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1、1 EWB软件简介EWB软件，全称为ELECTRONICS WORKBENCH EDA,是交互图像技术有限公司在九十年 代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，利用它可以直接从屏幕上看 到各种电路的输出波形。EWB是一款小巧，但是仿真功能十分强大的软件。相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进 行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可 以几乎100%地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生 器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了 许多大公
2、司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可 以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常 直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使 用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁 就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可 以作为电学知识的辅助教学软件使用。EWB的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL读取的格式，该软 件只有英文版，在中文版的WINDOWS98下它的一些图标会偏移两个位置（在WIND
3、OWS95下 正常），但不影响它的使用，由于EWB的容量小，而且直接拷贝到别的机子上就可以使用。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 司于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。SPICE3F5是SPICE的最新 版本，SPICE自1972年使用以来，已经成为模拟集成电路设计的标准软件。EWB建立在SPI
4、CE基础上，它具有以下突出的特点。它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。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。EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。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。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。2设计原理分析2.1时分复用时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同
5、的信号，也能达到多路传输 的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重 叠。时分多路复用适用于数字信号的传输。由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传 输率，因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。每一时间片由复用的一 个信号单独占用，在规定的时间内，多个数字信号都可按要求传输到达，从而也实现了一条 物理信道上传输多个数字信号。时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的基带信号有可能被在时 间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就 留出了时间空隙。利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能
6、用一条信道 同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。 此外，时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路， 简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。然而，时分复用系统对 信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题提出了较高的要求。所谓同步是指 接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（即帧同步 信号），它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲。在实际通信系统中还必须传递信令以建立通信连接，如传送电话通信中的占线、摘机 与挂机信号以及振铃信号等信令。上述所有信号都是时间分割
7、，按某种固定方式排列起来， 称为帧结构。采用时分复用的数字通信系统，在国际上已逐步建立其标准。原则上是把一 定路数电话语音复合成一个标准数据流（称为基群），然后再把基群数据流采用同步或准 同步数字复接技术，汇合成更高速的数据信号，复接后的序列中按传输速率不同，分别成 为一次群、二次群、三次群、四次群等等。2.2 PAM编码利用抽样脉冲把一个时间连续信号变为时间上离散的样值序列，这一过程称之为抽 样。抽样后的信号称为脉冲振幅调制（PAM）信号。下图为PAM信号产生过程。话音输入甜抽样脉冲f2fH图2-1 PAM信号产生这里抽样必须满足抽样定理，抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高
8、 频率为fh,则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。在满足这一条件的情 况下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始 信号。2.3时分解复用时分复用的解调过程称为时分解复用。时分解复用通信，是把各路信号在同一信道上 占有不同时间间隙进行通信分离出原来的模拟信号。由抽样定理可知，将时间上离散的信 号变成时间上连续的信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传输提 供了条件。时分解复用是建立在抽样定理的基础上的，因为抽样定理连续(模拟)的基带信 号由可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替.具体说，就是把时间分成一些均匀的时 间间隙，将各路
9、信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目 的。抽样脉冲占据时间一般较短,在抽样脉冲之间就留出间隙.利用这些空隙便可以传输其 他信号的抽样，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号，并且每一个抽样值占用 的时间越短，能够传输的数据也就越多.时分解复用信号在接收端只要在时间上恰当地进 行分离,各个信号就能分别互相分开，互不干扰并不失真地还原出原来的模拟信号。2.4同步技术原理在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统能否具有有效、可靠地工作，在 很大程度上依赖有无良好的同步系统。同步可分为载波同步、位同步、帧同步和网同步几 大类型。他们在通信系统中都具有相当重要的作
10、用。时分解复用通信中的同步技术包括位 同步（时钟同步）和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点。时分解复用的电路原理就是 先通过帧同步信号和位同步信号把各路信号数据分开，然后通过相应电力和滤波器，把时分复 用的调制信号不失真的分离出来。2.4.1位同步位同步的目的是确定数字通信中的个码元的抽样时刻，即把每个码元加以区分，使接 受端得到一连串的码元序列，这一连串的码元列代表一定的信息。位同步是最基本的同步， 是实现帧同步的前提。位同步的基本含义是收、发两端机的时钟频率必须同频、同相，这 样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元。因此，接收端必须提供一个确定 抽样判决时刻的的定时脉冲序列。2
11、.4.2帧同步在传输时把若干个码元组成一个个的码组，即一个个的字或句，通常称为群或帧。群 同步又称帧同步。帧同步的主要任务是把字或句和码区分出来。在时分多路传输系统中， 信号是以帧的方式传送。每一个帧中包含多路。接收端为了把各路信号区分开来，也需要 帧同步系统。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能 正确接收发送端送来的每一个话路信号，当然这必须是在位同步的前提下实现。2.5低通滤波器本次课设中使用的是二阶有源低通滤波器，如下图2-2所示。图2-2低通滤波器电路图品质因数表明了滤波器通带的状态，一般要求Q=0.707，由此可以得到1 &截止频率3 c=1/RC,即
12、f=1/2n RC。3电路设计3.1抽样脉冲电路本次课设中因为要求为两路时分复用，因此简单得将每一帧信号分为两个相等的时 隙，每个抽样信号的频率相等，及占空比相等。下图即为EWB中做出的抽样电路，加入反 相器后，延迟电路出现。图3-1脉冲抽样电路3.2 PAM编码电路及时分复用实现这里直接采用调制信号与抽样信号直接相乘的形式来实现PAM编码。下图为PAM编码 电路。图3-2 PAM编码电路图中M1,M2为直接在EWB中调用的乘法器，其X端输入为抽样脉冲型号，Y端输入为 调制信号。输出即为PAM编码信号。图中JF加法器为EWB中直接调用，实际电路中用CD4066 来实现加法功能，即可实现时域上的
13、信号顺序输出。3.3低通滤波器电路电路中要求较好的还原原输入信号，要采用功能较好的滤波器。这里采用了二阶有源滤低通波器级联方式。如下图：图3-3低通滤波电路由二阶滤波器的计算公式可以得出低通滤波器为3dB带宽、截止频率为3400HZ。3.4时分解复用及PAM编码解调M3与M4两个模拟乘法器构成分路门，输入抽样脉冲序列，可实现帧同步将两路信号 分离出来。由于时分复用信号在频域是混叠的，故解调要采用想干解调的方式。将分离出 来出来的两路信号通过低通滤波器，即可恢复出原信号。M31 VMO V图3-4 PAM编码解调电路4电路仿真及仿真结果分析本次设计的总体电路图如下：D.D1 uFD.D1 uF5
14、 k OhmD.D1 uF0.01 uF图4-1总电路图由以上波形可以看出，所设计电路基本可以实现要求的功能，仿真波形基本正确。5心得体会课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，在本次课程设计中，大家分工设 计，同学之间相互探讨，相互学习，根据自己所学的知识，设计了合适的电路来实现。通 过这次电路设计，综合运用本专业所学课程的理论和实际知识进行一次时分复用电路设计 工作的实际训练从而培养和提高学生独立设计能力，巩固与扩充了电路设计等课程所学的 内容，掌握电路设计的方法和步骤，了解了电路的基本结构，提高了分析能力，绘图能力， 熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了一定 的提高。在这次的课程设计中，我深刻感受到学习中实践的重要作用，要理论联系实际，把我 们所学的理论知识用到实际当中，学习制作各种东西更是如此，知识只有在经常的学习与 实践的过程中才能提高。参考文献1 樊昌信，张甫翔.通信原理.北京：国防工业出版社，20012 曹志刚.现代通信原理.北京：清华大学大学出版社，19923 康华光.模拟电子技术基础。北京：高等教育出版社，20064 钱恭斌.实用通信与电子线路的计算机仿真.北京：电子工业出版社，20015 郭梯云，刘增基.数据传输.北京：人民邮电出版社，1998
