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数字电子技术实验与课程设计指导
1.4.3.3.2 2)示波器的使用

3 EWB——电子电路设计仿真

3.1 概述

随着电子技术与计算机技术日新月异的发展,电子产品的智能化日益完善,电子产品与计算机系统的联系更加紧密,电子电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。因此,受实验室条件的限制,无法及时满足不断涌现的新电路、新器件对各种电路的设计和调试要求,而采用计算机软件仿真的方法,虚拟一个电子实验平台,就是解决这一问题比较现实的方案。

EWB[1](电子工作台)是一种专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”(Electronics Workbench)设计软件。它不受工作场地、仪器设备和元器件品种、数量的限制,是由加拿大Interactive Image Technologies公司于20世纪80年代末、90年代初推出的。它可以将不同类型的电路组合成混合电路进行仿真,这就给从事电子产品设计、开发等工作的人员克服在对所设计的电路进行实物模拟和调试时将面临的困难,提供了一种切实可行的方法。帮助他们在对所设计的电路进行实物模拟和调试过程中,可以随心所欲地完成电路数据、元器件参数的设定、修改,达到设计要求的技术指标,使整个电路性能达到最佳,顺利完成设计任务。

与其他电路仿真软件相比,EWB具有界面直观、操作方便等优点,可对各种元器件及仪器仪表进行计算机辅助设计、模拟和布局。它改变了某些电路仿真软件输入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直接从屏幕图形中选取;同时,选用的元器件和仪器与实际情形非常相近,测试仪器的图形与实物外形基本相似,仪器的操作开关、按键同实际仪器也极为相似,因此容易学习和使用。

同时,EWB还是优秀的电子技术实训工具,因为学习电子技术,不仅要求掌握基本原理和计算公式,而且还要求在掌握基本原理的基础上,着重培养对电路的分析、设计和应用开发能力。作为电子类相关课程的辅助教学和实训手段,EWB不仅可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足,而且还可消除原材料消耗和仪器损坏等不利因素,帮助学生更快、更好地掌握课堂上讲述的内容,加深对概念、原理的理解,弥补课堂理论教学的不足,同时通过对电路的仿真,可以熟悉常用电子仪器的测量方法,并进一步培养学生的综合分析能力,排除故障能力与应用开发、创新能力。

除此之外,EWB的元器件库在提供了数千种电路元器件供选用的同时,还提供了各种元器件的理想值,而且还可以新建或扩充已有的元器件库,其建库所需的元器件参数可从生产厂商的使用手册中查到。

EWB也提供了较为详细的电路分析手段,不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等常规电路分析方法,而且还提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计14种电路分析方法。

EWB还可对被仿真电路中的元件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等,从而观察在不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时,还可以存储测试点的所有数据,列出被仿真电路的所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。

EWB软件创建电路图所属的元器件库与目前常见的电子线路分析软件的元器件库完全兼容,其完成的电路文件可直接输出至常见的印制线路板排版软件,自动排出印制电路板。

因此,EWB在帮助学生了解和掌握EDA*技术,提高学习电子技术的效率方面,其优越性是不容置疑的。

安装运行EWB软件、启动Workbench图标后,其工作界面如图3.1.1所示。

图3.1.1 Workbench 工作界面

3.2 EWB的基本界面

3.2.1 EWB的主窗口

启动EWB5.0,可以看到其主窗口如图3.2.1所示。

图3.2.1 EWB5.0的主窗口

从图中可以看到,EWB的主窗口由以下几部分组成:

(1)电路工作区:主窗口中最大的区域,用于进行电路的连接和测试。

(2)电路阐述区:电路工作区的下方,用来对电路进行注释和说明。

(3)元器件库栏:电路工作区的上面,包含了电路实验所需的各种元器件与测试仪器。

(4)工具栏:元器件库栏的上面,包含了常用的操作命令按钮。

(5)菜单栏:工具栏的上面,可以选择电路连接、实验所需的各种命令。

通过鼠标操作可以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”按钮可以控制实验的进程。

3.2.2 EWB的工具栏

图3.2.2给出了工具栏的简单的标注。

图中工具栏各个按钮的名称及其功能如下:

刷新—— 清除电路工作区,准备生成新的电路;

打开—— 打开电路文件;

存盘—— 保存电路文件;

打印—— 打印电路文件;

剪切—— 将选中的元件或电路剪切至剪贴板;

复制—— 将选中的元件或电路复制至剪贴板;

粘贴—— 从剪贴板粘贴;

旋转—— 将选中的元件或电路逆时针旋转90度;

水平翻转—— 将选中的元件或电路水平翻转;

垂直翻转—— 将选中的元件或电路垂直翻转;

子电路—— 生成子电路;

分析图—— 调出分析图;

元件特性—— 调出元件特性对话框;

缩小—— 按比例将电路图缩小;

放大—— 按比例将电路图放大;

缩放比例—— 显示电路图当前的缩放比例,并可下拉出缩放比例选择框;

帮助—— 调出与选中对象有关的帮助内容。

图3.2.2 工具栏

3.2.3 EWB的元器件库

图3.2.3为元器件库栏的标注。EWB5.0为方便电路仿真实验的进行,提供了较丰富的元器件库以及各种常用测试仪器。

图3.2.3 元器件库栏

单击元器件库栏的某一个图标即可打开该元件库。在电路设计过程中,点击所需元器件库的图标,该库中所有元器件的图形就会显示出来,将鼠标按在所需的元件上,把它拖曳至工作台中的电路工作区内后放手,就能将所选中的元件移至你想放置的地方。如要调整所选元器件原先设置好的参数,只需双击该元器件,选择“模型”(Model)栏中的“编辑”(Edit)项,即可在该元件的参数设置对话框中进行修改和设定。如需了解所选元器件的性能和使用方法,可按F1键了解所选元件的性能、技术参数等数据。按键盘上的Delete键,将删除在工作区内所选中的无用元器件。

下面对每个元器件库中各个图标所表示的元器件含义给出详细的标注,并以表格的形式列出各元器件库的名称、参数、初设值和设置范围。元器件库栏包括:

1)自定器件库(Favorites)

在“工作台”(Workbench)上虽然已包含了电子电路中常用的元器件,但在元器件库内并没有包括一些特殊的元器件以及不常用的元器件。因此,可采用自己设定的方法,来自建元器件库和相应的元器件。

2)信号源库(Source)

图3.2.4表示了信号源库。

图3.2.4 信号源库

表3.2.1为信号源库中某些电源的设置参数。

表3.2.1 信号源库

3)基本器件库(Basic)

图3.2.5为基本器件库。

图3.2.5 基本器件库

表3.2.2为基本器件参数。

表3.2.2 基本器件库

4)二极管库(Diode)

图3.2.6为二极管库。

5)晶体管库(Transistors)

图3.2.7为晶体管库。

6)模拟集成电路库(Analog ICs)

图3.2.8为模拟集成电路库。

图3.2.6 二极管库

图3.2.7 晶体管库

图3.2.8 模拟集成电路库

表3.2.3为模拟集成电路参数。

表3.2.3 模拟集成电路库

7)混合集成电路库(Mixed ICs)

图3.2.9为混合集成电路库。

表3.2.4为混合集成电路参数。

表3.2.4 混合集成电路库

8)数字集成电路库(Digital ICs)

图3.2.10为数字集成电路库。

图3.2.9 混合集成电路库

图3.2.10 数字集成电路库

表3.2.5为数字集成电路库参数。

表3.2.5 数字集成电路库

9)逻辑门电路库(Logic Gates)

图3.2.11为逻辑门电路库。

图3.2.11 逻辑门电路库

图3.2.12 数字器件库

表3.2.6为逻辑门参数。

表3.2.6 逻辑门电路库

10)数字器件库(Digital)

图3.2.12为数字器件库。

表3.2.7为数字器件库参数。

表3.2.7 数字器件库

11)指示器件库(Indicators)

图3.2.13为指示器件库。

图3.2.13 指示器件库

图3.2.14 控制器件库

表3.2.8为指示器件库参数。

表3.2.8 指示器件库

12)控制器件库(Controls)

图3.2.14为控制器件库。

13)其他器件库(Miscellaneous)

图3.2.15为其他器件库。

图3.2.15 其他器件库

图3.2.16 仪器库

14)仪器库

图3.2.16为仪器库。

3.3 EWB的基本操作方法

3.3.1 EWB电路的创建与运行

要运用电子工作台完成实验任务,就需掌握一些基本的操作方法。为叙述方便,对Windows平台下鼠标和键盘的有关操作术语进行如下约定:

单击 —— 在鼠标的左键上按一下,然后马上放开;

双击 —— 在鼠标的左键上快速、连续地按两下;

拖曳 —— 把鼠标指针放在某一对象(元器件等)上,按下鼠标左键不放,移动到一个新的位置以后再释放鼠标键;

Ctrl + ×× —— 按下<Ctrl>键的同时作××操作。 例如<Ctrl> + 单击,表示按下<Ctrl>键的同时进行单击。

3.3.2 EWB的基本操作方法

1)元器件的操作

(1)元器件的选用

根据实验的需要,进行元器件选用时,先在元器件库栏中单击含有该元器件的图标,打开该元器件库,然后从元器件库中将该元器件拖曳至电路工作区。

(2)选中元器件

在实验电路的连接过程中,经常需要对元器件进行一些诸如移动、旋转、删除、设置参数等项目的操作。在进行这些操作时,首先需要选中该元器件。使用鼠标左键单击该元器件的方法即可选中该元器件。如需继续选中第二个、第三个……则可反复使用<Ctrl>+单击,选中这些元器件。

另外,拖曳某个元器件的同时也即选中了该元器件。

要同时选中一组相邻的元器件,就可在电路工作区的适当位置上拖曳画出一个矩形区域;被该矩形区域所包围在内的一组元器件即被同时选中。

为便于识别,被选中的元器件用红色显示。

如果要取消一个元器件、一组元器件的选中状态,只需单击电路工作区的空白部分或者使用<Ctrl>+单击,即可。

(3)元器件的移动

若移动一个元器件,只需拖曳该元器件即可。

若移动一组元器件,就须先选中这些元器件,然后用鼠标左键拖曳其中的任意一个元器件,则所有选中的部分就会随着一起移动。也可以使用键盘上的箭头键将选中的元器件做微小的移动。

元器件被移动以后,其相连接的导线将保持移动前的连接状态,但会自动重新排列。

(4)元器件的旋转与翻转

为了使实验电路便于连接、布局合理,常需要对元器件进行旋转或翻转操作。操作步骤为:先选中该元器件,再使用工具栏中的“旋转、垂直翻转、水平翻转”等按钮;也可选择菜单栏中“Circuit”(电路)条目下的“Rotate”(旋转)、“Flip Vertical”(垂直翻转)、“Flip Horizontal”(水平翻转)等命令;或者使用热键<Ctrl>+<R>实现旋转操作。热键的定义标在菜单命令的旁边。元器件旋转和翻转变换前后的位置状态如图3.3.1所示。

(5)元器件的复制、删除

对选中的元器件,使用菜单栏中Edit(编辑)条目下的“Cut”(剪切)、“Copy”(复制)、“Paste”(粘贴)、“Delete”(删除)等命令,或使用工具栏中的“剪切、复制、粘贴”等按钮,均可分别实现元器件的复制、移动、删除等操作。此外,将元器件直接拖曳回处于打开状态的元器件库也可实现删除操作。

图3.3.1 元器件的旋转与翻转

(6)元器件标签、编号、数值、模型参数的设置

当选中元器件后,选择菜单栏中“Circuit”(电路)条目中的“Component Properties”(元器件特性)命令,或者按下工具栏中的“元器件特性”按钮,就会弹出相关的对话框,以供输入数据。

元器件的特性对话框具有可供设置的多种选项,其中包括“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。

下面分别介绍这些选项的含义及设置方法。

“Label”选项是用于设置元器件的“Label”(标识)和“Reference ID”(编号)。对话框如图3.3.2所示。通常“Reference ID”(编号)由系统自动分配,可根据需要进行修改,但必须保证编号的唯一性。有些元器件(如连接点、接地、电压表、电流表等)没有编号。在电路图上是否显示出标识和编号可由“Circuit”(电路)条目中的“Schematic Options”(电路图选项)对话框设置。

图3.3.2 “Label”(标识)选项对话框

图3.3.3 “Value”(数值)选项对话框

对比较简单的元器件,会出现“Value”(数值)选项,可在如图3.3.3所示的对话框中设置元器件的数值。

对比较复杂的元器件,会出现“Models”(模型)选项,其对话框如图3.3.4所示。模型的初始状态设置(Default)通常为“Ideal”(理想),这样是为了在能够满足大多数分析要求的情况下,加快分析的速度。对分析精度有特殊需要时,也可以考虑选择具有具体型号的元器件模型。

图3.3.4 “Models”(模型)选项对话框

在对模型中(Default)为“Ideal”(理想)的初始状态参数设置需要了解或调整时,可选择Edit(编辑)打开相应的对话窗口进行操作。

半导体二极管的初始状态参数设置对话框如图3.3.5所示;稳压二极管的初始状态参数设置对话框如图3.3.6所示;半导体三极管的“初始状态参数设置”对话框如图3.3.7所示。

图3.3.5 二极管“初始状态参数设置”对话框

图3.3.6 稳压二极管初始状态参数设置对话框

图3.3.7 半导体三极管初始状态参数设置对话框

如果需要对电路进行多种状态的分析,可通过Fault(故障)选项提供人为设置的元器件隐含故障。

例如图3.3.8所示的是一个电容的故障设置:1、2为设置故障的相关引脚号,图中选择了“Open”(开路)故障设置。尽管此时该电容可能标有合理的参数值,但实际上隐含了开路故障。

图3.3.8 “Fault”(故障)设置选项对话框

除了开路故障外,对话框中还提供了“Short”(短路)、“Leakage”(漏电)、“None”(无故障)等设置。这就为电路的故障分析教学提供了方便。

图3.3.9为用于设置“Label”、“Models”、“Reference ID”显示方式的“Display”(显示)选项对话框。该对话框的设置与菜单栏“Circuit”(电路)条目中“Schematic Options”(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。否则可由对话框中的其他三个选项确定。

图3.3.9 “Display” (显示)选项对话框

除此之外,还有用于设置电路工作温度等有关参数的“Analysis Setup”(分析设置)(见图3.3.10)及用于设置有关节点参数的“Node”(节点)选项(见图3.3.11)。

图3.3.10 “Analysis Setup” (分析设置)选项对话框

图3.3.11 “Node” (节点)选项对话框

(7)电路图选项的设置

选择菜单栏中“Circuit”(电路)条目中的“Schematic Options”(电路图选项)命令,就会弹出用于设置与电路图显示方式有关的选项对话框。

图3.3.12是关于“Grid”(栅格)的设置。如选择使用栅格,电路图中的元器件与导线均落在栅格线上,这样可以保持电路图的横平竖直、整齐美观。

图3.3.12 电路图选项关于“Grid”(栅格)的设置

图3.3.13是关于“Show/Hide”(显示/隐藏)的设置,用于设置标识、编号、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。

图3.3.13 电路图选项关于“Show/Hide”(显示/隐藏)对话框的设置

如对某个元器件有特殊显示方式的要求,可以使用元器件特性的“Display”(显示)选项对话框单独设置。图3.3.14是关于“Fonts”(字型)的设置,用于显示和设置“Label”、“Value”和“Models”的字体与字号。

图3.3.14 电路图选项关于Fonts(字型)设计的设置

2)导线的操作

(1)导线的连接

将鼠标指向待接元器件的端点使其出现一个小圆点,如图3.3.15(a)所示;按下鼠标左键并拖曳出一根导线如图3.3.15(b)所示;拉住导线指向另一个需连接元器件的端点并使其出现小圆点,如图3.3.15(c)所示;然后释放鼠标左键,则导线连接完成,如图3.3.15(d)所示。连接完成后,导线将自动选择合适的走向,不会与其他元器件或仪器发生相交、相连。

图3.3.15 导线的连接

(2)连线的删除与改动

将鼠标指向元器件与导线的连接点并使其出现一个小圆点,如图3.3.16(a)所示;按下鼠标左键拖曳该圆点使导线离开元器件的端点,如图3.3.16(b)所示;然后释放鼠标左键,导线将自动消失,就完成了连线的删除,如图3.3.16(c)所示。如将拖曳移开的导线连接至另一个元器件的端点,再释放鼠标左键,则实现了连线的改动,如图3.3.16(d)所示。

图3.3.16 连线的删除与改动

(3)改变导线的颜色

对于较复杂的电路,为了有助于对电路图的识别,可以将导线设置为不同的颜色。要改变导线的颜色,只需双击该导线,弹出“Wire Properties”(导线特性)对话框后,选择“Schematic Options”(作图任选项)并按下“Set Wire Color”(导线置色)按钮,就可选择合适的颜色,如图3.3.17所示。

图3.3.17 “Wire Properties”(导线特性)对话框

(4)在电路中插入元器件

可将元器件直接拖曳放置在导线上,然后释放鼠标按键即可将元器件插入电路中,如图3.3.18所示。

图3.3.18 在电路中插入元器件

(5)从电路中删除元器件

选中要删除的元器件,按下<Delete>键即可。

(6)连接点的使用

连接点是一个存放在基本器件库中的小圆点。一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线。即可直接将连接点插入连线中,也可给连接点赋予标识,如图3.3.19所示。

图3.3.19 连接点的使用及其标识

(7)调整弯曲的导线

如果元件位置与导线不在一条直线上(如图3.3.20),则可以选中该元件,然后用键盘上的四个箭头键微调该元件的位置。这种微调方法也可用于对选中的一组元器件位置的调整。

如果导线接入端点的方向不合适,也会造成导线不必要的弯曲。如图3.3.21中所示的情况,则可以通过对导线接入端点方向的调整予以解决。

图3.3.20 微调元件拉直导线

图3.3.21 调整导线的接入方向

(8)节点及其标识、编号与颜色

在电路连接时,电子工作台自动为每一个节点分配了一个编号。而节点编号是否显示,则可由菜单栏“Circuit”(电路)条目中的“Schematic Options”(电路图选项)命令的“Show/Hide”(显示/隐藏)对话框设置,如图3.3.13所示。节点编号的显示情况见图3.3.22所示。

图3.3.22 节点的编号

双击节点则可弹出用于设置节点标识及与节点相连接的导线颜色的对话框,相应的对话框如图3.3.23所示。

图3.3.23 节点标识与连接导线的颜色设置

3)仪器的操作

EWB5.0的仪器库中共有数字多用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等七台可供使用的仪器,如图3.2.16所示。这些仪器每种只有一台。在电路连接时,仪器以图标的方式存在。如需观察测试数据与波形以及需要设置仪器参数时,可双击仪器图标打开仪器面板。图3.3.24是示波器与波特图仪的图标和打开后的面板图。

图3.3.24 示波器和波特图仪的图标和面板

此外,EWB5.0还提供了存放在指示器件库中的电压表和电流表(见图3.3.25),这两种电表的数量没有限制可供多次选用。为连接的便捷,可通过旋转操作改变其引出线的方向。双击电压表或电流表则可弹出其参数设置对话框。

图3.3.25 电压表和电流表

图3.3.26 仪器的连接

仪器的详细使用方法将在下一小节中介绍,这里仅介绍仪器操作的一般方法。

(1)仪器的选用与连接

从仪器库中将与所选用仪器相应的仪器图标拖曳至电路工作区。通过仪器图标上的连接端将仪器接入电路。拖曳仪器图标可以移动仪器的位置。将不再使用的仪器拖曳回仪器栏存放,此时与该仪器相连的导线会自动消失。图3.3.26是函数信号发生器图标及其连入电路的情况。

(2)仪器参数的设置

双击仪器图标即可打开仪器面板设置仪器参数。图3.3.27是以函数信号发生器为例说明仪器参数的设置方法及仪器面板的有关操作。

图3.3.27 仪器参数设置方法

3.3.3 EWB软件自配仪表的使用

在EWB5.0仪器库和指示器件库中所提供的仪器及电压表和电流表,通常分为模拟仪表(数字多用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪以及电压表和电流表)和数字仪表(字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪)两类。

下面分别简要介绍在数字逻辑电路实验中将要使用的仪器仪表。在电子电路实验过程中,接入电路的这些仪器仪表(除波特图仪外)在打开电路启动开关后,如变换其在电路中的接入点,不必重新启动电路,仪器仪表中显示的数据和波形也会相应改变。这与实际工作中的情形也非常相似,就给电路仿真实验带来了方便。

1)数字多用表的使用

数字多用表(万用表)是一种常用的测量仪表,EWB5.0仪器库中提供的数字多用表是能自动调整量程的。当按下“Settings” (参数设置)按钮时,就会弹出可以设置数字多用表内部参数的对话框,即可对其电压挡内阻、电流挡的内阻、电阻挡的电流值和分贝标准电压值进行任意设置。图3.3.28是它的图标、面板及内部参数设置。

图3.3.28 数字多用表图标、面板、内部参数设置

2)示波器的使用

示波器是帮助了解电路工作波形的仪器,EWB5.0仪器库中提供的是一种可以同时观察两组波形的双踪示波器。示波器的图标和面板如图3.3.29所示。

图3.3.29 示波器图标、面板

示波器各部分的调整方法分别见图3.3.30、图3.3.31和图3.3.32。

为了能更加细致地观察波形,还可以按下示波器面板上的Expand(展开)按钮将面板进一步展开,如图3.3.33所示。

图3.3.30 示波器时基调整

图3.3.31 示波器触发方式调整

图3.3.32 示波器输入通道调整

通过拖曳指针就可以详细读取波形上任一点的读数,得到两个指针间读数的差。如按下“Reduce”(恢复)按钮示波器面板将缩小至原来大小。如需改变示波器屏幕的背景颜色则按下“Reverse”(倒转)按钮。按下“Save”(存储)按钮就可按ASCII码格式存储波形读数。

图3.3.33 示波器面板的展开

3)函数信号发生器的使用

函数信号发生器是用来产生正弦波、三角波和方波信号的仪器,图标和面板图如图3.3.34所示。

图3.3.34 函数信号发生器图标、面板

用于三角波和方波波形参数调整的主要是占空比;用幅度参数调整信号波形的峰值。

4)字信号发生器的使用

字信号发生器是一个多路逻辑信号源,能够产生16位(路)同步逻辑信号,可用于对数字逻辑电路进行测试。其图标和面板图见图3.3.35所示。

图3.3.35 字信号发生器图标、面板

在字信号编辑区中,4位十六进制数编辑和存放了16bit的字信号。共存放1024条字信号,其地址编号为0~3FF(hex)。通过滚动条前后移动显示编辑区的内容。通过单击鼠标可以进行编辑位置的定位和插入其输入的十六进制数码。也可以通过在面板下部的二进制字信号输入区输入二进制码。

在地址编辑区中,编辑或显示与字信号地址有关的信息。当前正在编辑的字信号地址由Edit区显示;当前正在输出的字信号地址由Current区显示;输出字信号的首地址和末地址分别由Initial区和Final区编辑和显示。

字信号发生器被激活后,从底部的输出端逐行送出按一定规律排列的字信号,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信号各个位(bit)的值。

字信号的输出方式分为:Cycle(循环)、Burst(单帧)、Step(单步)三种方式。对电路进行单步调试时,可用Step方式,即单击一次“Step”按钮,输出一条字信号。如需从首地址开始至末地址连续逐条地输出字信号,则可按下“Burst”按钮。而按下“Cycle”按钮,就可循环不断地进行Burst方式的输出。输出频率的设置决定了Burst和Cycle情况下的输出节奏。

当选中某地址的字信号后,按下“Breakpoint”按钮,则该地址就被设置为中断点。用“Burst”输出方式时,运行到该地址时输出将暂停,要恢复输出则需再单击“Pause”或按<F9>键。

选择“Internal”(内部)触发方式时,由输出方式按钮(Cycle、Step、 Burst)直接启动字信号的输出。选择External(外部)触发方式时,需接入外触发脉冲信号,并定义“上升沿触发”或“下降沿触发”,然后单击输出方式按钮,直到触发脉冲到来时才启动输出。此外,在数据准备好时,输出端还可以得到与输出字信号同步的时钟脉冲输出。

按下Pattern按钮将弹出一个对话框。对话框中的前三项分别为用于对编辑区的字信号进行相应操作的清除、打开、存盘选项。其中字信号存盘文件的后缀为“.DP”;用于在编辑区生成按一定规律排列字信号的是后四个选项。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。

图3.3.36所示为字信号发生器几个选项的设置对话框。

图3.3.36 字信号发生器选项设置

5)逻辑分析仪的使用

逻辑分析仪是用于同步记录和显示16路逻辑信号的仪器。用它可以对数字逻辑信号进行高速采集和时序分析,有助于分析与设计复杂的数字系统。图3.3.37为逻辑分析仪的图标和面板图。16个输入端与面板左边的16个小圆圈相对应。各路输入逻辑信号的当前值由小圆圈实时显示。最低位至最高位按从上到下依次排列。16路逻辑信号的波形在逻辑信号波形显示区内以方波形式显示。波形显示的颜色修改可通过设置输入导线的颜色进行。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。波形的数据读取可通过拖曳读数指针得到。指针所处位置的时间读数和逻辑读数(四位二进制数\十六进制数)由在面板下部的两个方框显示。逻辑分析仪的触发模式选择及时钟控制设置对话框见图3.3.38所示。

图3.3.37 逻辑分析仪图标、面板

图3.3.38 逻辑分析仪触发模式选择、时钟控制设置

触发方式有多种选择。单击Trigger(触发脉冲)区的Set按钮,弹出触发模式对话框(见图3.3.38)。在对话框中可输入A、B、C三个触发字。通过Trigger combination(触发组态)可以对三个触发字的识别方式进行选择,分为如下八种组合情况:A;A or B;A or B or C;A then B;(A or B)then C;A then B then C;A then (B or C);A then B (or C)。

触发字的某一位设置为X,则表示该位为“任意”(0、1均可)。三个触发字的默认设置均为XXXXXXXXXXXXXXXX,则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,并开始波形的采集。否则就必须满足触发字的组合条件才能被触发。此外,对触发有控制作用的还有“Trigger qualifier”(触发限定条件)。若该位设为X,触发控制就不起作用,完全由触发字决定触发;若该位设置为1(或0),只有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。

单击面板下部“Clock”(时钟)区的“Set”按钮,弹出如图3.3.38中所示的时钟控制对话框。用于对波形采集的控制时钟进行设置。有内时钟或者外时钟、上跳沿有效或下跳沿有效可供选择。如选择内时钟,其频率还可以设置。另外,时钟控制输入对时钟的控制方式由“Clock qualifier”(时钟限定)的设置决定;若该位设置为1,则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,则表示时钟控制输入0时开放时钟;若该位设置为X,则表示时钟总是开放的,不受时钟控制输入的限制。触发前点数、触发后点数以及触发门限值(触发电平)也可同时设置。

触发前点数、触发后点数以及触发门限值,还可以通过菜单栏“Analysis”(分析)条目中“Analysis Options”(分析任选项)命令弹出的对话框,选择“Instruments”(仪器)项进行关于逻辑分析仪触发模式选项的设置,如图3.3.39所示。

触发发生后,触发前波形和触发后波形将按照设置的点数显示,同时标出触发的起始点。在触发前,触发前波形的显示可单击逻辑分析仪面板上的“Stop”按钮;如逻辑分析仪需要复位,只需单击“Reset”按钮即可,此时显示的波形也被清除。

图3.3.39 逻辑分析仪触发模式的设置

6)逻辑转换仪的使用

逻辑转换仪是为了方便进行数字逻辑电路的设计与仿真,而在实际工作中并不存在与之对应的设备,是EWB5.0中所特有的仪表。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。图3.3.40为逻辑转换仪的图标和面板图,图3.3.41是转换方式选择按钮的含义。

逻辑电路转换为真值表的方法与步骤:画出逻辑电路图,将其输入端、输出端与逻辑转换仪的输入端、输出端相连接后,按下“电路→真值表”按钮,在真值表区即出现该电路的真值表。

图3.3.40 逻辑转换仪图标、面板

图3.3.41 转换方式选择按钮

真值表转换为逻辑表达式的方法与步骤:用鼠标左键单击逻辑转换仪代表输入端的面板顶部小圆圈,选定输入信号的个数(由A至H);这时真值表区将自动出现输入信号的所有组合,而相对应的输出列其初始值则全部为零;然后根据所需的逻辑关系来修改真值表的输出值;这时按下“真值表→表达式”按钮,相应的逻辑表达式将在面板底部的逻辑表达式栏中出现。如再按下“真值表→简化表达式”按钮,则可得到化简该表达式,也可通过该按钮直接由真值表得到简化的逻辑表达式。表达式中的“′” 表示逻辑变量的“非”。

逻辑表达式转换为真值表、逻辑电路的方法与步骤:在逻辑表达式栏中直接输入逻辑表达式(“与—或”式、“或—与”式均可),再按下“表达式→真值表”按钮,就可以得到相应的真值表;如按下“表达式→电路”按钮,则可以得到相应的逻辑电路图;而按下“表达式→与非电路”按钮,将得到由“与非”门构成的电路。

3.3.4 帮助功能的应用

在电子电路创建及电路实验过程中,对某一分析功能或操作命令没有把握时,都可以使用帮助菜单或F1键,查阅各种有关的信息,EWB5.0提供了较丰富而详尽的联机帮助功能。

选择菜单栏Help(帮助)条目中Help Index(帮助索引)命令即可调用和查阅有关的帮助内容。既可以按目录或主题搜索方式进行查阅,图3.3.42中所示的就是使用主题搜索方式时的初始画面。也可以输入需要查找的单词的头几个字母,由程序自动搜索相关的内容,还可以从图中下面的滚动框中按字母顺序寻找相关的内容。

图3.3.43是使用目录方式时的初始画面。由该画面可以逐步深入阅读各种感兴趣的内容。如对某一元器件或仪器感兴趣,只要选中该对象后,按F1键或单击工具栏的“帮助”按钮,就会自动弹出与该对象相关的内容,在帮助内容中有的既有文字说明,还有相关的使用举例。因此,应充分利用联机帮助内容。

图3.3.42 主题搜索方式的帮助画面

图3.3.43 目录方式的帮助画面

【注释】

[1]EWB(电子工作台):“Interactive Image Technologies”公司推出的电路分析和设计软件。