Multisim軟件在《電路基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用研究

高春雷

摘 要： 本文針對《電路基礎(chǔ)》課程的特點，在教學(xué)實踐中引入Multisim仿真軟件，活躍課堂氛圍，激起學(xué)生對電路學(xué)習(xí)的興趣，增強教學(xué)效果，同時提高學(xué)生解決實際問題的動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，強化學(xué)生作為未來工程師必須具有的工程思想。

關(guān)鍵詞： 《電路基礎(chǔ)》 multisim軟件 應(yīng)用研究

電子技術(shù)課程是電氣信息類及相關(guān)專業(yè)的主干課程，包括電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等。而電路基礎(chǔ)又是電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)，內(nèi)容豐富，具有較強的實踐性。電路基礎(chǔ)通常是大多數(shù)院校為相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的第一門工程類課程，所以在教學(xué)中應(yīng)突出工程性，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。本文基于電路基礎(chǔ)課程的特點，把Multisim仿真軟件運用到教學(xué)實踐中，不僅活躍課堂氛圍，而且培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，強化作為未來工程師必須具有的工程思想。

一、Multisum仿真軟件及其特點

Multisim仿真軟件由美國國家儀器有限公司開發(fā)，是一款專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件，也是一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境[1][2]?；谔摂M儀表技術(shù)對電路進行仿真與分析，使理論教學(xué)與實驗教學(xué)得以結(jié)合。軟件主要特點如下：

1.圖形界面直觀

整個操作界面如同電子實驗工作臺，元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線也和真實儀器一致。

2.元器件庫豐富

除基本元件、半導(dǎo)體器件、運算放大器、TTL和DAC、ADC及其他各種部件外，用戶還可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。

3.測試儀器豐富

除通常的數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外，還具有瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

4.分析手段完備

除直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析等功能外，還具有直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等功能，完全可以符合一般電子電路的分析設(shè)計要求。

二、Multisim仿真軟件在《電路基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用

1.Multisim軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)電路基礎(chǔ)的教學(xué)，主要以理論教學(xué)為主，注重原理的分析。教學(xué)實踐中原理的分析又輔以大量復(fù)雜的公式推導(dǎo)，多數(shù)學(xué)生感覺枯燥，提不起學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)效果不是很理想。為了加深學(xué)生對知識點的理解，強化其掌握程度，課程一般會有配套實驗。

理想情況下理論教學(xué)和實驗應(yīng)當(dāng)同步，在課堂上講解完成相關(guān)理論知識后當(dāng)堂即進行相應(yīng)實驗，加深學(xué)生對于相關(guān)內(nèi)容的理解。此外也可先進行相關(guān)內(nèi)容的演示實驗，以實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，分析相應(yīng)理論知識。在實踐中理論教學(xué)和實驗教學(xué)并不能完美地配合，主要原因在于傳統(tǒng)的實驗都是實物的實驗。對于傳統(tǒng)的實物實驗，首先，實驗的準(zhǔn)備需要耗費大量的時間，包括器件的準(zhǔn)備、連接、調(diào)試等過程；其次，實驗需要占用較大的空間，實驗室的那一套電路實驗設(shè)備完全搬到課堂上進行實驗教學(xué)比較困難；再次，即使在課堂上搭建了實物演示電路，實驗結(jié)果也會因為一般儀表顯示屏幕的尺寸限制而不能展示給所有的學(xué)生。如果將教學(xué)的場所放到實驗室則會造成實驗室資源的浪費，畢竟在整個電路基礎(chǔ)課程教學(xué)中還是以理論教學(xué)為主，以實驗教學(xué)為輔。

使用Multisim仿真軟件可在理論教學(xué)的同時，通過多媒體平臺進行實驗教學(xué)，并可對虛擬儀表顯示屏幕自由放大，將結(jié)果展示給所有的學(xué)生。Multisim軟件能夠仿真出實物實驗相同的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，使抽象的概念具體化、形象化、直觀化、簡單化，加深學(xué)生對知識的理解，增強教學(xué)效果。

2.MUTISIM軟件的應(yīng)用案例及其分析

課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生初次接觸RLC電路時對于各器件上電量的數(shù)值、相位關(guān)系不能很好地掌握。為使學(xué)生深入理解該部分內(nèi)容，本文利用Mutisim設(shè)計了如圖一所示的電路，通過虛擬實驗的方式分析電量的關(guān)系[3]。

圖一 RLC交流仿真電路

仿真電路中使用電壓表和電流表測出相應(yīng)器件和支路的電量，使用四通道示波器采集R、L、C兩端的波形。圖二為示波器一采集的電容和電阻兩端的波形，可以直觀地掌握RLC串聯(lián)電路中電容的相位超前電阻90度；同樣通過示波器二的波形則可以得到電感的相位滯后電阻90度。此外通過理論計算求得R、L、C兩端的電壓及電流值，和仿真實驗得到的電量值進行比較。理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合，可加深學(xué)生的理解。

圖二 電阻和電容波形

三、結(jié)語

本文基于《電路基礎(chǔ)》課程的特點和教學(xué)現(xiàn)狀，研究Multisim仿真軟件在課程教學(xué)中的應(yīng)用。通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，Multisim仿真的引入能夠有效結(jié)合理論教學(xué)和實驗教學(xué)，加深學(xué)生對內(nèi)容的理解，避免枯燥的純理論教學(xué)，活躍課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強教學(xué)效果。如何恰當(dāng)?shù)匕盐蘸屠煤冒∕ultisim仿真軟件在內(nèi)的教學(xué)資源，需要不斷地實踐與探索。

參考文獻：

[1]盧艷紅.基于Multisim10的電子電路設(shè)計、仿真與應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2009.

[2]符強，任風(fēng)華.Multisim10在《電路與電子學(xué)》理論課程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計算機，2011（12）：32-34.

[3]祁國權(quán).RLC串聯(lián)電路諧振特性的Multisim仿真[J].電子設(shè)計工程，2012，20（1）：39-41.