探討Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

俞皓

摘 要：模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是電子類專業(yè)必修的一門重要基礎(chǔ)課程，在高校教學(xué)中占有重要地位，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、豐富學(xué)生電力學(xué)方面知識(shí)的有效途徑。采用Multisim 11軟件進(jìn)行輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)技能型人才具有重要意義。由此，本文首先對(duì)Multisim 11仿真軟件基本內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后對(duì)Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探討，以改善模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：Multisim 11；仿真；模擬電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

前言：囊括了各種放大電路、信號(hào)運(yùn)算與處理等諸多內(nèi)容的模擬電子技術(shù)，是一門理論與實(shí)踐聯(lián)系極為緊密的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在該學(xué)科教學(xué)中顯得尤為重要。通過實(shí)驗(yàn)，可以檢測(cè)學(xué)生理論知識(shí)學(xué)習(xí)情況與應(yīng)用能力，提升學(xué)生實(shí)踐操作能力。隨著新儀器儀表、元器件的不斷問世，原有實(shí)驗(yàn)室條件與設(shè)備已難以滿足模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，必須要引入仿真功能強(qiáng)大的軟件，而Multisim 11可以較好的解決上述問題。

1.Multisim 11仿真軟件簡(jiǎn)介

Multisim 11是美國一家儀器公司最新推出的一款交互式仿真軟件，原理圖捕獲軟件，與傳統(tǒng)軟件相比，該軟件更加直觀、易用。它將各種虛擬儀表與電路原理圖放置在同一操作界面中，以非常逼真的形式對(duì)各項(xiàng)參數(shù)與波形進(jìn)行測(cè)試，有效克服了傳統(tǒng)仿真軟件在以圖形化仿真電路時(shí)的復(fù)雜性[1]。Multisim 11仿真軟件提供有電路仿真、原理圖輸入、PLD設(shè)計(jì)等多種功能，擁有龐大的虛擬儀器儀表庫，人性化的人機(jī)交互界面和完善的分析方法，適用于多種場(chǎng)合的電路設(shè)計(jì)、模擬與仿真，包括模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真和數(shù)?；旌想娐贩抡娴?，都能夠達(dá)到良好的仿真效果，在電子電路教學(xué)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

從Multisim 11自身構(gòu)造與使用情況來看，其主要具有以下突出特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：圖形界面友好大方、操作方便、簡(jiǎn)單易懂，分析功能完善強(qiáng)大，設(shè)計(jì)環(huán)境全面集成化；擁有強(qiáng)大的虛擬儀器儀表庫和豐富的元器件庫，虛擬儀表與電路原理圖有效結(jié)合；提供有多種輸入輸出接口，可以與其他軟件相互結(jié)合使用；具有VHDL設(shè)計(jì)功能與仿真功能，具有高效實(shí)時(shí)仿真功能，在仿真的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路元件參數(shù)與電路結(jié)構(gòu)的修改；增加了對(duì)PIC單片機(jī)與51系列單片機(jī)的支持，進(jìn)一步提升了仿真功能，擴(kuò)大了適用范圍，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)上的直接模擬操作，得到的仿真數(shù)據(jù)擁有更高的精確度[2]。

2.Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1在反饋模塊教學(xué)中的應(yīng)用

2.1.1引入負(fù)反饋

在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，有許多放大電路，包括運(yùn)算放大電路、功率放大電路、反饋放大電路等等，將負(fù)反饋引入到放大電路中，有利于改善放大電路的工作性能。而改善的程度取決于反饋的深度，反饋深度越深，則性能改善的效果就越好。采用Multisim 11仿真軟件，在該軟件電路窗口中建立以集成運(yùn)放LM307為核心的負(fù)反饋放大電路，對(duì)于放大電路是否有負(fù)反饋存在，使用一個(gè)開關(guān)來予以控制；對(duì)電路反饋情況使用示波器來進(jìn)行觀察[3]。以一個(gè)交流電壓源信號(hào)作為輸入信號(hào)，示波器的A、B端口分別接收輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，當(dāng)開關(guān)向左時(shí)，放大電路無反饋，輸出的信號(hào)波形嚴(yán)重失真，當(dāng)開關(guān)向右時(shí)，電路存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入輸出信號(hào)波形均沒有失真，但輸出信號(hào)的幅度縮小了，比理論分析值較低，說明引入負(fù)反饋可以在一定程度上降低放大電路非線性失真發(fā)生概率。在Multisim 11軟件的應(yīng)用下，通過仿真模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀清晰的看到引入負(fù)反饋前后放大電路的性能變化，從而幫助學(xué)生更為容易理解和操作。

2.1.2負(fù)反饋組態(tài)

對(duì)于組態(tài)內(nèi)容的講解，單純采用框圖方式很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，而使用Multisim 11軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，將框圖與電路有效結(jié)合起來，則可以較好的改善組態(tài)教學(xué)效果。使用Multisim 11軟件畫出負(fù)反饋電路，在電路輸入輸出兩端分別設(shè)置一個(gè)開關(guān)，用以判別電路的反饋組態(tài)。將輸入端開關(guān)打開，輸出端開關(guān)閉合，此時(shí)輸出端短路，示波器無反饋信號(hào)顯示，表明電路為電壓負(fù)反饋，有反饋信號(hào)顯示，則說明為電流負(fù)反饋；將輸入端開關(guān)閉合，輸出端開關(guān)打開，輸入端短路，若示波器無反饋信號(hào)顯示，說明電路為并聯(lián)負(fù)反饋，反之為串聯(lián)負(fù)反饋。經(jīng)過Multisim 11軟件電路實(shí)時(shí)仿真，電路負(fù)反饋組態(tài)的判定得以高效準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)反饋電路的工作原理、電路規(guī)律等可以更好的理解。

2.1.3負(fù)反饋放大電路

如前所言，負(fù)反饋的引入決定著電路信號(hào)的失真與否，無負(fù)反饋時(shí)，電路輸出信號(hào)失真，而當(dāng)有負(fù)反饋時(shí)，輸出信號(hào)波形并未失真，但輸出波形的幅度縮小了，還是符合減少非線性失真的。這一結(jié)果表明，在Multisim 11軟件應(yīng)用的情況下，負(fù)反饋放大電路對(duì)電路有著較大的影響。而且除了上述影響外，還存在其他的影響。采用波特儀對(duì)Multisim 11軟件繪制的負(fù)反饋放大電路幅頻特性曲線進(jìn)行分析，對(duì)比有無負(fù)反饋時(shí)電路的幅頻特性曲線，發(fā)現(xiàn)降低增益可以增加通頻帶寬；采用溫度掃描儀對(duì)負(fù)反饋放大電路輸出波形進(jìn)行瞬態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，引入負(fù)反饋，有利于提電路運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2Multisim 11的綜合應(yīng)用

電子電路設(shè)計(jì)在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中屬于一個(gè)綜合性訓(xùn)練題目，涉及到了模擬電子技術(shù)的電路設(shè)計(jì)、調(diào)試等多方面知識(shí)，如模擬示波器設(shè)計(jì)、模擬傳感器設(shè)計(jì)等等。傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)于模擬電子元器件的設(shè)計(jì)基本上所有操作都需要通過手工來完成，耗時(shí)費(fèi)力，特別是在參與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等比賽活動(dòng)情況下。而采用Multisim 11軟件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)，則可以有效的解決上述問題。應(yīng)用該軟件，電子元器件的電路設(shè)計(jì)與調(diào)試都可以在計(jì)算機(jī)上以虛擬方式快速準(zhǔn)確的完成。以低通濾波器設(shè)計(jì)為例，按照題目具體要求，選擇與之相符的低通濾波器，合理設(shè)計(jì)濾波器截止頻率與電路增益，可以在濾波器輸出端設(shè)置一個(gè)可調(diào)運(yùn)放電路。在Multisim 11中，將一階與二階低通濾波器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)檢測(cè)這樣設(shè)計(jì)出的濾波器可以較好的滿足題目設(shè)計(jì)要求，且有效避免了輸入輸出電阻間的相互影響問題，對(duì)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)起到了很好的鍛煉作用。

總結(jié)：實(shí)際上，Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用中所具有的作用與優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)不止于此，它不僅能夠提供強(qiáng)大的仿真分析功能與龐大的虛擬儀器儀表庫和元器件庫，更能夠提高課堂時(shí)間利用率，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，而不受時(shí)空間限制，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生電子技術(shù)技能具有重要實(shí)踐指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉君，楊曉蘋，呂聯(lián)榮，劉津麗，郭曉倩. Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，02：95-98.

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[3]畢克玲. NI Multisim 11仿真技術(shù)在模擬和數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2014，20：4748-4750.