Multisim 10 在模拟电子技术教学中的应用

沙春芳

盐城师范学院 江苏盐城 224002

Multisim 10 在模拟电子技术教学中的应用

沙春芳

盐城师范学院 江苏盐城 224002

介绍了仿真软件Multisim 10 的功能和特点，举例说明了该软件在模拟电子技术教学中的应用。将Multisim 10应用到模拟电子技术课程教学中，有助于学生理解理论知识，有利于培养学生综合分析能力、设计能力，切实提高了模拟电子技术课程的教学效果。

模拟电子技术；教学；Multisim 10；仿真

随着计算机技术的发展，将电路仿真技术引入电子类课程的教学已成为一种趋势。Multisim 10是美国国家仪器公司最新推出的电路仿真软件，是Multisim的最新版本，该软件界面友好、分析功能强大、操作简单、使用方便，不仅适合于电子电路的仿真分析，亦适用于模拟电子技术课程的辅助教学。可以帮助学生深刻理解和掌握所学的理论知识，提高他们应用计算机进行电路分析和设计的能力。同时能帮助教师更生动有效地组织教学，从而提高教学效率和教学质量。

1 Multisim 10 简介

Multisim 10 作为一款优秀的电子电路仿真和设计软件，可以将大规模可编程逻辑器件的设计和仿真与模拟电路、数字电路的设计和仿真融为一体，突破了原来大规模可编程逻辑器件无法与普遍电路融为一体仿真的局限，同时将电路原理图的仿真与PCB设计结合起来，使得电子系统的设计更加高效。它具有以下主要特点：(1)全面集成化的设计环境；(2)图形工作界面友好、易学、易用、操作方便；(3)具有丰富的元件库；(4)强大的分析功能；(5)强大的虚拟仪器仪表功能；(6)高效的“实时仿真”模式，在仿真的同时，允许修改电路的结构和元件参数，并且可以立即进入新的状态开始仿真；(7)新增加了对51系列单片机、PIC单片机的支持。

鉴于Multisim 10 具有以上特点，非常适合于电子类课程的辅助教学，因而广泛应用于模拟电子技术、数字电路、高频电路等课程的教学中。

2 Multisim 10 在模拟电子技术教学中的应用

2.1 解决理论教学中的难点

在模拟电子技术教学中，有些内容因比较抽象，学生难以深刻理解，成为教学的难点，例如RC桥式正弦波振荡电路中自激振荡的建立与稳定问题，从理论上讲只要满足相位平衡条件和幅值条件就可以产生振荡，这一过程为：由于电路中存在噪声或瞬态扰动，其频谱分布很广，其中也包含振荡频率f0的成分，该成分经电路进行正反馈放大，幅度越来越大，达到一定程度时，在稳幅环节的作用下，产生稳定的正弦波振荡波形。这一过程比较抽象，不太容易理解，我们可以利用Multisim 10 仿真模拟这一过程，把它展示给学生。按照图1绘制好电路，启动仿真后，示波器上显示出仿真的波形如图2所示，从而可以直观地看出振幅逐渐增大的起振过程，达到一定程度时，在稳幅环节的作用下，产生稳定的正弦波振荡波形。如果把D1，D2组成的二极管稳幅电路去掉，则得到如图3所示的波形，比较图2和图3的波形，可以形象地说明稳幅电路的作用；对于这一电路还可以通过改变R4的阻值进一步讨论电路的起振条件：当R4≤7.5KΩ时，不满足电路起振的幅值条件，电路停振，VO为一条与时间轴重合的直线；当R4>7.5KΩ时，Av>3电路能起振，但当R4的阻值较小时，电路的起振过程较长；随着R4阻值增大，起振时间缩短，有利于起振，振荡很快建立起来。如果R4>11KΩ，即使有稳幅电路的作用，振荡波形仍失真，因为虽然二极管导通后，但仍有Av>3。本电路中R4取9KΩ较合适，电路既利于起振，振荡波形又好。来仿真分析，波形如图4所示。在实际课堂教学时，可以把波形通过投影仪展示到投影屏幕上给学生看，加深对起振和稳幅的理解，收到好的教学效果。

图1 RC桥式振荡器仿真电路图

图2 带稳幅环节的RC桥式振荡电路的输出波形

图3 不带稳幅环节时的输出波形

图4 参数扫描分析结果

2.2 在模拟电子技术课程设计教学中的应用

方波—三角波—正弦波函数发生器是模拟电子技术课程设计的一个典型课题。该电路如图5所示，由运算放大器组成的迟滞比较器和积分器可以很容易地产生方波、三角波信号，再利用差分放大电路的差模传输特性的转弯部分，可以将输入的三角波变换成正弦波。但是，由于输入的三角波幅度、差分放大电路中的电位器RW1不易调整合适，仅仅通过硬件电路的调试来获得正弦波信号比较困难。如果在硬件电路的制作、实验调试之前，用Multisim 10 对电路进行仿真，在仿真中通过反复调整电位器RP3(调整输入的三角波幅度)、电位器RW1(影响差分放大器的差模传输特性)，可以得到比较好的结果。仿真结果表明，先调整RP3使送到差分放大电路输入端的三角波电压峰值为400毫伏，再将RW1调整为125Ω，可得到波形较好的正弦波。利用4通道示波器观察到的方波、三角波、正弦波的波形如图6所示。因此，先利用Multisim 10进行仿真分析，再进行硬件电路的制作、调试，可以达到事半功倍的效果，可以提高学生进行课程设计的兴趣，进一步提高学生分析问题，解决问题的能力。

图5 方波—三角波—正弦波函数发生器仿真电路图

图6 方波—三角波—正弦波函数发生器的仿真波形

3 结束语

Multisim 10 作为教学的得力助手，可以解决理论教学中的难点，提高教学效果；将其引入实践教学中，有利于激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性、主动性，从而进一步提高学生的电路分析及综合设计能力。在模拟电子技术教学中引入Multisim 10 仿真技术辅助教学是行之有效的。

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Abstract: This paper introduces the function and features of Multisim10, and presents the application of the software in analog electronics teaching with some examples. The application of Multisim 10 in analog electronic teaching can help the students understand theoretical knowledge can help foster their comprehensive analytical ability, designing ability,and it helps improve the teaching effect of analog electronics course assuredly.

Key words: analog electronics; teaching; Multisim 10; simulation

Application of Multisim 10 in analog electronics teaching

Sha Chunfang
Yancheng normal college, Yancheng, 224002, China

2010-10-03

沙春芳，在读硕士研究生，讲师。

盐城师范学院教育科学研究项目“模拟电子技术教学方法研究”(编号：08YCKY044)。