Multisim仿真在電子技術課程教學中的應用

海軍大連艦艇學院基礎部 孔軍輝 宋 陽

Multisim仿真在電子技術課程教學中的應用

海軍大連艦艇學院基礎部 孔軍輝 宋 陽

筆者介紹了教學中利用Multisim進行電子技術課程輔助教學的方法、過程和作用。有效的將理論教學與Multisim仿真演示相結合，進一步幫助學員掌握了教學重點，攻克了教學難點，調動了學員的主動性與積極性，并在過程中提高了學員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實際操作的能力。

Multisim；電子技術；教學

1 引言

電子技術基礎課程將實踐性、工程性、應用性三者相結合，具有內容更新迅速，電路千變萬化，方法多樣靈活的特點。課程綜合應用現(xiàn)代數(shù)學的概念和分析方法對工程技術比如電路設計、信息處理、自動控制以及計算機技術當中的實際問題，提供指導思想和分析方法。由于涉及的知識多而復雜，很多電路要和工程實際相結合，所以一直被學員稱為“魔鬼電路”。如何幫助學員掌握這門課程，提高他們學習的興趣，一直是從教人員亟待解決的問題。隨著教學與現(xiàn)代EDA技術的結合，在教學中引入Multisim仿真可以幫助學員理解教學內容，掌握教學難點，并與實際工程相結合，可以提高學員的電路分析能力和工程應用能力。

2 Multisim仿真在教學中的應用

2.1 幫助學員加深對電路原理的理解

電子技術基礎課程中的主要元件具有一定的非線性，電路一般都是交直流共存，這給學員分析電路原理帶來了一定的難度。合理利用Multisim軟件進行輔助教學，將電路原理與模擬仿真實驗相結合，既可以提高學員的學習興趣，又可以加強學員對電路原理、性能和分析方法的理解。例如在學習基本放大電路時，學員很難理解電路中交直流共存的真正含義，尤其在求靜態(tài)工作點時，很多學員認為放大的目的是把小的交流信號進行放大，為什么還要有直流，求靜態(tài)工作點的真正意義是什么？為了幫助學員更好的理解放大電路的實質和工作原理，筆者在教學過程中，用Multisim仿真軟件搭建好射極偏置放大電路，如圖1所示。

圖1 射極偏置放大電路

結合電路仿真改變參數(shù)從而改變靜態(tài)工作點，引導學員觀察示波器波形，掌握放大電路工作原理，進一步理解靜態(tài)工作點設置的意義。

具體在教學實施中步驟為：①連接電路，設置合適的偏置電阻。②選擇合適的方法對電路中的靜態(tài)工作點進行測量。可以選擇探針測量法、萬用表測量法和電壓表、電流表測量法或直接進行直流工作點分析，本例選擇的是探針測量法[1]。在虛擬儀器欄中選擇“測量探針（Measurement Probe）”，在仿真時會自動顯示該節(jié)點的電信號特性，根據(jù)測量值引導學員分析晶體管工作狀態(tài)。仿真結果如圖2所示。③同時，引導學員通過示波器觀察輸入、輸出波形的大小關系和相位關系，有沒有波形失真問題。④通過滑動變阻器，改變輸入端偏置電阻阻值，再通過步驟②觀察直流工作點的變化對輸出波形的影響，如圖3所示。

圖2 靜態(tài)工作點分析

圖3 示波器上輸入、輸出波形

通過Multisim的仿真演示，學員對放大電路的工作原理，各偏置電阻對靜態(tài)工作點的影響，靜態(tài)工作點大小和交流輸出波形之間的關系有了深刻的理解。同時，在課堂上采用“發(fā)現(xiàn)式”的教學模式，可以激發(fā)學員主動去探索電路原理的熱情，既完成了課堂上的知識目標，又再一定程度上提高了學員分析問題、解決問題的能力。

2.2 幫助學員攻克教學中的難點

功率放大電路是學員在本冊書上接觸到的第一個功能電路，要求學員要將前面所學的單元電路和各種知識進行綜合性的考慮和運用，在教學中如何讓學員會分析電路原理，掌握電路性能特點和故障排除，一直是教學中的一個難點。傳統(tǒng)教學中，教員總是按照功率放大電路的類型，從甲類一直講到甲乙類，逐步分析每種功放電路的特點，計算每類功放電路的性能指標。但即使教員講的再細，學員理解起來還是猶如水中望月，感覺在紙上談兵。在教學中引入Multisim仿真，可以使學員直觀的看到電路的工作狀態(tài)，波形的輸出結果，對電路的理論分析更加信服。具體實施步驟：①在Multisim上搭建好乙類雙電源互補對稱功放電路圖（見圖4）。②在輸入為正弦波時，引導學員畫輸出信號波形。③通過Multisim仿真，在示波器上演示實際輸入、輸出波形，如圖5所示。④發(fā)現(xiàn)問題，分析失真原因，嘗試多種方法解決，同時引出甲乙類互補對稱功率放大電路。⑤讓學員自主在Multisim上驗證甲乙類雙電源互補對稱功放電路是否克服了乙類雙電源互補對稱功放的交越失真問題。

圖4 乙類雙電源互補對稱功放電路圖

圖5 乙類功放輸入、輸出電路圖

2.3 為實驗教學奠定基礎

我院電子技術基礎實驗課程和理論課程不是同時開設，并且實驗課時少，內容多，電路板少，學員多，這就要求學員要在很短的時間內快速的完成指定的實驗內容。但以往學員對電路原理不太了解，對所用器件認識不夠，常常是無法完成既定的實驗內容，甚至總是燒壞元件。Multisim仿真軟件里元件完備，分析工具齊全，可以有效的幫助學員解決這一問題。學員可以在學習理論知識的同時，趁熱打鐵的利用Multisim軟件進行電路的搭建和調試，并且Multisim軟件中各元件選擇范圍廣，參數(shù)調節(jié)方便，對電路的仿真結果一目了然，學員在Multisim軟件環(huán)境下調試成功后，所得結果可以直接作為實際實驗的數(shù)據(jù)來參考，避免了在電路設計過程中，反復的搭建電路和器件的損壞，使學員少走彎路，既可以增強我院的實驗教學效果，又可以提高學員工程實踐能力。

3 結束語

電子技術課程在學員眼中一直有“天書”之稱，教員的作用就是盡自己最大的努力幫助學員詮釋這門課程。教員在教學改革中走的一小步，可能使教學效果獲得很大的提高，使學員的認知水平提升到一個新的高度。教員在課堂中引入Multisim仿真軟件，可以將枯燥的教學變得生動而豐富，幫助學員掌握所學內容，開闊學員眼界，培養(yǎng)學員學習電類課程的興趣，提高他們的動手能力，為以后學員從事電子技術有關的工作奠定了很好的基礎。

[1]古良玲.電子技術實驗與Multisim12仿真[M].機械工業(yè)出版社,2015:51-57.

[2]康華光.《電子技術基礎》模擬部分[M].北京:高等教育出版社(第6版),2013.

[3]謝自美主編.電子線路設計、實驗與測試[M].華中科技大學出版社(第2版).

孔軍輝（1979—），女，吉林長春人，碩士研究生，海軍大連艦艇學院基礎部講師，從事電子技術方面教學工作。