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电子电路设计与仿真分析

 论文栏目:电子电路论文     更新时间:2019/5/15 16:54:17   

摘要:本文将对EWB仿真软件的基本原理以及基本功能进行简单介绍,把实际电路作为例子,进行对EWB平台的电子电路设计与应用。希望能够从本文的介绍,让更多人了解EWB平台的在电子电路设计中的应用,为后期的进一步研究提供帮助。

关键词:EWB;电子电路;设计;计算机仿真

电子技术应用的最重要的一个环节就是电子电路的设计过程。电子电路的设计其实就是把理论知识设计应用在实际当中,在这个过程中最常做的事情就是不断的进行应用的分析以及调试。而分析与调试的过程经过科技不断的进步优化,现在已经能够应用计算机技术来解决。其中EWB仿真软件就是由加拿大的一个公司研究出来的用于电子电路设计过程中分析与调试的软件。除了EWB仿真软件以外,还存在很多别的仿真软件。但是相比其他的仿真软件EWB仿真软件具有很多不同的优点,例如操作方便,界面简洁明了等。因此,EWB仿真软件在电子电路设计当中应用是相对比较广泛的。EWB仿真软件不是传统的文字输入的方式,而是直接从屏幕上选取需要的元件,分析和调试的过程也仅仅需要点击鼠标即可。因此在应用EWB仿真软件示能够很大程度上提高电子电路设计的效率。在EWB软件建立时需要有一个元件库,因为这样使用时才能直接从屏幕上选取所需要的软件。所以对于元件库中的元件储备量应该有着一定的要求,除此之外还需要保证这些元件的参数的准确度。通过这些与实际元件参数相同的虚拟元件进行模拟才能够准确的描述实际电路的应用情况。而且利用计算机技术能够方便的进行不同元件参数的更改,因此EWB仿真软件在应用过程中具有很强的灵活性。

1EWB软件的基本性能介绍

EWB仿真软件在应用当中会涉及到7种仪器,即示波器、函数发生器、万用表、毫伏表、频谱仪以及逻辑分析仪。EWB软件的应用有六种不同的基础的分析方法,以及其中比较高级的分析方法。分别为直流工作点分析、交流频率分析、瞬态分析、傅里叶分析、失真分析、噪声分析传递分析、零极点分析、灵敏度分析、温度扫描分析、参数扫描分析、蒙特卡罗分析、最坏情况分析。在上面已经提到EWB软件有一个元件库,在这个元件库中无论是有源器件还是无源器件,无论是模拟器件还是数字器件都能够找到。除此之外,这些器件的各种故障状态都能过由EWB软件模拟出来,且模拟出的情况与实际情况相差不大。因此,EWB仿真软件除了能够满足电子电路在设计的要求时,对于后期的维修与维护工作也有着一定程度上的帮助。

2实际电路中的设计与仿真分析

本文将以实际例子表面在电子电路设计中EWB软件的使用及其仿真分析的过程。

2.1模拟电路中失真现象的分析

2.1.1原理分析在一个放大电路当中,如果有信号输入的时候,交流量和直流量是同时存在的。把输入信号为零的时候的各个参数统称为放大电路的静态工作点,包括晶体管的基极电流、集电极电流、管降压等。设置静态工作点的主要原因是为了保证放大电路不会产生失真现象。因为对于放大电路有两个要求一是放大、二则是保持不失真。因为如果一个放大电路在放大过程中已经失真了,那其数据也就失去了意义。因此,在对电路进行放大的过程中始终要保证输入信号处于失真范围之内,而设置一个静态工作点则成为了判断是否失真的标准。2.1.2失真现象分析一个放大电路静态工作点的各个值能够通过数据的分析计算出结果,也可以利用实际的电路进行测量得出。本文接下来就对EWB仿真软件来说明放大电路的失真现象。希望能够通过这个说明,让读者能够更为深刻的理解静态工作点的内涵所在。主要分析三种不同信号情况下的失真情况。(1)首先把放大电路调试到理想静态工作点的情况,具体电路如图1所示。当输入大小为1V,可变电阻调为100KΩ的时候,集电极对地的电压为5V。此时输出端的波形图如图2所示。(2)如果改变输入信号的大小或者是改变R8的数值能够得到不同的失真波形图,如图3所示。(3)通过改变晶体三极管的放大倍数,我们也能够得到不同情况下的波形失真图,我们会发现这种情况下得到的失真波形图与图三的饱和失真和截止失真一样。综合以上,我们可以知道EWB仿真软件可以对电路进行定量与定性的双重分析,能够把理论上的数据和实际的情况融合在一起,可以说能够做到理论值与实际值完全相同。因此,可以运用EWB仿真软件技术进行电子电路的设计,而且这种方式还具有设计时间短、效率高的优点。

2.2数字电路分析

2.2.1原理分析数字电路,即计数器的建立可以利用几个T触发器构成。首先用D触发器构成T触发器,然后把三个T触发器相连接,利用脉冲信号即能够达到计数器的目的。2.2.2电路基本功能设计通过设置输入值,来进行波形图的观测。然后通过对数据的理论分析与观察图得到的结果进行对比,看实验值与理论值是否完全相同即可。在观察波形的时候需要注意不能失真。

3EWB在电子电路设计中的应用

3.1利用EWB软件进行小信号差分放大器电路设计

如果想要设计一个小信号差分放大器电路,对此电路主要要求是保证失真度小、灵敏度高、截止频率大于1Mhz。如果利用EWB仿真软件就能够轻易的满足这些要求,主要是把三个差分放大器串联在一起即可。第一级是设计一个对称差分放大器,这个设计的目的主要是减少共模信号的干扰。因为对称的差分放大器对于共模信号和差模信号的放大作用不同,而且这种结构的输入电阻大、输出电阻小,非常有利于小信号的传输。第二级则是根据第一级的数据,运用合适的负反馈共发射级放大器,最后一级采用OTL。把这三个连接在一起进行作用的时候需要考虑到三个级有着不同的工作区,再加上为了后续的检查维修考虑,就可以利用EWB仿真软件。通过EWB仿真软件把这三个不同的级创建三个不同的模块,这样后期使用维修起来都比较方便。而且通过计算机就能够看到其增益情况是否符合要求。

3.2把EWB仿真软件应用于电子技术教学过程中去

EWB软件最大的特点就是仿真能力特别强,因此如果把它应用在课堂上,学生们能够对实际情况有所了解。在电子电路设计及其有关的课堂上,学生最需要的就是进行实践的探究。但是在学生进行实践探究之前或者是在探究过程中出现问题的时候,教师都可以利用EWB软件进行演示。这种教学模式改变了传统的围在老师身边观看的情况,老师只需要通过计算机就能够演示在每个人的电脑上面,更能让每个学生都清楚的看到演示的过程。除此之外,学生可以通过EWB软件来对自己脑海中的想法加以实现,学生的思维能力也会得到锻炼。通过EWB教学的方式,学生的思维不会被限制,只要他们敢想就能够操作看是否可行,其实这是对学生创造能力的一种培养。

3.3EWB软件在后期维修当中的应用

EWB软件除了在设计电子电路的时候有广泛的应用,在后期的维护维修中也可以提供帮助。如果电子电路出现了故障,可以先在EWB仿真软件上进行故障情况仿真。对于故障原因进行猜测,利用EWB仿真软件进行改造,如果出现与预期结果相同的情况,则可找出故障点。除此之外,还可以利用EWB软件进行预先维护,利用EWB我们能够得到最容易出故障的地方,并对其故障周期进行仿真模拟。根据模拟出的故障周期进行定期维护,这样能够提高施工效率。

4结语

通过本文上述的叙述,我们能够得到以下几点:(1)通过介绍放大电路静态工作点对失真现象的影响,深入了解了放大电路静态工作点的深刻内涵。同时我们要明白在实际的操作中,参数之间并不4方案提出:GPS+GPRS+电子围栏技术为了解决上述技术难题,本课题提出了GPS+GPRS+电子围栏技术的技术方案。通过该方案实现三位一体的多元化互补性精准定位,不仅解决车定位的精准度问题,还能解决车辆在运动过程中或有建筑物遮挡GPS信号的情况下出现的信号漂移,最后还能限定车辆的停放范围,从而解决车辆的乱停乱放影响交通及其发展问题。下列为基于GPS+GPRS+电子围栏技术的共享单车精准定位方案框架图1。其工作原理如下:通过该系统方案可以实现当前共享单车的精准定位问题,系统供电由太阳能充电板与内置充电电池提供,控制系统对GPS模块、电子锁模块、GPRS模块进行管理。该导航系统首先利用GPS模块进行定位,通过卫星将接收到的信号传递给控制器进行处理,然后通过GPRS网络反馈给云端数据库,云端数据库再给手机APP传递数据,并在地图上显示出来车的具体位置,这样便可以实现车辆的定位;不过当车辆处于室内或室外GPS信号较弱时就无法实现位置信息更新,这样就需要利用GPRS模块和基站信号进行定位,如此就可以解决室内外由于GPS信号问题而产生的定位不准确问题;其次通过电子围栏的应用,其在手机(GIS)地图上虚拟划定一个共享单车停区以及使用区域,让车辆停放在指定范围中,当停放单车超出电子围栏规定的区域时,手机就会发出信息提示,要求使用者将单车骑返回至指定区域,否则共享单车将无法上锁,系统也将会持续计费,电子围栏”设置目的在于限制停车位置,共享单车通过定位技术识别用户是否将车停放在指定区域内,最终实现对用户进行奖励或惩罚,同时实时掌握电子围栏和停车区域里的单车数量、在线状态、位置信息及各区间的流量情况等信息,为共享单车的运维、调度和投放等提供智能化的指引等等。

5结语

共享经济下催生出的共享单车,由于共享单车定位精度上的差异使得用户体验大有差异,从而导致各大品牌运营商的市场占有率存在明显的差异。本课题研究的GPS+GPRS+电子围栏技术定位技术作为当前共享单车的科技核心,从而谁掌握了最先进的定位技术谁就掌握了市场。随着科技的发展我们期待着共享单车未来定位的更加更准、功耗更低,同时结合人工智能技术、大数据技术等技术的融合应用使得共享单车以及共享经济产业获得更好的发展和服务于人民的幸福生活。

参考文献

[1]李静思.单车定位技术的意义与发展[J].电子技术,2018(08):83-84.

[2]陈斌.基于北斗导航定位技术的共享单车“电子围栏”实践应用[J].导航天地,2018(10)38-39.

[3]董平.共享单车定位技术分析[J].微型电脑应用,2017(08):68-71.

作者:韩旭 郑磊 单位:湛江航保修理厂

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