探讨Multisim 11在模拟电子技术实验中的运用

俞皓

摘 要：模拟电子技术实验是电子类专业必修的一门重要基础课程，在高校教学中占有重要地位，是培养学生实验能力、丰富学生电力学方面知识的有效途径。采用Multisim 11软件进行辅助实验教学对培养技能型人才具有重要意义。由此，本文首先对Multisim 11仿真软件基本内容进行了简要介绍，然后对Multisim 11在模拟电子技术实验教学中的应用进行了详细探讨，以改善模拟电子技术实验教学。

关键词：Multisim 11；仿真；模拟电子技术；实验教学

前言：囊括了各种放大电路、信号运算与处理等诸多内容的模拟电子技术，是一门理论与实践联系极为紧密的学科，实验在该学科教学中显得尤为重要。通过实验，可以检测学生理论知识学习情况与应用能力，提升学生实践操作能力。随着新仪器仪表、元器件的不断问世，原有实验室条件与设备已难以满足模拟电子技术实验教学需要，必须要引入仿真功能强大的软件，而Multisim 11可以较好的解决上述问题。

1.Multisim 11仿真软件简介

Multisim 11是美国一家仪器公司最新推出的一款交互式仿真软件，原理图捕获软件，与传统软件相比，该软件更加直观、易用。它将各种虚拟仪表与电路原理图放置在同一操作界面中，以非常逼真的形式对各项参数与波形进行测试，有效克服了传统仿真软件在以图形化仿真电路时的复杂性[1]。Multisim 11仿真软件提供有电路仿真、原理图输入、PLD设计等多种功能，拥有庞大的虚拟仪器仪表库，人性化的人机交互界面和完善的分析方法，适用于多种场合的电路设计、模拟与仿真，包括模拟电路仿真、数字电路仿真和数模混合电路仿真等，都能够达到良好的仿真效果，在电子电路教学、电子技术实验等领域得到了广泛的应用。

从Multisim 11自身构造与使用情况来看，其主要具有以下突出特点和优势：图形界面友好大方、操作方便、简单易懂，分析功能完善强大，设计环境全面集成化；拥有强大的虚拟仪器仪表库和丰富的元器件库，虚拟仪表与电路原理图有效结合；提供有多种输入输出接口，可以与其他软件相互结合使用；具有VHDL设计功能与仿真功能，具有高效实时仿真功能，在仿真的同时还可以实现对电路元件参数与电路结构的修改；增加了对PIC单片机与51系列单片机的支持，进一步提升了仿真功能，扩大了适用范围，可以实现单片机实验在计算机上的直接模拟操作，得到的仿真数据拥有更高的精确度[2]。

2.Multisim 11在模拟电子技术实验教学中的应用

2.1在反馈模块教学中的应用

2.1.1引入负反馈

在模拟电子技术实验教学内容中，有许多放大电路，包括运算放大电路、功率放大电路、反馈放大电路等等，将负反馈引入到放大电路中，有利于改善放大电路的工作性能。而改善的程度取决于反馈的深度，反馈深度越深，则性能改善的效果就越好。采用Multisim 11仿真软件，在该软件电路窗口中建立以集成运放LM307为核心的负反馈放大电路，对于放大电路是否有负反馈存在，使用一个开关来予以控制；对电路反馈情况使用示波器来进行观察[3]。以一个交流电压源信号作为输入信号，示波器的A、B端口分别接收输入信号和输出信号，当开关向左时，放大电路无反馈，输出的信号波形严重失真，当开关向右时，电路存在电压串联负反馈，输入输出信号波形均没有失真，但输出信号的幅度缩小了，比理论分析值较低，说明引入负反馈可以在一定程度上降低放大电路非线性失真发生概率。在Multisim 11软件的应用下，通过仿真模拟实验，学生可以直观清晰的看到引入负反馈前后放大电路的性能变化，从而帮助学生更为容易理解和操作。

2.1.2负反馈组态

对于组态内容的讲解，单纯采用框图方式很难达到理想的教学效果，而使用Multisim 11软件进行辅助教学，将框图与电路有效结合起来，则可以较好的改善组态教学效果。使用Multisim 11软件画出负反馈电路，在电路输入输出两端分别设置一个开关，用以判别电路的反馈组态。将输入端开关打开，输出端开关闭合，此时输出端短路，示波器无反馈信号显示，表明电路为电压负反馈，有反馈信号显示，则说明为电流负反馈；将输入端开关闭合，输出端开关打开，输入端短路，若示波器无反馈信号显示，说明电路为并联负反馈，反之为串联负反馈。经过Multisim 11软件电路实时仿真，电路负反馈组态的判定得以高效准确的实现，学生对反馈电路的工作原理、电路规律等可以更好的理解。

2.1.3负反馈放大电路

如前所言，负反馈的引入决定着电路信号的失真与否，无负反馈时，电路输出信号失真，而当有负反馈时，输出信号波形并未失真，但输出波形的幅度缩小了，还是符合减少非线性失真的。这一结果表明，在Multisim 11软件应用的情况下，负反馈放大电路对电路有着较大的影响。而且除了上述影响外，还存在其他的影响。采用波特仪对Multisim 11软件绘制的负反馈放大电路幅频特性曲线进行分析，对比有无负反馈时电路的幅频特性曲线，发现降低增益可以增加通频带宽；采用温度扫描仪对负反馈放大电路输出波形进行瞬态分析发现，引入负反馈，有利于提电路运行稳定性。

2.2Multisim 11的综合应用

电子电路设计在模拟电子技术实验中属于一个综合性训练题目，涉及到了模拟电子技术的电路设计、调试等多方面知识，如模拟示波器设计、模拟传感器设计等等。传统教学对于模拟电子元器件的设计基本上所有操作都需要通过手工来完成，耗时费力，特别是在参与电子设计竞赛等比赛活动情况下。而采用Multisim 11软件进行电子设计，则可以有效的解决上述问题。应用该软件，电子元器件的电路设计与调试都可以在计算机上以虚拟方式快速准确的完成。以低通滤波器设计为例，按照题目具体要求，选择与之相符的低通滤波器，合理设计滤波器截止频率与电路增益，可以在滤波器输出端设置一个可调运放电路。在Multisim 11中，将一阶与二阶低通滤波器进行级联，并对电路进行调试，经检测这样设计出的滤波器可以较好的满足题目设计要求，且有效避免了输入输出电阻间的相互影响问题，对学生综合设计能力的培养起到了很好的锻炼作用。

总结：实际上，Multisim 11在模拟电子技术实验教学应用中所具有的作用与优势远不止于此，它不仅能够提供强大的仿真分析功能与庞大的虚拟仪器仪表库和元器件库，更能够提高课堂时间利用率，丰富课堂教学内容，实现随时随地的模拟电子技术实验，而不受时空间限制，对提高实验教学效率与质量，增强学生电子技术技能具有重要实践指导意义。

参考文献：

[1]刘君，杨晓苹，吕联荣，刘津丽，郭晓倩. Multisim 11在模拟电子技术实验中的应用[J]. 实验室研究与探索，2013，02：95-98.

[2]李娟娟，凌云，张飞. Multisim在“模拟电子技术”项目式教学中的应用[J]. 电气电子教学学报，2014，02：109-111.

[3]毕克玲. NI Multisim 11仿真技术在模拟和数字电路教学中的应用[J]. 电脑知识与技术，2014，20：4748-4750.