Multisim 11仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在電子線路課程教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】介紹Muldsimll仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)及其在電子線路課程應(yīng)用課堂教學(xué)中的作用，提出其在電子線路課程教學(xué)中的具體應(yīng)用步驟和措施。

【關(guān)鍵詞】Muhisimll仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)電子線路課程教學(xué) 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）09C-0185-02

電子線路是中職電類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，內(nèi)容較多、原理復(fù)雜，只有把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，才能取得較好的教學(xué)效果。為解決理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相互脫節(jié)的矛盾，把Muhisim11虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)，把理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，可以使課堂教學(xué)變得更為形象、生動(dòng)、直觀，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、Multisim11介紹

Muhisim11軟件是由美國(guó)National Instrument公司（簡(jiǎn)稱NI公司）所開發(fā)的一種集多種功能于一體的電子仿真（EDA）高層次工具軟件，該軟件不僅僅能夠用于電子線路的虛擬仿真，同時(shí)還能夠用于LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真等方面，而且其在技術(shù)方面也有著許多的創(chuàng)新。Muhisim11通過更加直觀的圖形界面來幫助進(jìn)行電路的創(chuàng)建，并且在計(jì)算機(jī)的屏幕上展示了所模仿的真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，這就為模擬各種電路實(shí)驗(yàn)提供了條件，同時(shí)該軟件中還包括了各種電路仿真所需要的各種測(cè)試儀器，只需要在進(jìn)行電路仿真時(shí)根據(jù)需要選取就可以了。Multi-simll提供了多種虛擬儀器，這就能夠很好地克服傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的那種呆板的實(shí)驗(yàn)方法，而且能夠?qū)?shí)驗(yàn)帶到教室中去，為教學(xué)提供更多的方便。總的來說Mul-tisimll具有如下特點(diǎn)：第一，擁有良好的圖形界面，通過計(jì)算機(jī)能夠模擬真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)室工作平臺(tái)，其中包含了各種繪制電路圖所需要的元器件以及進(jìn)行測(cè)試所需要的測(cè)試儀器，這些都能夠直接從屏幕上進(jìn)行選取。第二，提供了多種虛擬儀器，而且這些虛擬儀器與真實(shí)的事物都十分相似（操作與外形），并且還能夠保存測(cè)量結(jié)果。第三，擁有相當(dāng)完善的分析手段，Muhisim11提供了多種分析手段，能夠完全滿足中職電子線路課程的電路分析；第四，具有相當(dāng)強(qiáng)的仿真能力，不僅僅是能夠?qū)Ω鞣N元件進(jìn)行模擬仿真，同時(shí)還能夠?qū)Χ喾N電路以及單片機(jī)等進(jìn)行仿真；第五，可以用來作為電路設(shè)計(jì)工具，同時(shí)該軟件還能夠與其他的各種電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

同時(shí)，還必須要認(rèn)識(shí)到的是，教學(xué)版的Muhisim11本就是圍繞著教師的教學(xué)所進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具有更強(qiáng)的教學(xué)特性，而這也能夠與學(xué)生的知識(shí)水平或課堂內(nèi)容相匹配，這就能夠使得教學(xué)更加簡(jiǎn)單。

二、Multisim11仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在電子線路課程應(yīng)用課堂教學(xué)中的作用

（一）實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果

用Multisim11仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課堂教學(xué)，教師在進(jìn)行理論講授的同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)演示給學(xué)生觀察，然后讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)成功之后，再讓學(xué)生用電子元器件進(jìn)行實(shí)踐，把理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來。使原來抽象難學(xué)的理論知識(shí)，變成形象、直觀、易學(xué)，學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

（二）可以有效減少耗材，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的成功率

Multisim11仿真軟件里儀器設(shè)備種類齊全、電子元器件豐富，要進(jìn)行某個(gè)電路仿真，只需要運(yùn)行該軟件，簡(jiǎn)單從計(jì)算機(jī)屏幕的元件庫(kù)中調(diào)出所需的虛擬元件，并連接成具有實(shí)物功能的電路，再調(diào)出虛擬電源和測(cè)量?jī)x器連接好后，接通虛擬開關(guān)即可開始自動(dòng)仿真，就可以和實(shí)物實(shí)驗(yàn)一樣對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試分析。學(xué)生先用Mul-tisim11仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，成功之后再用實(shí)物實(shí)踐，避免了實(shí)驗(yàn)儀器的損壞與實(shí)驗(yàn)材料的無(wú)意損壞，大大提高了實(shí)踐的成功率，有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入，突破了實(shí)驗(yàn)受元器件、儀器設(shè)備、時(shí)間和空間的限制，元器件和儀器設(shè)備使用時(shí)只需從計(jì)算機(jī)里調(diào)出，取之不盡、用之不竭，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)也不必局限于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，可以根據(jù)自己的興趣愛好，隨時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各部分電路仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力不斷增強(qiáng)。引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以放心大膽做各種自己想做的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，不會(huì)因接線出錯(cuò)而造成短路事故，也不會(huì)因操作失誤造成人員或儀器設(shè)備的損傷；實(shí)驗(yàn)時(shí)還可以任意設(shè)置故障，如：電阻開路、電容或三極管極間短路或開路等，在不同的故障狀態(tài)下觀察電路的工作情況，有利于拓寬學(xué)生的視野和知識(shí)面，培養(yǎng)他們排除故障、解決實(shí)際問題的能力。應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行電路測(cè)試訓(xùn)練時(shí)，學(xué)生可以不斷改變電路中各種元器件的參數(shù)、晶體二極管、三極管及集成電路的型號(hào)來調(diào)整電路，使之更加合乎要求，得出較為理想的電路，培養(yǎng)學(xué)生不斷開拓創(chuàng)新的思維和能力。

三、Multisim11軟件在電子線路課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

以橋式整流電路的仿真實(shí)驗(yàn)為例，Muldsim11軟件在電子線路教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用有如下方面：

（一）利用Multisim11創(chuàng)建電路圖

利用Multisim11創(chuàng)建電路圖，可以節(jié)省各種實(shí)物連接的時(shí)間。利用Multisim11來創(chuàng)建電路圖，不需要在課前進(jìn)行相關(guān)的實(shí)物準(zhǔn)備，同時(shí)在課堂教學(xué)時(shí)也能夠省下很多實(shí)物連接的時(shí)間，為課堂教學(xué)留出更多的時(shí)間，但是卻能夠起到實(shí)物實(shí)驗(yàn)的相同作用。首先就是利用Multisim11來創(chuàng)建電路圖，并且通過多媒體來讓學(xué)生們看到整個(gè)過程，這樣就能夠讓學(xué)生們?cè)诹私膺@堂課的同時(shí)，也能夠?qū)ultisim11的使用有所了解。為此，先從Multisim11的元件庫(kù)中選取仿真實(shí)驗(yàn)所需要的元器件，并且將這些選取好的元器件放到適當(dāng)?shù)奈恢蒙希缓笫歉鶕?jù)需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，用以確保仿真的結(jié)果能夠與實(shí)際的電路相一致，讓學(xué)生能夠有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。在仿真電路中所使用的二極管和變壓器都采用實(shí)物元器件的模型，這樣就能夠讓學(xué)生對(duì)于實(shí)物也有所認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行導(dǎo)線連接時(shí)，只需要將鼠標(biāo)的指針移動(dòng)到所要進(jìn)行連線的元器件或者是儀器的引腳處即可，然后當(dāng)看到鼠標(biāo)指針變?yōu)橐粋€(gè)中心為小圓點(diǎn)的十字形時(shí)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，這樣就將連線起點(diǎn)拉到連線的終點(diǎn)，這樣就能夠完成自動(dòng)布線，這樣不僅能夠讓教師更加的省心、省時(shí)，而且也能夠讓學(xué)生更加的清楚整個(gè)過程、了解整個(gè)過程。同時(shí)為了能夠讓學(xué)生們更加方便地進(jìn)行觀察，還可以使用不同的顏色來代表不同的導(dǎo)線。電路圖如圖1。

（二）保存電路圖

保存電路圖，方便隨時(shí)使用。將電路圖繪制完畢后，就將電路圖進(jìn)行保存，這樣就能夠在課堂教學(xué)中隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用，這樣就能夠通過電路圖與課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行良好的配合，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。而且在保存之后，如果以后的教學(xué)中有需要的時(shí)候也能夠進(jìn)行重復(fù)使用。

（三）對(duì)電路進(jìn)行仿真分析

Multisim11軟件仿真的開始與停止都非常的簡(jiǎn)單，只需要通過軟件上的“啟動(dòng)／停止”開關(guān)，就能對(duì)整個(gè)仿真過程進(jìn)行控制，從而使其能夠配合整個(gè)教學(xué)過程，使得教學(xué)能夠更加生動(dòng)形象。

讓學(xué)生觀察變壓器輸入端以及整流電路輸出端的波形：將開關(guān)J1置于斷開的狀態(tài)，然后觀察示波器XSC1所顯示的波形圖，如圖2所示，此時(shí)打開萬(wàn)用表U1、U2，讀取其中的數(shù)據(jù)。然后讓學(xué)生自己畫出示波器上所顯示的輸入與輸出波形。將兒進(jìn)行閉合，然后讓學(xué)生再次觀察示波器所顯示的輸入波形和輸出波形，如圖3所示，并讀取萬(wàn)用表上的讀數(shù)。

通過對(duì)仿真電路中的示波器的波形變化以及萬(wàn)用表讀數(shù)觀察，就能很好地發(fā)現(xiàn)：整流電路能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電，并且整流電路的輸出電壓與輸出電路中的元件存在一定的關(guān)系，當(dāng)加入電容進(jìn)行濾波后，輸出電壓變得更加的平滑，而且電壓的平均值也有提高。

（四）整流原理講解

通過Multisim11的仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓學(xué)生對(duì)整個(gè)整流電路都有了一定的了解，此時(shí)只需要根據(jù)教材內(nèi)容為學(xué)生們進(jìn)行整流原理的講解就能讓學(xué)生對(duì)整流原理有著更加深刻的認(rèn)識(shí)。此時(shí)可以利用多媒體來為學(xué)生進(jìn)行說明。

當(dāng)V2為正半周時(shí)，電壓極性為上正下負(fù)，此時(shí)二極管D1、D3正偏導(dǎo)通，D2、D4反偏截止，負(fù)載RL上獲得自上而下的電流。

當(dāng)V2為負(fù)半周時(shí)，電壓極性為上負(fù)下正，此時(shí)二極管D2、D4正偏導(dǎo)通，D1、D3反偏截止，負(fù)載RL上也獲得自上而下的電流。

從上面的分析可以看出，在交流電正、負(fù)半周時(shí)都會(huì)有同一方向的電流流過RL，4個(gè)二極管中兩個(gè)為一組，兩組輪流導(dǎo)通，在負(fù)載得到全波脈動(dòng)的直流電壓和電流。因此，這種整流電路屬于全波整流類型。

總之，在電子線路的教學(xué)中應(yīng)用Multisim11進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以為教學(xué)供極大的方便，使用Multisim11進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)可以省去用實(shí)際元器件安裝調(diào)試電路的過程，同時(shí)還能夠啟發(fā)學(xué)生從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)思維逐漸向電路分析、故障排除和電路設(shè)計(jì)等方向進(jìn)行過渡，這對(duì)于他們今后的發(fā)展非常有用。