Multisim電子仿真軟件教學(xué)應(yīng)用分析

摘 要：本論文首先簡(jiǎn)要介紹了Multisim電子仿真軟件的相關(guān)功能，并重點(diǎn)分析論述了該軟件在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Multisim電子仿真軟件；功能；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP391.9

1 Multisim 電子仿真軟件的功能

就Multisim 電子仿真軟件而言，電路分析是其最重要的一個(gè)功能，使用者可以結(jié)合具體需要，選擇不同的分析功能，主要包括以下幾種。

1.1 直流工作點(diǎn)分析

電路僅受電路中直流電壓源或電流源作用時(shí)，會(huì)用到該分析功能，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的直流電壓進(jìn)行求解。要想實(shí)現(xiàn)其他性能分析，必須要以直流工作點(diǎn)分析為基礎(chǔ)。在盡心該功能分析時(shí)，電路中的電感短路，電容開(kāi)路，交流電源置零，數(shù)字器件視為高阻接地。

1.2 交流頻率分析

該分析功能就是分析電路的頻率特征，在實(shí)現(xiàn)該分析功能的過(guò)程中，輸入信號(hào)被自動(dòng)設(shè)定為正弦波形式、直流電源自動(dòng)置零。在分析某一節(jié)點(diǎn)時(shí)，Multisim7.0 自動(dòng)產(chǎn)生幅頻特性曲線和相頻特性曲線。

1.3 瞬態(tài)分析

時(shí)域響應(yīng)分析選定節(jié)點(diǎn)，即觀察節(jié)點(diǎn)在整個(gè)顯示周期中每一時(shí)刻的電壓波形，分析結(jié)果和示波器仿真一樣。在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，電路中的電容、電感都以儲(chǔ)能模式出現(xiàn)，交流信號(hào)源幅值隨時(shí)間而變，直流電源保持常數(shù)。

1.4 參數(shù)掃描分析

該分析功能就是對(duì)電路中某個(gè)元件的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，該分析手段就好比該元器件每次取值都不一樣，反復(fù)仿真。設(shè)計(jì)電路時(shí)，參照電路某一技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行參數(shù)掃描分析，從而優(yōu)選電路的某些參數(shù)及性能指標(biāo)。

1.5 溫度掃描分析

它一般是研究不同溫度條件下的電路特性，一般而言，電路的仿真溫度都默認(rèn)為 27℃，隨著溫度的變化，許多電子器件的特性也會(huì)發(fā)生變化。Multisim中的溫度掃描對(duì)象以半導(dǎo)體器件和虛擬電阻為主。

1.6 噪聲分析

該分析功能就是研究噪聲對(duì)電路所的相關(guān)影響。在電路中，由于存在半導(dǎo)體器件、電感和電容，在這些元器件中，同時(shí)還存在雜散電容以及寄生電容，另外，由于電路導(dǎo)線之間也會(huì)產(chǎn)生電容，所以，電路中就會(huì)有噪音產(chǎn)生。

2 在理論課程和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 教學(xué)中的作用

2.1.1 有助于教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的提高。在傳統(tǒng)教學(xué)中，難以對(duì)某些概念抽象、電路波形變換復(fù)雜的過(guò)程進(jìn)行直觀地展示，通過(guò) Multisim 電子仿真軟件進(jìn)行仿真，可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有更加直觀、深入的理解，提高教學(xué)質(zhì)量。曾經(jīng)老師對(duì)電路進(jìn)行講解，對(duì)電路工作原理進(jìn)行分析時(shí)，往往要花很多時(shí)間用于畫電路圖和波形圖，但如今通過(guò) Multisim 電子仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行分析，教師可在課前將電路創(chuàng)建好，上課時(shí)則調(diào)出電路，按動(dòng)仿真開(kāi)關(guān)就能進(jìn)行教學(xué)，使教學(xué)效率大大提高。

2.1.2 使教學(xué)內(nèi)容更為豐富。在授課過(guò)程中，教師不再是局限于教材知識(shí)。通過(guò) Multisim 電子仿真軟件，教師可利用計(jì)算機(jī)來(lái)演示許多以前課堂上無(wú)法演示的實(shí)驗(yàn)電路及相關(guān)新型實(shí)用的電路，豐富了教學(xué)內(nèi)容，從而能夠有效幫助學(xué)生理解電路基本原理和概念。以前理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)一般是互相獨(dú)立的，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以在理論課堂中加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，Multisim 電子仿真軟件為兩者之間的結(jié)合搭建了橋梁。

2.1.3 使教師同學(xué)生的互動(dòng)性增強(qiáng)。教師的教和學(xué)生的學(xué)兩者之間是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的，在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用 Multisim 電子仿真軟件，學(xué)生能夠直觀地理解對(duì)教師講解的電路功能、性能指標(biāo)，同時(shí)還能提出更換電路參數(shù)等相關(guān)建議，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也增加了教學(xué)過(guò)程的互動(dòng)性。教師在進(jìn)行演示時(shí)，可以提出適當(dāng)?shù)膯?wèn)題，對(duì)相關(guān)現(xiàn)象和學(xué)生共同探討，從而達(dá)成一致的解決方案，不斷引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題，不僅活躍了課堂的氣氛，也使學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性得到了增強(qiáng)。

2.1.4 增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，并利用任務(wù)來(lái)形成驅(qū)動(dòng)力，告訴學(xué)生如何搜集資料以及搜集哪些資料，指導(dǎo)學(xué)生自主確定目標(biāo)、主動(dòng)獲取信息并對(duì)資料進(jìn)行歸納和整理。以此培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。另外，還可采用小組協(xié)作的方式，使學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽(tīng)、交流和分享，懂得尊重信任、理解溝通以及互助競(jìng)爭(zhēng)。

2.2 在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的作用

2.2.1 克服實(shí)驗(yàn)室器材的不足。由于條件限制，很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的元器件數(shù)量及品種并不充足，Multisim 電子仿真軟件很好地彌補(bǔ)了這方面的不足，同時(shí)也有效防止了儀器的損壞，使實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和實(shí)驗(yàn)時(shí)間都得到了縮減。由于條件限制，有些學(xué)校往往缺少相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不僅限制了實(shí)驗(yàn)次數(shù)和人數(shù)，有些硬件實(shí)驗(yàn)甚至都無(wú)法開(kāi)展。使用Multisim 電子仿真軟件，可以通過(guò)Multisim 軟件來(lái)構(gòu)造電路，進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)也不會(huì)損壞儀器設(shè)備。比如失真分析儀、波特圖儀、邏輯分析儀器等貴重儀器一些學(xué)校沒(méi)有配置，學(xué)生使用該軟件，開(kāi)闊了眼界，也有助于其新知識(shí)、新技能的掌握。

2.2.2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境更為理想。Multisim 電子仿真軟件最重要的就是不會(huì)受到場(chǎng)地及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，只需利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)Multisim 軟件就能對(duì)各種電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真模擬。利用 Multisim 軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)并需要其他條件，其運(yùn)行和實(shí)際電路差不多，相關(guān)數(shù)據(jù)都是真實(shí)反映。仿真實(shí)驗(yàn)的分析技術(shù)十分優(yōu)秀，例如，為使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更易獲得，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯，很多儀器儀表中都會(huì)使用游標(biāo)，Multisim 軟件又具有經(jīng)典的仿真分析方法，能夠捕捉瞬時(shí)現(xiàn)象，也能把很長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)象集中于1秒，實(shí)際儀器顯然難以做到。

2.2.3 以硬件實(shí)驗(yàn)為主，以仿真實(shí)驗(yàn)為輔。以前，學(xué)生往往使用成品線路板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)儀器也一般都是萬(wàn)用表、示波器、毫伏表、信號(hào)發(fā)生器等常用儀器，每次實(shí)驗(yàn)大都是聯(lián)通這些儀器線路，然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但并由訓(xùn)練到實(shí)際電路的連線，學(xué)生得不到真正的鍛煉。但Multisim 電子仿真軟件模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既能夠?qū)ο嚓P(guān)儀器設(shè)備的使用方法和電路連接方法進(jìn)一步熟悉，還能夠?qū)﹄娐饭收显蜻M(jìn)行分析，在進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)就更容易成功。除此之外，學(xué)生的創(chuàng)意也可以在計(jì)算機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，而不用擔(dān)心元器件和儀器的損壞。在教學(xué)效果上硬件實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)都各有所長(zhǎng)，因此也不能忽視硬件實(shí)驗(yàn)的作用，它使學(xué)生直接面對(duì)真實(shí)對(duì)象，進(jìn)行真實(shí)操作，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，這是虛擬實(shí)驗(yàn)無(wú)法做到的。

2.2.4 有利于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，許多學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往會(huì)有一些創(chuàng)新想法。但若想要通過(guò)硬件實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么就必須對(duì)相關(guān)元器件進(jìn)行重新組建，但是如果考慮不全面，那么就可能損壞實(shí)驗(yàn)儀器儀表，加之在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)也難以實(shí)現(xiàn)。 但利用Multisim 電子仿真軟件就不存在這一問(wèn)題，學(xué)生可根據(jù)自己的想法進(jìn)行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，使自身創(chuàng)造力得到充分發(fā)揮，也可以根據(jù)需要修改電路，并不斷嘗試不同的方法，這樣，學(xué)生就真正成為了實(shí)驗(yàn)電路的探索者和操作者，不僅不會(huì)損壞到相關(guān)儀器設(shè)備，而且使得實(shí)驗(yàn)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

Multisim 電子仿真技術(shù)是 EDA 技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它在諸多教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。通過(guò)研究和利用Multisim 電子仿真技術(shù)，能夠使傳統(tǒng)教學(xué)所存在的諸多問(wèn)題得到有效解決。不僅能夠彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材的不足，減輕教師負(fù)擔(dān)，促進(jìn)教學(xué)效率和質(zhì)量的提高，還能夠加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓寬學(xué)生的視野，有助于學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：蘇慧（1979.12-），女，山東煙臺(tái)人，電子通訊碩士，講師，研究方向：電子項(xiàng)目教學(xué)、電子崗位就業(yè)。

作者單位：煙臺(tái)汽車工程職業(yè)學(xué)院，山東煙臺(tái) 265500