【精品】16虚拟测量技术1.doc

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1、1.6虚拟测量技术电子设计白动化中的电子工作台(EWB)可以対电工技术、模拟电子技术、数字电子技术和电子技术应用系统进行电路模型的创建、测量和仿真分析。英测量、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，就可以从虚拟电压表、电流表、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EWB仿真测量和分析,即通过计算机软件对电工技术、模拟电子技

2、术、数字电子技术中的电路模型进行模拟运行，其幣个运行过程可分为四个步骤：(1)数据输入输入用户创建的电路图结构、元器件数据，选择分析方法。(2)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。(3)电路分析对输入信号进行分析，它将占据CPU工作的大部分吋间，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。(4)数据输出从虚拟测试仪器仪表上获得仿真结果，如电压表、电流表、示波器、博徳图仪等。也可以直接从分析(Analysis)菜单的各种分析功能中看到测量分析结果。EWB的电路分析菜单如图1.6-1所示。下面说明菜单中的各种

3、分析功能。StopF9Ctrl+TAnalysisOptions・・・Ctrl+YDCOperatingPointACFrequency・・・Transient.・・Fouri©r.・・Noisq.・・Distortion.・・ParameSweep・・・Temperatur©Sweep・・・Pole"Zero・••TransferFunction...Sensitivity.・・WorstCase・・・Mont©Carlo.・・DisplayGraphs图1.6JEWB的电路分析菜单激活分析(Activate)：英功能柑当于接通了电路的仿真电源开关(数字电路的电源开关可

4、山字发生器接通)。暂停(Pause)：愆停仿•真分析。停止(Stop)：停止仿真分析。分析选择(Analysis)：设置有关分析计算和仪器仪表使用方而的内容，例如迭代次数、分析精度等。对于一般电路的仿真不需耍设置，可选用默认值。但是当分析中出现不收敛问题时，是需要重新设置的。该菜单分为如下设置卡：通用设置卡(General)；DC设置卡(DC)；瞬态分析设置卡(Transient)；器件设置卡(Device)；仪器设置-^(Instrument)oEWB有十儿种测量功能，即直流工作点测量、交流测量、瞬态测量、傅里叶测量、噪声测量、失真度测量、参数扫描测量、温度扫描测量、极

5、冬点测杲、传递函数测昴、灵敏度测量、最坏情况测量、蒙特卡罗测量等。下面举例介绍它们的测量操作过程1.6.1直流电路的测量宜流电路的测量既可对创建的直流电路进行测量和分析，又可对交流电路的静态工作点(直流通路)进行测量和分析，如计算晶体管放大器的静态工作点等。选择分析菜单中的DC分析，如图1.6-1所示。在直流工作点测量过程中，电容被看作开路，电感被看作短路，AC电源被看作无输出并且工作在稳态，电路中的数字器件将被视为高阻接地。直流(DC)工作点测量的结果可用于其它分析。DC测量的步骤如下：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/S

6、chematicOption/ShowNodes,则电路的节点标志(ID)显示在电路图上，如图1.6-2所小的冇流电路。R11kQR21kQV112V

7、7Q00mM]AA/VAAA/>ssl图1.6・2直流电路的测量3)选定菜单栏中的Analysis/DCOperatingPoint项，电子工作台会自动把测量值，即电路中所有节点电压值和电压源支路的电流值显示在Analysis/DisplayGraph中，如图1.6-3所示。图1.6-3r［流电路测杲结果对图1.6-2所示的直流电路，用迭加原理容易求得节点1、2、3、4的电位分别为12V、7V、9V、7V；电压源支路的电流

8、为・5mA（指向参考点），R3支路电流为7mA（指向参考点），这些理论计算值和仿真分析结果是一致的，和图中用直流电流表测得的值也是一致的。在用EWB仿真分析时，节点的概念扩展到两个元件间的连接点，所以仿真分析结果包括所有元件的电压值。例如电阻R1两端的电压为Un=U-U2=12V-7V=5V电阻R2两端的电压为S=U2-U=7V-9V=-2V从而可得各支路电流。图1.6-4所示是单管交流放大电路，其静态工作点（直流通路）测量结果如图165所示。它是该电路交流频率等分析的基础。R1600kQ图1.6-5静态工作点测量结果图1