將Multisim仿真引入高職電子技術(shù)教學(xué)課堂之探討

李莉　李學(xué)海　吳蓬勃

摘要：本文中筆者探討了Multisim 2001仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，并以“基本運算放大電路——比例運算放大電路為例”證明利用該仿真軟件輔助教學(xué)，可以克服傳統(tǒng)教學(xué)方式的一些不足，使教學(xué)過程更加生動、靈活、直觀，能夠極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：Multisim 2001 仿真 比例運算放大電路

電子技術(shù)課程是高職院系通信類專業(yè)基礎(chǔ)課。由于高職院校的學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，抽象思維較欠缺，所以學(xué)生普遍感覺該課程太抽象、難以理解。鑒于此，筆者嘗試將“電路仿真軟件——Multisim 2001”引入課堂教學(xué)，結(jié)果學(xué)生反映非常好，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解。Multisim 2001軟件是一種電子電路計算機仿真設(shè)計軟件，適用于電路分析基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計及仿真。本文以電子技術(shù)課程中“基本運算電路——比例運算電路”的講解為例來說明如何通過模擬仿真輔助教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容形象、直觀。比例運算電路分為反相比例運算電路和同相比例運算電路，我們一一介紹兩種電路的教學(xué)設(shè)計。

一、反相比例運算電路教學(xué)設(shè)計

首先講解反相比例運算電路，如圖1所示，推導(dǎo)出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式：u■=-■u■，強調(diào)uO與uI成比例關(guān)系，比例系數(shù)為-Rf/R，負(fù)號表示uO與uI反相。很多學(xué)生不能很好地理解負(fù)號的含義，對于輸出電壓與輸入電壓反相也感覺很抽象，因此引入仿真電路，讓大家直觀地觀察仿真現(xiàn)象，從而可以加深理解。

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圖1 反相比例運算電路

打開Multisim 2001軟件，搭建如圖2所示的反相比例運算放大電路，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使輸入信號uI頻率為1kHz，幅值為100mV的正弦波，如圖2（a）所示。由式子u■=-■u■，可以計算出輸出電壓的幅值為-1000mV，即放大倍數(shù)為10。將輸入信號、輸出信號分別連接到示波器，觀察輸入、輸出信號的關(guān)系。

單擊仿真開關(guān)，進行仿真分析，示波器面板上VA1、VB1顯示的值為-99.9mV和999.0mV，這兩個值分別對應(yīng)的是輸入電壓幅值和輸出電壓幅值（手動移動數(shù)軸操作，稍微有些誤差存在），如圖2（b）所示，可得放大倍數(shù)為10，與理論計算值相同。同時可以很清晰地看到輸出電壓與輸入電壓波形的相位相差180°，與理論結(jié)果相同。

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（a）仿真電路

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（b）輸入與輸出波形

圖2 反相比例運算電路仿真

二、同相比例運算電路教學(xué)設(shè)計

同相比例運算電路如圖3所示，首先推導(dǎo)出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式：u■=（1+■）u■，引導(dǎo)學(xué)生說出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，與反相比例運算電路加以比較。然后進行模擬演示，運行仿真軟件，按圖4搭建同相比例運算放大電路，輸入信號ui為頻率1kHz，幅值100mV的正弦波，可以計算出輸出電壓幅值uom=1.1V。單擊仿真開關(guān)，進行仿真分析。從圖中可以很清晰地觀察到：輸入電壓峰值uim=100mV、輸出電壓峰值uom=1.1V，輸出電壓與輸入電壓波形之間相位相同，與理論結(jié)果相同。

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圖3 同相比例運算電路

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（a）同相比例運算放大器

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（b）輸入與輸出波形

圖4 同相比例運算電路仿真

教學(xué)實踐證明，Multisim軟件模擬電路非常方便，形象直觀，結(jié)果精確，對電子技術(shù)傳統(tǒng)教學(xué)是一種很好的輔助手段，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。通過Multisim仿真，可以消除學(xué)生對課程的抽象感，更好地幫助學(xué)生理解、掌握基本知識，對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)具有重要意義。

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本文系河北省教育廳高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究指導(dǎo)項目《通信物理項目式教學(xué)資源平臺的構(gòu)建》的研究成果，課題編號Z2012056。

（責(zé)編 張宇）