基于Multisim的模拟电子技术实验教学改革探究

摘 要：模拟电子技术是电子类等专业的一门重要专业必修课，兼具理论性、工程性和实践性。本文分析了该课程目前实验教学环节中存在的问题，将Multisim仿真软件应用到实验教学中，以单级共射极放大电路为例，讲述了Multisim在实验教学中的应用。教学实践表明：通过在实验教学中设置与实体实验相匹配的仿真实验以及课后对探究式仿真实验的扩展，能够提高学生对理论的理解，培养学生理论联系实践的综合应用能力，提高学生的动手能力及分析、解决问题能力。

关键词：模拟电子技术;Multisim;仿真;教学改革

中图分类号：TP391.9文献标识码：A

Abstract：Analog electronic technology is an important professional compulsory course for electronic majors，which is theoretical，engineering and practical.This paper analyzes the problems existing in the experimental teaching of the course，and applies Multisim Simulation Software to the experimental teaching.Taking the single-stage common emitter amplifier circuit as an example，the application of Multisim in the experimental teaching are described.through the setting of simulation experiment matching with entity experiment and the extension of inquiry simulation experiment after class，it can deepen students' understanding of theory，cultivate students' comprehensive application ability of combining theory and practice，and improve students' hands-on ability，and students' ability to analyze and solve problems.

Key words：Analog Electronic Technology;Multisim;Simulation;Reform in Education

模拟电子技术是电子类等专业的一门专业必修课。良好的模电基础，为学生电子设计、毕业设计及今后从事硬件工作提供知识保障，其中实验是关键环节。对普通院校学生而言，该课程理论性强、概念抽象，是难度系数较高的课程，教学效果不容乐观[1]。为提高课程的教学效果，与时俱进地进行教学改革，十分必要。

本文以单级共射放大电路为例，基于Multisim仿真，根据静态、动态测量分析电路的各个参数，再基于实验箱搭建实体实验，实现实验与仿真的对比和验证。

1 目前模拟电子技术实验教学中存在的问题

目前，模电的教学还是偏理论弱实验的模式。这样的模式下：（1）理论教学时，师生缺少有效的互动，学生被动接受理论知识，教学效果不佳。（2）实验是学生应用所学知识解决问题的关键环节。然而，目前学生在实验中，基本是照搬实验指导书的原理图，在实验箱上搭建电路，按照指导书预定的参数和实验步骤完成实验。很多学生没有预习也能通过模仿完成实验，这使得学生对实验的认识只停留在简单的接线和测量上。（3）即使照搬实验指导书，由于很多学生没有掌握电路原理及各元器件在电路中的作用，会导致学生把连接错误的电路当作正确电路进行实验。因此，学生在实验箱搭建电路之前，对电路原理及各元器件的作用要有一定的基础[2，3]。

Multisim是NI（National Instruments）公司推出的一款仿真工具。它支持电路原理图的图形输入，提供丰富的元器件库和各类仪器仪表，具有仿真能力强大、界面直观等特点[4]。利用Multisim可获得与实体实验匹配的结果，且所有操作都在屏幕窗口直接完成，整个过程直观明了，便于初学者快速理解[5]。利用上述优势，在模电的实验教学中增加Multisim仿真，以改善解决现有教学模式存在的问题，并以此促进理论与实践的有机融合。

2 模电实验教学中Multisim的应用实例

本文以NPN型三极管构成的单级共射放大电路为例，介绍利用Multisim进行实验教学改革的具体措施。

2.1 搭建仿真电路

单级共射放大电路是模电的一个典型基础性实验，由于学生对电路搭建和仪器使用还不熟练，很难在两个学时顺利完成实验[6]。因此，安排学生先做Multisim仿真，理解电路原理，为实体实验打下基础。本文所搭建的单级共射放大电路如下图所示。运行Multisim，创建原理图文件，选择所需的元器件并设置其参数;选择示波器等测量仪器;使用鼠标调整元器件及仪表布局并连线，完成仿真电路搭建，进行仿真分析。

单级共射放大电路图

2.2 靜态分析

2.3 动态分析

动态分析分空载和带载两种情况。通过仿真得到电压增益的实验值，再根据电路的交流通路，求得电路增益理论值，最后将实验值与理论值进行对比分析。

（1）空载。调节信号发生器，给电路输入频率1kHz，幅值50mV的正弦信号。通过示波器观测输入输出波形，计算出空载电压增益实验值。根据电路的交流通路，求得空载电压增益理论值[7，8]。

（2）带载。连接负载，通过示波器观测输入输出波形，计算出带载电压增益实验值。根据电路的交流通路，求得带载电压增益的理论值[7，8]。

仿真过程中，可让学生调节一些元器件或去掉旁路电容，观测输出的变化情况。这些操作在实验箱上比较难实现，耗时大效果不佳。但在Multisim上可以通过简单的调节来实现。学生亲自动手调节改变电路，亲眼观测到电路输出的变化，再引导学生用理论知识去解释这些变化。整个过程可以激发学生做实验的兴趣，提高学生分析解决问题的能力，提高学生自行设计电路的信心，达到了实验教学的良好效果。

3 结论

本文讨论了利用Multisim仿真在模电实验教学所做的改革探索与尝试，以单级共射放大电路为例给出具体的实施措施。搭建了对应的实物实验，进行演示和测量，让学生深入理解基本共射放大电路。依据仿真、实验和理论的结果及分析可知：基本共射放大电路既可放大电压，又可放大电流;电路的输出电压与输入电压反向;电路空载电压增益大于带载电压增益。实物实验的结果，与仿真结果及理论值一致。

该教学实践表明：在实验教学中引入Multisim仿真，能从整体上提高模电教学的有效性。先做Multisim仿真使学生熟悉电路原理，再结合实验操作，提高学生分析电路的能力，加深学生对理论的理解，锻炼学生操作的能力，达到了实验教学改革的预期效果。

参考文献：

[1]钟俊，刘辉，刘恒.基于Multisim14的负反馈放大电路分析.普洱学院学报，2019-12-30：48-50.

[2]张承畅，龚昱文，余洒，罗元.Multisim在模电和数电混合实验案例中的应用.2019-06-20：50-52.

[3]孙筠.Multisim应用于电子技术实验教学的研究[J].科技信息，2007（27）：497-498.

[4]钱颖，杜亮.Multisim仿真在高职电子类课程教学中的应用与研究.信息技术与信息化，2018-11-25：128-130.

[5]呂波.Multisim14电路设计与仿真.机械工业出版社，2019.

[6]张新喜，许军，韩菊，任锐，丁岩松.Multisim14电子系统仿真与设计.第2版.机械工业出版社，2019.

[7]华成英，童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2005.

[8]刘静伟.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社，2018：29-45.

作者简介：韦荣昌（1985— ），女，壮族，广西来宾人，研究方向：测控技术与仪器、传输网设计与运维、计算机应用。