基于Multisim的電工電子學綜合設計性實驗

劉金華　周文輝

[摘 要]文章利用Multisim10 軟件實現電工電子學綜合設計性實驗的教學改革，以測量放大器的設計說明為例，基于Multisim仿真平臺完成電路參數的測試和調試，分析電路性能，可以克服綜合設計性實驗傳統教學存在的不足，實現先仿真后操作，節省時間和成本。

[關鍵詞]Multisim 10 綜合設計性實驗 電工電子學

[中圖分類號] [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）06-0135-02

隨著電子技術和計算機信息技術的發展，我們可以借助美國國家儀器有限公司（National Instruments，簡稱NI）最近推出的功能強大的EDA電路仿真軟件 Multisim 10來做仿真實驗，使用軟件提供的元件、儀器完成電路搭接和結果觀察，從而可以把抽象深奧的理論知識直觀形象地展現在學生面前。同時實驗的過程也可以展示在多媒體屏幕前，與電工電子技術理論課教學融為一體，從而使得電工電子實踐教學更加方便和靈活。

一、Multisim仿真軟件的特點

Multisim 是用于電子電路仿真和設計的EDA工具軟件之一，屬于Electronics Workbench（EWB）系列軟件的高版本。EWB 由加拿大Inter active Image Technologies公司（IIT）于1988 年推出。IIT 公司從EWB 5.0版本開始，將電路圖輸入仿真與設計的模塊更名為Multisim。NI Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一問題。它具有直觀的圖形界面，豐富的元器件庫和測試儀器，通過完備的分析手段實現強大的仿真功能。其特點是：易學實用性強，界面簡潔，元件庫齊全，仿真功能強大。

二、綜合設計性實驗仿真實例

本文以測量放大器綜合設計性實驗為例，講述Multisim仿真軟件在電工電子學綜合設計性實驗的應用。

（一）測量放大器設計要求

a.差模電壓放大倍數AVD1～500，可手動調節；

b.最大輸出電壓為±15V，非線性誤差 < 0.5%；

c.在輸入共模電壓+7.5V～-7.5V范圍內，共模抑制比 KCMR >105。

（二）電路原理圖組成

根據設計要求，設計的原理圖如圖1所示，由信號變換放大電路、兩級放大電路組成。

1.信號變換放大電路

由圖1中的U1、U2構成，將函數發生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉換為雙端輸出信號，用作測量電壓放大器的輸入信號。為了使信號不失真，就必須保證電路的對稱性。所以采用單端輸入雙端輸出的差動放大器進行信號的變化。同時用高精度、低漂移的運放來代替晶體三極管。

同相放大器U1接成射極跟隨器，前端輸入進行分壓，從而使Vo（+）=（1/2）Vin，反向放大器U2的AV=-R15/R13=-50/100=-1/2，使得Vo（-）=-（1/2）Vin，從而實現不失真變換。 誤差分析：第一級放大電路誤差為：-0.27%，第二級放大電路誤差為：-0.056%，可知，實驗仿真結果與理論值吻合程度很高。

三、實驗數據分析結論

通過對綜合設計性實驗——測量放大電路的仿真分析可以看出，利用虛擬實驗平臺，能方便地調節電路參數，測試設計電路的特征參數，觀察波形，驗證設計電路的性能，對故障電路的分析有助于提高學生獨立思考的能力。Multisim仿真軟件不僅能將實驗室搬到理論課堂的教學中，防止理論與實踐的脫節，先進行仿真，再實際操作，可以少走彎路，節省時間，減少器件的損耗。因此，將仿真技術引入電工電子技術教學中，不僅能夠很好地培養學生的動手能力，更會加強學生的電路分析水平和綜合應用能力，把電工電子技術實踐教學提高到一個新的水平。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：左 蕓]