基于Multisim的電工電子學(xué)綜合設(shè)計性實驗

劉金華　周文輝

[摘 要]文章利用Multisim10 軟件實現(xiàn)電工電子學(xué)綜合設(shè)計性實驗的教學(xué)改革，以測量放大器的設(shè)計說明為例，基于Multisim仿真平臺完成電路參數(shù)的測試和調(diào)試，分析電路性能，可以克服綜合設(shè)計性實驗傳統(tǒng)教學(xué)存在的不足，實現(xiàn)先仿真后操作，節(jié)省時間和成本。

[關(guān)鍵詞]Multisim 10 綜合設(shè)計性實驗 電工電子學(xué)

[中圖分類號] [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）06-0135-02

隨著電子技術(shù)和計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，我們可以借助美國國家儀器有限公司（National Instruments，簡稱NI）最近推出的功能強(qiáng)大的EDA電路仿真軟件 Multisim 10來做仿真實驗，使用軟件提供的元件、儀器完成電路搭接和結(jié)果觀察，從而可以把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前。同時實驗的過程也可以展示在多媒體屏幕前，與電工電子技術(shù)理論課教學(xué)融為一體，從而使得電工電子實踐教學(xué)更加方便和靈活。

一、Multisim仿真軟件的特點

Multisim 是用于電子電路仿真和設(shè)計的EDA工具軟件之一，屬于Electronics Workbench（EWB）系列軟件的高版本。EWB 由加拿大Inter active Image Technologies公司（IIT）于1988 年推出。IIT 公司從EWB 5.0版本開始，將電路圖輸入仿真與設(shè)計的模塊更名為Multisim。NI Multisim計算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。它具有直觀的圖形界面，豐富的元器件庫和測試儀器，通過完備的分析手段實現(xiàn)強(qiáng)大的仿真功能。其特點是：易學(xué)實用性強(qiáng)，界面簡潔，元件庫齊全，仿真功能強(qiáng)大。

二、綜合設(shè)計性實驗仿真實例

本文以測量放大器綜合設(shè)計性實驗為例，講述Multisim仿真軟件在電工電子學(xué)綜合設(shè)計性實驗的應(yīng)用。

（一）測量放大器設(shè)計要求

a.差模電壓放大倍數(shù)AVD1～500，可手動調(diào)節(jié)；

b.最大輸出電壓為±15V，非線性誤差 < 0.5%；

c.在輸入共模電壓+7.5V～-7.5V范圍內(nèi)，共模抑制比 KCMR >105。

（二）電路原理圖組成

根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計的原理圖如圖1所示，由信號變換放大電路、兩級放大電路組成。

1.信號變換放大電路

由圖1中的U1、U2構(gòu)成，將函數(shù)發(fā)生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉(zhuǎn)換為雙端輸出信號，用作測量電壓放大器的輸入信號。為了使信號不失真，就必須保證電路的對稱性。所以采用單端輸入雙端輸出的差動放大器進(jìn)行信號的變化。同時用高精度、低漂移的運放來代替晶體三極管。

同相放大器U1接成射極跟隨器，前端輸入進(jìn)行分壓，從而使Vo（+）=（1/2）Vin，反向放大器U2的AV=-R15/R13=-50/100=-1/2，使得Vo（-）=-（1/2）Vin，從而實現(xiàn)不失真變換。 誤差分析：第一級放大電路誤差為：-0.27%，第二級放大電路誤差為：-0.056%，可知，實驗仿真結(jié)果與理論值吻合程度很高。

三、實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)論

通過對綜合設(shè)計性實驗——測量放大電路的仿真分析可以看出，利用虛擬實驗平臺，能方便地調(diào)節(jié)電路參數(shù)，測試設(shè)計電路的特征參數(shù)，觀察波形，驗證設(shè)計電路的性能，對故障電路的分析有助于提高學(xué)生獨立思考的能力。Multisim仿真軟件不僅能將實驗室搬到理論課堂的教學(xué)中，防止理論與實踐的脫節(jié)，先進(jìn)行仿真，再實際操作，可以少走彎路，節(jié)省時間，減少器件的損耗。因此，將仿真技術(shù)引入電工電子技術(shù)教學(xué)中，不僅能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，更會加強(qiáng)學(xué)生的電路分析水平和綜合應(yīng)用能力，把電工電子技術(shù)實踐教學(xué)提高到一個新的水平。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 周愛華.Multisim 10在電工電子設(shè)計性實驗中的應(yīng)用[J].重慶電子工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2010，（3）：165～166.

[2] 聶典，丁偉.Multisim 10計算機(jī)仿真在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009，（7）.

[3] 王海波.基于Multisim仿真軟件的電工電子實踐教學(xué)改革[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，（9）：220～222.

[4] 謝斌盛，鄧文婷.Multisim 在電類實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2009，（6）：213～214.

[5] 羅盛明，焦長海.高校電工電子學(xué)綜合設(shè)計研究[J].大學(xué)教育，2012，（3）.

[責(zé)任編輯：左 蕓]