、晶体管箱、模拟IC、4个数字逻辑部件箱，还有显示元件箱、函数元件箱及机电元件箱这10个零部件箱。每个零部件箱里都有常用的同类型元器件，使用某个元器件时，只要打开相应的零部件箱，就有各种型号的元器件IC等供选择。一般打开的部件箱位于工作区的左侧，可以滚动、缩放。需要某个元件时，用鼠标单击选择，并拖至工作区；若删除这个元件，可单击它变成高亮，然后在Edit菜单中选择Delete或按Del键。图12－2EWB的元件库栏三、信号源库图12－3信号源库分布栏四、基本元件库图12－4基本元件库分布栏五、二极管库图12－5二极管库分布栏六、模拟集成电路库图12－6模拟集成电路库分布栏七、指示器件库在各类指示器中，包括了各类输出监测显示器、电压表、电流表、逻辑探针、七段数码管、蜂鸣器及条码显示器，以供选择。图12－7指示器件库分布栏八、模拟IC、数模混合、IC数字ICEWB提供模拟IC主要是各种运算放大器、比较器及锁相环电路等。而EWB提供的数字IC主要是74系列和4系列的数字集成电路。数模混合IC部件包括A/D、D/A变换器、单稳压触发器及555定时电路等。图12－8模拟IC、数模混合、IC数字IC分布栏九、基本数字门和数字逻辑电路EWB提供了各类数字门、各种触发器、多路开关、移位寄存器、计数器及算术处理单元等。图12－9基本数字门和数字逻辑电路十、单元电路EWB提供了各类内建电压、电流信号处理单元电路，如积分器、微分器、乘法器、除法器及其它功能单元电路等。图12－10单元电路分布栏十一、其它元件EWB除了提供以上所各类元件外，按实际电路系统设计和测试的需要，还提供了其它的一些辅助性元件，如保险丝、传输线、直流马达等，放在其它元件库中。图12－11其它元件分布栏十二、测试仪表在零部件箱的右侧是测试仪表（Instrument）区，如图12－12所示。在它里面存放有7种测试仪表可供使用，它们是万用表（Multimater）、函数发生器（FunctionGenerator）、示波器（Oscilloscope）、频率特性测试仪（BodePlotter）、字发生器（WordGenerator）、逻辑分析仪（LogicAnalyzer）和逻辑转换器（logleConverter）。另外，显示器零部件箱中还有两种测试仪表，电压表（Voltmeter）和电表（Ammeter）。当需要使用某种仪表时，图12－12测试仪表分布栏只要从测试仪表区中把需要的测试仪表拖放到工作区并连接到电路上，再根据测试情况调整仪器状态，打开电源开关，电路开始仿真，测试仪表即可显示测量结果。(一)数字多用表的使用电压表和电流表从指示器件库中，选定电压表或电流表，用鼠标拖拽到电路工作区中，通过旋转操作可以改变其引出线的方向。双击电压表或电流表可以在弹出对话框中设置工作参数。电压表和电流表可以多次选用。数字多用表的量程可以自动调整。下图是其图标和面板。其电压、电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting按钮可以设置其参数。图12－13数字万用表示意图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、电阻档的电流值和分贝档标准电压值都可任意进行设备。1、万用表的调节万用表的选择项：测试类型(MeterType)：A（电流）、V（电流）、（电阻）、dB（分贝）。信号方式（Signal）：AC（交流）、DC（直流）设置（Setting）：用于设置内阻等。2、使用万用测量电流（A）选择A，将万用表作安培表使用，并将安培表串联到测量电路中。仿真后，万用表显示为被测电流值。若要测量另一支路电流，需重新连接万用表并再次仿真。安培表的内阻预设为lm，如果需要，可以单击Settings按钮重新设置。3．用万用表测量电压（V）选择V，将万用表作为电压表使用。将电压表并接在电路中需要测量的两个节点上，电路仿真，万用表显示电路中两节点之间的电压。电压表的内阻设为很高的值（1M），如果需要改变，可以单击Settings按钮重新设置。电路仿真被激活后，可以将电压表接到其他节点去测量电压。4．用万用表测量电阻（）选择，将万用表作为欧姆表使用。此时要将万用表设置成DC，而且须保证被测元件或网络和信号源断开，并且不和其他元件或网络并联。将万用表连接到被测元件或网络两端，万用表显示电阻值。5．用万用表测量分贝损失（dB）选择dB，用于测量电路中两点之间的分贝损失。dB=20lg[(V1-V2)／分贝标准]其中V1为接到“十”端的电位。V2为接到“一”端的电位，分贝基准（零分贝）预设为1V，如果需要，可以单击Settings按钮重新设置。6．万用表的交流模式（AC）选择正弦波符号“～”，万用表处于交流模式。测量值为交流信号电压或电流的有效值，此时信号中的直流成分被去掉。7．万用表的直流模式（DC）选择直流符号“一’，万用表处于直流模式。测量电路中直流信号电压或电流，交流成分被去掉。8．万用表的设置（Settings）万用表的Settings按钮，用于万用表内部参数设置，如电压表和电流表的内阻、欧姆表的内部电流以及分贝基准。这些值的预设与实际万用表相近。这些参数接近理想值，故对电路的影响可以忽略。注意：在低阻电路中应避免使用非常高内阻的电压表，在高阻电路中应避免使用非常低内阻的电流表，否则在仿真过程中将引入较大的截断误差。(二)函数发生器函数发生器（FunctionGenerator）是一个多波形电压源，它能产生正弦波、方波、三角波三种电压信号。其图标和面板如图12-14所示。可调节方波和三角波的占空比。使用时可以调节信号Frequency（频率）、Dutycycle(占空比)、Amplitude(幅度)、Offset（直流偏置）等。图12－14函数发生器示意图ElectronicsWorkbench提供很宽的频率调节范围，可覆盖音频至雷达信号频率范围。函数发生器有三个外接端子：“十”、“一”和common。1·调节函数发生器（1）波形选择将函数发生器放大显示，单击上面二种波形（正弦、三角、方波）的一种即可。对三角波和方波可以调节占空比改变波形得到锯齿波和脉冲。（2）频率调节函数发生器的频率调节范围为1Hz～999MHz。调节函数发生器的输出信号频率，首先放大显示函数发生器，然后单击频率调节按钮改变输出频率；也可以单击频率数值框直接输入所需要频率的数值。（3）占空比调节调节占空比只影响三角波和方波。占空比的调节范围为l％～99％。调节时单击占空比，调节按钮改变占空比。（4）直流偏置调节信号直流偏置表示在输出信号上叠加的直流分量。调节范围为一999～999kV。（5）信号幅度调节信号幅度表示输出信号从直流电平（偏置）到其峰值的电压。如果在common和“＋”或“一”之间输出，则信号的峰一峰值为信号幅度的2倍；如果在“十”和“一”之间输出，则信号的峰一峰值为信号幅度的4倍。2．函数发生器的连接端（l）“＋”端（正端）从“＋”端又上公共端，common输出信号是以选定的幅度、占空比、偏置方向向输出信号。（2）common端（公共端）common端提供参考电平，一般应为“地”电平。（3）“一”端（负端）从“一”端对公共端，common输出信号是以选定的幅度、占空比、偏置方向反向输出信号。(三)示波器示波器共有4个对外连接端子，A（Channel）通道输入、B（Channel）通道输入、信号地和外触发输入端，即为双踪示波器。下图为示波器（OsclloscoPe）的外形图和图标。1、连接示波器图12－15示波器示意图其中：Expand----面板扩展按钮；Timebase----时基控制；Trigger----触发控制；包括：①Edge----上（下）跳沿触发②Level----触发电平③触发信号选择按钮：Auto（自动触发按钮）；A、B（A、B通道触发按钮）；Ext（外触发按钮）X（Y）position----X（Y）轴偏置；Y/T、B/A、A/B----显示方式选择按钮（幅度/时间、B通道/A通道、A通道/B通道）；AC、0、DC----Y轴输入方式按钮（AC、0、DC）。2、调节示波器示波器的调节可以在仿真过程中进行，也可以在仿真过程中将示波器重新连接到其它节点测量，示波器的显示功能自动刷新。要想对信号波形仔细观察，可以在分析菜单的分析选项（AnalysisOptions）对话框中单击仪表(Instruments）功能，在示波器（Oscilloscope）选项中选择Pauseaftereachscreen将波形停住。（1）示波器时基扫描时基（Timebase）用于设置示波屏上的横轴(X轴），调节范围为0ns／Div～0.5s／Div。为了得到清晰的波形显示，在仿真之前应根据信号工作频率，将示波器的时基调到合适的数值。（2）示波器X轴位移示波器X轴位移（Xposition）决定信号在X轴的起点位置。Xposition=0，信号起点为示波器屏幕的最左边；Xposition＞0，信号起点往右移；Xposition0，信号起点往左移。（3）示波器的接地点示波器的参考点设定为接地点（Ground），使用时，接地点可以不接，但是电路中必须有接地点，否则示波器不能正确显示。若以其他点（电平）作为参考点，则须将此参考点接示波器的接地点。（4）示波器的触发示波器的触发(Trigger）决定何时显示波形，如果看不到波形，可将触发设为自动（Auto）。示波器触发的边沿（Edge）按钮决定是从上升沿开始还是从下降沿开始。触发电平(Level)表示触发器必须超过该值示波器才开始显示。触发方式Auto，A，B和Exit表示使用何种触发信号。选用Auto表示自动触发；单击A或B可使用一个通道的信号作触发信号；单击Exit表示使用外触发。（5）示波器的Y“轴衰减示波器Y轴衰减（V／Div；伏特／每格）决定示波的Y轴尺度。调节范围为0．01mV／Div～5.0kV／Div。每个通道可单独调节。为了显示清楚，Y轴衰减应与显示信号电压幅度相适应。（6）示波器Y轴位移示波器Y轴位移（Yposition）控制示波器垂直方向的原点。Y轴位移的调围在-3.00～3.00。Yposition=0，表示垂直原点在示波屏垂直方向的中点；Yposition＞0，原点向上移；Yposition<0原点向下移。A，B两个通道的垂直原点可以分开设置。（7）示波器的输入耦合方式AC，0，DC·AC仅显示信号的交流成分。·0显示示波器Y轴原点位置，即无信号输入示波器。·DC显示信号的交流与直流叠加信号。（8）示波器的显示方式Y／T，A／B，B／A·Y／T表示显示时间信号，横轴为时间轴，纵轴为信号幅度。·B／A或A／B显示两通道信号之间的关系，这时横轴为一通道（B或A）信号电压，纵轴为另一通道（A或B）信号电压，此时时基不起作用，X轴由相应通道的衰减控制。（9）示波器扩展显示Expand单击示波器面板上部的Expand按钮，可将示波器屏幕扩展开来显示。此时示波屏上的两条十字线可用来定位，以准确读出该位置的波形数值。屏幕的下方分别显示有两条十字线位置的时间、变量及两线之间的差。(四)波特图仪的使用波特图仪类似于实验室的扫频仪，可以用来测量和显示电路的幅度频率特性和相位频率特性。波特图仪的图标和面板如图12－16所示。1、波特图仪的连接波特图仪有IN和OUT两对端口，分别接电路的输入端和输出端。每对端口从左到右分别为+V端和-V端，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端口的+V端和-V端分别接电路输出端的正端和负端。此外在使用波特图仪时，必须在电路的输入端接入AC（交流）信号源，但对其信号频率的设定并无特殊要求，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，但修改以后建议重新启动电路，以确保曲线显示的完整与准确。图12－16波特图仪示意图其中：Magnitude（Phase）----幅频（相频）特性选择按钮；Vertical（Horizontal）Log/Lin----垂直（水平）坐标类型选择按钮（对数/线性）；F（I）----坐标终点（起点）。2．调节频率特性测试仪（1）测量模式——幅度（Magnitude）或相位（Phase）单击Magnitude按钮或Phase按钮，则频率将性测试仪显示的就是输出／输入的幅频特性或相频特性。（2）显示坐标——对数（Log）或线性（Lin）选择Log或Lin按钮，设置频率特性测试仪的横轴（频率）和纵轴（增益或相位差）是按对数坐标还是按线性坐标定标。如果分析的频率范围较大，宜采用对数坐标。对数坐标中，增益的单位是分贝（dB）。（3）垂直显示范围频率特性测试仪的垂直显示范围由垂直（Vertical）终点F和垂直（Vertical）起点I来调节。测量幅频特性时，垂直轴显示输出与输入电压之比（UOUT／UIN），线性坐标时单位为比值，对数坐标时单位为分贝（dB）。测量相频特性时，垂直轴显示输出与输入电压间的相位差，单位为度。（4）测试频率范围频率特性测试仪的横轴显示频率，调节水平（Horizontal）终点F和起点I来设置测试频率范围。（5）读取频率特性连接好频率特性测试仪后激活电路，计算机将按照设置的频率范围进行仿真，仿真结束将频率特性显示在屏幕上，如图12－17所示。为了准确读出某频率点的数值，可将十字线移到此频率点，这时此点频率、增益或相位差将显示在频率特性测试仪的右伟。移动十字线可单击频率特性测试仪底部的箭头，也可以将十字线从最左边拖动到所需的位置。图12－17相频特性与幅频特性图在EWB中，利用分析（Analysis）菜单的ACFrequency选项对电路进行交流小信号分析，其分析结果示于工作区，其结果与频率将位测量仪测量结果相同。(五)字发生器字发生器（WordGenerator）可以产生一组二进制16位字（Word），提供给逻辑电路。下图分别示出了字发生器的面板图和图标。在字发生器的面板上有十六进制区（面板左边）、二进制区及ASCII码区。可以使用任何一区向发生器中输人数字字元。字发生器还有一时钟脉冲作同步用。图12－18字发生器示意图1．调节字发生器（1）输入逻辑字首先加人逻辑字模（pattern）到字发生器中，单击相应的位置再键入1或0。逻辑字模一般直接选用真值表中的输入。（2）激活WordGeneratorStep选择此按钮向电路发送高亮的逻辑字。Burst从高亮字开始依次把16个字全部送入电路。Cycle连续地向电路送出字符串（按ctrl＋T键停止）。（3）保存和加载字模Pattern单击Pattern出现对话框，可以使用这个对话框将输入字发生器的字模保存或加载到一个文件中去。对话框中还有其他功能。2、时钟脉冲与触发（1）时钟脉冲字发生器产生时钟脉冲在时钟端（CIK）输出。每个时钟周期两个值：先1后0。（2）触发（Trigger）字发生器有内触发（Internal）和外触发（External）两种，如果选用外触发，触发信号从触发端Trigger送入，且在触发信号的每一触发沿时输出一个逻辑字。触发信号的触发沿有两种：上升沿和下降沿，分别由两个按钮确定。（3）频率（Frequency）字发生器的频率从0.1Hz～999MHz可调，每个周期送出一个逻辑字。(六)逻辑分析仪下图分别为逻辑分析仪（LogicAnalyzer）的面板图和图标显示。这是一个8通道逻辑分析仪，以矩形波形式显示8个通道的信号，同时给出二进制和十六进制表示。1．逻辑分析仪的调节逻辑分析仪的调节非常简单，将其接入电路中，仿真后在其左半部分就会显示每个通道输入信号的状态（高或低电平）。底部的数值对应上边每一行的显示，相应的十六进制数显示在数值框中，如图12－19所示。图中按钮Reset用于对逻辑分析仪进行图12－19逻辑分析仪示意图复位，时基Clock是用来设置逻辑分析仪的横轴坐标，单位是S／Div。2．触发逻辑分析仪设置了以下四种触发方式：·沿触发指定信号是用上升沿还是下降沿触发，分别设有上升沿和下降沿按钮。·External外触发。即从触发端外接触发信号触发。·Burst使用输入信号作为触发源（缺省设置）。·Patten使用一个指定的字模作为触发源。字模直接接在该按钮下方的方框中输入1或0（如果两个取值均可，则输入X）。(七)逻辑转换器逻辑转换器（LogicConverter）用于进行各种逻辑表示方式之间的转换。其面板图和图标显示如下图所示。逻辑转换器面板右侧排列着一组按钮Conversions，用于控制所要完成的逻辑转换类型，从上到下依次为：图12－20逻辑转换器示意图1．从逻辑电路转换为真值表逻辑转换器能将8个输入、一个输出的逻辑电路的真值表表示出来，步骤如下：（1）将要转换的逻辑电路的输入、输出接到逻辑转换器上。（2）单击逻辑电路转换为真值表按钮，则逻辑电路的真值表将显示在逻辑转换器的左边。2．从真值表转换为逻辑表达式单击从真值表转换为逻辑表达式按钮，则显示在逻辑转换器左边的真值表所对应的逻辑表达式将显示在底部。3．从真值表转换为最简逻辑表达式单击从真值表转换为最简逻辑表达式按钮，则显示在左边的真值表对应的最简逻辑表达式将显示在底部。4．从逻辑表达式转换为真值表（1）在逻辑转换器的底部键入一个逻辑表达式。（2）单击从逻辑表达式转换为真值表按钮，则对应的真值表显示在逻辑转换器的左边。如果要化简一个逻辑表达式，可先将它转换为真值表，然后再化简。5．从逻辑表达式转换为逻辑电路（1）在逻辑转换器的底部键入一个逻辑表达式并化简。（2）单击从逻辑表达式转换为逻辑电路按钮，则相应的逻辑电路将显示在工作区中。此时这个电路处于被选中状态，可以对其进行复制、制作子电路等操作。6．从逻辑表达式转换为与非门电路(1)在逻辑转换器的底部键入一个逻辑表达式并化简。（2）单击从逻辑表达式转换为与非门电路按钮，则相应的由与非门组成的逻辑电路将显示在工作区中。同样这电路也处于被选中状态，可进行复制、制作子电路等操作。十三、主菜单在整个视窗的最上层一行是主菜单（Menus），如图12－21所示。菜单共有6项：File（文件）、Edt（编辑）、Circut（电路）、Analysis（分析）、Window（窗口）、Help（帮助）。每一个菜单都包含若干命令，利用这些命令，可以新建、打开、保存、打印文件，编辑文件，对电路进行仿真等。通过Help菜单，进入帮助目录，查看相关帮助内容。图12－21EWB主菜单欲执行菜单命令，只需用鼠标单击某项菜单，使之下拉出菜单命令，然后再单击其中的菜单命令。也可以按Alt键，再按菜单项名中带下划线的字母即可打开相应的菜单（如先按Alt键，再按F键即可打开文件菜单File）；然后再按已打开菜单的命令中带下划线的字母，即可执行该项命令。（详细命令使用请查阅资料）。若打开菜单项中的某些命令呈现灰色，说明该命令在当前状态下是不能使用的。十四、分析菜单ElectronicsWorkbench与PSPICE相对应共有15种分析（Analysis）功能。除了基本的直流（DC）、交流（AC）和瞬态（Transient）分析外，还有多种进阶分析，如零点／极点分析、交流灵敏度分析、蒙特卡诺和最坏情况分析等。单击Analysis后的下拉式菜单如图12－22所示。1．ActivateActivate为激活电路命令。执行此命令使电路开始工作，相当于将电路的电源开关合上。执行此命令的作用与单击ElectronicsWorkbench视窗右上角的电源开关等同。2．Pause／ResumePause／Resume为暂停／继续分析命令。执行此命令可以暂停仿真或继续仿真。在电路仿真过程中，执行Pause命令，则仿真暂停；Pause命令变成Resume，执行Resume命令，仿真又继续。3．StopStop为停止命令。执行此命令可以使电路停止工作，相当于将电路的电源开关断开。同样，其作用与再次单击ElectronicsWorkbench视窗右上角的电源开关等同。电路仿真到稳态时将自动图12－22分析菜单停止。但是诸如振荡或开关电路一般难以达到稳态，仿真会一直进行下去，此时就可使用此命令使电路停止工作。图12－22分析菜单4、AnalysisOption…AnalysisOptions为分析选项命令。利用此命令规定对电路仿真的方式，包括分析类型的选择、分析精度及仪器显示方式等。5．DCOptionPointDCOperatingPoint为直流工作点分析。直流工作分析用以确定电路的直流工作点。在进行分析时，将交流源设为零，电容开路，电感短路。直流分析的结果可用于更进一步的分析，例如，确定交流分析中非线性器件的小信号线性化模型，确定瞬态分析的初始条件等。在直流分析时，数字元件被认为是一个对地的大电阻。选择DCOperatingPoint菜单命令，即可进行直流工作点分析。分析完成后，其结果显示在一张图表上，并列出各节点的直流电压、支路电流等。6．DCSweep…DCSweep为直流扫描分析。其可用于对电路直流转移特性的分析。选择DCSweep选项后，显示一对话框，在对话框中设置输入电压直流扫描范围和输出节点号，启动电路，则电路的直流转移特性曲线会显示在工作区中。7．ACFrequency…ACFrequency为交流频率分析，即交流小信号分析。电路中所有的非线性元件都用它们的小信号线性化模型，所以在交流频率分析前，首先要进行直流工作点分析，以得到各非线性元件的小信号线性化模型参数。交流分析中了EWB建立的节点电路系数矩阵是复数矩阵，所以所有的直流电源均设为零，交流电源、电容和电感则由它们的交流模型来取代。分析时电路的输入信号无论是什么波形，都会自动转换成内部的正弦波以进行分析。电路中的数字元件被视为接地的大电阻。交流分析的结果是电路的响应随频率变化的关系。（1）分析步骤①选择ACFrequency命令，弹出ACFrequencyAnalysis对话框，如图2－20所示。设定Analysis各项目内容（包括起始频率、终止频率、扫描形式、点数和垂直刻度），并指明观看电路分析结果的节点号。②单击对话框中的Simulate按钮，开始分析（按Esc键可以停止分析）（2）观察结果交流分析的结果可用两种图形显示，即幅频特性和相频特性。这些图在分析完成后显示。由图中滑动标尺线，可精确地读出电路的3dB截止频率f1或fH，进而求出电路的频带宽度BW。如果已经将波特图绘图仪连接到电路的测试点上，启动电源开关即可进行以上同样的分析。8．Transient…Transient为瞬态分析，也称为时域瞬态分析，即计算电路对时间的响应。EWB是将每一输入周期分割为许多时间间隔，在周期中的每个时间点执行一次直流分析，所以某个节点上电路波形是由一个周期中每个时间点的电路值所决定。电路中贮能元件的初始条件在对话框中设定与选择。如在对话框中选择CalculateDCoperatingPoint，则EWB先计算电路的直流工作点，将直流分析的结果作为瞬态分析的初始条件；假如选定SettoZero，则瞬态分析的初始条件设为零，假如选择Userdefinedinitialcondition，则分析将由元件特性（ComponentProperties）对话框中设置的初始条件开始。（1）分析步骤①选择Transient菜单命令，弹出TransientAnalysis对话框。②输入或选择对话框中的项目（包括初始条件设置、瞬态分析的起始时间和终止时间、点数、时间步长等），并确定观察输出结果的节点号。③单击Simulate按钮，开始分析（按ESC健可以停止分析）。瞬态分析的精度与时间步长有关．若选定Generatetimestepsautomatically，则EWB将根据计算误差自动调整步长。同时应合理地设定最大时间步长和打印时间步长（PrintStep）（2）观察结果瞬态分析的结果是电压对时间变化的曲线。可同时观察输入信号和输出响应。如果已经将示波器连接到电路的测试点上，只要开启电源，将进行以上同样的分析，由示波器显示输出结果。9．Fourier…Fourier为傅里叶分析。傅里叶分析用以分析一个时域信号所含直流、基波及谐波的成分。此分析是对时域分析的结果执行一离散傅里叶变换（DiscreteFourierTransform），把时域电压波形分解为频域中的成分。EWB会自动执行时域分析，以产生傅里叶分析结果。傅里叶分析的基频应该是电路中信号源的频率，假如电路中有多个信号源，可将基频设为各AC信号源的最小公因数。(1)分析步骤①选择Fourier菜单命令，弹出FourierAnalysis对话框（如图2－22所示）。②输入或更正对话框中的项目（包括输出节点号、基频、谐波数、垂直刻度等）。③单击Simulate按钮，开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果傅里叶分析的结果以频谱图的形式在分析完成后显示出来。如果需要可列表显示各频率成分的大小及失真系数。10．Noise…Noise为噪声分析。噪声分析用以检测电路输出端噪声功率的幅度。它是由电路中电阻及半导体器件等所产生噪声的总和。每个噪声源被假设为不相关的，所以总噪声为每个噪声源对于特定输出节点产生的噪声的均方根值。（1）分析步骤eq\o\ac(○,1)选择Noise菜单命令，弹出NoiseAnalysis对话框。②输入或更正对话框中的项目。③单击Simulate按钮，开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果噪声分析的结果是提供一个输出噪声谱、一个输入噪声谱或一个元件的噪声谱，形成电路的噪声平方随频率变化的曲线，分析完成时显示。11．Distortion…Distortion为失真分析。失真分析用以测量由于电路的非线性所造成的谐波失真及电路对不同频率的信号相移不同而产生的频率失真。失真分析对于分析小的失真是非常有效的，因为在瞬态分析中小的失真一般分辨不出来。如果电路有一个交流频率坝U此分析将决定电路中每一点的二次及二次谐波的复数值；如果电路中有两个交流信号源坝吩析会在三个特定频率得到电路变量的复数值：两个频率之和（f1十f2），两个频率之差（f1一f2）及较高频率的二次谐波与较低频率之差（2f2一f1分析步骤及观察结果方式与其他分析类似，不再赘述。12．ParameterSweep...ParameterSweep为参数扫描。利用参数扫描分析可以对某个元件参数在取值范围内变化，快速地获得电路的响应。这个效果等同于此元件参数取值不同时的多次仿真。元件参数的取值范围及变化增量在对话框中设置。（1）分析步骤①选择ParameterSweep菜单命令，弹出ParameterSweep对话框，确定并输入一个要扫描元件的参数及分析的节点。②选择是DC，AC或Transient分析。若选择SetACoptions或Settransientoptions后，会开启另一对话框以进行相应分析参数的设定。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果参数扫描的结果可依序绘出适当的曲线。若扫描类型是线性的，则曲线数等于终止值与起始值之差除以增量；若扫描类型是10倍制，则曲线的数量将等于起始值乘以10倍的递增，直到终止值。而8倍制的曲线数等于起始值乘以2倍的递增直到终止值。13、TemperatureSweep…TemperatureSweep为温度扫描。利用温度扫描可以快速地对电路在不同温度下的响应进行分析。其效果等同于对电路进行多次仿真，每次变化一个温度。如未设定温度扫描，默认温度设定为27C；若改变预设温度，可以分析选项对话框（AnalysisOptions）中的通用参数设置命令（Global）（1）分析步骤．①选择TemperatureSweep菜单命令，弹出TemperatureSweep对话框，确定并输入要分析的节点。②输入或改变对话框中的其他项目（包括扫描的起始温度、终止温度、扫描类型及步长等）。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。单击SetACoptions或ettransientoptions，可确定是进行交流或是瞬态分析，弹出另一个对话框，设定有关参数。（2）观察结果温度扫描分析的结果是一簇电路输出响应随温度变化的曲线，从ViewingtheResults可查阅关于曲线的相关说明。14．Pole－Zero…Pole－zero为极点一零点分析。极点一零点分析可用来决定一个电路的交流小信号转移函数的极点和零点。这对于决定电路的稳定性是非常有用的。此分析首先计算电路的静态工作点，得出所有非线性器件的小信号模型，然后分析得到电路转移函数的极点和零点。转移函数可以是增益、互阻和输入、输出阻抗等。（1）分析步骤选择Pole－Zero菜单命令，弹出Pole－ZeroAnalysis对话框。输入或更正对话框中的项目（包括分析的类型、转移函数对应的输入、输出正负节点，以及是极点分析还是零点分析等）。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果极点一零点分析结果提供一张相应转移函数的极点／零点图表。15．TransferFunction…TransferFunction为传输函数分析。传输函数分析是计算电路中指定的输出节点电路与输入信号源间的交流小信号传输函数值，同时给出电路的输入、输出阻抗。（1）分析步骤①选择TransferFunction菜单命令，弹出TransferFunctionAnalysis对话框。确定输出节点。参考节点与输入信号源。②输入或修正对话框中的其他项目。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果传输函数分析结果给出一张包括输出／输入传输函数、输入阻抗和输出阻抗的图表。16．Sensitivity…Sensitivity为灵敏度分析。它包括直流灵敏度和交流灵敏度分析。直流灵敏度分析是计算电路中指定输出节点电压或电流对于所有元件参数的直流灵敏度；而交流灵敏度分析是计算电路中指定输出节点电压或电流相对于某个元件参数的交流小信号灵敏度。两种分析都是通过单独改变每个参数从而引起输出电路或电流的变化，然后将结果汇总于一张表格。（1）分析步骤①选择Sensitivity菜单命令，弹出SensitivityAnalysis对话框。②输入或修正对话框中的项目。如果选择输出电压，要指定输出节点和参考节点；如果选择输出电流则要指定相对应的电源。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果灵敏度分析的结果将提供一张对相关参数的灵敏度的图表，其灵敏度为相对灵敏度或绝对灵敏度。17．WorstCase…WorstCase为最坏情况分析。最坏情况分析也是一种统计分析，用以研究当元件参数变化时，电路性能可能产生的最坏效应。首次分析是以常态来执行的。然后进行交流或交流灵敏度分析，计算出输出相对于各参数的灵敏度。最后一次运行提供最坏情况分析结果。最坏情况分析产生的资料由评比函数（Collatingfunctions）来搜集，评比函数的作用像一个高选择性的滤波器，每次只允许收集一个数据。6个评比函数如下表所示。6个评比函数评比函数获得MaximumvoltageY轴最大值MinimumvoltageY轴最小值FrequencyatmaximumY轴最大值时对应的X值FrequencyatminimumY轴最小值时对应的X值Risingedgefrequency当Y轴值高于用户指定的门限值时，对应的第一个X值Fallingedgefrequency当Y轴值低于用户指定的门限值时，对应的第一个X值（1）分析步骤①选择WorstCase菜单命令，弹出WorstCaseAnalysis对话框，并确定输出节点。②输入或改变对话框的项目。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）。（2）观察结果分析完成，最坏情况分析结果将以对照图出现。18．MonteCarlo…MonteCarlo为蒙特卡罗分析。蒙特卡罗分析是一种统计分析，用以研究元件的特性对电路性能的影响。蒙特卡罗分析将对电路进行多次仿真。每次仿真中的元件参数都将根据对话框中设置的概率分布类型（distributiontype）和参数容差（parametertolerance）随机改变。第一次仿真是在元件参数为正常值的情况下进行的，其他各次仿真则是从正常值中增加或减小一个随机小变化量，这个变化量取决于概率分布函数。EWB提供了两种概率分布函数：·均匀（Uniform）分布函数是一线性分布函数，所产生的变化量是在容差范围内均匀地产生。因此，任何在容差范围内的值都有被选中的相同概率。·高斯（Gaussian）分布函数是用以下概率函数产生的：其中：u=正常参数值=标准偏差值=X=独立参数（1）分析步骤①选择MonteCarlo菜单命令，弹出MonteCarloAnalysis对话框，选定输入节点。②输入或改变对话框中的项目（包括执行次数、容许误差、分布函数的类型及分析类型等）。③单击Simulate按钮开始分析（按Esc键可以停止分析）（2）观察结果MonteCarlo分析结果给出恰当的电压曲线。其曲线数目与在对话框中设置的运行次数相同。19、DisplayGraphsDisplayGraphs为图形窗口命令。图形窗口是一个允许观察、调整与保存图形及图表的多功能显示工具。它以图形或图表的形式显示所有EWB的分析结果。当进行一次分析时，分析图形窗口会自动出现；执行DisplayGraphs命令，也会激活图形窗口。第二节搭建和测试电路前面粗略地介绍了提供给我们工作的平台概貌，后面会较详细地介绍其功能和使用。若能很快熟悉这个工作环境，搭建和测试电路将可驾轻就熟。下面简要介绍如何搭建电路，仿真并测试电路。搭建和测试电路需要以下7个步骤：（1）根据电路需要从相应的部件箱中拖动元件到工作区。（2）将拖到工作区中的元器件按电路布局摆放好。（3）按电路拓扑结构将元器件用导线连接起来。（4）按要求设置元器件参数和模型。（5）从测试仪表区中将所需测试仪表拖放到工作区并连接到电路上。（6）根据测试情况设定仪器状态。（7）选择分析选项，打开电源开关，仿真电路。一、搭建电路若完成上面前两项步骤以后，就能整洁快捷地将它们连接起来。就像在实验室里将元器件插到了面包板上，然后用导线连接一样。1．连线·连接两个元件用鼠标指向一个元件的一个连接端点，就会出现一个黑点，此时按下鼠标的左键向另一个元件的连接端点拖动，使连线出现，当该连线接好后，放开鼠标左键则在两元件间就接上了一根导线，且此线会自动地以垂直角度连接。·连接两条导线先在一条导线上欲接线的地方插入一个连接点“·”（无源元件箱中的第一个元件），然后用鼠标指向该连接点，再按下鼠标左键向另一条导线拖动，当连接到另一条导线处出现小黑点时放开鼠标左键，则两导线之间就接上了一根导线。值得说明的一点是，电路中连线有时会拐弯，影响电路美观，这可能是元件排列不整齐或方向不对，可重新排列或旋转元件再拉直导线。2．删除导线欲删除某根导线，只要选择此线（用鼠标单击此线），再选择Edit中的delete命令即可。如果删除连接在导线两端的元件或仪表上的导线也会自动被删除。说明：①连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线，而且连接点可以赋予标识；②向电路插入元器件，可直接将元器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。3、元器件操作元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号拖拽到工作区。元件的移动：用鼠标拖拽。元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选ComponentProperties可以设定元器件的标签（Label）、编号（ReferenceID）、数值（Value）和模型参数（Model）、故障（Fault）等特性。说明：①元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行。②编号（ReferenceID）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；③故障（Fault）选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（Open）、短路（Short）、漏电（Leakage）、无故障（None）等设置。4、电路图选项的设置Circuit/SchematicOption对话框可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格（Grid）、显示字体（Fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个连接点分配的。5、元件库中的常用元件EWB带有丰富的元器件模型库，在电路分析软件实验中要用到的元件及其参数的意义如下。（1）信号源元件名称参数缺省设置值设置范围电池(直流电压源)电压V12VuV—kV直流电流源电流I1AuA—kA交流电压源电压频率相位120V60Hz0uV—kVHz—MHzDeg交流电流源电流I频率相位1A1Hz0uA—kAHz—MHzDeg电压控制电压源电压增益E1V/VmV/V—kV/V电压控制电流源互导G1SmS—MS电流控制电压源互阻H1m—M电流控制电流源电流增益F1A/AmA/A—kA/A（2）基本元件元件名称参数缺省设置值设置范围电阻电阻值R1k—M电容电容值CuFpF—F电感电感值L1mHuH—H线性变压器匝数比(初级/次级)N漏感LE激磁电感LM初级绕阻电阻RP次级绕阻电阻RS2001H5H00

开关键SpaceA—Z,0-9,Enter,Space延迟开关导通时间Ton断开时间Toff5S0SpS—SpS—S6、元器件库和元器件的创建与删除对于一些没有包括在元器件库内的元器件，可以采用自己设定的方法，自建元器件库和相应元器件。EWB自建元器件有两种方法：一种是将多个基本元器件组合在一起，作为一个"模块"使用，可采用下文提到的子电路生成的方法来实现；另一种方法是以库中的基本元器件为模板，对它内部参数作适当改动来得到，因而有其局限性。若想删除所创建的库名，可到EWB的元器件库子目录名"Model"下，找出所需删除的库名，然后将它删除。7、子电路的生成与使用为了使电路连接简洁，可以将一部分常用电路定义为子电路。方法如下：首先选中要定义为子电路的所有器件，然后单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择Circuit/CreateSubcircuit命令，在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮，子电路的定义即告完成。所定义的子电路将存入自定义器件库中。一般情况下，生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其它电路中，可使用剪贴板进行拷贝与粘贴操作，也可将其粘贴到（或直接编辑在）Default.ewb文件的自定义器件库中。以后每次启动EWB，自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用。8、帮助功能的使用EWB提供了丰富的帮助功能，选择Help/HelpIndex命令可调用和查阅有关的帮助内容。对于某一元器件或仪器，“选中”该对象，然后按F1键或单击工具栏的帮助按钮，即可弹出与该对象相关的内容。建议充分利用帮助内容。二、测试电路1．设置测试点使用仪表测试电路，需先将相应的测试仪表图标连接到电路中去。在这之前要先设置测试点，首先可以从无源部件箱中拖放一个连接点“·”放在要连仪表的导线上，然后再接测试仪表；也可以从测试仪表的测试端引出一根导线到待测试的端点，方法如连线。2．使用测试仪表 ·先从仪表区中将要用的测试仪表图标拖放到工作区合适的位置。·将仪表连接到电路中测试点上。·双击仪表图标使之放大显示，以便更清楚地观察测试信号。·根据测量要求调整仪器量程。·单击电源开关，电路激活开始仿真。·再调整仪表量程旋钮，使被测信号显示大小合适。3、如何调鳖仪表量程各类仪表量程旋钮的调整方法各不相同，这里仅仅是调整控制旋钮的一般方法；·单击欲调量程的旋钮。·革击数值或单位边上的上、下话头，改变数值和单位到合适的位置。4．仿真电路当电路被激活后工WB即开始仿真电路。仿真电路的途径取决于电路所接信号源、测试仪表以及在Analysis中AnalysisOptions（分析选项）对话框中的选择。仿真结束后，所需结果显示在接人电路仪表的显示屏或工作区中。仿真结束，电源开关自动断开。若改变仪表所接位置，必须重新激活电路，再次仿真。欲在中途中断仿真，可单击电源开关，即可关闭。若要暂停仿真，可单击位于电源开关下方的Pause/Resume按钮，仿真可暂停或继续。三、编辑l．滚动工作区使用整个视窗最右上角的“放大”、“缩小”符号，可以将工作区放至最大或缩小。若要观察多于一屏的信息，可使用鼠标指向工作区右边和底部的滚动块并拖动即可实现。2．调整电路图或元件的大小单击菜单Circuit中的ZoomIn和ZoomOut按钮即可增大或缩小电路图或元件。3．添加文本当需要给元件设置标号、参数或模型和描述电路时，需要输入文本内容。一般情况下，文本插入电路的位置是自动设定的，若认为不合适，可用方向健或用鼠标单击相应的文本拖放至合适的位置。4．编辑键输入文本时使用的编辑键，与其他软件编辑文件时使用的编辑键类似。·Backspace：向左删除一个字母。·DEL：向右删除一个字母。·Home：将光标移至一行的开始。·End：将光标移至一行的末尾。5、快捷键·某菜单命令有快捷键，它将显示在该命令的右侧。一般是某键与Ctrl键同按。·方向键可移动选择的元件或图标。·Del键可删除选择的元件或文本。·Esc键取消当前对话框。·Alt可锁定元件或图标的端子，使选择更容易。·带有黑边的按钮为缺省选择，按Enter键可选择该按钮。6．选择多个元件或仪表欲移动、复制或删除多个元件或仪表可使用下述两种方法之一：（1）用鼠标左键选择第一个元件或仪器后。再单击鼠标右键选择其他元件或仪表。（2）用鼠标指向一组元件或仪表，按下左键并向右下方拖动形成一个矩形区域，放开鼠标键，则该区域中的元件和仪表都将被选中。7．电路文件存盘与打开电路生成后可以将其存为电路文件保存，以备调用。方法是选择File／SaveAs（文件／另存为）命令。弹出对话框后，选择合适的路径并输人文件名，再按下“确定”按钮即完成电路文件。实验十二模拟电路仿真实验范例（共射极单管放大电路）【实验目的】1．加深对共射极基本放大电路放大特性的理解。2．学习静态工作点的测量和调整方法。3．观察Rc和Rb对静态工作点及交流放大特性的影响。4．学习放大器动态特性指标AV、Ri、Ro的测量方法。【实验电路与内容】图12－23所示为共射极基本放大电路，设=100。图12－23共射极基本放大电路原理图1、连接电路。2．静态工作点位置与输人信号幅度对输出波形的影响。放大器静态工作点的位置是否合适，直接影响放大器的动态范围，进而影响放大器的电流电压增益和输入、输出电阻等各项指标，故设计一个放大器首先要设计合适的工作点。对图3－1所示的基本单管共射放大电路，采用定压源激励。调节偏置电阻Rb和Rc，使放大器有合适的静态工作点。首先分析在供电电压一定，负载电阻RC不能改变的情况下，如何调整Rb，使输出电压和输出电流达到极限值。(1)手工估算设UBEQ=0.7V，则（12-1）（12-2）（12-3）根据式（12－l）～（12－3），改变RB值，可以获得输出电压和输出电流最大动态范围利用下的静态工作点。(2)静态工作点分析为了选择合适的偏置电阻Rb值，可以使用直流参数扫描功能很方便地决定Rb值。首先选择工作点电压UCEQ对电阻RB扫描，这在EWB虚拟工作平台上很容易实现。设Rb值从10k～1M变化，观察UCEQ（U（1））随RB的变化情况，扫描曲线示于图12-24。由图可以看出，当而从10k变至约145k时，UCE很小，且变化也很小，约为从0.1V变至0.3V，此时晶体管处于饱和状态。当RB=1k时，UCE约为10V，为了使输出电压有最大的动态范围，取UCEQ=6V，使用鼠标在图标读取当电压UCEQ=6V时对应的RB值为282k。近似取值为280k图12－24工作点电压对RB扫描曲线进行直流工作点分析（DCOperatingPoint），激活电路仿真，得各结点的对地直流工作电压值如图12－25图表所示。图12－25直流工作点分析结果从上表可以看出：VCEQ=6.04V，VBEQ=0.80V，计算出ICQ=4.0mA，显然这种参数的设置是合理的。2、瞬态分析：下面分析直流工作点位置对输出电流、电压动态范围的影响。1）当RB=280k时，在电路中加入激励电压源，即：选择瞬态分析，并将示波器调到交流（AC）档观察输出电压波形，如图12－26所示：细线代表输入波形，粗线代表输出波形（以下相同）。从图中可看出输出波形不失真，其峰值近似为1.1V。图12－26共射极基本放大电路输出电压波形（A）2）当保持RB=280k时，在电路中加入激励电压源，即：图11－27共射极基本放大电路输出电压波形（B）再选择瞬态分析，并将示波器调到交流（AC）档观察输出电压波形，如图12－27所示：。从图中可看出输出波形有失真，上秃下尖，这是晶体管输出特性的非线性造成的非线性失真。而输出电压的最大峰值近似为6V。选RB=100k，加入与上相同的激励源，再对电路进行瞬态分析，其输出电压波形如图12－28所示：可见输出电压波形出现了底部削平的截底失真现象。，说明晶体管此时工作进入饱和区，放大器产生了饱和失真，这是静态工作点位置太高所致。此时输出电压的最大动态范围明显减小，所以输出电压波形出现了明显的底部削平失真。说明放大器产生了饱和失真。图12－28共射极基本放大电路输出电压波形（C）4）再改变RB，令RB=560k，首先观察图12－24此时工作点的位置，从图中可以分别读出RB=560k时，UCEQ8.7V，估算出ICQ2mA。在大信号工作情况下工作点较低，输出电压的最大动态范围为2（12－8.7）=6.6V。为了比较在输出电压幅度近似相等的情况下，工作点位置高低产生的波形失真，将激励信号源幅度增大一倍，再对电路进行瞬态分析，用示波器交流档观察到的输出电压波形示于图12－29。由图可见，输出电压波形出现了顶部削平失真，说明放大器产生了截止失真。图12－29共射极基本放大电路输出电压波形（D）５）当静态工作点合适，但输入信信号很大时，放大输出信号既进入了晶体三极管的饱和区，又进入了截止区，固同时出现削平顶部和削平底部的现象。如图12－30所示。由以上分析可以看出，为了使器件动态范围得到充分利用，保证器件既不进入饱和区，也不进入截止区，一定要选择合适的静态工作点。静态工作点位置太高，管子容易进入饱和区，应增大基极偏置电阻R。降低静态工作点；相反，静态工作点位置太低，管子容易进入截止区，应适当减小基极偏置电阻R。以提高静态工作点。静态工作点决定了以后，若增大或减小负载电阻，都会影响输出电流和电压的动态范围，在激励信号不变的情况下，会产生饱和、截止失真，此处不再详述，读者可按以上方法自行验证。图12－30共射极基本放大电路输出电压波形（E）3、参数扫描分析选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/ParameterSweepAnalysis），在参数扫描设置对话框中将元件设为R1，参数为电阻，扫描起始值为100K，终值为700K，扫描方式为线性，步长增长为200K，输出节点11，扫描用于瞬态分析，扫描结果如图所示：由图可以看出，当R1为100K时，静态工作点升高，输出电压已产生明显的饱和失真。当R1增加到300K时，电路正常工作。当R1增加到500K~700K时，由于静态工作点下降较多，导致电压放大倍数下降，输出电压波形幅度大减小。若要观察到明显的截止失真，可在加大R1阻值的同时增大输入信号Vi的幅度。图12-31共射极基本放大电路参数扫描输出电压波形四、频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/ACFrequencyAnalysis），在交流频率分析参数对话框中设定：扫描起始频率为1Hz，终止频率为1GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点11作输出节点。分析结果如图12-32所示：图12-32共射极基本放大电路频率响应分析分析图表可知，当共射电路输入信号电压Vi为幅值5mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为1.5V，中频电路放大倍数约为200倍。下限频率约为20Hz，上限频率约为12MHz。放大器的通频带宽约为12MHz。

附录资料：不需要的可以自行删除田园临时用电施工组织设计一、工程概况工程名称：高青银岭世家19#住宅楼建筑面积：10529.7平方米层数：11层结构形式：框架剪力墙结构建设单位：xx开发有限责任公司施工单位：xx建工有限公司编制依据1、根据施工规模，按照JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》本工程临时用电系统采用1个总箱，2个分箱，11个设备箱，1个照明箱，1个移动箱。2、施工现场的配电箱采用标准配电箱，均为省备案产品，整个系统采用“三级配电，二级保护”实行TN—S接地系统，电缆埋地敷设，总配电箱，分配电箱，设备箱均进行可靠的接地，开关箱实行一机一闸一保护。三、电源进线位置1、采用3×50+1四芯电缆，由配电室引至总箱，再由总箱引至1#、2#分箱，根据工程实际情况，能满足工程施工需要，并且能保证工程安全施工。2、总箱以在工程北侧，1号分箱控制塔吊、物料提升机、搅拌机、潜水泵、移动箱；2号分箱控制弯曲机、切断机、电焊机、电锯、现场照明、临舍照明。施工现场根据以上分布情况进行线路走向布置。四、用电设备参数表用电设备名称型号数量功率（KW）塔机QTZ311台25物料提升机1台18.7振动棒1台2.2圆盘锯1台7.5切断机1台5.5电焊机BX1-2501台7潜水泵1台2.5照明1台5搅拌机JZC3501台7.5弯曲机1台5五、用电负荷计算及导线截面选择根据用电设备参数表：电动机的合计功率：ΣP1=25+18.7+2.2+7.5+5.5+2.5+5+7.5+5=78.9KW施工现场的电焊机为两台折合功率为：ΣP2=7KW总用电量为：S=K1×K2×(K3×ΣP1÷cosω+K4×ΣP2)=1.05×1.1（0.7×78.9÷0.75+0.6×7）=89.9KVA总电流I=S/Ucosω=89.9×1000/(1.732×380×0.75)=182A根据以上计算结果建设单位提供变压器符合现场施工用电要求。总导线可选用3×16+1×10凯装电缆从配电室引至总箱。2、分箱导线选择①1#分箱设备功率为：S1=25+18.7+7.5+2.5+2.2=55.9KWI1=S1/Ucosω=55.9×1000/380×0.75=110根据计算结果可选用YC3×10+2×6mm²的五芯铜芯电缆从总箱引至1#分箱。现场拟使用3×25+2×16的五芯铜芯电缆。②2#分箱设备功率为：S2=5+5.5+7.5+1.5+10=36.5KWI2=S2/Ucosω=36.5×1000/380×0.75=72根据电流计算结果可选用YC3×10+2×6mm²的五芯电缆从总箱引至2#分箱。现场拟使用3×25+2×16的铜芯五芯电缆。3、现场照明导线的选择：现场照明功率为5KW选用YC3×4+1三芯电缆从分箱引至照明箱；六、安全用电技术措施：（一）、1、接地与接地装置：本工程临时用电线路采用TN-S接零保护系统，总配电箱、分配电箱和设备箱均作重复接地，电器设备的金属外壳必须与专用保护零线连接，保护零线由第一级漏电保护器电源侧引出，施工现场全部采用保护接零。2、保护零线单独敷设不作他用，重复接地与保护零线相连接。保护零线截面与工作零线截面相同，采用10mm²的绝缘铜芯线。塔吊、搅拌机、电锯等设备均设保护零线，保护零线采用统一标志的黄/3、重复接地装置的接地电阻均小于10Ω，当接地电阻达不到要求时，须增设接地体。4、每一个接地装置的接地线采用二根以上导体，在不同点与接地装置做电气连接。5、电气设备采用专用芯线做保护接零，此芯线决不通过工作电流。6、手持式用电设备的保护零线，设在绝缘良好的多股铜线橡皮电缆内，其截面1.5mm²，其芯线颜色为黄/绿双色。I类手持式用电设备的触头上具备专用的保护零线触头。所用插头应能避免将导电触头误作接地触头使用。7、本工程采用人工接地体，接地体长2.5m，当一根接地体接地电阻达不到要求时，增设接地极，水平敷设，相互间距5m。接地体的顶面高出地面5cm,并用接地符号标明。尽量放在配电箱附近，防止机轧物碰，本工程接地体采用镀锌钢管直径25长度为2.5m。8、接地体与接地体的连接采用焊接，接触楞边全部焊接，接地线与接地设备及接地体的连接采用螺栓连接，连接时应设防松螺栓帽或防松垫片。9、接地装置各部分之间均应保证电气连接，位于潮湿场所的连接处，应采取可靠的防潮、防腐措施。10、接地装置应满足短路情况下的热稳定要求。（二）、防雷设计1、本工程在塔吊顶装设避雷针，用于防止雷击。避雷针采用直径为12mm的圆钢，其长度为1m的避雷针装设于塔吊的最顶端。其保护范围按滚球法计算，能够保护其它设备，且最后退场，则其它设备可不设防雷装置。2、塔吊防雷装置以塔身为引下线，各部连接紧密，确保电气连接。塔吊所用的动力、照明灯线路采用五芯电缆，沿塔身敷设在塔吊内，每隔1米3、施工现场内所有防雷装置冲击接地电阻值不得大于30Ω，防雷接地可与重复接地使用一个接地极，此时接地电阻应符合重复接地要求要小于10Ω。4、接地装置与重复接地相同，接地线为10mm²黄/（三）、配电线路敷设：1、所有电缆线路均采用埋地敷设，避免机械损伤和介质腐蚀，电缆埋地深度0.7米，在电缆上下各均匀铺设50mm2、电缆穿越建筑物及引出地面从高度2米，至地下0.23、埋地敷设的电缆接头应设在地面上的接线盒内，接线盒应能防水防尘，防机械损伤，并远离易燃易爆等腐蚀场所。4、电缆接头应牢固可靠，并作绝缘爆炸，保持绝缘强度并能承受张力。5、室内配线采用瓷瓶固定，距地面高度2.5米。进户线过墙穿管保护，距地面2.5（四）、配电箱及开关箱设置：1、动力和照明设在同一配电箱内，动力和照明线路分路设置。2、总配电箱设在靠近电源的地方，分配电箱设在用电设备或负荷相对集中的地方，分配电箱与开关箱的距离不超过30米。开关箱与其控制的固定设备的水平距离不超过33、配电箱设在楼北，干燥、通风，配电箱上设防雨防砸棚，50×5角钢焊接成，棚宽2.5米，长4米，高3米，棚上铆接白铁皮板，护栏空腹方钢焊成，高1.54、配电箱使用省备案产品，，装设端正，牢固，移动箱装设在坚固的支架上。固定配电箱中心与地面垂直距离1.5米，移动箱与地面的垂直距离5、配电箱内的开关电器位置正确，固定牢固，不歪斜和松动，工作零线和保护零线通过接线端子板连接，并与保护零线接线端子分设。箱内的连接线采用绝缘导线，不得有外露导电部分。配电箱的箱体、安装板、及箱内电器不应有带电的金属底座，外壳等必须作保护接零。保护接零通过接线端子板连接。6、配电箱内电器确保可靠完好，无破损和不合格电器，总配电箱内装设总隔离开关和分路隔离开关、总自动开关和分路自动开关以及漏电保护器。总开关电器的额定值、动作额定值与分路开关电器的额定值、动作额定值相适应。设有电压表、总电流表、总电度表及其他仪表