Multisim 10 在模擬電子技術教學中的應用

沙春芳

鹽城師范學院 江蘇鹽城 224002

Multisim 10 在模擬電子技術教學中的應用

沙春芳

鹽城師范學院 江蘇鹽城 224002

介紹了仿真軟件Multisim 10 的功能和特點，舉例說明了該軟件在模擬電子技術教學中的應用。將Multisim 10應用到模擬電子技術課程教學中，有助于學生理解理論知識，有利于培養學生綜合分析能力、設計能力，切實提高了模擬電子技術課程的教學效果。

模擬電子技術；教學；Multisim 10；仿真

隨著計算機技術的發展，將電路仿真技術引入電子類課程的教學已成為一種趨勢。Multisim 10是美國國家儀器公司最新推出的電路仿真軟件，是Multisim的最新版本，該軟件界面友好、分析功能強大、操作簡單、使用方便，不僅適合于電子電路的仿真分析，亦適用于模擬電子技術課程的輔助教學。可以幫助學生深刻理解和掌握所學的理論知識，提高他們應用計算機進行電路分析和設計的能力。同時能幫助教師更生動有效地組織教學，從而提高教學效率和教學質量。

1 Multisim 10 簡介

Multisim 10 作為一款優秀的電子電路仿真和設計軟件，可以將大規模可編程邏輯器件的設計和仿真與模擬電路、數字電路的設計和仿真融為一體，突破了原來大規模可編程邏輯器件無法與普遍電路融為一體仿真的局限，同時將電路原理圖的仿真與PCB設計結合起來，使得電子系統的設計更加高效。它具有以下主要特點：(1)全面集成化的設計環境；(2)圖形工作界面友好、易學、易用、操作方便；(3)具有豐富的元件庫；(4)強大的分析功能；(5)強大的虛擬儀器儀表功能；(6)高效的“實時仿真”模式，在仿真的同時，允許修改電路的結構和元件參數，并且可以立即進入新的狀態開始仿真；(7)新增加了對51系列單片機、PIC單片機的支持。

鑒于Multisim 10 具有以上特點，非常適合于電子類課程的輔助教學，因而廣泛應用于模擬電子技術、數字電路、高頻電路等課程的教學中。

2 Multisim 10 在模擬電子技術教學中的應用

2.1 解決理論教學中的難點

在模擬電子技術教學中，有些內容因比較抽象，學生難以深刻理解，成為教學的難點，例如RC橋式正弦波振蕩電路中自激振蕩的建立與穩定問題，從理論上講只要滿足相位平衡條件和幅值條件就可以產生振蕩，這一過程為：由于電路中存在噪聲或瞬態擾動，其頻譜分布很廣，其中也包含振蕩頻率f0的成分，該成分經電路進行正反饋放大，幅度越來越大，達到一定程度時，在穩幅環節的作用下，產生穩定的正弦波振蕩波形。這一過程比較抽象，不太容易理解，我們可以利用Multisim 10 仿真模擬這一過程，把它展示給學生。按照圖1繪制好電路，啟動仿真后，示波器上顯示出仿真的波形如圖2所示，從而可以直觀地看出振幅逐漸增大的起振過程，達到一定程度時，在穩幅環節的作用下，產生穩定的正弦波振蕩波形。如果把D1，D2組成的二極管穩幅電路去掉，則得到如圖3所示的波形，比較圖2和圖3的波形，可以形象地說明穩幅電路的作用；對于這一電路還可以通過改變R4的阻值進一步討論電路的起振條件：當R4≤7.5KΩ時，不滿足電路起振的幅值條件，電路停振，VO為一條與時間軸重合的直線；當R4>7.5KΩ時，Av>3電路能起振，但當R4的阻值較小時，電路的起振過程較長；隨著R4阻值增大，起振時間縮短，有利于起振，振蕩很快建立起來。如果R4>11KΩ，即使有穩幅電路的作用，振蕩波形仍失真，因為雖然二極管導通后，但仍有Av>3。本電路中R4取9KΩ較合適，電路既利于起振，振蕩波形又好。來仿真分析，波形如圖4所示。在實際課堂教學時，可以把波形通過投影儀展示到投影屏幕上給學生看，加深對起振和穩幅的理解，收到好的教學效果。

圖1 RC橋式振蕩器仿真電路圖

圖2 帶穩幅環節的RC橋式振蕩電路的輸出波形

圖3 不帶穩幅環節時的輸出波形

圖4 參數掃描分析結果

2.2 在模擬電子技術課程設計教學中的應用

方波—三角波—正弦波函數發生器是模擬電子技術課程設計的一個典型課題。該電路如圖5所示，由運算放大器組成的遲滯比較器和積分器可以很容易地產生方波、三角波信號，再利用差分放大電路的差模傳輸特性的轉彎部分，可以將輸入的三角波變換成正弦波。但是，由于輸入的三角波幅度、差分放大電路中的電位器RW1不易調整合適，僅僅通過硬件電路的調試來獲得正弦波信號比較困難。如果在硬件電路的制作、實驗調試之前，用Multisim 10 對電路進行仿真，在仿真中通過反復調整電位器RP3(調整輸入的三角波幅度)、電位器RW1(影響差分放大器的差模傳輸特性)，可以得到比較好的結果。仿真結果表明，先調整RP3使送到差分放大電路輸入端的三角波電壓峰值為400毫伏，再將RW1調整為125Ω，可得到波形較好的正弦波。利用4通道示波器觀察到的方波、三角波、正弦波的波形如圖6所示。因此，先利用Multisim 10進行仿真分析，再進行硬件電路的制作、調試，可以達到事半功倍的效果，可以提高學生進行課程設計的興趣，進一步提高學生分析問題，解決問題的能力。

圖5 方波—三角波—正弦波函數發生器仿真電路圖

圖6 方波—三角波—正弦波函數發生器的仿真波形

3 結束語

Multisim 10 作為教學的得力助手，可以解決理論教學中的難點，提高教學效果；將其引入實踐教學中，有利于激發學生的學習興趣，提高學生學習的積極性、主動性，從而進一步提高學生的電路分析及綜合設計能力。在模擬電子技術教學中引入Multisim 10 仿真技術輔助教學是行之有效的。

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Abstract: This paper introduces the function and features of Multisim10, and presents the application of the software in analog electronics teaching with some examples. The application of Multisim 10 in analog electronic teaching can help the students understand theoretical knowledge can help foster their comprehensive analytical ability, designing ability,and it helps improve the teaching effect of analog electronics course assuredly.

Key words: analog electronics; teaching; Multisim 10; simulation

Application of Multisim 10 in analog electronics teaching

Sha Chunfang
Yancheng normal college, Yancheng, 224002, China

2010-10-03

沙春芳，在讀碩士研究生，講師。

鹽城師范學院教育科學研究項目“模擬電子技術教學方法研究”(編號：08YCKY044)。