關(guān)于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ８在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：著重闡述Multisim8對(duì)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面所起的作用，說(shuō)明在教學(xué)中引入Multisim8能夠加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，提高實(shí)踐技能，掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力和創(chuàng)新能力有重要意義。

關(guān)鍵詞：Multisim8；模擬電子技術(shù)；理論教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；仿真；分析

《模擬電子技術(shù)》是電子信息類(lèi)專業(yè)必修的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，也是一門(mén)理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，獲得電子元器件和功能電路及其應(yīng)用的基本知識(shí)，掌握電子技術(shù)基本技能，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，為將來(lái)從事電子技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA－Electronic Design Automation）在電子技術(shù)中的應(yīng)用日趨廣泛。EDA技術(shù)是在電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。隨著該技術(shù)的日臻完善，現(xiàn)代EDA技術(shù)得到了廣泛使用。在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中引入EDA軟件，為更新教學(xué)設(shè)備、改革教學(xué)方式方法、改善教學(xué)手段提供了先進(jìn)的技術(shù)支持，有利于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。因此，EDA作為輔助教學(xué)工具，其作用非常突出。

Multisim8概述

Multisim8是一個(gè)用于電路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，它是加拿大Interactive Image Technologies（IIT）公司于20世紀(jì)80年代末推出的電子線路仿真軟件Electronic WorkBench（簡(jiǎn)稱EWB）的升級(jí)版。

Multisim8具備模擬、數(shù)字及模擬/數(shù)字混合電路的仿真功能，其系統(tǒng)集成度高，用來(lái)創(chuàng)建和定位電路的工作面靈活、直觀，元件和模型種類(lèi)繁多，元件放置迅速，連線簡(jiǎn)捷方便；提供了數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、瓦特表、示波器、波特圖儀、頻率計(jì)、邏輯分析儀、安捷倫儀器等19種在電子電路分析中常用的儀器儀表，這些虛擬的儀器儀表的參數(shù)設(shè)置、使用方法和外觀設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室中的真實(shí)儀器基本一致。Multisim8還提供了直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)分析等19種仿真分析方法，此外還能進(jìn)行射頻、PSPICE、VHDL等方面的仿真，并提供了更為方便的電路圖和文件管理等功能。

電路仿真分析應(yīng)用實(shí)例

晶體管單管放大電路是最常見(jiàn)的低頻小信號(hào)放大電路，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試分析是模擬電子技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，下面以基極分壓式射極偏置電路為例說(shuō)明Multisim8的仿真運(yùn)用。

創(chuàng)建仿真電路在Multisim8的仿真環(huán)境下創(chuàng)建的電路如圖1所示。

仿真分析（1）直流分析：晶體管的合理靜態(tài)設(shè)置是放大器正常工作的根本保證。在對(duì)電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析時(shí)，電路中交流信號(hào)源置零，電容視為開(kāi)路，利用Multisim8提供的直流靜態(tài)工作點(diǎn)分析功能測(cè)出各主要節(jié)點(diǎn)電壓值如圖2所示，從結(jié)果看出三極管工作在放大區(qū)。（2）交流分析：交流分析是對(duì)電路的交流頻率響應(yīng)分析。交流分析的結(jié)果如圖3所示，圖中顯示該放大電路的上限頻率為21.3399MHz，下限頻率為135.6767Hz，通頻帶約為21.3398MHz，穩(wěn)頻時(shí)的增益約為77.8506。

由上述分析可見(jiàn)，Multisim8的教學(xué)針對(duì)性強(qiáng)，能夠鞏固擴(kuò)展基礎(chǔ)理論知識(shí)，并能通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)踐和理論的緊密結(jié)合，運(yùn)用到《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中具有重要意義。

Multisim8在《模擬電子技術(shù)》理論教學(xué)中的應(yīng)用

有利于對(duì)基本概念、基本電路和基本分析方法的理解隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新的器件和電路層出不窮，模擬電子電路也隨之千變?nèi)f化，因此在學(xué)習(xí)該課程時(shí)應(yīng)注意抓住本質(zhì)，重點(diǎn)掌握基本概念、基本電路和基本分析方法，全面、辯證地分析模擬電子電路中的問(wèn)題。這既是該課程的重點(diǎn)，也是特點(diǎn)，這些特點(diǎn)同時(shí)增加了學(xué)習(xí)和掌握本課程的難度。Multisim8作為一種輔助教學(xué)手段，運(yùn)用在理論教學(xué)上有助于加深學(xué)生對(duì)概念、原理的理解。Multisim8提供的元器件庫(kù)非常豐富，還含有大量的交互元件、虛擬元件等，虛擬元件的數(shù)值可以任意改變，仿真結(jié)果即是該電路的理論值，這對(duì)于說(shuō)明概念和驗(yàn)證電路原理極為方便。Multisim8的仿真功能強(qiáng)大，能實(shí)現(xiàn)電路的功能模擬和特性分析，同時(shí)提供相當(dāng)完整而詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，有助于數(shù)學(xué)分析更好地與物理概念的闡述相配合，從而加強(qiáng)對(duì)電路物理過(guò)程的理解。

有利于實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)的形象化、生動(dòng)化與其他的電路仿真軟件相比較，Multisim8改變了有些電路仿真軟件輸入電路采用文本方式的不便之處。仿真手段切合實(shí)際，選用元器件和儀器與實(shí)際情形非常相近。繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取，界面操作直觀。Multisim8幾乎能對(duì)《模擬電子技術(shù)》課程中所有的基本電路進(jìn)行仿真，顯示仿真電路工作的實(shí)際效果，測(cè)量有關(guān)參數(shù)，分析工作狀態(tài)，測(cè)試和分析結(jié)果以數(shù)字或圖形的方式顯示，并能隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，觀測(cè)元件參數(shù)的改變對(duì)電路的影響，使課程內(nèi)容可視化、抽象的理論形象化、枯燥的電路特性分析生動(dòng)化，以計(jì)算機(jī)的特有方式展現(xiàn)出電子世界的豐富內(nèi)容，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度，加深學(xué)生對(duì)模擬電路的認(rèn)識(shí)、理解。

有利于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考Multisim8豐富的元器件和強(qiáng)大的仿真分析功能為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。學(xué)生可將有疑問(wèn)的電路直接創(chuàng)建在圖形界面處進(jìn)行仿真，由于仿真測(cè)試和修改電路方便易行，還能設(shè)置各種元件故障，觀測(cè)開(kāi)路、短路、漏電和過(guò)載等非常情況的影響或后果等，排除了原材料消耗和儀器的損壞等因素，且不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，設(shè)計(jì)的新方案隨時(shí)可得到檢驗(yàn)，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高自學(xué)能力。在處理習(xí)題方面，對(duì)模擬電子電路的分析與計(jì)算結(jié)果的正確與否也能通過(guò)仿真實(shí)施驗(yàn)證。由于電路創(chuàng)建方便，仿真過(guò)程互動(dòng)性強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果可靠，信息反饋迅速，能促使學(xué)生積極思考，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有利于培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

仿真技術(shù)在《模擬電子技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

有利于改革實(shí)踐教學(xué)模式，更新實(shí)踐教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)是《模擬電子技術(shù)》課程中重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。Multisim8是一個(gè)非常優(yōu)秀的虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)中的電子實(shí)驗(yàn)室”。利用它提供的虛擬儀器進(jìn)行模擬電子電路實(shí)驗(yàn)，比在實(shí)驗(yàn)室中更靈活，主要表現(xiàn)在：（1）學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上直接模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)來(lái)搭建電子電路，觀察仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，掌握儀器的使用和正確的測(cè)量方法。（2）仿真實(shí)驗(yàn)不受儀器設(shè)備、元器件品種、數(shù)量等限制，能針對(duì)不同目的開(kāi)展驗(yàn)證性、測(cè)試型、設(shè)計(jì)型、糾錯(cuò)型、創(chuàng)新型等實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供更多的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。（3）仿真實(shí)驗(yàn)處于理想化條件，不受接觸不良、元器件損壞、儀器不穩(wěn)定等因素的影響，能夠迅速進(jìn)入分析和測(cè)試狀態(tài)，突出實(shí)驗(yàn)主題。（4）可以驗(yàn)證和擴(kuò)展器件及電路性能，擴(kuò)大研究范圍，增加實(shí)驗(yàn)容量。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，能幫助學(xué)生更好地熟悉實(shí)驗(yàn)要求，掌握測(cè)試方法，鞏固理論知識(shí)，提高運(yùn)用理論分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。電子電路設(shè)計(jì)是具有綜合性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。利用Multisim8軟件仿真，能改變傳統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試手段，大大提高工作效率。Multisim8的仿真分析功能可對(duì)模擬電路的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬測(cè)試和特性分析，易于確定設(shè)計(jì)方案的可行性，并能驗(yàn)證技術(shù)指標(biāo)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)的電路可能存在錯(cuò)誤，導(dǎo)致調(diào)試時(shí)損壞元器件或儀器的情況在電路仿真中出現(xiàn)，但不會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)電路中只能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的元器件參數(shù)，用仿真的方法很容易確定，而且電路的參數(shù)容易調(diào)整，便于選擇最佳元件參數(shù)，Multisim8的分析功能還能有助于確定最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定程度，從而實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)踐性是《模擬電子技術(shù)》課程的主要特點(diǎn)之一，學(xué)生只有經(jīng)過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)的嚴(yán)格訓(xùn)練，才能鞏固和加深理論知識(shí)，提高運(yùn)用理論分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在實(shí)踐教學(xué)中引入仿真技術(shù)，帶來(lái)實(shí)踐教學(xué)手段的自動(dòng)化和現(xiàn)代化，從而有利于改革實(shí)踐教學(xué)模式，更新實(shí)踐教學(xué)方法，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

有利于綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)將Multisim8軟件與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生在模擬電子電路的測(cè)試和設(shè)計(jì)方面有更大的自主性，從而提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用能力和電路設(shè)計(jì)能力。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能深刻理解測(cè)試原理及測(cè)試參數(shù)，提高知識(shí)的綜合分析能力。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用有關(guān)知識(shí)選擇方案、查閱電子器件手冊(cè)、合理選用或代換器件、設(shè)計(jì)單元電路、計(jì)算參數(shù)，通過(guò)仿真看到設(shè)計(jì)結(jié)果及仿真過(guò)程所出現(xiàn)的種種問(wèn)題并加以解決，培養(yǎng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。仿真技術(shù)使定量計(jì)算更加準(zhǔn)確和精確，在設(shè)計(jì)時(shí)更能側(cè)重于電路結(jié)構(gòu)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，突出定性分析，有利于深化學(xué)生的知識(shí)層次，提高綜合實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

軟件仿真有許多優(yōu)越處，但仿真畢竟是虛擬的，仿真實(shí)驗(yàn)不能取代硬件實(shí)驗(yàn)，要真正提高實(shí)踐動(dòng)手能力還必須經(jīng)過(guò)實(shí)際操作這一環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)充分發(fā)揮各種教學(xué)優(yōu)勢(shì)，將仿真技術(shù)與理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，更好地培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，進(jìn)一步提高創(chuàng)新意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳梓城.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]王冠華，王伊娜. Multisim8電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：

張欣（1971—），女，重慶市人，講師，主要從事電子技術(shù)教學(xué)與研究工作。（本欄責(zé)任編輯：周秀峰）