Multisim仿真軟件在模擬電路課程教學(xué)中的應(yīng)用

張靜+任文華

摘 要： 模擬電路是一門難度較大的電子類基礎(chǔ)課，具有理論復(fù)雜，概念抽象和實驗操作難度大等特點(diǎn)，因此在教學(xué)上存在較大困難。仿真對理論教學(xué)可以起到非常好的輔助作用，文章探討了Multisim電路仿真軟件在模擬電路教學(xué)中的應(yīng)用，并以穩(wěn)定工作點(diǎn)放大電路為例介紹其優(yōu)點(diǎn)和待討論的問題。

關(guān)鍵詞： 模擬電路； 計算機(jī)輔助教學(xué)； Multisim仿真軟件； 實驗操作

中圖分類號：TN709 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-95-02

Abstract： Analog circuit is a basic course of electronics，with the characteristics of complex theory， abstract concept and difficult operation in experiment， therefore， there is great difficulty in teaching. Simulations can play a very good role in support of the theory teaching； this paper discusses the application of Multisim circuit simulation software in the teaching of analog circuit， and taking the amplifier circuit of stable operating point as an example， introduces the advantages of Multisim and the problems to be discussed.

Key words： analog circuit； computer aided instruction； Multisim simulation software； operation in experiment

0 引言

在過去的二十年中，計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction，CAI）得到了長足的發(fā)展，并在很多教學(xué)實踐，尤其是工科專業(yè)的教學(xué)中取得了成功的應(yīng)用[1]。工科專業(yè)的課程教學(xué)中概念和方法通常都比較抽象復(fù)雜，并且往往需要實驗的配合。然而，實驗本身也有困難，而且某些實驗還存在一定的危險，因此，工科專業(yè)的教學(xué)一直比較困難。連接理論教學(xué)和實驗的橋梁是仿真，其優(yōu)點(diǎn)是不需要實際的物理對象，而用計算機(jī)模擬，具有直觀，操作方便和無危險等，比如Matlab和Labview等軟件都取得很好的應(yīng)用[2-3]。

作為電子類基礎(chǔ)課程之一，模擬電路由于其涉及的理論基礎(chǔ)難度大，邏輯性強(qiáng)，實驗操作不易等問題，長期成為教學(xué)的難點(diǎn)[5]，尤其是在沒有很好的電路基礎(chǔ)和物理基礎(chǔ)的情況下，學(xué)模電是難上加難。無論是二極管和三極管的特性，基本放大電路，還是集成電路，其理論都非常不直觀，需要從很多角度去看才能更好地理解。模擬電路實驗有助于對理論的理解，然而，模擬電路的實驗設(shè)計和實現(xiàn)非常耗費(fèi)時間，而且要求熟練使用示波器、萬用表等工具，這對低年級的本科生而言有很大的難度。電路仿真軟件Multisim的出現(xiàn)，為理論和實驗之間由架了一座橋，在模擬電路的教學(xué)中起到了非常好的促進(jìn)作用[4]。尤其是簡單的工作界面，可以隨意調(diào)整元件的參數(shù)，豐富的虛擬測量儀器庫，使得該軟件在越來越多的電路課堂教學(xué)中被使用。

本文首先對Multisim進(jìn)行基本介紹，然后通過穩(wěn)定工作點(diǎn)放大電路應(yīng)用，說明如何通過仿真和理論結(jié)合，以加深學(xué)生的理解。

1 Multisim的介紹及其在模擬電路中的應(yīng)用舉例

1.1 Multisim的基本介紹

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，目前使用比較廣泛的是Multisim10。其特點(diǎn)包括：界面友好，元器件和測量儀器豐富，以及分析工具強(qiáng)大等。

Multisim的工作界面非常簡單實用，它還具有豐富的電子元器件庫，且以實際元器件的名稱命名，因此，使用Multisim中的芯片前必須要去了解這方面的資料，這對IT工作者是一個非常好的習(xí)慣。為了方便用戶使用，元器件的參數(shù)還可以進(jìn)行修改。另外，Multisim還具有強(qiáng)大的分析功能，包括：直流工作點(diǎn)分析，交流分析，瞬態(tài)分析，傅里葉分析等[4]。

1.2 穩(wěn)定工作點(diǎn)放大電路的應(yīng)用舉例

以模擬電路的非常典型的穩(wěn)定工作點(diǎn)放大電路為例，其電路如圖1所示，這里雖然電路并不復(fù)雜，但如果想讓學(xué)生在實驗課中用分立元件搭出該電路，并且能順利通過調(diào)試，需要很多時間，并且老師可能要逐個幫助調(diào)試，顯然效率很低。

而通過Multisim，只需從元器件庫中調(diào)出所需要的器件，輸入相應(yīng)的特性大小值，并通過導(dǎo)線連接，然后，加入信號源和示波器，就組成了仿真電路，如圖2所示。運(yùn)行后通過示波器就可以看到仿真結(jié)果，如圖3所示。

所加的信號源為幅值是10mv，頻率為100hz的正弦信號，由圖3可以輸入和輸出信號的相位差并非理論上所說的180度，原因在于所加的電容的容抗大小不能忽略，因此產(chǎn)生了一定的相位差?？梢姺抡鎻暮芏喾矫婵梢约由顚π盘柡碗娐返睦斫?。

由圖1和圖2可以看出，電路圖和仿真電路圖基本類似，所以基本不太會出錯，而在電路板上搭線，出錯的概率將會大大增加。當(dāng)需要調(diào)節(jié)電阻大小和電容大小時，可以非常方便地做到，從而可以觀察失真，更好地理解靜態(tài)工作點(diǎn)高低與失真的關(guān)系，輸入信號幅度與失真的關(guān)系等等。

3 總結(jié)與展望

本文對Multisim軟件進(jìn)行了簡單的介紹，并將其應(yīng)用在模擬電路教學(xué)中。通過穩(wěn)定點(diǎn)工作放大電路的理論講述和實驗的比較，說明Multisim在模擬電路教學(xué)中的各種優(yōu)點(diǎn)。

Multisim的使用，需要對相應(yīng)的電子元器件有一定的了解，這是一個相對困難的問題，需要學(xué)生主動去查找資料。仿真對理論教學(xué)可以起到非常好的促進(jìn)作用。通過了解基本的理論知識再去做仿真，做完仿真發(fā)現(xiàn)問題后，又回頭去研究理論知識，此過程可以大大地提高教學(xué)效果。

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