电子电路论文关于电子电路仿真设计软件化繁为简——“NIMultisim130”在通用技术教学中的应用为例论文范文参考资料

电子电路论文关于电子电路仿真设计软件化繁为简“NIMultisim130”在通用技术教学中的应用为例论文范文参考资料 陈常根 摘要：Nl Multisim 13.0软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。将Nl Multisim 13.0引入通用技术教学中，能够促进电子控制技术的理论与实践有机结合，加深学生对基础电路原理的认识与理解；激发学生的学习兴趣、拓展学生的视野，形成良好的学习品质；符合当前新课程改革将信息技术与课程教学高度融合的时代特征。 关键词：Nl Multisim 13.0 通用技术教学 “电子控制技术”是高中通用技术的一门选修课，该课程专业性强，教师的教和学生的学都有一定的难度。学好该课程，很重要的一个方法就是理论和实验相结合，在理论学习过程中必须以实验为基础，培养学生自己动手、分析和解决问题的能力。今年我区普通高中学生限选“电子控制技术”，从我区的高中学校现状来看，学校普遍存在电子控制技术实验设备不足、实验成本较高的问题，笔者认为将NI Multisim 13.0电子仿真软件引入高中通用技术课堂教学中，能较好地解决这一问题。 NI Multisim 13.0软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。NI Multisim 13.0计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与技术试验相脱节的问题。学员可以快速地把学到的理论知识用计算机仿真软件真实地再现出来，并且用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。 NI Multisim 13.0整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。 NI Multisim 13.0提供了世界主流元件提供商的超过26 000多种元件，同时能方便地对元件各种参数进行修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元件。 NI Multisim 13.0以SPICE和Xspice的内核作为仿真引擎，通过Electronicworkbench带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化，包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。 NI Multisim 13.0提供了22种虚拟仪器进行电路动作的测量：万用表、函数信号发生器、瓦特表、示波器、波特仪、字符发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度仪、频谱仪、网络分析仪、测量探针、四踪示波器、频率计数器、伏安特性分析仪、安捷伦仿真仪器、安捷伦示波器、泰克仿真示波器、伏特表、安培表、电流探针、LabEW仪器，这些仪器的设置和使用与真实的一样，动态交互显示。除了NI Multisim 13.0提供的默认的仪器外，还可以创建LabEW的自定义仪器。 NI Multisim 13.0提供了许多分析功能：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真度分析、直流扫描分析、直流和交流灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、传输函数分析、最差情况分析、零级分析、蒙特卡罗分析、线宽分析、嵌套扫描分析、批处理分析、用户自定义分析，它们利用仿真产生的数据执行分析使分析范围更广，从基本的到极端的再到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行器。集成Lab VIEW和Signalexpress快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能。 我省现行的通用技术是每周2课时，在教学实践中一般是理论在教室上，实验在实验室做。由于理论学习和实践活动之间时间间隔较长，往往上次的理论到下次实践时学生基本上忘记了，教师又得重新复习，教学效率低下。比如，在教学苏教版电子控制技术教材中“光控路灯电路图”一课时（如图1），学生只会根据要求调节Rp使得V1在光敏电阻被黑纸遮住时发光，不被黑纸遮住时不发光，根本就不知其原理。如果教师想给学生讲解其原理，就必须涉及电路的静态工作点的相关知识，而这些知识理论性太强、计算量大且枯燥无味，如果用NI Multisim 13.0在课堂上仿真演示，效果则大不同。如图2，图中用2 N171代替3DG130A，用lMQ的可调电阻R模拟光敏电阻。首先R的阻值调到最大光敏电阻在黑暗的状态，将R与Rp键盘调节增量设为0.1%，将Rp的值设在最小值2. 6%的位置，否则在NI Multisim 13.0中会提示仿真收敛错误，不能仿真（具体原因不明）。启动仿真，通过键盘调大RP的阻值，万用表1测量流过LED电流，万用表2测量LED两端的电压，万用表3测量流过三极管的基极电流，万用表4测量三极管的BE结电压，万用表5测量流过三极管的发射极电流。调大Rp的阻值使LED点亮后，可继续增大一点Rp的阻值，使LED的正向电流在68mA之间。接着调小R的阻值模拟光敏电阻在亮光的工作状态。仿真测量结果实时投影到大屏幕上，这样不仅生动有趣，而且能激发学生的学习兴趣。 每调一次Rp的阻值，记录下仪表的值。仿真完成后将万用表的数值录入Origin软件中，可方便地生成LED的正向伏安特性、三极管输入特性、电流放大倍数(B)。 根据上述的关系图的构建，教师很轻松地将二极管、三极管的基本特性向学生讲清楚。另外，教师可以很方便地修改电路参数或添减电路元件，如将LED的方向调整一下，反接在上述电路中，重复上面的步骤，LED不发光，从而使学生很快明白LED是单向导通的。这些过程中的实验结果的测量与原来的实物搭建电路测量数据相比可以节约很多的时间，测量结果全体学生是可以清晰、实时地观察到的，大大提高了课堂教学效率。 学习能力的培养比知识的掌握更重要。有时我特意给学生错误的电路图（如图3），先说明电路的功能是实现温度控制，然后让学生先在NI Multisim 13.0中先画好电路再仿真。学生在模拟过程中自己发现电路中的错误，修改错误直至仿真完全正确。NI Multisim 13.0能够真实地创设电子电路工作实况，使学生在学习电子电路时有“身临其境”的感觉；即使在搭建电路的过程中出现了错误，也不用担心。而构建实物电路时可能产生的仪器仪表的损坏、电路烧毁、爆炸等都是不可挽回的损失。NI Multisim 13.0是学生学习知识、应用知识解决实际问题的良好的训练工具。 在电子控制技术的学习过程中，一般都会让学生自己设计一些简单的电路，由于实验条件与时间的限制，一般都无法让学生自己去通过实物构建电路来验证。比缺少时钟源电路，可以让学生自己通过已学的知识构建一个振荡电路。 利用NI Multisim 13.0学生可以很方便地在计算机上进行仿真实验，发现错误、修改错误，根据仿真的性能分析结果完善自己的设计，既可缩短设计的周期，又可充分发挥学生的主观能动性，有利于培养学生分析、应用、创新能力。 实验教学是电子技术教学的重要环节，通过实验可以让学生巩固电路基础知识，培养实践技能、动手能力、分析问题和解决问题的能力，能激发创新意识和创新思维潜力。 要求学生将在实验室做的实验先在NIMultisim 13.0中根据实验要求进行仿真实验，然后在实验室进行实物电路搭建，学生的实验效率明显提高，实验仪器、器材的损坏率明显降低。对于学生必须做的实验，而学校实验室又没有办法开设的实验，我们就采用仿真替代，这样既保证了教学需求，也节约了实验成本。 从教学实践的过程来看，还有很多问题需要不断的探索。例如，学生在自主学习过程中表现的差异较大，学习目标较明确、学习习惯较好的学生容易进入教师创设的教学情境，学习习惯不好的学生则相反。对于后者，教师要做好学生的思想工作，让他们能较快地进入相应的学习状态。由于高中生其他的文化课程学习任务较重，对技术课程的重视程度较其他课程相对较弱，不会主动地用课外时间对技术学习活动及其结果进行总结反思，教师要在每个学习活动设计时有一定的预留时间，在每个学习活动结束后及时总结，引导学生及时梳理、归纳所学知识，促进学生自主学习。当然，将NI Multisim13.0引入通用技术教学中，并不能将仿真实验完全替代实物实验，只是用它来