基于Multisim 10.0軟件構建虛擬電子實驗室

摘要:電工電子實驗對于工科的學生來說非常重要，傳統的實驗儀器已經不能滿足社會對應用型人才的需求，因此虛擬實驗室的出現成為必然。以電工電子實驗為教學背景，闡述了以multisim仿真軟件構建電子實驗室的優點及進行仿真實驗的方法和步驟。

關鍵詞:電工電子;電子實驗室;虛擬

中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)02-345-02

Building Virtual Electronic Laboratory Based on Multisim10.0

WANG Li-juan， PENG Chen

(Hunan University of Arts and Science， Changde 415000， China)

Abstract: It is very important of electronic experiments for electronic engineering student. The traditional experimental apparatus can not meet the community's demand for application-oriented talents， so the virtual laboratory is inevitable. In the background of electrical and electronic experiment teaching， multisim simulation software is used to build electronic laboratory， and the advantages of simulation methods is showed.

Key words: electrical and electronic; electronic laboratory; virtual

電工電子實驗是高等學校電類與非電類工科專業的基礎實驗，涉及專業廣、具有內容多、更新快、對實際應用能力要求高等特點。且電工電子實驗待測參量參數多，按傳統模式配置儀器，往往造成所需儀器種類多、投資大等問題，改善實驗條件，改革實驗教學方法，應用新的教學模式已勢在必行。而Multisim 10.0仿真軟件，只要有計算機并安裝該軟件后，學生就可以在計算機上使用該軟件做電工電子類課程的仿真實驗和相關的課程設計，而不必大量使用真實的實驗儀器設備。其實驗結果與使用真實的儀器設備做的實驗效果相同。通過計算機進行電路仿真，電子線路的分析、設計與仿真工作都可通過輕點鼠標實現，不僅為電子線路設計者帶來了無盡的樂趣，還為電子信息類專業的教師和學生提供一條經濟、高效的教學途徑。

1 Multisim 10.0仿真軟件介紹

Muhisim 10.0是美國國家儀器公司(NI)于2007年推出的，是目前最新版本的電子電路仿真軟件，這也是交互式SPICE仿真和電路分析軟件的最新版本，專用于原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設計和集成測試。

Multisim 10.0是EWB(Electrical Workbench)電子工作臺的一個部分，其余三個部分是PCB設計、軟件Ultiboard、布線引擎Uhiroute及通信線路分析和設計模快Commsim。四個模塊相互獨立，并且每個模塊又有增強專業版、專業版、個人版、教育版、學生版、演示版等多個版本。

Muhisim 10.0是一個完整的設計工具系統，有龐大的元件數據庫、完備的實驗儀器庫、完整的分析方法，界面易懂直觀，操作容易。可對電工電子類專業的相關課程內容進行完整的仿真。并可在電路中設置短路、斷路等多種故障，可以模擬電路運行時的實際狀況。能提高學生學習效率和質量，并能減少學校實驗經費的支出，從技術層面上提高教學質量。

1.1 Muhisim10.0元件庫的元件

隨版本的不同，增強專業版有16000個元件，專業版有12000個元件，教育版有6000個元件，學生版僅有500個元件。元件庫的元件又分為兩大類，虛擬元件和現實元件;有14個元器件分類庫，每個庫又含有3至30個元件箱。用戶可隨意多次使用這些仿真元件。

1.2 Multisim 10.0的儀器儀表

在電工電子實驗中用到的各種儀器儀表都比較貴重，學生在做實驗時稍不小心就會損壞儀器儀表，給實驗室管理帶來難度;很多學校也沒有大批量購置和購全這些儀器儀表，不能做到學生人手一套儀器設備。Mutisim 10.0仿真軟件最具特色的功能之一，是該軟件帶有各種用于電路測試任務的儀器儀表，這些儀器儀表非常逼真，操作與讀數幾乎和實際的儀器儀表一樣。用戶也可隨意多次調用。

Muhisim 10.0的儀器儀表庫有:數字萬用表、函數信號發生器、功率計、兩通道信號示波器、四通道信號示波器、波特圖示儀、頻率計數器、數字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀、IV特性分析儀、失真度分析儀、頻譜分析儀、網絡分析儀等目前最先進最常用的儀器。

Muhisim 10.0的儀器儀表庫中的儀器面板和傳統的實驗室里能見到的儀器的面板相同，它們的操作及讀數和實際儀器也一樣，便于學生熟悉儀器及操作。

2 虛擬實驗室的優點

采用Multisim 10.0仿真軟件進行虛擬電子類實驗，具有比較明顯的優勢，如涉及到的實驗實習內容全面、硬件投入少、學生可自行實驗、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等。

2.1 實驗內容豐富、全面

實驗內容既包括電路實驗、模擬部分的實驗也包括數字部分實驗。不僅能進行驗證性實驗，而且還能進行綜合性、設計性實驗，以及創新性實驗。實驗過程還能用軟件模擬元件故障，觀察電路不同的工作狀態。這對于擴展學生的思路和學習興趣是非常有幫助的。

2.2 實驗硬件設備投資較少，經濟優勢明顯

對于傳統的電子類實驗教學，實驗項目大多是固定的。如果要開設新的實驗項目，就必須要添置新的實驗設備器材和儀器，才能確保新實驗的進行。Multisim10.0軟件提供大量的實驗用的元件，能夠用來直接在工作區搭建電路來實現實驗電路的測量數據和波形情況，從而節約了購買設備的資金投入。

2.3 實驗過程中損耗小，安全可靠

在傳統的實驗教學過程中，都涉及到因操作不當而造成的元器件和儀器儀表的損毀(例如數字萬用表電流檔損壞，三極管上的電壓大小或者電壓極性不對則可能會令三極管損壞)。甚至造成人員傷亡(特別是在三相電源實驗中更容易出現此類事故)。采用Multisim]10.0仿真軟件進行的實驗教學，元器件和儀表都是虛擬的，不必接觸真正的元件和儀表，這個闖題迎刃而解了，所以就不存在上述的問題，實驗過程中人和設備都是安全的。

2.4 學生可自行設計實驗驗證，鍛煉解決實際問題的能力

實驗能力和實驗設計能力的培養，是工科學生解決實際工程問題能力中較為重要的。傳統的實驗教學中，忽視了學生實驗能力的培養，對于實驗設計能力的培養，則很少涉及到。因此學生學習了理論，要想將其應用到實際的工程實踐中，其難度是比較大的。

2.5 避免了煩瑣，提高了效率

我們利用Multisim10軟件去進行仿真實驗，上述的種種問題也就隨之解決了，我們可以把所有的精力都用在做仿真實驗上面，而且無論學生怎樣去做實驗仿真，元器件庫的任何元件、測試儀器都不會損壞或者丟失。運用該軟件做仿真實驗不僅解決了上述問題。而且大大的加快了學生做實驗的速度，不必去應付除此以外的種種意外情況，做實驗當然就得心應手了。

3 教學應用舉例

在實驗應用中的分壓式共射極放大電路的分析:

1) 共射極放大電路實驗電路圖

根據實驗原理圖畫出仿真的圖如圖1。

2) 直流分析

對單管放大電路可以先進行直流分析如圖2。

3) 動態分析

首先查看輸出的波形是否失真，接下來測量具體數據，如圖3，圖4所示。

當然在實驗中有可能出現波形失真的情況，我們通過仿真運行，都可以檢測的到。

4 結論

Multisim10.0不僅可以作為高校電工電子技術等課程的實驗仿真，而且還能作為相關專業的高校教師進行電路設計的強有力的重要工具。在實驗教學中采用虛擬電子仿真軟件，給學生建立了一種全新的實驗觀念，為學生能更快的與實際接軌打下了基礎，而且也減輕了工科類專業在實驗室方面的經濟投入。

參考文獻:

[1] 范秀娟.EDA教學與電子課程設計相結合的探索[J].電氣電子教學學報，2001(23).

[2] 王連英.電子電路EWB仿真實驗[M].南昌:江西高校出版社，2005.