Multisim在電子實訓實踐教學中的應用

陳 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

Multisim在電子實訓實踐教學中的應用

陳 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

（大慶師范學院物理與電氣信息工程學院，黑龍江大慶163712）

按照“以賽帶訓，以訓促學”電子技術實踐教學模式，根據傳統的電子實訓實踐教學現狀，提出虛擬技術教學的概念。通過實例利用Multisim電子仿真軟件對電子實訓實踐教學中的應用進行分析，說明虛擬技術在當今電子實訓實踐教學過程中的優越性。

Multisim；電子實訓；實踐教學；正弦波發生電路

0 引言

應用型人才的培養，是社會發展的需求。應用型人才的培養，要求在教學中突出應用性和實踐性。結合我校建設應用型本科院校，培養應用型人才的教學目標，我們探索得出了“以賽帶訓，以訓促學”的實踐教學模式。在電子實訓實踐教學中，我們將實訓項目與大學生電子設計競賽題目相結合。以賽帶訓，通過競賽帶動實訓；以訓備賽，通過實訓為競賽打基礎，做準備。這其中虛擬技術的使用越來越成熟并被人們所熟知，其在教學領域的應用價值也越來越明顯，虛擬技術在實踐教學上也有其特有的優勢［1］。

1 “以賽帶訓，以訓促學”的實踐教學模式

“以賽帶訓，以訓促學”是以學科競賽來帶動專業實訓，以專業實訓來促進專業知識的學習。在大學一年級，學生對自己所在專業不是很了解，通過參加校級電子設計大賽、科技節活動等，使新生在競賽過程中了解自己所學的專業，進而增強對自己所學專業的興趣。到大學二年級時，學生經過大一參加學科競賽的經歷，已經對自己專業有了一定的了解與認識，在專業基礎課的學習上就能有的放矢，很大的提高學習興趣。同時，在此期間可以繼續參加校級學科競賽或是更高級別的省級學科競賽，此時的學生對自己的專業有了更深的了解，通過走出校園，參加更高級別的學科競賽，開拓自己的視野，發現自己的不足，這樣在大學三年級，學習專業課程后，學生可以有目的提升自己的能力，沖擊更高層次的學科競賽，鍛煉自己的能力［2］。

2 電子實訓現狀

在未執行“以賽帶訓，以訓促學”的實踐教學模式之前，我校電子實訓分為電子元器件的識別、電子技術基本技能訓練和電子套件制作三個方面。電子元器件識別包括電阻、電容、電感、二極管、三極管、集成芯片等電子元器件的識別與應用；電子技術基本技能訓練包括萬用表的使用、電烙鐵焊接技能訓練等；電子套件制作主要是完成電子秋千、LED節能燈、電子時鐘、直流穩壓電源等套件的焊接制作。在探索執行“以賽帶訓，以訓促學”的實踐教學模式中，我們結合歷年大學生電子設計競賽題目，將電子套件制作項目改為電子電路設計與制作。電子電路設計與制作包括原理圖設計、仿真實驗、制板設計、電路焊接與測試四個環節。虛擬仿真實驗在整個電路設計中起到電路原理驗證和原理圖優化的作用，是整個電子電路設計與制作項目中的一個重要環節。

3 Multisim電子仿真軟件的特點

Multisim是一種交互式電路仿真軟件，由美國國家儀器（NI）有限公司開發。它在Windows下運行，適用于板級的電子電路板的設計。它具有直觀的圖形界面，包含豐富的元器件庫和測試儀器，擁有完備的分析手段以及強大的仿真能力［3］。使用它可以搭建交互式地電路原理圖和對電路進行仿真。交互式的SPICE環境不需要復雜的語法，使用者可以更容易的上手并能快捷而方便地對新的設計進行仿真和分析，這一特點使其在電子技術的教學上優勢明顯。

4 Multisim電子仿真軟件在電子實訓實踐教學中的應用

在設計電子電路時，學生可以通過Multisim來構建仿真電路，檢驗仿真環境，對電路參數進行測量并對其進行分析。使用Multisim電子仿真軟件，不但提高了學生的學習效率，還能夠讓學生學習常見的幾種電路調試方法，使學生所學的理論知識通過實踐得到了鞏固。下面我們就以基于運算放大器的正弦波發生電路為例，進行分析。

4.1 RC橋式正弦波振蕩電路的原理

RC橋式正弦波振蕩電路由同相比例運算電路和RC串并聯選頻網絡構成。因正反饋網絡串聯的R和C、并聯的R和C以及負反饋網絡的R1、Rf各為一臂構成橋路而得名。圖1為電路原理圖。集成運放的輸出端和“地”接橋路的兩個頂點作為電路的輸出；集成運放的反相輸入端接另外兩個頂點和同相輸入端，是集成運放的凈輸入電壓［4］。

Rf的取值應略大于2R1。因為Uo和Uf具備良好的線性關系，所以在電路中加入非線性環節可以穩定輸出電壓的幅值。例如選用R1為正溫度系數的熱敏電阻。當Uo在某種原因下減小時，Rf和R1上流過的電流減小，R1上的功耗也隨之減小，溫度隨之降低，R1的阻值也隨之減小，從而使得A＆u數值增大，Uo也就增大了；當Uo在某種原因下增大時，各變量與上述變化相反，使得輸出電壓穩定。

此外，還可以利用二極管動態電阻隨電流改變而改變的特點，將兩個并聯的二極管串聯入Rf回路，作為非線性環節，使輸出電壓穩定，如圖2所示。此時比例系數為

4．2 RC橋式正弦波振蕩電路的仿真

在Multisim電子仿真軟件中建立RC橋式正弦波振蕩電路，如圖3所示。由R1、C1、R2、C2構成RC串并聯選頻網絡，其頻率

R3、R4構成正反饋網絡，利用并聯二極管D1、D2構成非線性環節，運算放大器選用LM324D集成運放中的一個運放。仿真時需要給集成運放提供正負雙電源，這里選用±15V電源，在集成運放的輸出端接一個示波器，就可以查看仿真波形，如圖4所示。

通過觀察仿真波形，可以測得兩個波峰之間的時間約為1ms，換算成頻率為1KHz，與理論計算值一致。

5 結語

Multisim軟件使學生只要有一臺電腦就可以在任何時間和地點進行電路的設計和仿真分析，對培養學生分析問題和解決問題的能力，以及加深學生對理論知識的理解有很大的裨益。由于Multisim軟件擁有的豐富的元器件庫，可以根據實驗需要從中調取和使用不同的元器件，軟件中元器件的參數也可以根據需要隨時修改，因此在降低實驗成本方面，Multisim軟件也發揮了極大的作用。Multisim軟件可以讓學生在制作電路板之前通過仿真驗證電路，調節最優參數，避免做無用功，提高了學習效率。由此可見，Multisim電子仿真軟件在高等院校電子實訓實踐教學中有著十分重要的作用。

［1］馮喬，李冬.Proteus在模擬電子實踐教學中的應用［J］.信息技術，2011（11）：38－40.

［2］熊春宇，齊鳳河，高玉凱，等.電子技術實踐教學模式探索［J］.中國電力教育，2013（19）：164－165.

［3］陶彪，南光群.Multisim仿真軟件在模擬電子技術教學中的應用［J］.科技信息，2012（8）：155－156.

［4］童師白，華成英.模擬電子技術基礎［M］.3版.北京：高等教育出版社，2001.

Multisim in Simulation of Electronic Practice Teaching

CHEN Xin，DONG Yun－feng，GUO Zhong－guang，XIONG Chun－yu
（College of Physics and Electricity Information Engineering，Daqing Normal University，Daqing 163712，China）

According to the＂to take training，training to promote learning＂electronic technology practice teachingmode，and according to the traditional experiment teaching at the present situation，proposed that the technical teaching concept，to simulates in the electronic technology practice teaching through the example using the Multisim simulation software the application to carry on the analysis，explained the virtual technology practices in the teaching now in the electron class curriculum the superiority.

multisim；electronic training；practice teaching；sine wave generating circuit

G642

A

2095－0063（2014）03－0156－03

2013－12－13

陳鑫（1983－），男，黑龍江大慶人，大慶師范學院物理與電氣信息工程學院教師，從事電子技術應用研究。

大慶師范學院教育教學改革項目：面向技術技能型人才培養的電子信息工程專業核心基礎課程改革與實踐。

DOI 10.13356／j.cnki.jdnu.2095－0063.2014.03.044