Multisim10仿真软件在电子线路教学中的应用*

曳永芳 行小帅 景彦君

山西师范大学 山西临汾 041004

Multisim10仿真软件在电子线路教学中的应用*

曳永芳 行小帅 景彦君

山西师范大学 山西临汾 041004

本文在介绍Multisim10仿真软件的基础之上，运用Multisim10对RC桥式正弦波振荡电路进行仿真分析，并设计了三变量表决电路。通过实例证明，将Multisim10仿真软件应用到电子线路教学中，不仅能丰富课堂教学内容，提高课堂教学效率，而且有助于提高学生学习的积极性和主动性，培养学生的创新能力。

Multisim10；电子线路；仿真分析

电子线路是一门理论性和实践性都很强的课程。该课程涵盖的内容多且知识更新较快。传统的授课过程中，教师需花费较多的时间进行电路图的绘制、分析、讲解，教学效率低。现有的多媒体辅助教学虽能缩减课堂绘图时间，但往往也是实验滞后于理论，甚至有的理论知识点没有配以实验。理论与实验的相对脱节不但会影响学生对理论知识的理解与掌握，而且有碍于学生创新思维的培养。Multisim10仿真软件所构建的“虚拟电子实验台”解决了这一问题。Multisim10作为一个高度互动且易于使用的工具，它可以帮助学生了解电路的工作状态，深刻理解电路理论与行为，同时Multisim10仿真软件中高指标的虚拟仪器和充足的元器件资源为学生搭建了更加广阔的实践空间。理论教学与实验教学的实时配合，不但可以提高课堂教学效率，而且能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维。

一、Multisim10简介

Multisim10是加拿大图像交互技术(IIT)公司生产的EWB的最新版本，它是一种以Windows为基础且专门用于电路仿真和设计的EDA工具软件，广泛应用于电子电路仿真实验。Multisim10除具有EWB形象直观等优点外，操作界面简洁友好，用户点击鼠标就可完成元件的选择、拖动、连线以及查看仿真结果；元件丰富，新增51系列单片机芯片，可基本满足用户需求，用户还可利用特定语言进行元件扩展；增加了部分更具直观感的3D实物元件和面包板，便于教学使用；具有全面的分析工具和虚拟器件，功能强大是其他EDA软件所无法比拟的；支持模拟、数字、模/数混合电路与单片机、可编程逻辑器件的仿真；与Labview结合，使用户可以根据自己的需求制造虚拟仪器，而且所有的虚拟信号均可通过计算机输出到实际的硬件电路上，所有硬件电路产生的结果也可输入到计算机中进行处理和分析，这完全符合美国NI公司提出的“软件就是仪器”的理念。

二、Multisim10仿真软件在教学中的应用实例

Multisim10仿真软件提供的众多仿真分析方法和测试仪表，为电子线路的仿真分析和设计带来了极大的方便。用Multisim10进行仿真实验，实验过程非常接近实际操作。各元器件选择范围广，参数修改方便，电路调试较实际操作快捷方便。Multisim10既能对单个电路特性和原理进行验证，也能对多级电路进行仿真分析。同时，Multisim10为用户提供了一个全开放性的完备的综合性电子技术仿真和设计平台，用户可以在比实验室更加灵活的实验环境中搭建实验。

1.在RC桥式正弦波振荡电路中的应用

在实际的电路实验中，由于测量仪器输入阻抗对振荡器的影响，测量仪器接入被测电路后，有时会发生振荡频率偏移、幅度变化甚至停振的现象。电路布线或导线连接过长都会在电路中产生高频寄生振荡，使电路振荡波形叠加有高频振荡信号或杂散干扰信号。二极管特性的不同会使振荡波形不对称。运用Multisim10对RC桥式正弦波振荡电路进行仿真分析，可消除实际电路中的所有干扰。

在Multisim10的电路窗口(Workspace)中创建如图1所示RC桥式正弦波振荡电路。启动仿真开关，就可方便地观察到图2所示的RC桥式正弦波振荡电路起振的过渡过程。

图1 RC桥式正弦波振荡电路

图2 起振过程中输出电压波形

正弦波振荡器中的稳幅环节(非线性环节)，其作用是自动调整振荡器的环路放大倍数，使振荡器幅值稳定，输出波形良好。传统授课过程中，学生在理解这一知识点时难免陷入被动接受生硬理论的困境。如果借助Multisim10仿真软件把图1中的二极管D1和D2移出，将这时的电路输出波形(如图3所示)与稳定振荡时的输出波形(如图4所示)加以对比，稳幅环节的作用便一目了然。这样就会使学生变被动为主动，从而进一步提高学习的积极性。

图3 无D1和D2时输出电压波形

图4 稳定振荡时输出电压波形

2.在组合逻辑电路设计中的应用

在电子线路的数字部分，组合逻辑电路的设计复杂且繁琐，利用Multisim10仿真软件中的逻辑转换仪，可以大大简化和缩短组合逻辑电路的设计过程。以设计1个三变量表决电路为例来简要说明。三变量表决电路遵循“少数服从多数”的原则。该组合电路的一般设计方法为：

(1)根据实际问题列出真值表。本例中，A、B、C分别代表参加表决的3个输入变量。Y为表决结果。规定3个输入变量各自取1时表示其赞成，反之则表示不赞成。Y=1表示多数赞成，即通过，反之则表示不通过。

(2)由真值表写出相应的输出函数逻辑表达式。

(3)根据要求化简或变换输出函数的逻辑表达式。

(4)由逻辑表达式画出逻辑电路图。

如果借助逻辑转换仪这一Multisim仿真软件特有的虚拟装置，整个设计过程就会变得非常简单。启动逻辑转换仪(Logic Converter)，在弹出的面板中完成参数的设置(如图5所示)，这相当于完成了上述设计步骤(1)。

图5 逻辑转换仪面板

图6 三变量表决电路

图7 仅由与非门组成的三变量表决电路

三、结束语

将Multisim10仿真软件应用到电子线路课程中，可以丰富传统的理论授课内容，弥补传统实验的不足，进而提高课堂教学效率。同时实验与理论知识的实时结合，有助于学生理解课本中的抽象内容，提高学习的积极性和主动性。另外学生还可利用Multisim10充足的元件资源和虚拟仪器进行实验设计，拓宽实践领域，进一步促成自我创新能力的培养。

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Application of Multisim10 simulation software in electronic circuit teaching

Ye Yongfang, Xing Xiaoshuai, Jing Yanjun
Shanxi normal university, Linfen, 041004, China

Based on the instruction of Multisim10 simulation software, this paper has simulated and analyzed the RC-bridge sine wave oscillator circuit by using Multisim10, and designed the three-variable voting circuit with the software. Through detailed instance, it shows that the application of Multisim10 simulation software to electronic circuit teaching can not only enrich the content of classroom teaching and improve teaching efficiency, but also can help to promote students’ learning enthusiasm and initiatives and to develop students’innovative ability.

Multisim10; electronic circuit; simulation analysis

book=56,ebook=478

2010-02-11

曳永芳，在读硕士生，助教。行小帅，教授，硕士生导师。景彦君，高级实验师。

*本文系山西师范大学工程质量项目(SD2008KCZ-16)。