multisim9在电子技术实验教学的应用_W

1、中国现代苏唷装备2009年第1期(总第71期) Multisim 9在电子技术实验教学的应用 李水峰 广东工业大学 广东广州 510006 摘要：针对传统电子技术实验教学存在的问题，探讨了Mu l t i s im 9电路仿真软件在电子技术实验教学的应用，以及对实验教学效果提高的作用 关键词：电子技术实验教学 Multi Sim教学效果 电子技术实验是高等工科院校实践性很强的专业基 不必拘泥于2-3个学时的实验时间，可以利用自己的电础课，目的是培养学生理论联系实际的能力、实践能 脑在课后继续进行研究，从而真正掌握实验内容和理论力、分析和解决问题的能力。这门课不仅要求学生掌握 知识，提高实验教学

2、效果【别。 电路的基本原理和计算方法，还要培养学生对电路的分近年来高校的扩招，造成实验室仪器设备不够和仪 析、设计和创新能力。随着电子技术和计算机技术的快器使用率很高而加快了仪器老化等问题。比如实验箱上 速发展，在实验教学模式中引入Multisim电路仿真软的电位器和示波器的信号输入线的损坏，以及学生操作 件是一种发展趋势。不当而造成仪器和仪表的损坏。采用仿真实验的电子工 传统的实验教学模式，验证性实验占很大的比重，作平台一方面避免了仪器损坏等不利冈素，用户还可以学生只要按照实验指导书给出的电路和步骤进行操作即登陆相关网站免费更新仪器仪表资源和元件库，保证虚可完成实验，学生做完实验对电路的理论

3、知识仍然是一 拟测试仪器的先进性和元器件品种齐全，满足各种电路知半解，这种教学模式不利于培养学生的创新能力和独 的设计和调试要求。另一方面，与实验室的测试仪器相立思考能力。采用Multisim仿真软件可以增加一些综 比，虚拟的测试仪器操作简便、读数更方便。例如示波合性和设计性实验。在实验前，学生必须认真预习， 器的使用，在实验室里有些学生花很长时间才调节出波查阅资料，设计电路，拟订实验方案，设计数据表格 形；而虚拟示波器一般只需调节时间轴比例系数和通道等【。通过实验促进学生个性的发展和创新能力的培 比例系数，通道信号的即时电压幅值直接显示。另外仿养，使学生积极、主动参加实验，老师在整个过程起引

4、 真实验还可以进行设计型、纠错型和创新型等不同形式导和监督作用。学生在做设计性、综合性实验的过程 的针对性训练，培养学生的分析、应用和创新能力。 中。充分运用所学知识，逐渐掌握电路的设计、调试和 一、MultiSim 9在电子技术实验教学 分析等方法和能力，从而有效地提高学生的创新思维和 中的应用 实践能力。 通常规定学生在实验室里完成一个实验只有23个 MultiSim 9是加拿大IIT(Interactive Image 学时，如果学生在实验前没认真预习，那么对于复杂的 ，rechnologies)公司在EWB(Electronics Workbench) 电路，学生就很难按时、按质、按量

5、完成实验，从而出 基础上推出的电子电路仿真设计软件，它具有直观的图现数据不全，课后学生对实验结果不能进行全面分析。 形界面、丰富的元器件库和测试仪器、完备的分析手段而仿真实验的引入突破了实验时间和空间的限制，学生 和强大的仿真能力等特点，还可登陆相关网站免费更新 仪器仪表资源和元件库。MuItisim 9具有强大的模拟、数字及陋电路仿真能力，因此我们开设了包括二阶RC电 收稿日期：2 0081 024路方波响应、负反馈放大电路、集成运算放大器、AD 作者简介：李水峰，硕士，讲师与DA转换电路、音频功率放大电路等仿真实验。下面一 9季笤荫蛾蹦乞鼬彬z戤崩幽E5。 2009年第l期(总第7 1期)

6、中国观代时装备 以音频功率放大电路为例，来说明Wultisim 9在电子号的幅值。可算出电压放大倍数；用XSC3示波器可观察技术实验教学中的应用。功率放大电路的输出信号的波形。利用交流小信号分析1音频功率放大电路仿真分析法可得到电路的小信号频率响应(图4)。从图4中可看 音频功率放大电路一般可分为两部分，前一部分进出，此音频功率放大电路在-3dB处所对应的截止频率约行小信号电压幅值放大，后一部分采用功率放大器，与为lOHz-1姗z。相位角在一180。180。之间变化。图扬声器相连。般扬声器的阻值较低，仅有8 o左右，5是由波特图仪得到的幅频特性曲线和相频特性曲线。需要较大的输出电流才能达到一定

7、的输出功率。般电与图4的交流小信号分析结果一致。 脑的有源音箱大多采用这种方式。 在Multisim 9工作平台上建立如图l所示的电路。图l中虚线部分电路是前置电压放大电路，本例采用反 相比例放大电路：虚线后面的电路为甲乙类功放电路。该电路前级运放电路放大了电压，后级甲乙类功放电路放大了电流，因此整个电路实现了功率放大。XSC2示波器用来监测电压放大电路的输入信号和输出信号，XSC3 示波器用来监测功放电路的输入信号和输出信号。电阻R11表示扬声器的阻值，U3电流表用来测量功率放大后 的电流值。在电压放大电路的输出信号不失真的前提 下，通过调节V5信号源的幅值可改变U3电流表的示数。 图3电压

8、放大电路的榆入和输出波形 图1音频功率放大电珞 (1)直流分析：利用Multisim的直流工作点分析法 直接显示H所有节点的直流电压值，如图2所示。 图4交流小信号分析 图2直漉工作点分析 (2)交流分析：用XSC2示波器可观察电压放大电路 的输入和输出信号的波形(图3)，根据输入和输出信图5幅频特性和相频特性曲线 妙函舭勘织一96中国现代埘装各2009年第1期(总第71期) (3)失真分析：失真分析足分析电路的非线性失真 析、灵敏度分析、直流扫描分析和参数扫描分析等仿真以及幅频特性不理想导致的幅度、相位失真，通常非线 分析方法 性失真会导致谐波失真、互调失真等。利用Multisim 音频功率

9、放大电路是综合多个知识点的设计性、综 的失真分析可以得到三次谐波在节点4产生的幅度和相合性实验，具有一定的应用价值。通过音频功率放大电位失真(如图6)。从图6中看出在10Hz1删z频率范 路仿真实验，即可加深学生对理论知识的理解，同时让围内，输出信号幅度和相位失真较小。用失真分析仪测 学生学到一些电路的分析方法，拓展他们的知识面。利量电路总谐波失真和信噪比，结果分别为一40818dBYtl 用ltisim 9设置某个器件的故障，要求学生通过测40733dB。试和分析找出故障源，培养他们分析问题和解决问题的 能力。仿真实验使理论知识和实验有机地结合起来，难以理解的知识点通过实验和演示，让这些知识

10、点变得形象生动，学生更容易理解和接受。 二、结束语 仿真实验的引入，一方面改变了传统教学的模式， 从验证性实验向综合性和设计性实验转变。使实验课生动、有趣，激发学生的学习兴趣，加深学生对电路原理的理解，有利于培养学生的创新能力和独立思考能力。 另一方面，仿真实验的引入突破了实验时间和空间的限制，学生不必拘泥于23个学时的实验时间，可以利用 自己的电脑在课后继续进行研究，从而真正掌握实验内 图6失真分析结果 容和理论知识，提高实验教学效果。仿真实验克服了实 验室在元器件品种、规格和数量上不足的限制，避免了(4)噪声分析：噪声分析足分析噪声对电路性能的 影响。利用软件的噪声分析可得到电路的输入噪声频谱 仪器损坏等不利凶素。我们把传统实验和仿真实验教学有机地结合起来，取长补短，更好地满足现代电子技术和输出噪声频谱(如图7)。三角标示线为输出噪声频 实验教学的要求。 谱。 参考文献 【1】张学军，王锁萍电子技术实验教学