EWB軟體在電子電路的應用論文
摘要：EWB軟體在電子電路中具有極為重要的應用，本文首先簡要介紹了EWB軟體的執行環境，然後探究了EWB軟體的基本特點與優勢，並且透過模擬二階電路的瞬態響應以及暫態響應來測量電感線圈的引數作為例子，完整展示了EWB模擬的操作過程，最終根據筆者經驗提出了一些EWB軟體實際應用當中的技巧。希望本文可以為EWB軟體在電子電路中的應用提供有效參考。
關鍵詞：EWB軟體；電子電路；應用
隨著近年來社會的高速發展以及計算機技術的快速進步，融合了計算機技術的各類應用已經嵌入了人們的生活，有效地提高了人們的生活品質以及工作效率。在這種背景下，計算機技術廣泛應用到了各個行業當中，其中EWB軟體在電子電路中的應用則極具代表性，EWB軟體可以透過類比電路的方式進行電路連線與電路實驗，利用計算機來模擬現實實驗的實驗效果。透過EWB軟體的應用，可以有效提高電子電路的操作效率同時降低實驗損耗，這必然是電子電路未來的發展趨勢，但是為了提升EWB軟體在電子電路中的應用效果，應該針對現階段EWB軟體在電子電路中的應用進行深入的研究探討。
一、EWB軟體環境介紹
就目前而言，EWB軟體是積體電路設計系統當中具有較強實用性的系統。它在設計當中將電路模擬、計算機輔助設計以及印製板輸出進行了有機的結合使其具有廣泛的應用空間。在其主頁面中排布著常用的應用工具，其中包括：常用工具按鈕、測試儀器架、部件箱、選單、工作區以及模擬電路所需要電源開關。在EWB的選單當中對於軟體當中所有可用的工具以及命令進行了有序的排列。而部件箱則由部件箱以及使用者自定義部件箱兩個部分共同構成，部件箱的功能是儲存EWB軟體當中的所有可用元件即承擔軟體中元件庫的作用，而使用者自定義部件箱的存在為EWB軟體的使用提供了個性化的空間，使用者可以根據自身的需求以及習慣將EWB軟體中沒有的電路以及器件透過sub—circuit子電路的形式將其納入到使用者的自定義部件箱當中，這樣一來在連線電路當中就可以隨時呼叫使用者常用的子電路，這樣的'設計一方面可以提高使用者的使用效率，另一方面則可以大量減少由於使用者操作失誤而產生的錯誤。測試儀器架當中則儲存了相當多的可用測試儀器，如函式發生器、邏輯分析儀、萬用表以及示波器等，是虛擬測試儀器的集合，而在實際的使用過程中需要首先將所需儀器拖入工作區然後將根據需要進行測試點的連線。對於測試儀器架當中的虛擬測試儀器來說其操作規則與方法與實際的測試儀器幾乎完全相同，與此同時其對於資料的顯示方式也與實際的測試儀器一樣具有直觀與方便的特點。
二、EWB軟體的基本特點與優勢
首先EWB軟體在實際使用中可以明顯感受到其使用方法的簡單方便，對於完成一個電路來說使用EWB軟體進行模擬操作只需要將所需工具儀器以及相關元件拖入工作臺，再將其按照設計思路進行電路連線即可，在完成電路連線後用戶還可以透過虛擬測試儀器直觀的看到電路連線的成果，其體驗與在現實當中進行電路連線差別不大，但是所有工作都可以在工作臺中完成。對於實際操作經驗豐富的使用者而言，這樣的設計有助於其在使用過程中透過更為真實與熟悉的使用體驗幫助其更快的接受EWB軟體的虛擬模擬實驗方式，而對於實際操作經驗薄弱的使用者來說，這樣的設計則可以拓寬其對於相關儀器與電子元件的認知，在實際的操作過程中更為快速的學習。除此之外，EWB模擬軟體透過對電路的模擬提供了多種類的電路分析，使用者運用電路分析不但可以對電路的瞬態、穩態時域、頻域和器件的線性、非線性部分電路進行分析，還可以對電路零極點、容差以及離散傅立葉多種電路進行分析，準確的為使用者分析電路的實際狀態，有助於使用者對電路的狀態進行實時的把控進而有效提升使用者的工作質量與效率。使用者在實際的應用當中除了可以高質量高效率的完成原設計電路的模擬工作以外還可以利用EWB軟體便捷的操作特點進行電路的深入探究分析。例如使用者可以針對已完成的模擬電路進行障礙設定，使原模擬電路出現斷路、短路、漏電等電路故障，在這一過程中使用者可以直觀的觀察到原模擬電路出現故障後的實際電路狀態，這樣的做法有助於使用者對原電路產生更為深入的瞭解，同時使用者在這一過程中可以檢測自身針對故障的預測是否準確，在過程中完善自身對於電路的理解。在使用EWB軟體進行模擬的過程中，EWB軟體會自動記錄使用者的測試記錄，提供相似的元器件供使用者選擇，這些資料的自動儲存一方面有效削減了軟體使用人員的工作量，另一方面則更為準確的儲存了重要資料。除此之外，EWB軟體還具備不斷髮展完善的應用優勢，隨著計算機水平的不斷髮展EWB軟體中的演算法與功能必然會不斷得以完善最佳化。
三、EWB軟體應用流程
（一）編輯原理圖
本文以模擬二階電路的瞬態響應和應用暫態響應測量電感線圈的引數為例，透過其操作流程的整理來展現完整的EWB軟體的應用流程。類比電路原理圖1，開啟EWB軟體主選單檔案選單下新建選單，然後根據模擬模擬電路原理圖所示，將其需要的元件依照原理圖的位置拖入到工作臺，然後按照原理圖所示進行電路連線。或者在開啟EWB軟體後進行直接編輯，原因在於當用戶關閉EWB軟體時，EWB軟體系統會自動提示使用者對當前工作臺中的電路進行命名與儲存。首先進行訊號源的選擇，在主選單儀表器中選擇函式訊號發生器，滑鼠拖入類比電路，透過滑鼠雙擊函式訊號發生器來設定各項引數，模擬現實中改變發生器的引數。本次試驗將引數設定為頻率100Hz、幅度5V、方波波形以及50％的佔空比。其次對電路中所需的元器件進行拖出與設定，在本類比電路中共有三個元器件，分別為電阻R、電容C以及電感L，針對這三個電子元件可以在主介面中的元件庫進行選取操作，也可以透過Windows主選單中的Passive（無源選單）子選單中進行選取拖出。但是當將三個元件拖出到工作臺後可以發現，此時三個元件都有其系統預設數值，針對本文的類比電路，系統預設設定並不合適，使用者需要將數值更改為適合本次模擬實驗的數值。具體操作為雙擊元器件，在彈出的對話方塊中進行數值以及單位的設定，設定完成後點選確認。在日常使用中，使用者可以將經常使用的一些器件或者電路模組儲存在使用者器件庫中，方便使用者以後的呼叫，提高使用者的工作效率。使用者可以透過滑鼠右鍵單擊元器件，選擇新增至常用選項即可將元器件新增到使用者常用元器件庫。在完成上述操作後進行示波器的放置與設定，由於示波器屬於一種測試儀器，使用者可以在主介面的儀器圖示庫中找到示波器，依照模擬電路原理圖所示將其拖入工作臺的合適位置。本實驗中虛擬雙蹤示蹤器透過EWB軟體模擬真實示波器操作，降低了其使用難度，假如使用者點選右上角得到放大按鈕，螢幕中就會顯示一個更為清晰明瞭的波形圖，使用者此時可以設定其引數，點選縮小按鈕示將會還原示波器。在測量時，虛擬示波器可採用正邊緣或負邊緣進行內觸發或外觸發兩者不同的觸發方式，基準時間可在秒到納秒的範圍內調整。透過捲動時間軸來提高測量精度，對電路內電壓進行精準測量。開啟模擬按鈕，示波器開始工作移動示波器探頭到新的測量點過程中不必關閉模擬。完成示波器的放置與設定後，就已經完成了所有的元器件以及儀器的放置與設定工作，接下來就應該依照模擬電路原理圖將各元器件與儀器進行連線。在EWB軟體中電路的連線極為簡便，連線類比電路元件時點選需要連線的一個元件的一端小黑點，拖動小黑點至另一個需要連線的元件一端，鬆開滑鼠就完成了兩個元件的連線。使用這樣的方式可以在EWB軟體中完成所有元件的連線工作，對於線路連線這部分的操作而言，一般來說元件之間的線段都會自動生成直線或者帶直角的折線，除此之外對聯通的線路進行單擊還會彈出六種可選顏色，這樣的設計有助於使用者清楚元件之間的連線情況，更清楚的把控電路連線狀態。一旦出現連線錯誤的情況，可以透過單擊略微偏離元件端鈕小黑點的位置，將元器件一端的小黑點拖動離開元器件一端，則此條連線就會消失，使用者可以進行重新連線。
（二）模擬計算
第一步，進行模擬設定，此原理分析為電力瞬態分析，在主選單點選電路選單，選擇電路分析選項，在彈出的對話方塊中選擇瞬態分析，然後點選EWB軟體右上角開關按鈕，電路進入瞬態分析，右側的模擬小框會記錄模擬資料。第二，類比電路完成，小框內的跳變時間在電路設定完成後進入完成狀態，顯示SteadyState。假如使用者的EWB模擬模擬電路存在違反電路原理的連線及使用，EWB軟體會進行自動報錯，提示使用者改正後再進行電路模擬。
（三）應用暫態響應測量電感線圈的引數在實際的操作當中，一個未知電感的內阻值r可以使用萬用表進行估測，而電感值L則無法直接進行測量。透過本次EWB軟體的模擬使用的暫態響應法，將設定為延時10ms的延時開關對電路進行調整，從虛擬示波器中獲得電阻上電壓的變化情況，雙擊拓展按鈕顯示擴充套件後的示波器，開啟電路後一段時間再點選暫停按鈕，從顯示器上的定位線可以得到電阻上電壓的穩態位U=8V，然後移動定位線直到曲線上升到V2=0。632U=50。74V，此時測得其對應時間為t2=10。0984ms，然而類比電路延時啟動10ms，因此電路的實際時間常數為t=0。0984ms。此時，可以計算出：L=（R+r）t—14。76mH，誤差保持在1。6%（電感線圈實際值為：L=15mH，r=50Ω）。
四、EWB軟體在使用過程中的技巧
第一由於EWB軟體採用自動佈線設定，每當使用者從一個元器件的一端連線到另一個元器件的一端，EWB軟體會自行完成電路連線。在EWB軟體中，每一個節點都由五個有效點構成，四個小點分佈在節點的四個方向上，且當滑鼠指定時小點才會顯示，當滑鼠選中大點之後，滑鼠的形狀從箭頭變為小手的形狀，此時可以對點進行移動以及刪除的操作。而滑鼠選中小點時則可以從小點所在方向進行斷線或者引線的操作。第二客觀條件影響，有時會出現線路沒有連線上元件但是肉眼無法分辨的情況發生。發生這種情況時，往往電路會出現斷路等故障，並且難以找出其中原因浪費時間，針對這一問題可以透過移動元件解決，如果線路連線沒有問題那麼一旦元件的位置發生變化線路也會隨著元件位置的變化而改變，而一旦線路出現沒有連線上的情況，此時元件的移動無法引發連線的動態變化，因此電路連線後，使用者可以透過移動元件進行線路連線的檢查工作。第三使用者可以改變元件的方向，進而有效避免線路連線過於雜亂的情況發生。第四了保障電路實驗的安全進行，在EWB軟體中具有自動檢測功能的報錯系統，會在使用者進行錯誤的接線和元器件的選擇時進行報錯，為使用者進行實物連線減少風險。
五、結語
綜上所述，現階段EWB在電子電路實驗中具有極為重要的應用，並且針對當前的技術水平，相關單位已經有了EWB軟體在電子電路應用中的操作流程，這足以證明EWB軟體的應用價值。EWB軟體在教學中也起到了不菲的作用，強大的電路模擬和豐富的元器件庫，以及便於製作教學課件的特點，方便了老師的教學和學生的學習，為教與學提供了便捷的訓練平臺，能夠提高學生的學習學習興趣、操作素養和科研水平的能力平臺。EWB軟體能夠活躍課堂氛圍，提高教師的教學質量，節約了製作課件、實驗實訓成本。但是筆者認為目前EWB軟體還處於發展的過程中，隨著未來技術水平的不斷提升EWB軟體的功能必然會得以不斷的完善最佳化，屆時EWB軟體必然會在電子電路中具備更大的應用價值，更加完美的融入現代科技的應用，發揮不可小覷的作用。
參考文獻
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作者：諶洪偉 華旭奮 趙勇