Multisim軟件在高頻電子線路課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

摘 要：《高頻電子線路》課程專業(yè)性比較強(qiáng)、難度大，主要表現(xiàn)在概念抽象，信號(hào)邏輯關(guān)系繁雜，數(shù)學(xué)推理多，對(duì)模擬電子技術(shù)課程知識(shí)要求高。近年由于如生源質(zhì)量下降等多方面原因，課堂上以PPT、板書的等傳統(tǒng)教學(xué)形式，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的高職學(xué)校教學(xué)需求了。因此在該課程的教學(xué)上要改革，最好能合理的利用好當(dāng)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際情況對(duì)高頻電子線路教學(xué)中的改革進(jìn)行了闡述，并對(duì)Multisim 11的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，希望對(duì)相關(guān)工作人員能有所幫助

關(guān)鍵字：高頻電子；教學(xué)改革；multisim 12

高頻電子線路課程是一門比較重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，目前本人所在工作單位的電子信息工程專業(yè)、微電子技術(shù)、通信專業(yè)等專業(yè)都開設(shè)有該課程。主要采用的教學(xué)形式有：1.課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合。

1 目前高職院校高頻電子線路課程教學(xué)現(xiàn)狀

高頻電子線路課程的主要特點(diǎn)是專業(yè)性強(qiáng)，難度大，知識(shí)點(diǎn)多，且概念抽象，同時(shí)要學(xué)好高頻電子這門課對(duì)學(xué)生的抽象思維能力、邏輯思維能力、模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度等方面的要求比較高。教師課難上，學(xué)生課難學(xué)的現(xiàn)象普遍存在。造成這種現(xiàn)象的原因除了高頻電子線路這門課程的自身特點(diǎn)外，還有其他方面原因，比如1.高職學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)方法存在一些問(wèn)題。2.學(xué)習(xí)態(tài)度不夠積極，普遍缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，對(duì)課堂教學(xué)的期望過(guò)高等等；3.自制力不好，沉迷網(wǎng)絡(luò)游戲等。

2 目前幾種教學(xué)方法比較

在高頻電子課程中，比較常見的課程有以下幾種，如講授教學(xué)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法等，以及現(xiàn)在用的借助multisim仿真教學(xué)法等，以下對(duì)幾種教學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較

2.1 講授教學(xué)法

講授法是一種比較傳統(tǒng)的教學(xué)方法，是教師在課堂上用簡(jiǎn)單、高效的的運(yùn)用口頭語(yǔ)言表達(dá)的方式將知識(shí)、思想觀念等系統(tǒng)地向?qū)W生進(jìn)行傳授。但是講授法有人批評(píng)它是“照本宣科”、 “填鴨式”的教學(xué)，這是不無(wú)道理的。高職學(xué)生的自身的學(xué)習(xí)習(xí)慣存在一些問(wèn)題，且學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍一般，學(xué)習(xí)主要以被動(dòng)吸收的比較多。在面對(duì)高頻電子線路課程特中的抽象理論，復(fù)雜公式，難以理解的，僅憑教師將自己對(duì)知識(shí)的理解轉(zhuǎn)語(yǔ)言，再轉(zhuǎn)授以學(xué)生，想必能堅(jiān)持連續(xù)聽?zhēng)坠?jié)課的學(xué)生不太多了，何況這門課一學(xué)期有可能有60到70個(gè)課時(shí)。如果純粹使用教授法教學(xué)效果大多不太理想。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法

用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法來(lái)實(shí)施高頻電子線路課，對(duì)各方面有比較高的要求。第一，師資條件，上課教師要有過(guò)硬的理論功底和實(shí)踐動(dòng)手能力，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中不管是常見的問(wèn)題，還是平常比較少見的疑難問(wèn)題都要有快速處理的能力。第二，配套的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，要保證絕大部分教學(xué)所用到的高頻電子實(shí)驗(yàn)箱中的各個(gè)功能模塊，如信號(hào)源、頻率計(jì)，還有像小信號(hào)諧振放大器、丙類功率放大器等等都能正常工作，否者可能將要在處理與教學(xué)無(wú)關(guān)的問(wèn)題上花很多時(shí)間。第三，教材，在高頻電子課程在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中主要是帶學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室，利用高頻電子實(shí)驗(yàn)箱，以項(xiàng)目的形式進(jìn)行如小信號(hào)諧振放大等實(shí)驗(yàn)的教學(xué)演示和操作，需要有能科學(xué)合理安排實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容的教材，來(lái)加強(qiáng)學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際的聯(lián)系。

3 Multisim12軟件介紹及使用Multisim 12實(shí)施高頻電子線路課程教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)分析

因Multisim12功能強(qiáng)大，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作，包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，目前被廣泛應(yīng)用于各大高校的電類與信息類專業(yè)教學(xué)中。

下面以一個(gè)使用multisim14進(jìn)行小信號(hào)諧振放大器教學(xué)作為案例，來(lái)說(shuō)明multisim在高頻電子線路課程教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。

小信號(hào)諧振放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率、諧振增益、通頻帶、增益帶寬積、選擇性。

3.1 單調(diào)諧小信號(hào)諧振放大器電路

1）諧振頻率的測(cè)算

根據(jù)計(jì)算公式

可以算出C4和L1組成并聯(lián)諧振頻率f0為1Mhz左右，我們通過(guò)使用<交流分析工具>可得到下圖，從圖中可直接測(cè)得該電路的諧振頻率為1.0723Mhz。

2）諧振增益的測(cè)算

放大器的諧振電壓增益放大倍數(shù)指：放大器處在在諧振頻率f0下，輸出電壓與輸入電壓之比。Av的測(cè)量方法：當(dāng)諧振回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻毫伏表測(cè)量輸入信號(hào)Vi和輸出信號(hào)Vo大小，利用下式計(jì)算：

在multisim軟件中，可使用<交流分析>工具或<波特圖儀>，可直接讀得電路的諧振電壓增益約為34.0664db.

3）通頻帶的測(cè)算

由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)Av=Vo/Vi下降到諧振電壓放大倍數(shù)Avo的 0.707 倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶帶寬BW。通過(guò)下圖可測(cè)出約等于2.738Mhz

4）增益帶寬積

增益帶寬積BW·G也是通信電子電路的一個(gè)重要指標(biāo)，通常，增益帶寬積可以認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)。放大器的總通頻帶寬度隨著放大級(jí)數(shù)的增加而變窄，BW越大，增益越小。二者是一對(duì)矛盾。

5）選擇性

放大器從含有各種不同頻率的信號(hào)總和中選出有用信號(hào)，排除干擾信號(hào)的能力，稱為放大器的選擇性。選擇性的基本指標(biāo)是矩形系數(shù)。其中，定義矩形系數(shù)是電壓放大倍數(shù)下降到諧振時(shí)放大倍數(shù)的10%所對(duì)應(yīng)的頻率偏移和電壓放大倍數(shù)下降為0.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移2Δf0.1之比，即：

同樣還可以定義矩形系數(shù)，即：

顯然，矩形系數(shù)越接近1，曲線就越接近矩形，濾除鄰近波道干擾信號(hào)的能越強(qiáng)。

3 總結(jié)

教師和學(xué)生的地位、作用和傳統(tǒng)教學(xué)相比已發(fā)生很大變化，我們的教學(xué)能否適應(yīng)目前教學(xué)環(huán)境和教學(xué)對(duì)象日益復(fù)雜的狀況，既要滿足在精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)又不丟失核心能力的培養(yǎng)，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)采用新的教學(xué)模式、教學(xué)方法和新教學(xué)設(shè)計(jì)思想。要實(shí)現(xiàn)這些方面的改革，能否充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備和教學(xué)軟件的作用就是其中關(guān)鍵的一環(huán)。多年的教學(xué)實(shí)踐證明Multisim這個(gè)軟件在高頻電子線路課程教學(xué)中發(fā)揮了很大的作用，從前學(xué)生從對(duì)高頻抽象理論，復(fù)雜邏輯感到害怕，現(xiàn)因Multisim，這些讓人難以理解的知識(shí)變成，看的見的波形，可操作的電路，變得讓人樂(lè)于接受 。

作者簡(jiǎn)介

蔡萬(wàn)雄（1983-），男，漢族，講師，工程師，研究方向：高頻電子線路、多媒體信息處理等。