Multisim仿真在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部 孔軍輝 宋 陽

Multisim仿真在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部 孔軍輝 宋 陽

筆者介紹了教學(xué)中利用Multisim進行電子技術(shù)課程輔助教學(xué)的方法、過程和作用。有效的將理論教學(xué)與Multisim仿真演示相結(jié)合，進一步幫助學(xué)員掌握了教學(xué)重點，攻克了教學(xué)難點，調(diào)動了學(xué)員的主動性與積極性，并在過程中提高了學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實際操作的能力。

Multisim；電子技術(shù)；教學(xué)

1 引言

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程將實踐性、工程性、應(yīng)用性三者相結(jié)合，具有內(nèi)容更新迅速，電路千變?nèi)f化，方法多樣靈活的特點。課程綜合應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的概念和分析方法對工程技術(shù)比如電路設(shè)計、信息處理、自動控制以及計算機技術(shù)當中的實際問題，提供指導(dǎo)思想和分析方法。由于涉及的知識多而復(fù)雜，很多電路要和工程實際相結(jié)合，所以一直被學(xué)員稱為“魔鬼電路”。如何幫助學(xué)員掌握這門課程，提高他們學(xué)習(xí)的興趣，一直是從教人員亟待解決的問題。隨著教學(xué)與現(xiàn)代EDA技術(shù)的結(jié)合，在教學(xué)中引入Multisim仿真可以幫助學(xué)員理解教學(xué)內(nèi)容，掌握教學(xué)難點，并與實際工程相結(jié)合，可以提高學(xué)員的電路分析能力和工程應(yīng)用能力。

2 Multisim仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 幫助學(xué)員加深對電路原理的理解

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中的主要元件具有一定的非線性，電路一般都是交直流共存，這給學(xué)員分析電路原理帶來了一定的難度。合理利用Multisim軟件進行輔助教學(xué)，將電路原理與模擬仿真實驗相結(jié)合，既可以提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，又可以加強學(xué)員對電路原理、性能和分析方法的理解。例如在學(xué)習(xí)基本放大電路時，學(xué)員很難理解電路中交直流共存的真正含義，尤其在求靜態(tài)工作點時，很多學(xué)員認為放大的目的是把小的交流信號進行放大，為什么還要有直流，求靜態(tài)工作點的真正意義是什么？為了幫助學(xué)員更好的理解放大電路的實質(zhì)和工作原理，筆者在教學(xué)過程中，用Multisim仿真軟件搭建好射極偏置放大電路，如圖1所示。

圖1 射極偏置放大電路

結(jié)合電路仿真改變參數(shù)從而改變靜態(tài)工作點，引導(dǎo)學(xué)員觀察示波器波形，掌握放大電路工作原理，進一步理解靜態(tài)工作點設(shè)置的意義。

具體在教學(xué)實施中步驟為：①連接電路，設(shè)置合適的偏置電阻。②選擇合適的方法對電路中的靜態(tài)工作點進行測量?？梢赃x擇探針測量法、萬用表測量法和電壓表、電流表測量法或直接進行直流工作點分析，本例選擇的是探針測量法[1]。在虛擬儀器欄中選擇“測量探針（Measurement Probe）”，在仿真時會自動顯示該節(jié)點的電信號特性，根據(jù)測量值引導(dǎo)學(xué)員分析晶體管工作狀態(tài)。仿真結(jié)果如圖2所示。③同時，引導(dǎo)學(xué)員通過示波器觀察輸入、輸出波形的大小關(guān)系和相位關(guān)系，有沒有波形失真問題。④通過滑動變阻器，改變輸入端偏置電阻阻值，再通過步驟②觀察直流工作點的變化對輸出波形的影響，如圖3所示。

圖2 靜態(tài)工作點分析

圖3 示波器上輸入、輸出波形

通過Multisim的仿真演示，學(xué)員對放大電路的工作原理，各偏置電阻對靜態(tài)工作點的影響，靜態(tài)工作點大小和交流輸出波形之間的關(guān)系有了深刻的理解。同時，在課堂上采用“發(fā)現(xiàn)式”的教學(xué)模式，可以激發(fā)學(xué)員主動去探索電路原理的熱情，既完成了課堂上的知識目標，又再一定程度上提高了學(xué)員分析問題、解決問題的能力。

2.2 幫助學(xué)員攻克教學(xué)中的難點

功率放大電路是學(xué)員在本冊書上接觸到的第一個功能電路，要求學(xué)員要將前面所學(xué)的單元電路和各種知識進行綜合性的考慮和運用，在教學(xué)中如何讓學(xué)員會分析電路原理，掌握電路性能特點和故障排除，一直是教學(xué)中的一個難點。傳統(tǒng)教學(xué)中，教員總是按照功率放大電路的類型，從甲類一直講到甲乙類，逐步分析每種功放電路的特點，計算每類功放電路的性能指標。但即使教員講的再細，學(xué)員理解起來還是猶如水中望月，感覺在紙上談兵。在教學(xué)中引入Multisim仿真，可以使學(xué)員直觀的看到電路的工作狀態(tài)，波形的輸出結(jié)果，對電路的理論分析更加信服。具體實施步驟：①在Multisim上搭建好乙類雙電源互補對稱功放電路圖（見圖4）。②在輸入為正弦波時，引導(dǎo)學(xué)員畫輸出信號波形。③通過Multisim仿真，在示波器上演示實際輸入、輸出波形，如圖5所示。④發(fā)現(xiàn)問題，分析失真原因，嘗試多種方法解決，同時引出甲乙類互補對稱功率放大電路。⑤讓學(xué)員自主在Multisim上驗證甲乙類雙電源互補對稱功放電路是否克服了乙類雙電源互補對稱功放的交越失真問題。

圖4 乙類雙電源互補對稱功放電路圖

圖5 乙類功放輸入、輸出電路圖

2.3 為實驗教學(xué)奠定基礎(chǔ)

我院電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗課程和理論課程不是同時開設(shè)，并且實驗課時少，內(nèi)容多，電路板少，學(xué)員多，這就要求學(xué)員要在很短的時間內(nèi)快速的完成指定的實驗內(nèi)容。但以往學(xué)員對電路原理不太了解，對所用器件認識不夠，常常是無法完成既定的實驗內(nèi)容，甚至總是燒壞元件。Multisim仿真軟件里元件完備，分析工具齊全，可以有效的幫助學(xué)員解決這一問題。學(xué)員可以在學(xué)習(xí)理論知識的同時，趁熱打鐵的利用Multisim軟件進行電路的搭建和調(diào)試，并且Multisim軟件中各元件選擇范圍廣，參數(shù)調(diào)節(jié)方便，對電路的仿真結(jié)果一目了然，學(xué)員在Multisim軟件環(huán)境下調(diào)試成功后，所得結(jié)果可以直接作為實際實驗的數(shù)據(jù)來參考，避免了在電路設(shè)計過程中，反復(fù)的搭建電路和器件的損壞，使學(xué)員少走彎路，既可以增強我院的實驗教學(xué)效果，又可以提高學(xué)員工程實踐能力。

3 結(jié)束語

電子技術(shù)課程在學(xué)員眼中一直有“天書”之稱，教員的作用就是盡自己最大的努力幫助學(xué)員詮釋這門課程。教員在教學(xué)改革中走的一小步，可能使教學(xué)效果獲得很大的提高，使學(xué)員的認知水平提升到一個新的高度。教員在課堂中引入Multisim仿真軟件，可以將枯燥的教學(xué)變得生動而豐富，幫助學(xué)員掌握所學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)員眼界，培養(yǎng)學(xué)員學(xué)習(xí)電類課程的興趣，提高他們的動手能力，為以后學(xué)員從事電子技術(shù)有關(guān)的工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

[1]古良玲.電子技術(shù)實驗與Multisim12仿真[M].機械工業(yè)出版社,2015:51-57.

[2]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分[M].北京:高等教育出版社(第6版),2013.

[3]謝自美主編.電子線路設(shè)計、實驗與測試[M].華中科技大學(xué)出版社(第2版).

孔軍輝（1979—），女，吉林長春人，碩士研究生，海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部講師，從事電子技術(shù)方面教學(xué)工作。