Multisim 11仿真實驗技術(shù)在電子線路課程教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】介紹Muldsimll仿真實驗技術(shù)及其在電子線路課程應(yīng)用課堂教學(xué)中的作用，提出其在電子線路課程教學(xué)中的具體應(yīng)用步驟和措施。

【關(guān)鍵詞】Muhisimll仿真實驗技術(shù)電子線路課程教學(xué) 應(yīng)用

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）09C-0185-02

電子線路是中職電類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，內(nèi)容較多、原理復(fù)雜，只有把理論與實踐有機結(jié)合起來進行教學(xué)，才能取得較好的教學(xué)效果。為解決理論教學(xué)與實驗實踐相互脫節(jié)的矛盾，把Muhisim11虛擬仿真實驗引入課堂教學(xué)，把理論教學(xué)和實驗實踐有機結(jié)合起來，可以使課堂教學(xué)變得更為形象、生動、直觀，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、Multisim11介紹

Muhisim11軟件是由美國National Instrument公司（簡稱NI公司）所開發(fā)的一種集多種功能于一體的電子仿真（EDA）高層次工具軟件，該軟件不僅僅能夠用于電子線路的虛擬仿真，同時還能夠用于LabVIEW虛擬儀器、單片機仿真等方面，而且其在技術(shù)方面也有著許多的創(chuàng)新。Muhisim11通過更加直觀的圖形界面來幫助進行電路的創(chuàng)建，并且在計算機的屏幕上展示了所模仿的真實實驗室的工作臺，這就為模擬各種電路實驗提供了條件，同時該軟件中還包括了各種電路仿真所需要的各種測試儀器，只需要在進行電路仿真時根據(jù)需要選取就可以了。Multi-simll提供了多種虛擬儀器，這就能夠很好地克服傳統(tǒng)的實驗室的那種呆板的實驗方法，而且能夠?qū)嶒瀻У浇淌抑腥ィ瑸榻虒W(xué)提供更多的方便。總的來說Mul-tisimll具有如下特點：第一，擁有良好的圖形界面，通過計算機能夠模擬真實的電子實驗室工作平臺，其中包含了各種繪制電路圖所需要的元器件以及進行測試所需要的測試儀器，這些都能夠直接從屏幕上進行選取。第二，提供了多種虛擬儀器，而且這些虛擬儀器與真實的事物都十分相似（操作與外形），并且還能夠保存測量結(jié)果。第三，擁有相當(dāng)完善的分析手段，Muhisim11提供了多種分析手段，能夠完全滿足中職電子線路課程的電路分析；第四，具有相當(dāng)強的仿真能力，不僅僅是能夠?qū)Ω鞣N元件進行模擬仿真，同時還能夠?qū)Χ喾N電路以及單片機等進行仿真；第五，可以用來作為電路設(shè)計工具，同時該軟件還能夠與其他的各種電路分析、設(shè)計和制板軟件進行數(shù)據(jù)交換。

同時，還必須要認(rèn)識到的是，教學(xué)版的Muhisim11本就是圍繞著教師的教學(xué)所進行設(shè)計的，具有更強的教學(xué)特性，而這也能夠與學(xué)生的知識水平或課堂內(nèi)容相匹配，這就能夠使得教學(xué)更加簡單。

二、Multisim11仿真實驗技術(shù)在電子線路課程應(yīng)用課堂教學(xué)中的作用

（一）實現(xiàn)理論教學(xué)與學(xué)生動手實踐相結(jié)合，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果

用Multisim11仿真實驗進行課堂教學(xué)，教師在進行理論講授的同時應(yīng)用計算機進行仿真實驗演示給學(xué)生觀察，然后讓學(xué)生在計算機上進行仿真實驗，仿真實驗成功之后，再讓學(xué)生用電子元器件進行實踐，把理論教學(xué)與實驗實踐有機結(jié)合起來。使原來抽象難學(xué)的理論知識，變成形象、直觀、易學(xué)，學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)變成為主動學(xué)習(xí)，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

（二）可以有效減少耗材，提高實驗實踐的成功率

Multisim11仿真軟件里儀器設(shè)備種類齊全、電子元器件豐富，要進行某個電路仿真，只需要運行該軟件，簡單從計算機屏幕的元件庫中調(diào)出所需的虛擬元件，并連接成具有實物功能的電路，再調(diào)出虛擬電源和測量儀器連接好后，接通虛擬開關(guān)即可開始自動仿真，就可以和實物實驗一樣對電路進行測試分析。學(xué)生先用Mul-tisim11仿真軟件進行實驗，成功之后再用實物實踐，避免了實驗儀器的損壞與實驗材料的無意損壞，大大提高了實踐的成功率，有利于增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，有效促進學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識和專業(yè)技能。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

虛擬仿真實驗的引入，突破了實驗受元器件、儀器設(shè)備、時間和空間的限制，元器件和儀器設(shè)備使用時只需從計算機里調(diào)出，取之不盡、用之不竭，學(xué)生的實驗也不必局限于實驗室和實驗時間，可以根據(jù)自己的興趣愛好，隨時利用計算機進行各部分電路仿真實驗，使學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力不斷增強。引入虛擬仿真實驗，學(xué)生可以放心大膽做各種自己想做的實驗和測試，不會因接線出錯而造成短路事故，也不會因操作失誤造成人員或儀器設(shè)備的損傷；實驗時還可以任意設(shè)置故障，如：電阻開路、電容或三極管極間短路或開路等，在不同的故障狀態(tài)下觀察電路的工作情況，有利于拓寬學(xué)生的視野和知識面，培養(yǎng)他們排除故障、解決實際問題的能力。應(yīng)用仿真軟件進行電路測試訓(xùn)練時，學(xué)生可以不斷改變電路中各種元器件的參數(shù)、晶體二極管、三極管及集成電路的型號來調(diào)整電路，使之更加合乎要求，得出較為理想的電路，培養(yǎng)學(xué)生不斷開拓創(chuàng)新的思維和能力。

三、Multisim11軟件在電子線路課程教學(xué)中的實際應(yīng)用

以橋式整流電路的仿真實驗為例，Muldsim11軟件在電子線路教學(xué)中的實際應(yīng)用有如下方面：

（一）利用Multisim11創(chuàng)建電路圖

利用Multisim11創(chuàng)建電路圖，可以節(jié)省各種實物連接的時間。利用Multisim11來創(chuàng)建電路圖，不需要在課前進行相關(guān)的實物準(zhǔn)備，同時在課堂教學(xué)時也能夠省下很多實物連接的時間，為課堂教學(xué)留出更多的時間，但是卻能夠起到實物實驗的相同作用。首先就是利用Multisim11來創(chuàng)建電路圖，并且通過多媒體來讓學(xué)生們看到整個過程，這樣就能夠讓學(xué)生們在了解這堂課的同時，也能夠?qū)ultisim11的使用有所了解。為此，先從Multisim11的元件庫中選取仿真實驗所需要的元器件，并且將這些選取好的元器件放到適當(dāng)?shù)奈恢蒙希缓笫歉鶕?jù)需要進行參數(shù)的設(shè)置，用以確保仿真的結(jié)果能夠與實際的電路相一致，讓學(xué)生能夠有一個正確的認(rèn)識。在仿真電路中所使用的二極管和變壓器都采用實物元器件的模型，這樣就能夠讓學(xué)生對于實物也有所認(rèn)識。在進行導(dǎo)線連接時，只需要將鼠標(biāo)的指針移動到所要進行連線的元器件或者是儀器的引腳處即可，然后當(dāng)看到鼠標(biāo)指針變?yōu)橐粋€中心為小圓點的十字形時，點擊鼠標(biāo)左鍵，這樣就將連線起點拉到連線的終點，這樣就能夠完成自動布線，這樣不僅能夠讓教師更加的省心、省時，而且也能夠讓學(xué)生更加的清楚整個過程、了解整個過程。同時為了能夠讓學(xué)生們更加方便地進行觀察，還可以使用不同的顏色來代表不同的導(dǎo)線。電路圖如圖1。

（二）保存電路圖

保存電路圖，方便隨時使用。將電路圖繪制完畢后，就將電路圖進行保存，這樣就能夠在課堂教學(xué)中隨時進行調(diào)用，這樣就能夠通過電路圖與課堂教學(xué)內(nèi)容進行良好的配合，加深學(xué)生對知識的理解。而且在保存之后，如果以后的教學(xué)中有需要的時候也能夠進行重復(fù)使用。

（三）對電路進行仿真分析

Multisim11軟件仿真的開始與停止都非常的簡單，只需要通過軟件上的“啟動／停止”開關(guān)，就能對整個仿真過程進行控制，從而使其能夠配合整個教學(xué)過程，使得教學(xué)能夠更加生動形象。

讓學(xué)生觀察變壓器輸入端以及整流電路輸出端的波形：將開關(guān)J1置于斷開的狀態(tài)，然后觀察示波器XSC1所顯示的波形圖，如圖2所示，此時打開萬用表U1、U2，讀取其中的數(shù)據(jù)。然后讓學(xué)生自己畫出示波器上所顯示的輸入與輸出波形。將兒進行閉合，然后讓學(xué)生再次觀察示波器所顯示的輸入波形和輸出波形，如圖3所示，并讀取萬用表上的讀數(shù)。

通過對仿真電路中的示波器的波形變化以及萬用表讀數(shù)觀察，就能很好地發(fā)現(xiàn)：整流電路能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動直流電，并且整流電路的輸出電壓與輸出電路中的元件存在一定的關(guān)系，當(dāng)加入電容進行濾波后，輸出電壓變得更加的平滑，而且電壓的平均值也有提高。

（四）整流原理講解

通過Multisim11的仿真實驗已經(jīng)讓學(xué)生對整個整流電路都有了一定的了解，此時只需要根據(jù)教材內(nèi)容為學(xué)生們進行整流原理的講解就能讓學(xué)生對整流原理有著更加深刻的認(rèn)識。此時可以利用多媒體來為學(xué)生進行說明。

當(dāng)V2為正半周時，電壓極性為上正下負(fù)，此時二極管D1、D3正偏導(dǎo)通，D2、D4反偏截止，負(fù)載RL上獲得自上而下的電流。

當(dāng)V2為負(fù)半周時，電壓極性為上負(fù)下正，此時二極管D2、D4正偏導(dǎo)通，D1、D3反偏截止，負(fù)載RL上也獲得自上而下的電流。

從上面的分析可以看出，在交流電正、負(fù)半周時都會有同一方向的電流流過RL，4個二極管中兩個為一組，兩組輪流導(dǎo)通，在負(fù)載得到全波脈動的直流電壓和電流。因此，這種整流電路屬于全波整流類型。

總之，在電子線路的教學(xué)中應(yīng)用Multisim11進行仿真實驗，可以為教學(xué)供極大的方便，使用Multisim11進行仿真實驗可以省去用實際元器件安裝調(diào)試電路的過程，同時還能夠啟發(fā)學(xué)生從驗證性實驗的傳統(tǒng)思維逐漸向電路分析、故障排除和電路設(shè)計等方向進行過渡，這對于他們今后的發(fā)展非常有用。