仿真软件Multisim在《电子技术基础》教学中的应用.doc

中等职业教育专业骨干教师国家级培训结业论文 仿真软件Multisim在电子技术基础教学中的应用作者姓名： 何继贤单 位： 望城县雷锋职业中学所学专业： 电子技术应用邮政编码： 4102时 间： 2008年全国重点建设职业教育师资培训基地电子科技大学仿真软件Multisim在电子技术基础教学中的应用摘 要本文根据作者在职业中专的电子专业教学实践,介绍了在职业中专电子技术基础课程教学中应用电子仿真软件Multisim 9.0进行虚拟教学实验的一般方法和几个实例。通过这些实例，我们可以看到仿真软件Multisim在职业中专电子技术基础课程教学中，其直观的虚拟仪器、强大的分析功能以及方便的修改电路结构和更换元件参数的能力，使我们可以很好的了解各种基本电路的特性，从而成为一种极好的直观教学方法，同时也解决一部分学校的教学仪器设备不足或有些电子实验不容易看到过程的问题。利用计算机的电子设计自动化(EDA)技术也是电子技术基础课程教学未来的发展趋势。 关键词：Multisim，电子技术，电路仿真，虚拟实验室。引 言：电子技术基础是职业中专电子专业一门主要的专业基础课程，长期以来，职业中专电子技术基础课程的教学，是以理论课教学、课程实验等教学环节构成。随着电子技术的飞速发展，新器件与新的实验方法层出不穷，传统的实验教学方法有点落后于时代的发展。因此我们在专业教学实践的过程中，逐步确立了实际操作与计算机模拟仿真相结合的实验教学方式，利用现代科技条件并充分挖掘现有仪器设备的潜力，从培养学生运用知识和提高实际工作能力出发，突出创新教育，注重对学生创新能力的培养，形成一个灵活多样、适应不同层次、不同专业要求的新型的实验课教学体系，以适应面向21世纪人才培养的需要。我们在专业教学实践的过程中，结合理论教学，利用电子仿真软件Multisim在微机上进行基础验证和模拟实验，作为教学的补充。使学生增强对电路的感性认识，掌握各种常用仪器的基本使用、电路参数的测试方法。我们采用工作在WINDOWS XP平台上的Multisim 9.0软件。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学演示完成也可由学生在课外参照有关课后实验完成。通过人机交互的方式，能使每个人都能动手连接电路,进行元件接线，参数设定。连线后就可以用软件提供的虚拟仪器进行测试，并且可以随时修改和分析电路，并与理论计算结果进行对照。通过Multisim 9.0软件可随时修改电路结构和调整各元件参数的特点,分析电路结构及各元件参数对电路的作用与影响。学生通过使用虚拟软件，可以同时学习电子技术和计算机的使用技巧，不仅掌握了通用电路的测试技巧，加强对电路原理的理解，同时还接触了先进的信息技术，从而更有信心面对将来工作中遇到的挑战。方法与内容：用Multisim来进行仿真实验的方法一般有以下几个步骤：1、根据所学电路的原理图，在Multisim 9.0中画出电路图，模拟连接电路；2、确定元件参数，用软件所提供的虚拟仪器或各种分析方法进行测量分析；3、观察实验结果是否正确，如果不正确或想看元件改变后对结果的影响，重复第2步；4、得到正确结果，与理论计算进行对照比较，写实验分析报告，结束。下面我们通过几个实例来看仿真软件MultiSim的应用：一、二极管伏安特性曲线的测试：（1）测试二极管的正向特性按下图在Multisim 9.0中画出实验电路如下： 改变V1的电压值分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、5V等数值时，每次均打开仿真开关观测仿真电压表和电流表的计数，并记入下表中。正向电压V1（V）00.20.40.60.81235正向电流Iv（mA）00.278uA0.0140.5672.0623.821132343二极管两端电压V2（V）00.20.3990.5430.5940.6180.6670.6880.713然后按表中所记录数据，学生可以在直角坐标系上逐点描出二极管正向特性曲线。（2）测试二极管的反向特性按下图在Multisim 9.0中画出实验电路如下：改变V1的电压值分别为0、20、40、60、80、100、120、140V等数值时，每次均打开仿真开关观测仿真电压表和电流表的计数，并记入下表中。反向电压V1（V）020406080100120140反向电流Iv（mA）00.0210.0430.0640.0850.1540.1980.398二极管两端电压V2（V）019.99839.99659.99479.99299.985100.199100.218从表中可以看出此二极管的反向击穿电压大约为100V。按表中所记录数据，学生可以在直角坐标系上逐点描出二极管反向特性曲线。二、共射放大电路有关参数的测试实验电路如图所示：实验内容：（1）在Multisim 9.0中画出电路图，将Q1的放大倍数设为60，先将V2设为短接，即电路处于静态。然后打开仿真开关，调节R3使Vc（即电压表读数）为57V，为三极管建立静态工作点。（2）将V2设为5mV、1kHz的正弦信号，同时在输出端R4上端接入示波器，观察输出电压波形。打开仿真开关后观测到的波形如下：A、将负载电阻R4正常接入时的波形如下： 从上图中可以看出输入电压幅值为5mV，而输出电压幅值约为484.785mV，所以这时的放大倍数 AvVo/Vi484.785/596.96倍B、将负载电阻R4设为开路：双击R4，在出现的对话框中选择Fault(故障),然后设置故障类型为Open(开路)，选择故障的对象1、2引脚（也就是1、2引脚之间开路），然后确定即可。这时的测得的波形如下： 从上图中可以看出输入电压幅值为5mV，而输出电压幅值约为727.8mV，所以这时的放大倍数 AvVo/Vi727.8/5145.56倍从上面的波形图同时也可以看出输入输出波形的形状、大小、相位关系及当负载电阻R4对输出波形大小的影响。与实验室做的真实实验并没有什么两样。（3）将放大器继续接入负载R4，然后进行交流分析，以分析出此放大电路的频率特性曲线。方法如下：A.选择菜单Simulate(仿真)Analyses(分析)AC Analysis(交流分析)在弹出对话框中填入频率范围等参数如下：再选择Out Variables(输出变量)，选择输出端5(即R4的上端)为分析对象：然后点Simulate(仿真)按钮开始仿真分析，得到下面的结果图：图中上为该电路的幅频特性曲线，下为相频特性曲线。再看看加上游标值的结果图（点ViewShow/hide Cursor）：从图可以大致看出此电路频带宽度约为dx35.1MHz。三、示波器测量电容的充电特性电容充电过程由于时间过短，是一个在实际实验中用普通示波器比较难以测量和观测到的波形，借助于Multisim提供的虚拟示波器可以方便地加以观察。实验内容：(1)绘制电路图，并给电路中添加上示波器;(2)在打开模拟开关前，为了看清楚很短时间内显示的波形，要进行下面的测量时间设置，当测试时间到了，其示波器就停止测试了，这样我们才能看到想看到的波形，其设置步骤如下:电容充电测量电路A、选择simulate菜单下的Interactive Simulation Settings(当前仿真设置)，窗口中会弹出如下图的仪器环境设置对话框;B、在对话框Initial conditions(初始环境设置)中选择:User-defined(用户定义);C、设置Andysis(分析)的参数中的End time为0.000ls，其余取消选中,作用是将仿真的时间设为从0到0.0001S这段时间，以方便我们观测;(3)打开模拟开关，可以看到当时间一到0.0001s时，这时模拟就停止了，调整示波器的水平及垂直刻度的比例，这时屏幕上可以显示波形;(4)调整Y的衰减和X的时基值及时间轴的左右滚动条，使显示器的波形显示到合适的大小，这时就可以显示出一个完好的电容充电的过程。小结：1、用Multisim 9.0进行仿真实验，实验过程是非常接近实际操作的效果的。各元器件选择范围广，参数修改也很方便，不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损坏元件和印刷电路板，使电路调试变得快捷方便。对电子技术基础课程中的大部分电路都能应用，不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证，也能就用于多级的组合电路。2、Multisim 9.0软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件, 还提供了各种丰富的虚拟仪器：数字万用表、双踪示波器、信号发生器、波特图示仪(扫频仪)等。是一个全开放性的仿真实验平台,给我们提供了一个实验器具比较完整的电子仿真实验室。可以在任意组合的实验环境中，搭建实验。可用常规的调试方法如测量各点电压、电流、波形等来调试和测量电路。对于较大规模的电路，可分级接线和调试。通过元件复制或单级电路的复制来完成整个电路的组装，同样也就适用于较大型的设计性电路实验。3、Multisim 9.0为我们提供了一个很好的实用工具，使我们能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中直观地分析各种电路的特性，讲解各种参数改变对电路的影响。学生可结合学习内容，进行接近于实际电路的调试分析，有利于加深对理论的理解。特别是一些实验条件还较差的职业学校，通过这样的计算机模拟仿真实验，把电子技术基础的理论教学和实验教学有机地结合了起来。为学生学好本课程打下一个良好的基础。4、利用Multisim 9.0可以加快实验实习的速度，由于是全软件操作，也就不需要购置元件，制作电路板等繁琐的准备过程，既节约了时间，也减少了实验室的损耗成本。就是对于学生设计制作电路前期的设计电路，确定元件参数等都有很大的作用，再和PCB设计元件结合起来，更加可以实现电路设计、调试、制作印制板一条龙全电脑设计，这样可以大大加快设计制作速度。5、当然，用Multisim 9.0软件来进行电子专业仿真实验教学也有一些不如意的地方，比如软件是英文软件、仿真需要多媒体设备的使用、有些实验仿真的效果可能比不上让中职学生动手做实验相比