Multisim軟件在《電路基礎》教學中的應用研究

高春雷

摘 要： 本文針對《電路基礎》課程的特點，在教學實踐中引入Multisim仿真軟件，活躍課堂氛圍，激起學生對電路學習的興趣，增強教學效果，同時提高學生解決實際問題的動手能力，培養創新能力，強化學生作為未來工程師必須具有的工程思想。

關鍵詞： 《電路基礎》 multisim軟件 應用研究

電子技術課程是電氣信息類及相關專業的主干課程，包括電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術等。而電路基礎又是電子技術課程的基礎，內容豐富，具有較強的實踐性。電路基礎通常是大多數院校為相關專業學生開設的第一門工程類課程，所以在教學中應突出工程性，培養學生解決實際問題的能力。本文基于電路基礎課程的特點，把Multisim仿真軟件運用到教學實踐中，不僅活躍課堂氛圍，而且培養學生的動手能力和創新能力，強化作為未來工程師必須具有的工程思想。

一、Multisum仿真軟件及其特點

Multisim仿真軟件由美國國家儀器有限公司開發，是一款專門用于電子線路仿真與設計的EDA工具軟件，也是一個完整的集成化設計環境[1][2]。基于虛擬儀表技術對電路進行仿真與分析，使理論教學與實驗教學得以結合。軟件主要特點如下：

1.圖形界面直觀

整個操作界面如同電子實驗工作臺，元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數據、波形和特性曲線也和真實儀器一致。

2.元器件庫豐富

除基本元件、半導體器件、運算放大器、TTL和DAC、ADC及其他各種部件外，用戶還可通過元件編輯器自行創建或修改所需元件模型。

3.測試儀器豐富

除通常的數字萬用表、函數信號發生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號發生器、邏輯分析儀和邏輯轉換儀外，還具有瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網絡分析儀等。

4.分析手段完備

除直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數掃描分析等功能外，還具有直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等功能，完全可以符合一般電子電路的分析設計要求。

二、Multisim仿真軟件在《電路基礎》課程中的應用

1.Multisim軟件在教學中的應用

傳統電路基礎的教學，主要以理論教學為主，注重原理的分析。教學實踐中原理的分析又輔以大量復雜的公式推導，多數學生感覺枯燥，提不起學習的興趣，教學效果不是很理想。為了加深學生對知識點的理解，強化其掌握程度，課程一般會有配套實驗。

理想情況下理論教學和實驗應當同步，在課堂上講解完成相關理論知識后當堂即進行相應實驗，加深學生對于相關內容的理解。此外也可先進行相關內容的演示實驗，以實驗結果為基礎，分析相應理論知識。在實踐中理論教學和實驗教學并不能完美地配合，主要原因在于傳統的實驗都是實物的實驗。對于傳統的實物實驗，首先，實驗的準備需要耗費大量的時間，包括器件的準備、連接、調試等過程；其次，實驗需要占用較大的空間，實驗室的那一套電路實驗設備完全搬到課堂上進行實驗教學比較困難；再次，即使在課堂上搭建了實物演示電路，實驗結果也會因為一般儀表顯示屏幕的尺寸限制而不能展示給所有的學生。如果將教學的場所放到實驗室則會造成實驗室資源的浪費，畢竟在整個電路基礎課程教學中還是以理論教學為主，以實驗教學為輔。

使用Multisim仿真軟件可在理論教學的同時，通過多媒體平臺進行實驗教學，并可對虛擬儀表顯示屏幕自由放大，將結果展示給所有的學生。Multisim軟件能夠仿真出實物實驗相同的實驗現象和實驗結果，使抽象的概念具體化、形象化、直觀化、簡單化，加深學生對知識的理解，增強教學效果。

2.MUTISIM軟件的應用案例及其分析

課程教學中發現學生初次接觸RLC電路時對于各器件上電量的數值、相位關系不能很好地掌握。為使學生深入理解該部分內容，本文利用Mutisim設計了如圖一所示的電路，通過虛擬實驗的方式分析電量的關系[3]。

圖一 RLC交流仿真電路

仿真電路中使用電壓表和電流表測出相應器件和支路的電量，使用四通道示波器采集R、L、C兩端的波形。圖二為示波器一采集的電容和電阻兩端的波形，可以直觀地掌握RLC串聯電路中電容的相位超前電阻90度；同樣通過示波器二的波形則可以得到電感的相位滯后電阻90度。此外通過理論計算求得R、L、C兩端的電壓及電流值，和仿真實驗得到的電量值進行比較。理論教學和實驗教學相結合，可加深學生的理解。

圖二 電阻和電容波形

三、結語

本文基于《電路基礎》課程的特點和教學現狀，研究Multisim仿真軟件在課程教學中的應用。通過教學實踐發現，Multisim仿真的引入能夠有效結合理論教學和實驗教學，加深學生對內容的理解，避免枯燥的純理論教學，活躍課堂氛圍，激發學生的學習興趣，增強教學效果。如何恰當地把握和利用好包括Multisim仿真軟件在內的教學資源，需要不斷地實踐與探索。

參考文獻：

[1]盧艷紅.基于Multisim10的電子電路設計、仿真與應用[M].人民郵電出版社，2009.

[2]符強，任風華.Multisim10在《電路與電子學》理論課程中的應用[J].現代計算機，2011（12）：32-34.

[3]祁國權.RLC串聯電路諧振特性的Multisim仿真[J].電子設計工程，2012，20（1）：39-41.