Multisim12在模拟电子技术课程教学中的应用

吕永国 杨 斌

（广东东软学院，广东 佛山 528225）

Multisim12在模拟电子技术课程教学中的应用

吕永国 杨 斌

（广东东软学院，广东 佛山 528225）

文章介绍了Multisim12仿真软件的功能和特点，并通过具体的电路，论述了Multisim12在模拟电子技术理论教学、实验教学的应用。运用Multisim12仿真软件对模拟电路进行实时仿真，克服了传统教学的不足，提高了模拟电子技术课程的教学质量，提供了一种更为直观、易懂、便于操作的教学方法。

Multisim12；模拟电子技术；仿真；教学

模拟电子技术这门课是高等院校通信、电子信息、应用电子各专业的一门专业核心课程，具有实践性、应用性强的特点。学生能否掌握好模拟电子技术将直接影响到他们后续课程的学习。由于不能搭建具体的实际电路，教学效果不是很好。而实验教学由于受实验条件的限制，学生实践机会有限，对基本概念和基本分析方法缺乏直观的认识。Multisim12软件为模拟电子技术课程教学提供了一个实用的工具，通过Multisim12软件对电路进行仿真、演示，使理论教学、实验教学的内容更加生动，使学生对模拟电子技术理论的理解更加深刻。

1 Multisim12简介

Multisim12是美国国家仪器有限公司推出的以 Windows为基础的仿真工具[1]。它用软件的方法虚拟电子和电工元器件，虚拟电子与电工仪器与仪表，实现了”软件即元器件”、”软件即仪器”，是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。主要用于模拟/数字电路板的设计工作。它能够实现电路原理图的搭建、电路硬件描述语言输入方式、自定义虚拟仪表，能够实现大部分的功能电路的仿真和实现[2]。

2 Multisim12在理论教学中的应用

在传统的教学模式中，通过板书和画图的形式是一个静态的画面，学生学习起来比较抽象，无法做到从静到动的转变。而使用Multisim12软件，可以搭建一个动态的仿真电路，在此电路中可以对电路中所有点的实际状态进行实时的测量并显示。从而将一些抽象的理论分析变为直观的可见的实验现象。例如固定偏置共射放大电路[3]分析是模拟电子技术中最重要的知识点之一，涉及到饱和失真和截止失真[4]，内容很抽象也不容易掌握，学生普遍没有学习的积极性。为了能有效地提高学生学习的主动性，在固定偏置共射放大电路分析的教学中采用Multisim12仿真。在这个案例中，我们使用双踪示波器，双踪示波器具有两路输入端,可同时接入两路电压信号进行显示。在示波器内部，将输入信号放大后，使用电子开关将两路输入信号轮换切换到示波管的偏转板上，使两路信号同时显示在示波管的屏面上，便于进行两路信号的观测比较。在仿真过程中，选用了三极管2N2369A，按连接提示与示波器标输入端连接。如图1所示。

图1　固定偏置共射放大电路原理图

在电路图中，双击示波器 XSC1的图标，打开示波器，设置参数如下：扫描时基刻度（Timebase Scale）为500us/Div；通道A刻度为10mV/Div；通道B刻度为2V/Div；波形显示方式为 Y/T，触发方式为上升沿电平达到门槛电平时触发方式，如图2所示。

图2　示波器参数设置

调节电阻R4可以改变静态工作点[6]。当偏置电阻太小时，Q点过高会产生饱和失真，图3(b)是R4为总值的5%时输出波形饱和失真；当偏置电阻太大时，Q点过低会产生截止失真，图3(a)是R4为总值95%时输出波形截止失真。

图3　输出波形失真

调节电位器R4的阻值大小，直到输出波形出现较为对称的正弦波，如图4所示。

图4　R4为总值25%时正常放大的波形

对“固定偏置共射放大电路”的节点2、5（即三极管的B、C极，图中E极接地）的电位和电源V2的电流，作直流工作点分析，得到如图5所示静态工作点分析结果。

图5　静态工作点

图5是R4为总值25%时的静态工作点，由图可知，三极管的集-射极区间电压降为 4.79955v，基-射极电压降为685.18599mv，发射极电流为2.42529mA，显然，三极管工作在放大区。用同样的方法，可求得R4为总值的95%时的静态工作点参数：UBE＝640.733mV,UCE＝10.204V，IE＝608.469uA，可知三极管工作在截止状态。求得R4为总值的5%时的静态工作点参数 UBE＝704.470mV，UCE＝267.086mV，IE＝3.956mA，可知三极管工作在饱和导通状态。

在仿真过程中，学生会比较容易看出输出曲线的特点，通过这样的仿真，学生会更加有兴趣。学生可以自主的改变其中某些参数，观察电路输出的变化，从而更深入的理解电路的工作原理。将教师黑板上的推导过程，变成学生自主操作软件，产生一系列直观可见的参数变化，对学生来说更有学习兴趣，达到更好的学习效果。

3 Multisim12在实验教学中的应用

在实验教学中[5]，经常会出现实验仪器损坏，过于陈旧而影响实验结果的现象。现在将仿真软件Multisim12引入传统实验项目，可以很大程度上弥补传统实践教学中的不足。在一些实验中，可以使用仿真软件进行电路仿真、调试，优化电路结构和参数，以得出最佳、最优的电路设计方案，再通过实际实验增强实际动手能力，积累设计、调试等方面的实践经验。

4 结语

通过以上分析可知，利用 Mutisim12对模拟电子电路进行实验仿真分析是一种方便、易行、简单、直观的方法，设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和试验用的元器件和测试仪器仪表齐全，可以方便地对电路参数进行测试和分析；可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；试验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；对提高实验教学质量，改善实验教学效果有重要作用。

[1] 王国战,卢超.Multisim 仿真分析方法的研究[J].长春工程学院学报:自然科学,2011,(3):50-52.

[2] 储开斌.虚拟项目教学法在模拟电子技术教学中的应用[J].实验室科学,2011,(3):109-112.

[3] 金薇,邵立群.模拟电子技术项目教程[M].北京:清华大学出版社,2013.

[4] 罗庚兴,庹朝永.模拟电路设计与实践[M].北京:北京师范大学出版社,2012.

[5] 蒋卓勤.Multisim及其在电子设计中的应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[6] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.

Application of Multisim12 in the course of analog electronic technology

This paper introduces the functions and features of Multisim12 simulation software, and through a specific circuit, discusses the application of Multisim12 in the analog electronic. Using Multisim12 for simulation of analog circuit, which overcomes the shortcomings of classical teaching, improve the quality of analog electronic technology teaching , provide a more teaching method is intuitive and easy to understand and operate.

Multisim12;analog electronic technology; simulation; teaching

G712

A

1008-1151(2015)06-0134-02

2015-05-12

吕永国，男，广东东软学院讲师，硕士，研究方向为嵌入式系统开发；杨斌，男，广东东软学院讲师，硕士，研究方向为嵌入式系统开发。