基于Multisim的模擬電子技術實驗教學改革探究

摘 要：模擬電子技術是電子類等專業的一門重要專業必修課，兼具理論性、工程性和實踐性。本文分析了該課程目前實驗教學環節中存在的問題，將Multisim仿真軟件應用到實驗教學中，以單級共射極放大電路為例，講述了Multisim在實驗教學中的應用。教學實踐表明：通過在實驗教學中設置與實體實驗相匹配的仿真實驗以及課后對探究式仿真實驗的擴展，能夠提高學生對理論的理解，培養學生理論聯系實踐的綜合應用能力，提高學生的動手能力及分析、解決問題能力。

關鍵詞：模擬電子技術;Multisim;仿真;教學改革

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A

Abstract：Analog electronic technology is an important professional compulsory course for electronic majors，which is theoretical，engineering and practical.This paper analyzes the problems existing in the experimental teaching of the course，and applies Multisim Simulation Software to the experimental teaching.Taking the single-stage common emitter amplifier circuit as an example，the application of Multisim in the experimental teaching are described.through the setting of simulation experiment matching with entity experiment and the extension of inquiry simulation experiment after class，it can deepen students' understanding of theory，cultivate students' comprehensive application ability of combining theory and practice，and improve students' hands-on ability，and students' ability to analyze and solve problems.

Key words：Analog Electronic Technology;Multisim;Simulation;Reform in Education

模擬電子技術是電子類等專業的一門專業必修課。良好的模電基礎，為學生電子設計、畢業設計及今后從事硬件工作提供知識保障，其中實驗是關鍵環節。對普通院校學生而言，該課程理論性強、概念抽象，是難度系數較高的課程，教學效果不容樂觀[1]。為提高課程的教學效果，與時俱進地進行教學改革，十分必要。

本文以單級共射放大電路為例，基于Multisim仿真，根據靜態、動態測量分析電路的各個參數，再基于實驗箱搭建實體實驗，實現實驗與仿真的對比和驗證。

1 目前模擬電子技術實驗教學中存在的問題

目前，模電的教學還是偏理論弱實驗的模式。這樣的模式下：（1）理論教學時，師生缺少有效的互動，學生被動接受理論知識，教學效果不佳。（2）實驗是學生應用所學知識解決問題的關鍵環節。然而，目前學生在實驗中，基本是照搬實驗指導書的原理圖，在實驗箱上搭建電路，按照指導書預定的參數和實驗步驟完成實驗。很多學生沒有預習也能通過模仿完成實驗，這使得學生對實驗的認識只停留在簡單的接線和測量上。（3）即使照搬實驗指導書，由于很多學生沒有掌握電路原理及各元器件在電路中的作用，會導致學生把連接錯誤的電路當作正確電路進行實驗。因此，學生在實驗箱搭建電路之前，對電路原理及各元器件的作用要有一定的基礎[2，3]。

Multisim是NI（National Instruments）公司推出的一款仿真工具。它支持電路原理圖的圖形輸入，提供豐富的元器件庫和各類儀器儀表，具有仿真能力強大、界面直觀等特點[4]。利用Multisim可獲得與實體實驗匹配的結果，且所有操作都在屏幕窗口直接完成，整個過程直觀明了，便于初學者快速理解[5]。利用上述優勢，在模電的實驗教學中增加Multisim仿真，以改善解決現有教學模式存在的問題，并以此促進理論與實踐的有機融合。

2 模電實驗教學中Multisim的應用實例

本文以NPN型三極管構成的單級共射放大電路為例，介紹利用Multisim進行實驗教學改革的具體措施。

2.1 搭建仿真電路

單級共射放大電路是模電的一個典型基礎性實驗，由于學生對電路搭建和儀器使用還不熟練，很難在兩個學時順利完成實驗[6]。因此，安排學生先做Multisim仿真，理解電路原理，為實體實驗打下基礎。本文所搭建的單級共射放大電路如下圖所示。運行Multisim，創建原理圖文件，選擇所需的元器件并設置其參數;選擇示波器等測量儀器;使用鼠標調整元器件及儀表布局并連線，完成仿真電路搭建，進行仿真分析。

單級共射放大電路圖

2.2 靜態分析

2.3 動態分析

動態分析分空載和帶載兩種情況。通過仿真得到電壓增益的實驗值，再根據電路的交流通路，求得電路增益理論值，最后將實驗值與理論值進行對比分析。

（1）空載。調節信號發生器，給電路輸入頻率1kHz，幅值50mV的正弦信號。通過示波器觀測輸入輸出波形，計算出空載電壓增益實驗值。根據電路的交流通路，求得空載電壓增益理論值[7，8]。

（2）帶載。連接負載，通過示波器觀測輸入輸出波形，計算出帶載電壓增益實驗值。根據電路的交流通路，求得帶載電壓增益的理論值[7，8]。

仿真過程中，可讓學生調節一些元器件或去掉旁路電容，觀測輸出的變化情況。這些操作在實驗箱上比較難實現，耗時大效果不佳。但在Multisim上可以通過簡單的調節來實現。學生親自動手調節改變電路，親眼觀測到電路輸出的變化，再引導學生用理論知識去解釋這些變化。整個過程可以激發學生做實驗的興趣，提高學生分析解決問題的能力，提高學生自行設計電路的信心，達到了實驗教學的良好效果。

3 結論

本文討論了利用Multisim仿真在模電實驗教學所做的改革探索與嘗試，以單級共射放大電路為例給出具體的實施措施。搭建了對應的實物實驗，進行演示和測量，讓學生深入理解基本共射放大電路。依據仿真、實驗和理論的結果及分析可知：基本共射放大電路既可放大電壓，又可放大電流;電路的輸出電壓與輸入電壓反向;電路空載電壓增益大于帶載電壓增益。實物實驗的結果，與仿真結果及理論值一致。

該教學實踐表明：在實驗教學中引入Multisim仿真，能從整體上提高模電教學的有效性。先做Multisim仿真使學生熟悉電路原理，再結合實驗操作，提高學生分析電路的能力，加深學生對理論的理解，鍛煉學生操作的能力，達到了實驗教學改革的預期效果。

參考文獻：

[1]鐘俊，劉輝，劉恒.基于Multisim14的負反饋放大電路分析.普洱學院學報，2019-12-30：48-50.

[2]張承暢，龔昱文，余灑，羅元.Multisim在模電和數電混合實驗案例中的應用.2019-06-20：50-52.

[3]孫筠.Multisim應用于電子技術實驗教學的研究[J].科技信息，2007（27）：497-498.

[4]錢穎，杜亮.Multisim仿真在高職電子類課程教學中的應用與研究.信息技術與信息化，2018-11-25：128-130.

[5]呂波.Multisim14電路設計與仿真.機械工業出版社，2019.

[6]張新喜，許軍，韓菊，任銳，丁巖松.Multisim14電子系統仿真與設計.第2版.機械工業出版社，2019.

[7]華成英，童詩白.模擬電子技術基礎.北京：高等教育出版社，2005.

[8]劉靜偉.模擬電子技術基礎.北京：清華大學出版社，2018：29-45.

作者簡介：韋榮昌（1985— ），女，壯族，廣西來賓人，研究方向：測控技術與儀器、傳輸網設計與運維、計算機應用。