高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仿真軟件的運(yùn)用分析

朱穎莉

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210031）

高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仿真軟件的運(yùn)用分析

朱穎莉

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210031）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)對(duì)于人才的需求不斷提升，尤其在實(shí)用人才需要方面，數(shù)量不斷增多。文章結(jié)合當(dāng)下電工電子教學(xué)實(shí)際情況，分析了高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，如何將仿真軟件進(jìn)行有效應(yīng)用。

電工電子；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；Multisim軟件

前言

電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，注重把握教學(xué)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便化，能夠?qū)處熢O(shè)計(jì)的電路知識(shí)更好地進(jìn)行展現(xiàn)，使學(xué)生對(duì)電路設(shè)計(jì)更好地理解。Multisim軟件在應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效搜集，對(duì)學(xué)生操作的故障次數(shù)進(jìn)行匯總，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提升學(xué)生動(dòng)手能力，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行較好把握。基于這一點(diǎn)來(lái)看，如何發(fā)揮Multisim軟件的功能，使其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，成為高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真軟件應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

一、高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真軟件特征分析

（一）豐富性

Multisim軟件具有豐富的元件庫(kù)，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)提供大量的元件模型數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以設(shè)置元件編輯器，建立自己的元件庫(kù)[1]。

（二）類(lèi)型齊全

高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，使用的仿真軟件類(lèi)型要求較多，在選擇過(guò)程中，仿真軟件必須具有多種類(lèi)型，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路仿真需要。Multisim軟件可以將數(shù)字元件和模擬元件進(jìn)行有效連接，可以更好地滿(mǎn)足電工電子實(shí)驗(yàn)需要[2]。

（三）強(qiáng)大的圖像顯示能力

高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，需要保證仿真軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行清晰反映，以滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)電路設(shè)計(jì)理解的需要。Multisim軟件具有高度集成的操作界面，能夠?qū)﹄娐吩韴D進(jìn)行清晰反映，并能夠進(jìn)行相關(guān)操作[3]。

（四）分析功能強(qiáng)大

電工電子設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合電路圖對(duì)相關(guān)功能進(jìn)行分析，在仿真軟件選擇過(guò)程中，分析功能強(qiáng)大的軟件，可以更好地滿(mǎn)足電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。Multisim軟件具有交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析等功能，能夠?qū)υO(shè)計(jì)的電路性能進(jìn)行快速分析，從而縮短分析時(shí)間，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效果。

（五）信息輸出方便

從Multisim軟件的輸入輸出接口情況來(lái)看，Multisim借助于Spice軟件，能夠利用網(wǎng)表文件對(duì)電路原理圖進(jìn)行自動(dòng)形成，能夠?qū)ultisim環(huán)境下創(chuàng)設(shè)的電路原理圖利用PCB軟件進(jìn)行輸出，以滿(mǎn)足電路仿真設(shè)計(jì)需要。

二、高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仿真軟件的運(yùn)用分析

（一）電路仿真圖繪制

結(jié)合高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展情況來(lái)看，學(xué)生掌握電路圖繪制，是電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須把握的一個(gè)重要內(nèi)容。電路仿真圖繪制時(shí)，要注重對(duì)教學(xué)理論內(nèi)容進(jìn)行把握，能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)理論進(jìn)行更好的理解和認(rèn)知。在這一過(guò)程中，學(xué)生在進(jìn)行電路仿真圖繪制時(shí)，可以利用Multisim軟件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，將電路圖進(jìn)行繪制出來(lái)。電路圖繪制完成后，就需要根據(jù)電路設(shè)計(jì)的功能，對(duì)電路圖中涉及到的電力元器件進(jìn)行加入，能夠保證電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。借助于Multisim軟件，學(xué)生可以根據(jù)自己對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)行相應(yīng)的仿真操作和調(diào)試，從而對(duì)電路圖繪制有一個(gè)較好的認(rèn)知。當(dāng)學(xué)生繪制的電路圖符合實(shí)際需要后，根據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)際電路構(gòu)造，并對(duì)組裝完成的電路性能進(jìn)行檢測(cè)，使學(xué)生掌握電路組裝的能力[4]。在組裝完成后，對(duì)電路性能進(jìn)行測(cè)試，這一過(guò)程中，學(xué)生要注重對(duì)電路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行把握，并能夠?qū)y(cè)試的結(jié)果進(jìn)行記錄，以此對(duì)比虛擬電路與現(xiàn)實(shí)電路之間的差異性，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行較好的理解和消化。通過(guò)虛擬電路圖的設(shè)計(jì)與實(shí)際電路圖的設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合，學(xué)生們能夠發(fā)現(xiàn)實(shí)際電路圖設(shè)計(jì)與虛擬電路圖設(shè)計(jì)存在較大的差異性，實(shí)際設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果可能與理想的狀態(tài)存在一定的差異性。在分析差異結(jié)果時(shí)，學(xué)生們能夠發(fā)現(xiàn)，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中存在一定的誤差，這些誤差值是導(dǎo)致差異存在的根本原因。電路仿真圖繪制實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，注重提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生在具體的操作過(guò)程中，對(duì)自身設(shè)置的電路仿真圖缺陷進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，有利于加深學(xué)生的印象，并提升學(xué)生電路圖繪制能力。

除此之外，電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要堅(jiān)持多元化的教學(xué)理念，使學(xué)生掌握更多的電路設(shè)計(jì)。高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，涉及到的數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較多，這一過(guò)程中，要求學(xué)生能夠?qū)Χ喾N數(shù)字電路有著較好的認(rèn)知。高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，由于電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及到的元器件較多，并且種類(lèi)頗多，想要準(zhǔn)備符合實(shí)驗(yàn)要求的材料較為困難，這就需要利用仿真軟件實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以借助于Multisim軟件的豐富性和類(lèi)型多樣性特點(diǎn)，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。例如設(shè)計(jì)一個(gè)三變量的多數(shù)表決電路，在仿真電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以借助于3-8編譯器的74IS138D實(shí)現(xiàn)。具體內(nèi)容，如圖1所示。

圖1　三變量多數(shù)表決電路

（二）仿真試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)

1.流水燈觀測(cè)實(shí)驗(yàn)

仿真試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)是電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)仿真試驗(yàn)動(dòng)態(tài)觀測(cè)，能夠使學(xué)生對(duì)電工電子設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行更好的理解和掌握。例如在進(jìn)行流水燈實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用Multisim軟件設(shè)計(jì)自行振蕩電路和顯示器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的輪流顯示。流水燈電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要對(duì)設(shè)計(jì)的器具進(jìn)行準(zhǔn)備，之后根據(jù)電路對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行調(diào)試。流水燈電路設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)備計(jì)數(shù)器、譯碼器、發(fā)光二極管顯示器、LM555。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制計(jì)數(shù)器為主，將74IS163連接為二進(jìn)制計(jì)數(shù)形式。同時(shí)，利用指示燈對(duì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行觀測(cè)，并將流水燈涉及到的三個(gè)指示燈接入地址控制端，保證指示燈處于運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)光二極管連接的位置是輸出端，設(shè)置8個(gè)二極管顯示器，將其連接在LED的負(fù)極上。在對(duì)流水燈性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，當(dāng)啟動(dòng)按鈕打開(kāi)后，三個(gè)指示燈應(yīng)該按照二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)發(fā)光。這一過(guò)程中，LED上的顯示燈會(huì)依次亮起。但是經(jīng)過(guò)仿真試驗(yàn)后，由于在設(shè)計(jì)或是實(shí)際操作過(guò)程中，可能導(dǎo)致誤差的存在，使LED顯示燈在亮起的時(shí)候，不是依次亮起，三個(gè)指示燈存在滅掉的問(wèn)題。這一過(guò)程中，就需要學(xué)生對(duì)流水燈設(shè)計(jì)時(shí)可能存在的問(wèn)題進(jìn)行探討，并進(jìn)行改進(jìn)，最終保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2.晶體管單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)

高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，晶體管單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)是一個(gè)較為典型的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生對(duì)電路各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，從而使學(xué)生對(duì)電路知識(shí)有一個(gè)較好的認(rèn)知。傳統(tǒng)的晶體管單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)所需要的設(shè)備較多，并且檢測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)，影響到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效果。Multisim軟件在應(yīng)用過(guò)程中，能夠發(fā)揮Multisim軟件的分析功能，對(duì)晶體管單級(jí)放大電路個(gè)性指標(biāo)進(jìn)行較好的測(cè)試和分析，從而使學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行更好地理解和掌握。晶體管單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要涉及到了雙蹤示波器、多功能信號(hào)發(fā)生器、波特圖示儀等主要元器件。測(cè)量過(guò)程中，需要對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行有效選擇。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行晶體管單級(jí)放大電路測(cè)試時(shí)，首先需要對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行選擇，之后調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察電路輸出波形變化，之后分析其對(duì)通頻帶的影響。通過(guò)晶體管單級(jí)放大電路的觀測(cè)性實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)電工電子理論知識(shí)進(jìn)行理解，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生更好地發(fā)展和進(jìn)步。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的分析，可以看出當(dāng)下高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，注重對(duì)仿真軟件進(jìn)行有效利用，從而解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的難題。這一過(guò)程中，Multisim軟件發(fā)揮了日益重要的作用。Multisim軟件具有豐富的元器件庫(kù)、類(lèi)型齊全、操作界面高度集成等優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用時(shí)，能夠滿(mǎn)足電工電子實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真軟件的需求，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效果。基于這一點(diǎn)，高校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要注重對(duì)Multisim軟件進(jìn)行科學(xué)、合理的應(yīng)用，能夠?qū)㈦姽る娮訉?shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行有效講解，以滿(mǎn)足實(shí)際教學(xué)需要。

[1]時(shí)述有.仿真實(shí)驗(yàn)軟件與電工電子智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的結(jié)合應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2006，8：58-60.

[2]邵輝.電路仿真軟件在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，9：88.

[3]白云，柴鈺.加強(qiáng)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，8：109-112+118.

[4]《中國(guó)教育技術(shù)裝備》2012年總目錄（一）（2012年第1期-第21期）[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2013，1：126-144.

With the rapid development of social economy,the demand for talents is increasing,especially in the area of practical talents.In this paper,based on the actual situation of the current electrical and electronic teaching, the paper analyzes how to use the simulation software in the process of the experiment teaching of the university.

electrical and electronics;experimental teaching;Multisim software

G642

A

2096-000X（2016）24-0098-02

朱穎莉（1969，07-），女，江蘇南京人，學(xué)歷：研究生，畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，現(xiàn)有職稱(chēng)：中級(jí)工程師、中級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電機(jī)控制。