Multisim在高職《網絡信號與系統》實驗教學中的應用

1.引言

《網絡信號與系統》課程是我院優化整合《電路基礎》與《信號與線》而成的一門課程。其中實驗教學部分是通信類專業學生的一個基礎實踐環節。但由于學生在實驗室做實驗的時間非常有限，且實驗器材不足，儀器儀表精度不高，部分實驗無法進行。

通過一段時間的實踐，我們發現計算機仿真軟件可以讓學生在實驗室以外做實驗，能夠幫助學生理解和掌握理論知識，將抽象的內容直觀化，提高學生分析問題和解決問題的能力。

2. Multisim簡介

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

Multisim10有十分豐富的電子元器件庫，可供用戶調用組建仿真電路進行實驗。它提供了如數字萬用表、失真分析儀、函數信號發生器、功率表、雙蹤道示波器、頻率計、波特圖示儀等21種虛擬儀器，這些虛擬儀器與現實中所使用的儀器一樣，可以直接通過儀器觀察電路的運行狀態。虛擬儀器還充分利用了計算機處理數據速度快的優點，對測量的數據進行加工處理，并產生相應的結果。它還提供了強大的仿真分析方法，包括交流分析、直流靜態工作點分析、瞬態分析、傅立葉分析、溫度掃描分析、噪聲分析、蒙特卡羅分析及用戶自定義分析等共18種。此外，還可在電路中設置故障，如開路、短路及不同程度的漏電，觀察電路的不同狀態，以加深對基本概念的理解。

3. RLC串聯諧振電路的仿真實驗舉例

以RLC串聯諧振電路的仿真實驗為例來說明Multisim在《網絡信號與系統》實驗教學中的應用。在實驗室做RLC串聯諧振電路實驗時，需要函數信號發生器、交流毫伏表等儀器通過測量多組實驗數據計算出的值，從而繪制出串聯諧振電路的諧振曲線，再用示波器來觀測RLC串聯諧振電路中電壓和電流的相位關系。我們現在可以利用Multisim中的虛擬儀器和交流分析方法來仿真串聯諧振電路，實驗結果能夠直觀準確快速地得出，對電路分析中的常見現象加以分析和觀測。

我們首先啟動 Multisim仿真軟件，搭建RLC串聯串聯諧振電路，如圖1所示，然后打開仿真開關及波特儀面板，按圖2所示設置波特儀面板上的各項內容。移動數軸到曲線的峰值處，可以讀出諧振頻率為1.023kHz。再選擇分析菜單中的交流分析（AC Analysis）選項，在Frequency Parameters頁中將Start Frequency設置為1Hz，Stop Frequency設置為1MHz。選擇節點3為分析節點，點擊Simulate按鈕得到電路的頻率特性曲線，如圖3所示。圖3中上方的曲線是幅頻特性曲線，下方曲線是相頻特性曲線。移動數軸至峰值處，可以讀出電路的諧振頻率為1.0423kHz。同時從相頻特性曲線上可以看到諧振時電路中的電流與電壓的相位差為0，即電流與電壓是同相。忽略讀數的誤差，可以看出用交流分析法和用波特儀測得的電路頻率特性曲線是一致的。且由電路所給數據可計算4.結語

通過Multisim仿真輔助實驗教學，學生既可以快速準確直觀的得到電路工作的性能指標，又可以熟悉各種儀器儀表的使用方法，并彌補了實驗室硬件環境下有時實驗教學的不足，對更新實驗教學方法、提高實驗教學質量、改善實驗教學效果起著非常重要的作用，且為后續課程和將來的工作打下了良好的基礎。

參考文獻：

［1］王冠華.Multisim10電路設計及應用［M］.北京：國防工業出版社，2008.

［2］劉舒帆，張曉虹，任姝婕.虛擬儀器與仿真軟件在電路信號實驗中的運用［J］.實驗室研究與探索，2009，28，（10）：79-81.

［3］張志立.基于Multisim技術的電路實驗［J］.實驗科學與技術，2010，8，（1）：15-18.