EWB仿真分析方法
63
第5章 EWB仿真分析方法
EWB提供了14种分析工具,本章将逐一加以介绍.利用EWB提供的分析工具,可
以了解电路的基本工作状态,通过虚拟仪表测量和分析电路的各种响应,比用实际仪器测
量精度高,范围宽.用EWB仿真分析电子电路的过程可分为4个步骤.
(1)创建电路:用户创建的待仿真电路图,输入元器件数据,选择分析方法.
(2)参数设置:程序会检查电路的结构,输入数据的性质,以及电路中的阐述内容, 对分析参数进行设置.
(3)电路分析:对输入信号作用下的电路进行分析,这是电路进行仿真和分析的关键
一步.它将形成电路的数值解,并把所得数据送至输出级.
(4)数据输出:从虚拟仪器(如示波器等)上获得仿真运行的波形,数据.也可以从"分析"栏中的"分析显示图"(Analysis Graph)中得到测量,分析的波形图和数据表.
用户可以在电路仿真进行之前,根据电路分析要求,设置不同仿真参数.在菜单分析
栏(Analysis)中选择"Analysis Options"后,在屏幕上出现一个分析选项对话框,如图
5-1.
图5-1 分析选项对话框
在分析选项对话框中包括5个选择标签,每个标签含意如下.
1)总体分析选择(Global)
ABSTOL——电流的绝对精度.(默认设置:1.012e ,适合一般双极型晶体管和VLSI 电路)
64
GMIN——最小电导.该值不能设置为零,增大该值可以改善收敛性,但会影响仿真精度.(默认设置:1.012e ,一般情况不需调整)
PIVREL——最大矩阵项与主元值的相对比率.该值设定在0~1之间.(默认设置: 0.001,一般情况不需调整)
PIVTOL——主元矩阵项绝对最小值.(默认设置:1.013e )
RELTOL——相对误差精度.改变该值会影响仿真速度和收敛性.取值在1.06e 至0.01
之间.(默认设置:0.001)
TEMP——仿真温度.(默认设置:27℃)
VNTOL——电压绝对精度.通常小于电路中最大电压信号的6~8个数量级.(默认设
置:1.06e )
CHGTOL——电荷绝对精度.(默认设置:1.014e ,一般情况不需调整) RAMPTIME——斜升时间.该值是独立源,电容和电感从零至终值的变化条件.(默认设置:0)
CONVSTEP——相对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立相对步长限制自动控
制收敛.(默认设置:0.25)
CONVABSSTEP——绝对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立绝对步长限制自动控制收敛.(默认设置:0.1)
CONVLIMIT——收敛限制.用于某些元件模型内部的收敛算法.(默认设置:选用) RSHUNT——模拟节点分流电阻.在节点和地间接入电阻,该值应该较大.(默认设置:
不使用)如选择该项,则电阻为1.012e在"没有直流通路至地等情况时,可以降低该数值".
Mb——仿真时的临时性文件规模.当存储仿真结果的文件达到它的最大规模时,会出
现对话栏,有停止仿真,使用剩余磁盘空间继续仿真和删除已有数据继续仿真三种方法供
选择.(默认设置:10 MB)
2)直流分析选择(DC)
ITLI——工作点分析迭代极限.限制算法的迭代次数.(默认设置:100.若出现"在直流分析时不收敛"等情况,可增加该值从500~1000) GMINSTEPS——GMIN步进算法步长.适当选择该值,有助于直流工作点分析求解. (默认设置:10)
SRCSTEPS——SOURCE算法步长.适当选择,有助于直流工作点分析时分解.(默认设置:10)
3)瞬态分析选择(Transient)
ILT4——瞬态分析每时间点迭代次数的上限.减少此值会缩短瞬态分析的时间,但过
分降低该值会引起不稳定.(默认设置:10.若出现"时间步长太小"或"瞬态分析不收敛"
可增大此值到15~20)
MAXORD——积分方法的最大阶数.(默认设置:2,取值范围在2~6之间) TRTOL——瞬态误差精度因素.(默认设置:7,一般情况不需调整) METHOD——瞬态分析数值积分方法.(默认设置:TRAPEZOIDAL"梯形法"适合
振荡电路模式,GEAR"变阶积分"适合有理想开关的电路)
ACCT——打印数据.显示仿真过程的有关信息.(默认设置:无)
65
4)器件分析选择(Device)
DEFAD——MOSFET漏极扩散区面积.(默认设置:0)
DEFAS——MOSFET源极扩散区面积.(默认设置:0)
DEFL——MOSFET沟道长度.(默认设置:0.0001)
DEFW——MOSFET沟道宽度.(默认设置:0.0001)
TNOM——模型参数标称温度.(默认设置:27℃)一般情况不需调整. BYPASS——非线性模型评估器件.(默认设置:ON.若选OFF将增加仿真时间.一
般情况不需调整)
TRYTOCOMPACT——小型传输线数据.只用于有耗传输线的仿真.(默认设置:无) 5)仪器分析选择(Instruments)
Pause after each screen——示波器每屏显示后暂停.(默认设置:不能) Generate time steps automatically——示波器自动设置时间步长.(默认设置:自动)
Set to zero——设置为零.瞬态分析的初始条件.(默认设置:无)
User-defined——采用用户定义的初始条件.(默认设置:无)
Calculate DC operating point——计算直流工作点.(默认设置:选用) Points pre cycle ——控制波特图测试仪每周期显示的点数.减少该数能加快仿真,但
精度会降低.(默认设置:100)
Pre trigger samples——逻辑分析仪触发前储存的点数.(默认设置:100) Post trigger samples——逻辑分析仪触发后储存的点数.(默认设置:100) Threshold voltage——逻辑分析仪高,低电平的门限电压.(默认设置:3.5 V) 5.1 基本分析方法
EWB提供6种基本分析方法,即直流工作点分析(DC Operating Point Analysis),交
流频率分析(AC Frequency Analysis),瞬态分析(Transient Analysis),傅里叶分析(Fourier
Analysis),失真分析(Distortion Analysis),噪声分析(Noise Analysis). 5.1.1 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)
直流工作点分析也称静态工作点分析,电路的直流分析是在交流输入信号视为零,电
路中电容视为开路,电感视为短路时,电路中数字器件视为高阻接地的情况下来计算电路
的直流工作点.在电路工作时,都必须给半导体器件以正确的偏置,直流分析就是要分析
半导体的偏置,分析电路在无外加交流输入信号下的静态电压和电流.了解电路的直流工
作点,才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作.求解电路的直流工作点
是电路进行交流与瞬态分析过程的基础.
1)创建电路
在EWB工作区构造一个单管放大电路,电路中电源电压,各电阻和电容取值如图
5-2
所示.
如果希望修改三极管的型号或调整三极管的β值,则双击三极管,选择Component
Properties/Models命令,修改三极管的型号.例如,将三极管型号确定为2N3904,在该栏
66
图5-2 直流工作点分析电路
目下选择Edit/Forward Current Gain Coefficient(即β值),修改三极管的β值.
2)显示节点标志(ID)
选择Circuit/Schematic Options/Show/Hide栏下的Show nodes,电路中各节点标志(ID)
就会显示在电路中.
3)启动直流工作点分析工具
启动直流工作点分析工具,即选择Analysis/DC Operating Point命令,屏幕显示出
Analysis Graphs窗口,并给出DC Bias的分析结果,即所有节点电压和电源支路电流值.
4)分析仿真结果
直流工作点的分析结果如图5-3所示.它给出电路各个节点的电压值,并给出三
极管
的基极和集电极的静态电压.根据这些电压的大小,可以确定该电路的静态工作
点是否合
理.如果不合理,可以改变电路中的一些元件参数,例如,修改电路中某个电阻的
电阻值,
图5-3 直流工作点分析结果
67
再次进行直流工作点的分析,如此反复,直至静态工作点合理为止.利用这种方法,也可
以观察电路中某个元件参数的改变对电路直流工作点的影响.
5.1.2 交流频率分析(AC Frequency Analysis)
交流频率分析是在交流小信号工作条件下的一种频域分析.它分析电路随交流小信号
频率变化的频率响应特性,是一种线性分析方法.EWB在进行交流频率分析时,首
先分析
电路的直流工作点,并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理,得到线
性化的交
流小信号等效电路;然后电路中的直流电源自动置零,使电路中的交流信号源的
频率在一
定范围内变化,用等效电路分析电路的交流输出信号的变化规律.在进行交流频
率分析时,
用户自行设置的输入信号将被忽略.也就是说,无论用户给出电路的信号源设置
的是三角
波还是矩形波,进行交流频率分析时,都将自动设置为正弦波信号.
1)创建电路
创建如图5-4所示实验电路,图中给出了电路的参数设置.
图5-4 交流频率分析电路
2)设置分析参数
选择菜单Analysis/AC Frequency命令,屏幕显示出交流频率分析(AC Frequency Analysis)对话框,如图5-5所示.
交流频率分析对话框选项内容,含意如下:
Start Frequency——扫描起始频率.(默认设置:1 Hz)
End Frepuency——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)
Sweep Type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)
Number of Points/Points Per——显示点数.(默认设置:100)
Vertical Scale ——纵向刻度,线性/对数/分贝.(默认设置:对数)
68
图5-5 交流频率分析对话框
Nodes in circuit——电路节点.
Node for Analysis——被分析的节点,为编号(ID)的节点,而不是标识(Label)的
节点.
首先,根据需要设置分析的起始频率,终止频率,扫描形式等内容.然后,设置分析节点(Node for analysis)——节点8,10.
3)启动交流频率分析工具
单击图5-5所示对话框中的Simulate按钮,则启动交流频率分析工具,屏幕显示出
Analysis Graphs窗口,同时绘出AC Analysis的分析曲线如图5-6所示.
图5-6 交流频率分析曲线
69
4)分析仿真结果
当采用分析对话框的默认值,图5-4所示电路的交流频率分析曲线如图5-6所示,上
面曲线为幅频特性曲线,下面曲线为相频特性曲线.幅频特性和相频特性各有两条曲线:
一条是电路的8号节点(电路输入端)的电压随频率变化的曲线;另一条是电路的10号节
点(电路输出端)的电压随频率变化的曲线.由交流频率分析曲线可知,该电路大约在100
Hz～10 MHz范围内放大电路的输出幅值不随频率变化,且相位基本恒定.在这范围之外,
输出电压将会衰减,相位会改变.这样,利用仿真方法就可以知道某一放大电路正常工作
的频率范围.
5.1.3 瞬态分析(Transient Analysis)
瞬态分析也称为暂态分析,是一种时域分析方法,是在给定输入激励情况下,分析电
路中选定输出节点的瞬态响应.EWB在进行瞬态分析时,首先要计算或给出电路的初始条
件,然后从初始时刻起,到某个终止时刻,计算输出各个节点在每个时间点上的输出电压.
初始条件的确定方式可在分析对话框中进行选择.瞬态分析中,相邻分析采样点的时间间
隔称时间步长.启动瞬态分析时,用户可以采用只定义起始时间和终止时间,而EWB在
兼顾分析精度和计算所需时间的情况下自动给出合理的时间步长;用户也可以自行定义时
间步长以满足一些特殊分析要求.
1)创建电路
创建一个单管放大器,其电路如图5-7所示.
图5-7 瞬态分析电路
2)设置分析参数
选择Analysis/Transient命令,屏幕上显示瞬态分析(Transient Analysis)对话框,如图
5-8所示.以下为对话框的设置项目及其含意.
Initial conditions——初始条件,包括:
Set to Zero——初始条件为零开始分析.(默认设置:不选或无)
70
图5-8 瞬态分析对话框
User-defined——用户定义初始条件进行分析.(默认设置:不选或无) Calculate DC operating point——由直流工作点分析结果作为初始条件进行分析.(默认
设置:选用)
Analysis——分析,包括:
Start time——进行分析的起始时间.必需大于等于0,小于终点时间.(默认设置:0
秒)
End time——进行分析的终点时间.必需大于起始时间.(默认设置:0.001秒) Generate time steps automatically——自动选择一个较为合理的或最大的时间步长.(默
认设置:选用)
Minimum number of time points——仿真输出的图上,从起始时间到终点时间的点数.
(默认设置:100点)
Maximum time step(TMAX)——仿真时能达到的最大时间步长.
Set plotting increment——设置绘图的增量.
Nodes for Analysis——被分析的节点.
选择两个分析节点,如图5-8所示的5号输入节点和2号输出节点,选择合适的终止
时间和对话框的其他内容.
3)启动瞬态分析工具
单击如图5-8所示对话框中的Simulate按钮,则启动瞬态分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Transient的分析曲线如图5-9所示.
71
图5-9 分析曲线
4)分析仿真结果
瞬态分析结果的波形图,也可以通过连接在需要分析节点上的示波器(用仿真开关启
动分析)进行观察,得到的结果相同.但采用瞬态分析方法(用"Simulate"按钮启动分
析),可以通过设置,更仔细地观察到波形起始部分的变化情况.根据电路的积分时间常数,
将起始时间设定为0 s,结束时间设定为0.001 s,其他选项采用系统的默认值,则电路瞬
态分析曲线如图5-9所示.分析曲线给出输入节点5和输出节点2的电压随时间变化的波
形,左侧纵轴坐标是输入电压的坐标,右侧纵轴坐标则是输出电压的坐标,横轴是
时间
轴. 选择Analysis Graphs窗口中工具栏的Properties命令,出现Graph Properties的对话框,
在该对话框中可以调整图形中相关参数,例如各个坐标轴的单位等等.
5.1.4 傅里叶分析(Fourier Analysis)
傅里叶分析是分析复杂多谐波周期信号的一种数学方法.可以用来评估时间连续
信号
的直流,基波和各次谐波分量,把电压波形表示从时域转换到频域,得到时域信号
的频谱
函数.此分析是在瞬态分析结束后,对时域分析结果进行傅里叶变换.EWB进行傅
里叶分
析时将自动执行瞬态分析,再进行傅里叶变换,最终产生傅里叶分析结果,分析结
果以直
观的图形和报告形式出现.分析时必须选定输出节点,同时选择一个基频.
1)创建电路
用精密半波整流电路构成一个实验电路,如图5-10所示.该电路节点2的输出是
一个
负半波.
2)设置分析参数
选择Analysis/Fourier命令,屏幕显示出傅里叶分析(Fourier Analysis)对话框,如图
5-11所示.
72
图5-10 傅里叶分析实验电路
图5-11 傅里叶分析对话框
对话框的设置选项及内容如下:
Output node——输出变量,被分析的电路节点.(默认设置:电路中的第一个节点) Fundamental frequency——傅里叶分析的谐波基频,为交流源的频率或最小的
公因数.
(默认设置:1 Hz)
Number of harmonics——被计算和显示的基频谐波数.(默认设置:9)
Vertical scale——纵向刻度,线性/对数/分贝.(默认设置:线性)
Display phase——显示相频特性曲线.(默认设置:无)
Output as line graph——以连续曲线形式显示幅频特性.(默认设置:无)
选择电路的输出节点2号节点电压为分析对象,再根据电路参数,设置合理的基
频以
及需要观察的谐波次数.本例中选择基频100 Hz,谐波次数为9.
3)启动傅里叶分析工具
单击如图5-11所示对话框中的Simulate按钮,则启动傅里叶分析工具,屏幕显示
出
73
Analysis Graphs窗口,同时绘出Fourier的分析曲线,如图5-12所示.
图5-12 傅里叶分析结果
4)分析仿真结果
图5-10所示电路的2号节点输出的波形是正弦负半波.这里给出的是该节点电压的傅
里叶分析的离散幅频特性曲线,分析曲线显示出输出波形中各次谐波分量的幅值,横坐标
采用的是线性坐标.傅里叶分析结果还可以给出相频特性曲线和幅频特性的连续型曲线.
5.1.5 失真分析(Distortion Analysis)
电路对输入信号增益的非线性会造成电路输出信号的谐波失真,电路对输入信号相移
的不一致造成互调失真.如果电路有一个交流频率源,EWB的失真分析将分析电
路中每一
节点的二次和三次谐波的谐波失真,绘出二次和三次谐波的谐波失真曲线;如果电路有两
个交流频率源(设其频率F1>F2),则失真分析将分析三个特定频率的谐波失真,
这三个
频率分别是:两个频率之和(F1+F2),两个频率之差(F1-F2),及较高频率的二倍与较低
频率差(2F1-F2).该分析用来观察在瞬态分析中无法看到的较小失真.
1)创建电路
创建一个场效应分压式偏置单管放大电路,电路参数及电路结构如图5-13所示.在电
路的输入端加入一个交流电压源作为输入信号,其幅度为10 V,频率为1 Hz. 2)设置分析参数
选择Analysis/Distortion命令,屏幕显示出失真分析参数(Distortion Analysis)对话框,
如图5-14所示.
以下为失真分析参数设置内容与含意.
Start frequency——扫描起始点频率.(默认设置:1 Hz)
End frequency——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)
Sweep type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)
Number of points/points per——在线性形式时,是频率起始至终点的点数.(默认设置:
100)
74
图5-13 失真分析电路
图5-14 失真分析参数设置对话框
Vertical scale——纵坐标标度.对数/线性/分贝.(默认设置:对数)
F1/F2 ratio——若信号有两个频率F1和F2,若选定该项时,在F1进行扫描时,F2被设
定成该比值乘以起始频率,必需大于0,小于1.(默认设置:无)
Nodes for Analysis——被分析的节点.
该电路的输出节点是5号节点,选择分析节点为5号节点,其他选项用默认值.当然,
也可根据需要选择其他值.
3)启动失真分析工具
单击如图5-14所示对话框中的Simulate按钮,则启动失真分析工具.此时,屏幕显
示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Distortion的分析曲线,如图5-15所示.
75
图5-15 失真分析曲线
4)分析仿真结果
图5-15所示为是电路图5-13的失真分析结果.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次谐波和第三次谐波失真图.
5.1.6 噪声分析(Noise Analysis)
在通信电路与系统中,常常需要进行噪声分析.噪声分析是定量分析电路中的电
阻和
半导体器件对指定输出节点噪声贡献.假设噪声源互不相关,而且这些噪声值都
独立计算,
输出节点总噪声等于各个噪声源对于该节点的噪声均方根之和.EWB提供的噪声
分析可以
检测电路输出端噪声源的大小,该分析将利用交流小信号等效电路,计算由电阻
和半导体
器件所产生的噪声总和.
1)创建电路
创建单管放大电路如图5-16所示,对这一单管放大电路进行噪声分析.
图5-16 噪声分析电路
76
2)设置分析参数
选择Analysis/Noise命令,屏幕显示出Noise Analysis(噪声分析)对话框,如图5-17
所示.
图5-17 噪声分析对话框
以下为噪声分析对话框的设置项目及内容.
Input noise reference source——选择交流电压源作为输入.(默认设置:电路中的第一
编号源)
Output node——噪声分析的节点.(默认设置:电路第一编号节点)
Reference node ——参考电压点.(默认设置:接地点)
Start frequency ——扫描起始频率.(默认设置:1 Hz)
End frequency ——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)
Sweep type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)
Number of points——表示起始频率至终点频率的点数.(默认设置:100) Vertical scale——纵向标度,对数/线性/分贝.(默认设置:对数)
Set point per summary——当选择该项时,显示被选元件噪声贡献的记录曲线.用求和
的点数除以频率间隔数,会降低输出显示图的分辨率.(默认设置:无)
Points per summary component——当选择该项时,选择噪声源进行求和.(默认设置:
电路中的第一编号元件)
本例,选择输入噪声参考源为电路中的交流电压源V1,第10节点作为噪声输出节点.
为了分析电路中的电阻R1的噪声轨迹,选中Set points per summary,在该栏目下选择R1,
其他设置采用对话框的默认值.
3)启动噪声分析工具
单击如图5-17所示对话框中的Simulate按钮,则启动噪声分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Noise的分析曲线,如图5-18所示.
77
图5-18 噪声分析曲线
4)分析仿真结果
如图5-18所示,噪声分析曲线给出输入和输出噪声频谱.其横坐标是频率;左侧的纵
坐标是输出噪声功率坐标;右侧的纵坐标是输入噪声功率坐标.例中,在噪声分析对话框
中选择了电阻R1作为噪声源元件,噪声频谱图中除了输入和输出噪声频谱曲线外,还有
第三条曲线,这是由电阻R1产生的噪声频谱曲线.
5.2 扫描分析(Sweep Analysis)
EWB提供了4种扫描分析,即参数扫描分析,温度扫描分析,交流灵敏度分析,直流灵敏度分析.参数扫描分析是在用户指定每个参数变化的情况下,对电路的特性进行分析;
温度扫描分析是在用户指定的每个温度下对电路特性进行分析;交流灵敏度分析,直流灵
敏度分析则是分析电路特性对电路参数变化的敏感程度.
5.2.1 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)
在参数扫描分析中,可以通过某元件参数在一定范围内变化来观察电路性能改变情况.
即令某一元件每次取不同值,进行多次仿真.
1)创建电路
这里对图5-19所示的"频分复用有源滤波电路"进行参数扫描分析,该电路由3
个运
算放大器和一些电阻,电容组成.它的功能可以把混在一起的高,低频信号通过VOH,
VOL两个输出端分别输出.进行参数分析时,可以讨论其中任何一个元件参数的
变化对电
路性能的影响.这里我们只讨论R9对高通输出的影响.
2)分析参数设置
选择Analysis /Parameter Sweep命令,屏幕显示出参数扫描设置(Parameter Sweep)对
话框,如图5-20所示.
78
图5-19 参数扫描分析电路
图5-20 参数设置对话框
参数扫描分析对话框含有以下设置项目及其内容.
Component——元件,即选择要扫描的元件.(默认设置:电路中的元件) Parameter——参数,即选择要扫描的元件参数.(默认设置:元件的第一参数) Start value——扫描起始值.选择扫描参数的起始值,单位依参数而定.(默认设置:
所选元件的参数值)
End value——扫描终止值.选择扫描参数的终止值,单位依参数而定.(默认设置: 所选元件的参数值)
Sweep type——扫描类型.扫描类型可选Decade,Linear或Octav,即:十倍/线性
/倍
频(默认设置:十倍)
Increment step size——增量步长.适合线性扫描,单位依参数而定.(默认设
置:1)
Output node——输出节点:选择要观察结果的节点.(默认设置:电路中的节点) 79
Sweep for——扫描形式可为:直流工作点/瞬态分析/交流频率分析.(默认设置:
瞬态
分析)
DC Operating Point——直流工作点.选中该项,进行直流工作点的参数扫描分析. Transient Analysis——瞬态分析.选中该项,进行瞬态参数扫描分析.可以按下"Set
Transient Option"键,修改瞬态分析时的参数设置.
AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流频率参数扫描分析,
可以按下"Set AC Option"键,修改交流频率分析时的参数设置.
本例确定R9为扫描元件,选择扫描参数的起始值为0.69 k ,扫描参数的终止值
为69
k ,扫描类型选10倍(Decade).扫描形式为:交流频率分析.输出节点VOH(23). 3)启动参数扫描分析工具
单击如图5-20所示对话框中的Simulate按钮,则启动参数扫描分析工具,屏幕显
示
出Analysis Graphs窗口,同时绘出参数扫描分析曲线,如图5-21所示.
图5-21 参数扫描分析曲线
4)分析仿真结果
选择电阻R9作为扫描元件,该元件的电阻值变化的起始值为0.69 k ,终止值为
69 k ,
选择10倍扫描.这样,EWB就会在R9分别为0.69,6.9,69 k 时进行仿真.从而得
出三
条频率分析曲线,如图5-21所示,上面一组为幅频特性曲线,下面一组为相频特
性曲线.
从曲线中可以看出R9变化对电路高通输出性能的影响,其中当R9为6.9 k 时,
特性最为
理想.
5.2.2 温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)
采用温度扫描分析,可以了解到不同温度下电路的特性.我们知道,电阻阻值以及
晶
体管的许多模型参数值都与温度有着密切关系,而温度的变化又将通过这些元件
参数的变
化而最终导致电路性能的变化.如果未设定温度扫描,EWB将在固定温度27℃下
对电路
80
进行仿真分析.EWB提供的温度扫描分析工具,实际上在每次取不同温度值后,对
电路进
行多次仿真.
1)创建电路
电路如图5-22所示,该电路是单管放大器.这里讨论当温度改变时,引起的元件
参数
变化对电路性能的影响.
图5-22 温度扫描分析电路
2)设置分析参数
选择Analysis/Temperature Sweep命令,屏幕显示出温度扫描分析参数设置(Temperature Sweep)对话框,如图5-23所示.
图5-23 温度扫描分析参数设置对话框
81
温度扫描分析对话框包含以下设置项目及内容如.
Analysis——分析:
Start temperature——扫描起始温度.(默认设置:27℃)
End temperature——扫描终值温度.(默认设置:27℃)
Sweep type——扫描类型.扫描类型可选Decade,Linear或Octave即:十倍/线性
/倍
频(默认设置:十倍)
Increment step size——增量步长.仅适用于线性扫描形式.(默认设置:1℃) Output node——输出节点,所选要观察结果的电路节点.(默认设置:电路中节点) Sweep for——扫描形式,直流工作点/瞬态分析/交流频率分析.(默认设置:直流
工作
点)
DC Operating Point——直流工作点.选中该项,进行直流工作点的温度扫描分析. Transient Analysis——瞬态分析.选中该项,进行瞬态温度扫描分析,可以按下"Set
Transient Option"键,修改瞬态分析时的参数设置.
AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流温度扫描分析,
可以
按下"Set AC Option"键,修改交流频率分析时的参数设置.
本例,确定温度扫描的变化范围为1~50℃,线性扫描形式,增量步长50℃,分析节
点4的瞬态响应.
3)启动温度扫描分析工具
单击如图5-23所示对话框中的Simulate按钮,启动温度扫描分析工具,屏幕显示
出
Analysis Graphs窗口,同时绘出温度扫描的分析曲线,如图5-24所示.
图5-24 温度扫描的分析曲线
4)分析仿真结果
图5-24所示曲线为单管放大电路的温度扫描分析结果曲线,温度扫描分析可以
分析温
度变化带来的直流性能,交流性能和瞬态响应等的变化.图5-24所示为温度变化
时电路输
出节点4瞬态响应的变化情况.曲线的条数决定于扫描的初始值,终止值,增量值.
82
5.2.3 直流和交流灵敏度分析(DC & AC Sensitivity Analysis)
灵敏度分析是指电路中任一指定节点的电压或支路电流对电路中元件参数变化
的敏感
程度.EWB利用参数扰动法,计算元件参数变化对输出电压或电流的影响.
直流灵敏度分析是在确定电路直流工作点的基础上,计算电路所有元件参数的变
化对
电路的影响.交流灵敏度分析是相对于一个元件参数的交流小信号状态的灵敏度
分析.灵
敏度分析可以使用户了解并预测在生产加工过程中,元件参数值有多大变化才会
影响电路
的性能.
对某一网络函数T(x),x为其中某一元件参数,定义网络函数T对参数的灵敏度T xS为:
T
xS=
T
x
1)创建电路
一个分压式偏置放大电路如图5-25所示,这里对该电路进行直流和交流灵敏度
分析.
图5-25 灵敏度分析电路
2)设置分析参数
选择Analysis/Sensitivity命令,屏幕显示出灵敏度分析(Sensitivity Analysis)对话框,
如图5-26所示.
灵敏度分析对话框包括以下设置项目及内容.
Voltage——可选择电压.(默认设置:电压)
Output node——输出节点.仅指需要测试或观察的电压节点.(默认设置:电路中
的节
点)
Output reference——输出参考节点.仅指电压参考点.(默认设置:接地点) Current——可选择电流.
Output source ——输出源,仅指电流,需是电路中的电流源.(默认设置:电路中的
电源)
DC Sensitivity——直流灵敏度分析.(默认设置:直流灵敏度分析)
83
图5-26 灵敏度分析对话框
AC Sensitivity——交流灵敏度分析.当选择交流灵敏度分析时,可以修改交流频率分
析的选项.
Start frequency——起始频率.扫描时的起始频率.(默认设置:1 Hz)
End frequency——终止频率.扫描时的终止频率.(默认设置:10 GHz)
Sweep type——扫描类型.可选Decade,Linear或Octave.(默认设置:Decade) Number of points——点数.对线性扫描而言,自起始至终止频率之间的扫描总点数.
(默认设置:100)
Vertical——垂直刻度.可以选Linear,log或Decibel.(默认设置:Log) Component——元件.当选择交流灵敏度分析时,测量所选元件的电压或电流的相对
参数灵敏度.(默认设置:电路中的元件)
输入或修改对话框的选项,如果选输出电压为分析内容,则应指定输出节点及参考点:
如果选输出电流为分析内容,则需要指定相对应的电源.
本例中直流灵敏度分析对话框的选项如图5-26所示.选节点7电压为分析对象,参考
点为接地点.
本例中交流灵敏度分析对话框的选项如图5-27所示.仍选节点7电压为分析对象,参
考点为接地点,选元件C1为分析元件.交流频率分析的其他各选项为默认值. 3)启动灵敏度分析工具
单击对话框的Simulate按钮,启动灵敏度分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,
同时给出灵敏度的分析结果,直流灵敏度分析的输出如图5-28所示,交流灵敏度分析的输
出如图5-29所示.
84
图5-27 交流灵敏度分析对话框
图5-28 直流灵敏度分析输出
4)分析仿真结果
从仿真输出可知EWB的直流灵敏度分析是针对任一指定节点的电压或支路电流对电
路中所有元件参数变化的敏感程度进行的,而交流灵敏度分析是电路相对于一个元件参数
在交流不同频率下小信号状态的灵敏度分析.因而,可以说直流灵敏度分析是进行元件扫
描分析,交流灵敏度分析是进行频率扫描分析.
85
图5-29 交流灵敏度分析输出
5.3 系统分析
EWB提供了两种系统分析,即传递函数分析,零极点分析.
5.3.1 传递函数分析(Transfer Function Analysis)
EWB提供的传递函数分析,可以分析电路中的一个输入源与两个输出节点间的电压,
或一个输入源与任一输出支路电流交流小信号传递函数;也可以计算输入电阻和输出电阻.
对于任何非线性元件,EWB都将根据直流工作点先进行线性化,然后进行小信号分
析.
1)创建电路
一个由运算放大器构成的积分电路如图5-30所示.这里分析该电路的输入阻抗,输出
阻抗及其电路的传递函数.
2)设置分析参数
选择Analysis/Transfer Function命令,屏幕显示出传递函数分析(Transfer Function
Analysis)对话框,如图5-31所示.
对话框包括以下设置项目及内容.
Voltage——选择电压.(默认设置:选中)
Output node——电路中要求观察分析的输出节点.(默认设置:电路中的节点) Output reference——输出参考节点.(默认设置:接地)
Current——选择电流.(默认设置:未选)
Output variable——输出变量.若选择电流,必须是电路中的一个电流源.(默认设置:
电路中的电源)
86
图5-30 传递函数分析电路
图5-31 传递函数分析对话框
Input source——输入电源.选择电压源或电流源.(默认设置:电路中的电源) 本例选择电路的输出为2号节点的节点电压,输入源为电路中的电压源V1,其他为对
话框的默认值.
3)启动传递函数分析工具
单击如图5-31所示对话框中的Simulate按钮,则启动传递函数分析工具,屏幕显示
出Analysis Graphs窗口,同时给出传递函数的分析结果,如图5-32所示.
图5-32 传递函数的分析结果
87
4)分析仿真结果
图5-32所示为图5-30所示电路的传递函数分析结果,含有该电路的输入阻抗,
输出
阻抗和传递函数.
5.3.2 零极点分析(Pole-Zero Analysis)
EWB提供的零极点分析工具,用来分析电路或复杂网络系统传递函数的零极点,
以便
清楚地了解电路或系统的稳定性.EWB的零极点分析是先求电路的静态工作点,
对非线性
元件求得小信号线性化模型.然后由模型化电路求传递函数的零极点.由于输入,
输出可
选择电流或电压,所以分析的结果可以是电压增益,电流增益,跨导及转移阻抗等.
1)创建电路
创建如图5-33所示电路,这是一个共发射极放大电路,对该电路进行零极点的分
布情
况分析.
图5-33 零极点分析电路
2)设置分析参数
选择Analysis/Pole-Zero命令,屏幕显示出零极点分析(Pole-Zero Analysis)
对话框,
如图5-34所示.
对话框包含以下设置项目及内容.
Analysis type ——分析类型.4种类型分别为:
Gain Analysis——增益分析.分析输出电压/输入电压.(默认设置:选中) Impedance Analysis——阻抗分析.分析输出电压/输入电流.(默认设置:未选) Input impedance——输入阻抗.分析从输入端看进去的电压/输入电流.(默认设置:未
选)
Output impedance——输出阻抗.分析从输出端看进去的电压/输出电流.(默认
设置:
未选)
88
图5-34 零极点分析对话框
Nodes——节点:
Input(+)——输入(+)节点.选择输入端相对的输入节点正端.(默认设置:电路
中的节点)
Input(-)——输入(-)节点.选择输入端相对的输入节点负端.(默认设置:电路
中的节点)
Output(+)——输出(+)节点.选择输出端相对的输出节点正端.(默认设置:电路
中的节点)
Output(-)——输出(-)节点.选择输出端相对的输出节点负端.(默认设置:电路
中的节点)
Analysis——分析:
Pole Analysis——极点分析.分析传递函数极点.(默认设置:选中)
Zero Analysis——零点分析.分析传递函数零点.(默认设置:选中)
在电路中输入节点"Input(+)"和"Input(-)"应当是形成传递函数的输入端,输出节点"Output(+)"和"Output(-)"是对应传递函数的输出端.本例中选择电路的输入
(+)节点和输出(+)节点分别是8号节点和10号节点,输入(-)节点和输出(-)节点均为0节点.其他选项可根据需要设置.
3)启动零极点分析工具
单击如图5-34所示对话框中的Simulate按钮,则启动零极点分析工具,屏幕显示出
Analysis Graphs窗口,同时给出零极点的分析结果,如图5-35所示.
4)分析仿真结果
零极点分析会产生极点/零点的实部及虚部的数值.图5-33所示电路的零极点分析结
果如图5-35所示,该电路有两个极点和两个零点.应当注意的是,这里给出的零极点的单
位是rad/s.
89
图5-35 零极点的分析结果
5.4 统计分析
EWB提供两种统计分析,即蒙特卡罗分析和最差情况分析.
5.4.1 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)
蒙特卡罗分析是一种常用的统计分析方法.该方法是以欧洲著名赌城Monte Carlo命
名的.
前面介绍的各种分析都有一个共同特点,就是电路中的每个元件都有确定的值,通常
为设计值或标称值,这些电路的分析又称为标称值分析.但是,当实际生产线组装电路时,
使用的同一元件的参数不可能完全相同,具有一定的分散性.例如使用1000个1 k 的电
阻,其阻值不可能都是1 k ,一般是以1 k 为中心的分布值.为了研究元件参数值的分
散性对电路性能的影响,EWB提供了蒙特卡罗分析工具.
在蒙特卡罗分析中,多次运行指定的分析,每一次元件参数都在指定的容差范围内,
按照指定容差分布随机取值.第一次运行仿真分析是按元件标称值进行的,其余各次运行
则将设置的标准偏差σ值随机地加到标称值中或从标称值中减掉,该σ值可以是标称容差
内的任意值.
EWB提供的元件容差分布规律有两种:一种是正态分布(又称高斯分布),另一种是
均匀分布.指定电路特性的分析次数,完成了多次电路特性分析后,对各种分析结果进行
综合统计分析,就可以得到电路特性的分散变化规律.
1)创建电路
创建如图5-36所示的差动放大电路,进行蒙特卡罗分析时,讨论以节点11为输出
端
的蒙特卡罗分析曲线.
2)设置分析参数
选择Analysis/Monte Carlo命令,屏幕显示出蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)对
话框,如图5-37所示.
对话框包含以下设置项目及内容.
90
图5-36 蒙特卡罗分析电路
图5-37 蒙特卡罗分析对话框
Analyaia——分析.
Number of runs——分析数.误差分析执行次数,必须大于等于2.(默认设置:5) Tolerance——容差.指均匀分布或正态高斯分布最大的变化范围.(默认设置:5%) Seed——种子.用于启动随机数发生器.(默认设置:0)
Distribution type——分布函数类形,均匀分布/高斯分布.(默认设置:均匀分布)
Output node——输出节点.需分析的节点.(默认设置:电路中的节点)
Sweep for——扫描形式.
DC Operating Point——分析直流工作点.选中该项,进行直流工作点的蒙特卡罗
分析.
(默认设置:未选)
Transient Analysis——瞬态分析.选中该项,进行瞬态蒙特卡罗分析,可以修改
瞬态分
析时的参数设置.(默认设置:选中)
91
AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流频率蒙特卡罗分析.
可以修改交流分析时的参数设置.(默认设置:未选)
分析时,首先选择分析的输出节点,给出容差分析的次数,指定允许的误差范围和
误
差分布函数,其他选项可以根据需要设置.
本例中容差分析次数取3,允许误差范围为10%,误差函数为均匀分布函数,输出
节
点11,扫描用于瞬态分析.
3)启动蒙特卡罗分析工具
单击如图5-37所示对话框中的Simulate按钮,则
启动蒙特卡罗分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs
窗口,绘出分析曲线,如图5-38所示.
4)分析仿真结果
对如图5-36所示差动放大电路进行蒙特卡罗分
析时,绘出的三条曲线分别为三次容差分析结果.
5.4.2 最差情况分析(Worst Case Analysis)
为了使用户了解电路中多个元件参数同时随机变
化时,对电路性能出现的最差可能影响,EWB提供了
最差情况分析.最差情况分析也是一种统计分析方法,
当电路中多个元件参数同时随机变化时,幅度可能相
同,但是变化的方向可能不同.因此,它们对电路特性的影响可能会起互相"抵消"的作
用.最差情况分析就是按引起电路特性向同一方向变化的要求,确定每个元件的增,减变
化方向,然后再使这些元件同时在相应方向按其可能的最大范围变化,对电路特性进行分
析.
在电路分析时,首先进行静态工作点分析,然后进行交,直流灵敏度分析,计算出每
个参数对输出的灵敏度后,即可以获得最差情况分析结果.
1)创建电路
创建如图5-39所示的低通滤波电路进行最差情况分析.分析电路以节点2为输出,在
最差情况下,电路性能的变化情况.
图5-39 最差情况分析电路
图5-38 蒙特卡罗分析结果
92
2)设置分析参数
选择Analysis/Worst Case命令,屏幕显示出最差情况分析(Worst Case Analysis)对话
框,如图5-40所示.
图5-40 最差情况分析对话
最差情况分析参数设置对话框包括以下项目及内容.
Tolerance——容差.被分析参数的变化值.(默认设置:5%)
Collating function——比较函数.当选择直流工作点时,只能选最大或最小电压.若选
交流频率分析,可以通过另一个对话框观察和修改分析参数.(默认设置:最大电压)
Threshold voltage ——阈值电压.当比较函数选择上边沿和下边沿频率时,该项有效.
(默认设置:5 V)
Output node——输出节点.被观察的电路电压节点.(默认设置:电路中的节点) Sweep for——扫描形式.
DC Operating Point——直流工作点.选中该项,进行直流工作点的最差情况分析.(默
认设置:选中)
AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流最差情况分析,可以
修改交流频率分析时的参数设置.(默认设置:未选)
本例中设置元件参数允许的误差为5%,分析节点为节点2,交流频率分析,其他选项
为默认设置.
3)启动最差情况分析工具
单击如图5-40所示对话框中的Simulate按钮,则启动最差情况分析工具,屏幕显示
出Analysis Graphs窗口,同时绘出最差情况分析曲线和计算值,如图5-41所示.
4)分析仿真结果
上图给出了以节点2最大电压为分析目标的交流频率分析最差情况分析曲线,同时也
给出了最差情况的元件取值.
93
图5-41 最差情况分析曲线和计算值
5.5 仿真过程的收敛和分析失效问题
EWB在进行仿真或分析过程中,会遇到"模拟失败"或"程序不收敛"等问题,譬如
电子工作台采用改进的牛顿-拉弗逊(Nowton-Raphson)算法求解非线性电路时,
采用多
种步长的线性方程迭代来逼近非线性特性.仿真程序首先假定一个初始的节点电压,然后
求出支路电流,在用该支路电流计算节点电压,不断循环迭代,直至所有的节点电压和支
路电流收敛于使用者定义的精度以内.使用者可以自己确定误差的精度和迭代步长的限制.
若计算的电压或电流没有在设定的迭代步长或迭代次数内收敛,就会显示出错信息,仿真
停止.常见有"奇异矩阵"(Singular Matrix),"Gmin算法失效"(Gmin stepping failed),
"Source算法失效"(Source stepping failed)和"达到迭代极限"(Iteration limit reached)
等问题.
如果在进行瞬态分析时,仿真程序不能在给定的初始时间步长条件下达到收敛,
该时
间步长会自动减小,再次循环迭代.但当时间步长减至太小时,会显示出错信息"
时间步
长太小"(Timestep too small),仿真停止.
"直流工作点分析"也会由于各种原因导致不收敛的情况产生.假定的节点电压的初
始值若与实际情况相差太大的话,电路就会显得不稳定(电路的仿真方程有多个解),或者
产生电路模式的跃变,或出现不现实的阻抗.
在解决仿真不收敛或分析方法失效问题时,首先要求分清是采用哪种分析方法所引起
的,通常直流工作点分析是所有分析方法中的首选分析方法.
1)直流工作点分析显示出错时的解决办法
EWB仿真实验及结论
E W B仿真实验及结论 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
E W B仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。EWB提供了比较强大的电路分析手段，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、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为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），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）
平衡吊的动力学与运动学仿真
平衡吊的运动学与动力学仿真 作者：** 指导老师：** ********** *************** 1 绪论 1.1 平衡吊的概要平衡吊是的主要结构是平行四边形连杆机构的放大形态和螺母升降结构，通过外力的作用下达到重物的上升和下降的目的，平衡吊可以满足重物随时停留在需要的工作区域。比其他的吊装设备更具有优越性，它比一般吊装设备更加的灵活，从而更加的精准，与机械手相比等其他吊装设备比，其结构更加得合理，性能较好，广泛的使用于重工业的生产中，在机床厂中更是被用作吊装作业，在小型企业装卸货物，例如码头的施工,集装箱的搬运，非常适合于作业区域窄，时间间隔短的作业方式。其极大减少了人力使用，有效地节约了人力资源。平衡吊在市场上主要常见的有3 种，机械式，气动式，液压式，机械式，顾名思义，通过外力的使用，使其达到升降的目的，主要在生产，搬运的的领域中常见，后期，更是添加了电动装置，优化了他的配置，有效地提高了生产效率。气动式平衡吊主要是对于气压的控制原理实现升降功能的我们成为气动式平衡吊，液压式，主要是根据液压系统来设置的，在大多数重工业生产地使用广泛。现在主要使用的为气动式平衡吊，主要省力，都是自动化进行的，按照平衡吊臂的类型还可以将平衡吊分为通用和专用类型，他们各有各的特色，相对于大型的吊车来说，其缺点是工作的行程围较小，区域局限化。 平衡吊的种类及其特点：液压平衡吊的特点：液压平衡吊有3 大类，有级，单级，无级变速的，他们通过不同的油路控制来达到不同的工作地点； 气动平衡吊的特点:体积不大，比一般的平衡吊具有灵活的特色；电动平衡吊：又称为机械式平衡吊，具有控制重物在任意指定地点的特点，一般为定速转动； Cad(2D)+solidworks(3D) 图纸整套免费获取，需要的 加QQ1162401387 1.2 平衡吊的结构 平衡吊主要有大小臂，起重臂，短臂，电机，立柱，丝杆螺母传动副构成的，其中的几个臂件通过平行四边形连杆机构构成的。在外力的作用下起到升降重物的作用。
实验5 EWB设计应用
实验五EWB5.0设计应用 班级：学号：姓名： 实验时间：2014年月日；实验学时：2学时；实验成绩： 一、实验目的 1．熟悉EWB5.0的使用环境和EWB5.0使用一般步骤。 2．掌握模拟、数字电子电路的设计与仿真方法。 二、实验内容 1、虚拟仪器的使用 （1）示波器 示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图1所示。 图 1 虚拟示波器 其中：Expand ---- 面板扩展按钮； Time base ---- 时基控制； Trigger ---- 触发控制，包括：①Edge ---- 上（下）跳沿触发； ②Level ---- 触发电平； ③触发信号选择按钮：Auto（自动触发按钮）； A、B（A、B通道触发按钮）；Ext（外触发按钮） X（Y）position ---- X（Y）轴偏置； Y/T、B/A、A/B ---- 显示方式选择按钮（幅度/时间、B通道/A通道、A通道/B通道）； AC、0、DC ---- Y轴输入方式按钮（AC、0、DC）。 （2）电压表 电压表的图标：，电压表的属性设置对话框如右图2所示。
图 2 电压表的属性设置对话框 （3）电流表 电流表的图标： ，电流表的属性设置对话框如图3所示。 图 3 电流表的属性设置对话框 （4）数字信号发生器 数字信号发生器的图标： ，数字信号发生器的属性设置对话框如图4所示： 图4 虚拟数字信号发生器 面板
（5）逻辑分析仪 逻辑分析仪的图标：，逻辑分析仪输出结果图5所示： 图5 虚拟逻辑分析仪的输出结果 2、实验电路图 （1）半波整流电容滤波电路仿真实验原理如图6。 图6 半波整流电容滤波电路（2）数字全加器电路如图7 图7 数字全加器逻辑图
iNVENTOR 运动仿真分析
第1章运动仿真 本章重点 应力分析的一般步骤 边界条件的创建 查看分析结果 报告的生成和分析 本章典型效果图 1.1机构模块简介 在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/ engineer 中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。 PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计）和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。 使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”分析功能来创建某种机构，定
可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。 使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。可以设置机构的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。 如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。 1.2总体界面及使用环境 在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单“应用程序”→“机构”，如图1-1所示。系统进入机构模块环境，呈现图1-2所示的机构模块主界面：菜单栏增加如图1-3所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图1-4所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图1-5所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。 图1-1 由装配环境进入机构环境图
Ewb仿真实验与实例教程
Ewb仿真实验与实例教程 1 Electronics Workbench简介 电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）技术是近代电子信息领域发展起来的杰出成果。EDA包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘制电路图和制作PCB（印刷电路板），其中结构模拟、电路特性分析称之为EDA仿真。目前著名的仿真软件SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校于1972年首先推出的，经过多年的完善，已发展成为国际公认的最成熟的电路仿真软件，当今流行的各种EDA软件，如PSPICE、or/CAD、Electronics Workbench等都是基于SPICE开发的。 Electronics Workbench(简称EWB)是加拿大Interactive Image Technologies Led 公司于1988年推出的，它以SPICE3F5为模拟软件的核心，并增强了数字及混合信号模拟方面的功能，是一个用于电子电路仿真的“虚拟电子工作台”，是目前高校在电子技术教学中应用最广泛的一种电路仿真软件。 EWB软件界面形象直观，操作方便，采用图形方式创建电路和提供交互式仿真过程。创建电路需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕中选取，且元器件和仪器的图形与实物外型非常相似，因此极易学习和操作。 EWB软件提供电路设计和性能仿真所需的数千种元器件和各种元器件的理想参数，同时用户还可以根据需要新建或扩充元器件库。它提供直流、交流、暂态的13种分析功能。另外，它可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电，以观察不同故障情况下电路的状态。EWB软件输出方式灵活，在仿真的同时它可以储存测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，显示波形和具体数据等。由于它所具有的这些特点，非常适合做电子技术的仿真实验。 2 EWB的基本界面 [要点提示]
平衡吊的动力学与运动学仿真
平衡吊得运动学与动力学仿真 作者:** 指导老师:** ********** *************** 1绪论 1、1平衡吊得概要 平衡吊就是得主要结构就是平行四边形连杆机构得放大形态与螺母升降结构,通过外力得作用下达到重物得上升与下降得目得,平衡吊可以满足重物随时停留在需要得工作区域内。比其她得吊装设备更具有优越性,它比一般吊装设备更加得灵活,从而更加得精准,与机械手相比等其她吊装设备比,其结构更加得合理,性能较好,广泛得使用于重工业得生产中,在机床厂中更就是被用作吊装作业,在小型企业装卸货物,例如码头得施工,集装箱得搬运,非常适合于作业区域窄,时间间隔短得作业方式。其极大减少了人力使用,有效地节约了人力资源。 平衡吊在市场上主要常见得有3种,机械式,气动式,液压式,机械式,顾名思义,通过外力得使用,使其达到升降得目得,主要在生产,搬运得得领域中常见,后期,更就是添加了电动装置,优化了她得配置,有效地提高了生产效率。气动式平衡吊主要就是对于气压得控制原理实现升降功能得我们成为气动式平衡吊,液压式,主要就是根据液压系统来设置得,在大多数重工业生产地使用广泛。现在主要使用得为气动式平衡吊,主要省力,都就是自动化进行得,按照平衡吊臂得类型还可以将平衡吊分为通用与专用类型,她们各有各得特色,相对于大型得吊车来说,其缺点就是工作得行程范围较小,区域局限化。 平衡吊得种类及其特点: 液压平衡吊得特点:液压平衡吊有3大类,有级,单级,无级变速得,她们通过不同得油路控制来达到不同得工作地点; 气动平衡吊得特点:体积不大,比一般得平衡吊具有灵活得特色; 电动平衡吊:又称为机械式平衡吊,具有控制重物在任意指定地点得特点,一般为定速转动; Cad(2D)+solidworks(3D)图纸整套免费获取,需要得 加QQ1162401387 1、2平衡吊得结构 平衡吊主要有大小臂,起重臂,短臂,电机,立柱,丝杆螺母传动副构成得,其中得几个臂件通过平行四边形连杆机构构成得。在外力得作用下起到升降重物得作用。
EWB仿真实验及结论
EWB仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB 的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。 EWB提供了比较强大的电路分析手段，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、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为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），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）所支持的格式进行保存，然后将其输入至相应的软件进行处理，自动排出印制电路板。 2）仿真电路图：
机构运动仿真与动力分析课程大作业
《机构运动仿真与动力分析课程大作业》 ADAMS 班级 T1113-5 姓名贺喆 学号 20110130506 湖北汽车工业学院机械工程系 2014年6月
目录 一、题目分析 (3) 二、工作原理 (3) 三、机构建模与仿真 (4) 3.1建模参数的确定 (4) 3.2模型建立 (4) 3.3机构运动特性 (6) 四、利用设计点对加速度进行优化 (7) 五、利用设计点对加速度进行优化 (12) 六、总结 (14)
基于ADAMS的牛头刨床大运动仿真分析 一、题目分析 中小型牛头刨床的主运动(见机床)大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床(见图)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身(卧式)或立柱(立式)上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。 二、工作原理 六杆机构由摆动导杆机构1-2-3-4构成，由曲柄1作为原动件做圆周运动，
带动六杆机构运动。刨头右行 三、机构建模与仿真 3.1建模参数的确定 已知曲柄1做匀速圆周运动。转速为60r/min,LAC=380mm，LAB=110mm，LCD=540mm，LDE=0.25LCD，刨头行程为240mm，C点到工作平台的垂直距离为490mm。 3.2模型建立 1、创建点 在已知上述数据条件下，确定各关键点位置。打开ADAMS/view，用table editor功能输入如图一系列坐标 则在屏幕上得到一系列点 2、创建各连杆 选择按钮，设定宽度与深度为1，并将它们前面复选框勾上，在屏幕上选择point1与point2，建立曲柄。同理，再用，设置与前面相同，连接point3与point4，建立摇杆；连接point4与point5，完成连杆的建立。建立杆件，使其
EWB仿真设计
基于EWB的数字电路仿真和设计 ――编码器和译码器部分 前言 在当今电子设计领域，EWB设计和仿真是一个十分重要的设计环节。在众多的设计和仿真软件中，EWB以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。EWB及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。 EWB最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB的一大特色。EWB包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。 本次毕业设计主要是应用EWB软件来进行设计和仿真编码器以及译码器的工作原理、基本应用电路等，并硬件实验调试通过，通过仿真和硬件实验进行结果分析对比。
1 EWB的简介 EWB是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平 台或虚拟电子实验室，英文全称为Electronics Workbench。EWB是 加拿大Interactive Image Technologies公司与1988年开发的，自 发布以来，已经有35个国家、10种语言的人在使用。EWB以SPICE3F5 为软件核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。 1.1 EWB的软件界面简介 1. EWB的主窗口 图1
2．元件库栏 图2 2.信号源库 图3 3.基本器件库 图4 5.二极管库 指示 图5
6.仪器库 图6 1.2 EWB的基本操作方法 1.Electronics Workbench 基本操作方法介绍 其他操作方法相对简单，下面就常用的仪器举例说明： 1）数字多用表 数字多用表的量程可以自动调整。下图是其图标和面板。 其电压、 图7 电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting 按钮可以设置其参数。 2)示波器 示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图所示。
QJ1E47FMD发动机运动学及动力学仿真计算
QJ147FMD发动机运动学及动力学仿真计算 一、QJ147FMD发动机的参数： 标定转速：6000r/min 曲轴半径：19.6mm 连杆长度：80mm 缸径：47mm 曲柄连杆比：0.245 二、曲柄连杆机构再ADAMS软件中的仿真计算： 上图是燃气的爆发压力和往复惯性力以及合力的曲线图。 上图是用ADAMS软件仿真计算出的往复惯性力和理论计算的比较图。粉色——理论计算，蓝色——仿真计算。理论计算：max=745N,min=-1230N; 仿真计算：max=546.6316N,min=-901.3991N. 出现上诉的原因个人理解是： （1）仿真计算的往复加速度=理论计算的往复加速度，那么产生仿真计算所得到的往复惯性力和理论计算所得到的往复惯性力之所以不同的原因就在于往复质量的计算；（2）在理论计算中，往复质量的计算是由活塞组的质量+连杆小头的质量，而在小头质量的换算过程中教科书上介绍的方法一般有两种，即两质量和三质量系统来等效代替
连杆。并且可以确定的是用三质量系统来代替两质量系统计算的更为精确只是计算起来比较困难。那么我们可以推想如果可以的话用四质量系统来代替连杆所得到的结果应该比三质量系统来代替连杆是不是更为精确？如果答案是肯定的，那么我们就有理由相信：用无数个质量点来代替连杆系统所计算得到的结果将会比2质量系统来代替连杆计算的精度要高很多，这一点用ADAMS软件可以轻松的做到。（3）现在我们来做一个对比，即同一个连杆用两质量系统和三质量系统分别来代替的时候，同一个连杆在换算到连杆小头质量是如何变化的？很容易想到用三质量系统来代替连杆的时候换算到连杆小头的质量应该比两质量换算到连杆小头的质量要小，那么我们有理由相信：当用无数个质量点来代替连杆的时候，换算到连杆小头的质量要比教科书上按两质量系统来代替连杆换算到连杆小头出的往复质量要小。（4）由于摩托车的发动机的转速很高，所以他的往复加速度很大。我们这次所研究的发动机的加速度的数量级：几千。可见，当往复质量减少1%时，则往复惯性力将减少几十牛。（这也是我们在设计高速发动机的时候要注意减少往复惯性质量的原因，而我们按照理论公式来计算的时候，实际上已经人为的增大了往复质量。）由以上的分析，我们有理由认为用ADAMS仿真软件来进行计算，所得到的结果比按纯理论方法所计算的更为精确。 三、主轴径的受力分析： （1）我们用ADAMS软件，将所研究的发动机的轴径作为刚体并且还考虑到了轴承的安装位置以及曲柄系统的质心位置的影响之后所得到的曲轴主轴径的受力分析图。 上图是曲轴的两个轴径受力的极坐标图。
UG运动分析教程(中文版)运动仿真
运动仿真 本章主要内容： z运动仿真的工作界面 z运动模型管理 z连杆特性和运动副 z机构载荷 z运动分析 9.1 运动仿真的工作界面 本章主要介绍UG/CAE模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。 运动仿真功能的实现步骤为： 1．建立一个运动分析场景； 2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷； 3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。 9.1.1 打开运动仿真主界面 在进行运动仿真之前，先要打开UG/Motion（运动仿真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令【Application】→【Motion】,如图9-1所示。
图9-1 打开UG/Motion操作界面 选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。 9.1.2 运动仿真工作界面介绍 点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。 图9-2 UG/Motion 主界面 运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。 标准分享网 https://www.wendangku.net/doc/4c7999249.html, 免费下载
EWB仿真软件介绍
第一节EWB电子电路仿真软件简介 电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。 因此非常适合电子类课程的教学和实验。这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作和分析方法，。更深入的内容请阅读相关书籍。
第二节EWB电子电路仿真软件界面1．EWB的主窗口 2．元件库栏
信号源库 基本器件库 二极管库
模拟集成电路库 指示器件库 仪器库 第三节EWB的基本操作方法介绍
１．创建电路 （１）元器件操作 元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号拖拽到工作区。 元件的移动：用鼠标拖拽。 元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。 元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选Component Properties可以设定元器件的标签（Label）、编号（Reference ID）、数值（Value）和模型参数（Model）、故障（Fault）等特性。 说明：①元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行；②编号（Reference ID）通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性；③故障（Fault）选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（Open）、短路（Short）、漏电（Leakage）、无故障（None）等设置。 （２）导线的操作 主要包括：导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。 连接：鼠标指向一元件的端点，出现小园点后，按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小园点后松开鼠标左键。 删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出菜单中选delete 。或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。 说明：①连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线，而且连接点可以赋予标识；②向电路插入元器件，可直接将元器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。 （3）电路图选项的设置 Circuit/Schematic Option对话框可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格（Grid）、显示字体（Fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个
管道机器人运动学分析与变径机构仿真
MECHANICAL ENGINEER 机械工程师 管道机器人运动学分析与变径机构仿真 史继新1a，1b，刘芙蓉1a，1b，胡啸2，袁显宝1a，1b，陈保家1a，1b，李响1a，1b （1.三峡大学 a.湖北省水电机械设备设计与维护重点实验室；b.机械与动力学院，湖北宜昌443002；2.中核武汉核电运行技 术股份有限公司，武汉430223） 摘要：基于对核电站压力容器和主管道接管内部检查的需要，研发了一种多履带可变径式管道检查机器人。分析机器人四种不同的运动情况，得出机器人履带轮角速度和机器人在管道内旋转速度及行走线速度的函数，建立了机器人在管道内的运动学模型。针对机器人可变径机构，建立力学模型，得出变径机构中弹簧的理论数据，并运用Inventor运动仿真分析验证了其合理性。 关键词：管道机器人；运动学模型；变径机构；Inventor运动仿真 中图分类号:TP242.3;TH122文献标志码:粤文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员9）04原园014原园3 Kinematics Analysis and Variable Diameter Mechanism Simulation of Pipeline Robot SHI Jixin1a，1b,LIU Furong1a，1b,HU Xiao2,YUAN Xianbao1a，1b,CHEN Baojia1a，1b,LI Xiang1a，1b (1.China Three Gorges University a.Hubei Key Laboratory of Hydroelectric Machinery Design&Maintenance;b.College of Mechanical and Power Engineering,Yichang443002,China;2.China Nuclear Power Operation Technology Co.,Ltd.,Wuhan430223,China) Abstract院Based on the need for internal inspection of nuclear power plant pressure vessels and main pipelines,a multi-track variable-diameter pipeline inspection robot is developed.The four different motions of the robot are analyzed,and the angular velocity of the robot crawler wheel and the rotation speed of the robot in the pipeline and the traveling linear velocity are obtained.The kinematics model of the robot in the pipeline is established.For the robot variable diameter mechanism,the mechanical model is established,the theoretical data of the spring in the variable diameter mechanism is calculated,and the rationality is verified by Inventor motion simulation analysis. Keywords:pipeline robot;kinematics model;variable diameter mechanism;Inventor motion simulation 0引言 随着核电厂运行时间的增加，各种规格管道内表面可能会出现一些问题需要实施检查与维修。因这些部位处于强辐射区，人员无法直接实施这些工作，必须开发具有行走功能的管道机器人携带摄像头完成核电厂管道检查工作。目前，发达国家对于管道机器人的研究处于领先地位[1]：德国ECA公司研制出一系列管道爬行机器人，在满足多尺寸规格管道的前提下，能搭载多种检测工具，其检查的管道范围从150耀2000mm；日本东京工业大学研制出Thes系列管道机器人[2]；韩国汉城汉阳大学研制出双模块协作管道检测机器人[3]。中国在管道检查机器人领域起步较晚，北京德朗检视科技有限公司研发的DNC100、DNC150等管道爬行器，已在核电领域中得到运用；东华大学研制除了自主变位履带足管道机器人[4]；上海交通大学针对煤气管道的检测，研制出煤气管道检测机器人样机[5]。 针对目前国内外传统机器人在面对垂直、微小、复杂管时，存在通行性能差、稳定性弱、牵引力不足等缺点。本项目所研制的多履带可变径式管道检查机器人，在机器人的机械结构、移动方式等方面做出改进，能适应150耀160mm管径的管道内部运动，分析了其管道内部运动的运动学模型和变径机构的力学模型，并针对变径机构进行了仿真分析，验证设计的合理性。 1管道检查机器人整体结构设计 为了满足核电厂管道内部检查的需要，机器人必须具备三项基本能力：1）机器人的速度调节能力；2）机器人的转向能力；3） 析， 构设计，如图1 道机器人具有三组履带轮， 很好的夹紧力。 立的电动机控制， 每组履带轮的独立运动， 节不同电动机的转速来使机器人顺利通过弯管。履带轮和主体之间的连杆机构配上弹簧的特性使机器人具有很好的管道适应能力，可以适应150耀160mm管道直径的运动。2运动学分析 机器人每组履带轮的角速度决定机器人整体的运动情况，因此本节根据机器人履带轮角速度和机器人整体运动情况的函数关系建立运动学模型。该模型的坐标系、关节变量和参数如图2所示。XY Z表示全局坐标参考系，并且xyz表示附接到管线检查机器人的中心的局部坐标系;i、j 和k是局部坐标系的单位矢量。无论机器人如何移动，x轴 图1管道机器人 三维模型 1.履带轮组 2.变径机构 3.主体 3 2 1 基金项目：国家自然科学基金（11805112）；湖北省教育厅 科学技术研究计划重点项目（D2*******）；湖北省水电机械 设备设计与维护重点实验室开放基金项目(2016KJX15、 2017KJX04) 14 圆园员9年第4期网址：https://www.wendangku.net/doc/4c7999249.html,电邮：hrbengineer@https://www.wendangku.net/doc/4c7999249.html,
EWB仿真软件介绍
第一节EWB 电子电路仿真软件简介 电子工作平台Electronics Workbench （EWB）（现称为MultiSim）软件是加拿大Interactive Image Technologies 公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWBK件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EW呢是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。 因此非常适合电子类课程的教学和实验。这里，我们向大家介绍EWB软件的初步知识，基本操作和分析方法，更深入的内容请阅读相关书籍。
第二节EWB电子电路仿真软件界面 1 . EWB勺主窗口 苑单栏元件库栏工具栏暂停f恢复开关启动需止开关 狀帝雜电路描述框冷曲谕很爲电路工作区2?元件库栏 自定义库基本元件库晶悴管库混和集成电路逻辑门葩路指示器件库其它器（+库 ―极管库酸字集成电路庫揑制器件库信号源库
動? ◎ 令I 剧令I 兮#詞團 基本器件库 连接点电容 变压器 开关 延迟开关 二极管库 二极管稳压二枫管发光二极管全波桥武整流器 模拟集成电路库 2d ￡＞降|毘珠妙]回 _______ ] ____ I ___ I I ■ 「I 五端总啟 指示器件库 凶 电压源 电压漏电驀 盏电压源 龙 SH 电池 i fi 电压香电压源
EWB概述
第一章EWB概述 EWB是Electronics Workbench的缩写,称为电子工作平台,是一种在电子技术界广为应用的优秀计算机仿真设计软件,被誉为"计算机里的电子实验室". 其特点是图形界面操作,易学、易用,快捷、方便,真实、准确,使用EWB可实现大部分硬件电路实验的功能. 电子工作平台的设计试验工作区好像一块"面包板",在上面可建立各种电路进行仿真实验.电子工作平台的器件库可为用户提供350多种常用模拟和数字器件,设计和试验时可任意调用. 虚拟器件在仿真时可设定为理想模式和实模式,有的虚拟器件还可直观显示,如发光二极管可以发出红绿蓝光,逻辑探头像逻辑笔那样可直接显示电路节点的高低电平,继电器和开关的触点可以分合动作,熔断器可以烧断,灯泡可以烧毁,蜂鸣器可以发出不同音调的声音,电位器的触点可以按比例移动改变阻值. 电子工作平台的虚拟仪器库存放着数字电流表、数字电压表、数字万用表、双通道1000MHz 数字存储示波器、999MIHz数字函数发生器、可直接显示电路频率响应的波特图仪、16路数字信号逻辑分析仪、16位数字信号发生器等,这些虚拟仪器随时可以拖放到工作区对电路进行测试,并直接显示有关数据或波形. 电子工作平台还具有强大的分析功能, 可进行直流工作点分析, 暂态和稳态分析,高版本的EWB还可以进行傅立叶变换分析、噪声及失真度分析、零极点和蒙特卡罗等多项分析. 使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤是: 1、用虚拟器件在工作区建立电路; 2、选定元件的模式、参数值和标号; 3、连接信号源等虚拟仪器; 4、选择分析功能和参数; 5、激活电路进行仿真; 6、保存电路图和仿真结果. 第二章初识EWB 2.1 EWB5.0的安装和启动 EWB5.0版的安装文件是EWB50C.EXE.新建一个目录EWB5.0作为EWB的工作目录,将安装文件复制到工作目录,双击运行即可完成安装. 安装成功后,在工作目录下会产生可执行文件EWB32.EXE 和其它一些文件,EWB32.EXE的图标如图2-1,双击该图标即可运行EWB.也可以在Windows的桌面上创建EWB32.EXE的快捷方式,通过此快捷方式启动EWB. 2.2 认识EWB的界面 EWB与其它Windows应用程序一样,有一个标准的工作界面,它的窗口由标题条、菜单条、常用工具栏、虚拟仪器、器件库图标条、仿真电源开关、工作区及滚动条等部分组成. 标题条中,显示出当前的应用程序名Electronics Workbench,即电子工作平台. 标题条左端有一个控制菜单框,右边是最小化、最大化(还原)和关闭三个按钮. 菜单条位于标题条的下方,共有六组菜单:File(文件)、Edie(编辑)、Circuit(电路)、Analysis(分析)、Window(窗口)和Help(帮助), 在每组菜单里,包含有一些命令和选项,建立电路、实验分析和结果输出均可在这个集成菜单系统中完成. 在常用工具栏中,是一些常用工具按钮.
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念 运动学 运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。
ewb数字电路仿真实验
第二部分、数字电路部分 四、组合逻辑电路的设计与测试 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的设计的设计与测试方法。 2、熟悉EWB中逻辑转换仪的使用方法。 二、实验内容 设计要求：有A、B、C三台电动机，要求A工作B也必须工作，B工作C也必须工作，否者就报警。用组合逻辑电路实现。 三、操作 1、列出真值表，并编写在逻辑转换仪中“真值表”区域内，将其复制到下 ABC 输入，输出接彩色指示灯，验证电路的逻辑功能。将连接的电路图复制到下表中。
五、触发器及其应用 一、实验目的 1、掌握基本JK、D等触发器的逻辑功能的测试方法。 2、熟悉EWB中逻辑分析仪的使用方法。 二、实验内容 1、测试D触发器的逻辑功能。 2、触发器之间的相互转换。 3、用JK触发器组成双向时钟脉冲电路，并测试其波形。 三、操作 1、D触发器 在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为 n n D +1 Q= 其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器。 图2.5.1为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。 图2.5.1 74LS74的引脚排列及逻辑符号在EWB中连接电路如图2.5.2所示，记录表2.5.1的功能表。 图2.5.2
在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。但可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。 在T ′触发器的CP 端每来一个CP 脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中，其状态方程为：1n n Q Q +=。 同样，若将D 触发器Q 端与D 端相连，便转成T ′触发器。如图2.5.3所示。 CP Q Q 图2.5.3 D 转成T ′ 在EWB 中连接电路如图2.5.4所示，测试其功能。 图2.5.4 D 转成T ′触发器 3、双向时钟脉冲电路的测试。 ①、按图2.5.5用JK 触发器和与非门组成双向时钟脉冲电路。
EWB仿真分析方法
63 第5章 EWB仿真分析方法 EWB提供了14种分析工具,本章将逐一加以介绍.利用EWB提供的分析工具,可 以了解电路的基本工作状态,通过虚拟仪表测量和分析电路的各种响应,比用实际仪器测 量精度高,范围宽.用EWB仿真分析电子电路的过程可分为4个步骤. (1)创建电路:用户创建的待仿真电路图,输入元器件数据,选择分析方法. (2)参数设置:程序会检查电路的结构,输入数据的性质,以及电路中的阐述内容, 对分析参数进行设置. (3)电路分析:对输入信号作用下的电路进行分析,这是电路进行仿真和分析的关键 一步.它将形成电路的数值解,并把所得数据送至输出级. (4)数据输出:从虚拟仪器(如示波器等)上获得仿真运行的波形,数据.也可以从"分析"栏中的"分析显示图"(Analysis Graph)中得到测量,分析的波形图和数据表. 用户可以在电路仿真进行之前,根据电路分析要求,设置不同仿真参数.在菜单分析 栏(Analysis)中选择"Analysis Options"后,在屏幕上出现一个分析选项对话框,如图 5-1. 图5-1 分析选项对话框 在分析选项对话框中包括5个选择标签,每个标签含意如下. 1)总体分析选择(Global) ABSTOL——电流的绝对精度.(默认设置:1.012e ,适合一般双极型晶体管和VLSI 电路) 64 GMIN——最小电导.该值不能设置为零,增大该值可以改善收敛性,但会影响仿真精度.(默认设置:1.012e ,一般情况不需调整) PIVREL——最大矩阵项与主元值的相对比率.该值设定在0~1之间.(默认设置: 0.001,一般情况不需调整) PIVTOL——主元矩阵项绝对最小值.(默认设置:1.013e ) RELTOL——相对误差精度.改变该值会影响仿真速度和收敛性.取值在1.06e 至0.01 之间.(默认设置:0.001) TEMP——仿真温度.(默认设置:27℃) VNTOL——电压绝对精度.通常小于电路中最大电压信号的6~8个数量级.(默认设 置:1.06e ) CHGTOL——电荷绝对精度.(默认设置:1.014e ,一般情况不需调整) RAMPTIME——斜升时间.该值是独立源,电容和电感从零至终值的变化条件.(默认设置:0) CONVSTEP——相对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立相对步长限制自动控 制收敛.(默认设置:0.25)