(4)仿真，单击对话框的Simulate(仿真)按钮，即可在显示图上获得被分析节点的失真曲线图，如图12-11(b)所示的是节点7的失真曲线，由于该电路只有一个输入信号，因此失真分析结果给出的是第二谐波和第三谐波的失真图。
12.3EWB的仿真分析实例
本节旨在通过一些实例，让读者学会利用EWB进行电路仿真分析，从而在一定程度上替代实物实验，所以分别从基本电路、模拟电路、数字电路中选取了具有代表性的实例。
12.3.1戴维南定理的验证
本节以戴维南定理为例来说明EWB在基本电路实验中的应用。
1.戴维南定理的内容
戴维南定理是等效电源定理之一，是关于线性有源二端网络对其外部电路如何等效于电压源模型的定理。据如图12-12所示的戴维南定理示意图，戴维南定理的关键内容归纳如下。
(1)US的求解，US=Uoc，Uoc是有源二端网络的开路电压。
(2)RO的求解，RO=Req，Req是原有源二端网络除源后的等效电阻。除源的方法是电压源短路，电流源断路(若有受控源则保留)。
2.应用实例
用戴维南定理求解如图12-13所示电路中的电流I5。解题思路过程如下：
(1)将电路转换成电压源模型，如图12-14(a)所示：
(2)有源二端网络如图12-14(b)所示：
(3)求解有源二端网络的开路电压US，如图12-14(c)所示，其中US=-2.5V：
(4)求解有源二端网络的等效电阻RO，如图12-14(d)所示，其中RO=20.8：
(5)电流I5=US
RO+RC=-35.3mA。
3.EWB操作步骤
(1)如图12-13所示，创建电路文件。
(2)测量开路电压Uoc，验证US=Uoc，如图12-15(a)所示，双击万用表图标可读取数据：
(3)测量等效电阻Ro，验证Ro=Req，如图12-15(b)所示：
(4)等效电路的测量，如图12-15(c)所示：
(5)测量原电路中的I5，如图12-15(d)所示。
在上述测量中，各项结果与理论计算结果一致，验证了原电路与电压源模型电路的等效性，也即验证了戴维南定理。
12.3.2单管放大电路的调试与分析
共发射极单管放大电路如图12-16所示，要求设置静态工作电流IC=1mA，并分析电路的静态工作电压、电压增益、输入电阻、输出电阻和电路带宽。
1.静态工作点测试
利用EWB进行放大电路的静态工作点的测试可以有两种方法。
仪器法：根据由放大电路去掉交流源之后得到的静态电路，利用指示仪表库中的直流电压表和直流电流表进行测量计算。
直流工作点分析法：选项菜单AnalysisDCOperatingAnalysis进行分析。
1)仪器法
当输入信号为VI=0时，晶体管集电极电流IC、集射电压UCE为静态工作电压。静态工作点可以通过调节R6来改变，调节的方法是：选中电阻，减小电阻则按R键，增大电阻则按Shift+R键。由模拟电路知识可知，当静态工作点位于交流负载线的中点时，可输出最大的不失真信号。
(1)测试静态工作电流
如图12-17(a)所示，在集电极串联直流电流表，在基极、发射极和集电极并联直流电压表。接通电路电源，选中R6再按R键或者Shift+R键调节R6，使得IC=1mA，或IC=VE/Re=1mA。
经测量，得IC的实测值为1.018mA。通过换算ICIE=VE/RE=1.023V/1k=1.023mA。
(2)测试静态工作电压
从图12-17(a)中的电压表可以读出VB=1.674V，VE=1.023V，VC=10.21V，通过计算可以得出VBE=0.651V，VBC=-8.536V，满足放大电路发射结正偏，集电结反偏的条件。
2)直流工作点分析法
单击EWB菜单AnalysisDCOperatingAnalysis，分析图窗口随之打开，如图12-17(b)所示，得到电路中各节点相应的直流工作点参数。
2.输入电阻和输出电阻分析与测试
对电路进行理论分析计算，可以得出电路的输入电阻Ri=8.47k，输出电阻RO=5.1k。
我们可以利用EWB中传输函数分析方法分析输入电阻和输出电阻。对如图12-17(a)所示电路先进行直流工作点分析，然后将电容短路，单击菜单AnalysisTransferFunction，得到参数设置对话框，如图12-18(a)所示。设置参数分别为：输出节点为7(即集电极)，参考电压点为0(即接地点)，输入信号源为V1(即输入信号)。按Simulate按钮后得到如图12-18(b)所示的分析图。从图中读得Ri=8.509k，RO=5.1k。
3.电路增益测试
接通信号源和电源，信号源为1kHz的正弦波频率，有效值为10mV。打开示波器面板，单击面板上的Expand按钮，将示波器显示屏放大如图12-19所示。调节示波器时基和通道设置，使输入和输出波形能清楚地显示出来。用鼠标拖动游标1至输入波形的波峰，然后拖动游标2至输入波形的波谷。由图12-19可以读出输入信号的峰-峰值为VA2-VA1=19.8808mV，同样可以读出输出信号的峰-峰值为VB2-VB1=1.6277V，所以电路的增益Ku=1.6277/0.0198808=81.8。
4.频带宽度测量
放大电路具有一定的频带宽度，下限频率受到耦合电容和旁路电容的影响，上限频率受到晶体管截止频率的影响。
将电路的输入和输出分别连接至扫频仪的输入端和输出端，打开电源，双击扫频仪的图标，设置合理的参数后，屏幕将显示出电路的幅频特性曲线，如图12-20所示。用鼠标拖读读数轴，从指针读数处找到对应增益下降3dB的两个频率值，分别为fL和fH，则可以求得电路频带宽度(B=fH-fL)。
5.参数调整对输出波形的影响
在设计放大器时，静态工作点的设置非常重要，只要保证电路具有一定的动态范围，电路才能不失真地进行放大。在实际电路中，双向限幅电路就是通过增大晶体管的发射极和集电极电阻来减小晶体管的动态范围，从而使之交替地工作在饱和区和截止区，达到限幅的目的。读者可以试着改变晶体管的静态工作点，用示波器观察波形的失真情况和电路的动态范围。
6.故障模拟
EWB软件具有故障模拟功能，通过该功能可以方便地看出元器件发生故障对电路的影响。双击要设置故障的元器件，屏幕弹出元器件特性设置对话框，选择Fault按钮，可以进行元器件的故障模拟。
读者可以试着选择元器件Re作为模拟故障元器件，设置开路和短路两种情况，分别观测输出信号的变化。
12.3.3一阶高通滤波电路分析
如图12-21所示为一阶高通滤波电路。利用EWB中的仪器可以对该电路的频率特性进行分析。
1.电路的创建
首先选择元器件所在库，然后将所需元器件拖到工作区中，并连接线路和设置各器件的参数。对于仪器输入和输出端的导线，一般设置为不同的颜色，这样便于区分波形。最后保存电路文件。
电路设计结束后，选择EWB菜单FileSave或FileSaveas命令，弹出对话框后，选择路径并输入文件名，单击【保存】按钮即可完成电路文件的保存，保存时自动加入扩展名“.ewb”。若要打开已经存在的电路文件，则选择FileOpen命令，弹出对话框后，选择路径并输入文件名，单击【打开】按钮即可完成。
2.仿真操作
1)开始仿真实验
单击窗口右上角的电源开关图标开始仿真，单击Pause按钮或者按F9键可以暂停仿真。双击电路中仪器的图标，打开信号发生器、示波器、扫频仪的面板。单击菜单AnalysisDisplayGraphs打开分析图窗口，以便观察读数。EWB的仿真界面如图12-22所示。
2)输入信号频率为2kHz
设置信号发生器的输出频率为2kHz，占空比为50%，输出信号幅度为1V，如图12-22中所示。移动扫频仪面板上的游标至2kHz处，该点的读数是-14.09dB，这表明该电路对2kHz的信号是衰减的。观察示波器的输入与输出波形图和读数也可以验证这一点。
3)输入信号频率为200kHz
改变信号发生器的信号频率为200kHz，幅度保持不变。此时，从扫频仪上读出的数据是-0.011dB，表明高频信号能很好地通过滤波器。这在示波器中也同样可以得到验证，在示波器中读取输出信号的幅度和周期，与输入信号进行比较。
3.仿真值与理论值的比较
在扫频仪面板屏幕上所显示的频率特性曲线中，移动游标可以读出该电路-3dB对应的频率约为10kHz。(注意：实测时由于读数轴不能准确对应在-3dB处，可以在-3dB左右最近处分别读出两个数值，然后相加再除以2可得-3dB处的数值。)理论计算如下：
可见，理论值与实测值很接近。
12.3.4全加器逻辑关系测试
全加器可实现两个1位二进制加数A、B和低位进位Ci进行相加，产生和输出SUM及进位输出Co。根据二进制的运算规则，全加器应具有如表12-7所示的真值表。
用门电路构成的全加器电路如图12-23所示，本节介绍利用EWB对该电路进行逻辑关系分析的方法。
1.电路创建
在EWB的电路工作区根据图12-23构建电路并保存，文件名为“全加器.ewb”。
2.利用逻辑转换仪测试
从测试仪器库中取出逻辑转换仪，分别如图12-24(a)、(b)所示的连接方法测试输出端SUM和CARRY两个端口，可以很方便地测得真值表、逻辑表达式等。
(1)拖取逻辑转换仪的图标，连接到电路中，双击图标展开面板。
(2)单击“电路→真值表”按钮，显示全加器的真值表。
(3)单击“真值表→最简逻辑表达式”按钮，显示最简式。
(4)单击“逻辑表达式→电路”按钮，得到由基本逻辑门组成的全加器电路。
(5)单击“逻辑表达式→与非门电路”按钮，得到由二输入与非门组成的全加器电路。
真值表和表达式的结果见图12-24中逻辑转换仪的面板。
3.利用指示灯等器件进行测试实验
这是传统的验证逻辑状态实验方法在EWB中的实现。
(1)构思实验电路，以便测试逻辑状态。
(2)拖取指示灯、开关、电源、电阻搭建构思出来的实验电路，如图12-25所示。
(3)设置开关的控制键。双击开关图标，在弹出的对话框Value栏中设置Key值，三个开关分别设为1、2、3。这样，即可通过键盘的1、2、3键分别控制三个开关，从而实现对全加器的三个输入端的高低电平的输入控制。
(4)实验记录。可以得到与表12-6一致的真值表，运用数字电路的理论知识同样可以得到逻辑表达式。
12.3.5计数器电路分析
计数器是典型的时序电路，不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍等。如图12-26所示的计数器电路采用D触发器构建。利用EWB的逻辑分析仪按照下列步骤对该电路进行时序逻辑转换规律分析。
1.构建电路
如图12-26(a)所示，从库中取4个D触发器、脉冲信号源构建电路，并用指示灯监测输出端电平。再从仪器库中拖取逻辑分析仪，将输入脉冲和输出端接到逻辑分析仪上，如图12-26(b)所示。
2.开始仿真
打开电源开关，并双击逻辑分析仪的图标，在展开的面板中做相应的设置。
3.数据分析
实验结果可以从逻辑分析仪的面板上观察到，如图12-27所示。根据输入脉冲和输出端的波形，即可进行计数器的状态转换规律分析。细节请读者结合数字电路的理论知识自行完成。
本章小结
本章介绍了EWB的仿真分析方法，包括电路仿真的基本原理、分析结果的查看方法、6种基本的电路分析方法、5个电路仿真分析实例。希望读者能掌握电路分析的基本步骤，理解基本分析方法的应用范围，争取对电工、模电、数电等电路问题能用EWB来处理。
习题
1.虚拟电子工作台(EWB)就是通过计算机软件对电子线路仿真的方法，其整个运行过程可分成哪些步骤？
2.怎样调用分析显示图它有什么作用如何从显示图中读出测试数据？
3.怎样用扫频仪准确测量-3dB带宽？
4.参照12.2节的讲解，以如图12-4(a)所示电路为分析对象，练习直流工作点分析、交流频率分析、瞬态分析。
5.对图12-13所示的桥式电路进行直流工作点分析。
6.如题图12-1所示的是音响喇叭分频电路。请分析节点a、b的幅频特性和相频特性，调节L、C的参数，观察其频率特性的变化。
7.分析观察如题图12-2所示的RLC串联谐振电路，求该电路的谐振频率、带宽，并分析电阻R对带宽的影响。
8.分析如题图12-3所示电路的转换规律。
