Multisim10在電工電子技術教學中的應用

邵艷梅

摘 要：本文介紹了Multisim10在中職教育的電子電工技術課程中的應用，充分體現將計算機仿真軟件Multisim10引入電工電子技術教學當中起到的輔助教學的作用，切實提高了電工電子技術教學的水平。

關鍵詞：Multisim10;仿真實驗;中職教學;電工電子技術

中職的電工電子技術是門實踐性很強的專業技術基礎課， 既要對電路的運行原理有一定的了解，又要通過實際動手組裝電路進行相應的數據測量，因此一直都采用先理論后試驗的教學模式，這就造成學生沒有感性的認識，對原理的理解與運用存在一定的難度，往往使后續的試驗難以進行要提高教學質量和教學效果，就要采用新技術，開拓新的教育環境。將仿真軟件Multisim應用到電工電子類課程教學中，在講授理論的同時，運用Multisim仿真演示基本電路及其難點，可以消除學生對課程的抽象感;提高學習興趣、效率;以及具有直觀性、經濟性、安全性等特點。

一、Multisim10電路仿真軟件介紹

1.直觀的圖形界面。整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數據、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的。

2.強大的仿真能力及豐富的測試儀器。可作為模擬/數字電路板的設計仿真工作，并提供了多達18種的虛擬儀器進行電路動作的測量。

3.完善的后處理和分析手段。它利用仿真產生的數據執行分析并處理，分析范圍很廣，從基本的到極端的到不常見的都有，并可以將一個分析作為另一個分析的一部分的自動執行。

二、MultiSim在電工電子實驗教學中的應用舉例

1.基爾霍夫定律

（1） 基爾霍夫電壓定律驗證。基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了支路電壓之間的約束關系。

圖1.1 電路圖圖1.2 仿真電路圖

如圖所示的電路中，已知 R1=1.2 K?，R2=400 ?，R3=800 ?，U=12V。根據歐姆定律和 KVL 定律可得，U1=6V，U2=2V，U3=4V。在 Multisim 10 的電路窗口中創建圖1.2 所示的電路，啟動仿真，圖中電壓表的讀數即為仿真分析的結果。可見，理論計算與電路仿真結果相同，并且 U1+U2+U3= U，驗證了 KVL 定律。

圖2.3 電路圖圖2.4仿真電路圖

（2）基爾霍夫電流定律驗證。電路如圖2.3所示，電壓源 U=12V，電阻 R1=200 ?，R2=400 ?，R3=600 ?。根據歐姆定律可得，流過 R1、R2、R3的電流分別為 I1=0.06A，I2=0.03A，I3=0.02A。由 KCL的 I= I1+ I2+ I3=0.11A。在 Multisim 10的電路窗口中創建如圖2.4所示的電路，啟動仿真，圖中電流表的讀數即為仿真分析的結果。可見，理論計算與電路仿真結果相同。

2.單管放大的仿真驗證

（1） 靜態工作點分析。單擊Simulate/Analyses/DC Operating Point Analysis，在彈出的對話框中將全部節點選為仿真變量，從對話框的左邊添加到右邊。單擊Simulate按鈕，開始仿真，靜態分析結果如圖2.1所示。也可用萬用表測量得到。從靜態分析結果可看出電路處于放大工作狀態。

圖2.1單管放大的仿真實驗電路

圖2.2靜態分析結果

（2） 動態分析。如圖2.1所示，由函數信號發生器XFG1提供輸入信號，雙擊XFG1圖標，將信號頻率設置為1kHz，峰峰值為10mV的正弦波。

1）相位比較。用雙蹤示波器XSC1觀察比較放大電路的輸入與輸出波形，仿真結果如圖2.3所示。可見輸出波形的幅度比輸入波形幅度大，輸入與輸出波形的相位相差了180°。

2）放大倍數測量。用萬用表XMM1、XMM2測量放大電路的輸入和輸出電壓，測量結果Ui =7.071mV ，Uo =863.25mV ，可以估算該電路的電壓放大倍數。

3） 觀察靜態工作點對輸出波形失真的影響。電位器Rp旁邊標注的文字“Key=A”表明按動鍵盤上A鍵，電位器的阻值按5%的速度增加，按Shift+A鍵，阻值將以5%的速度減少。電位器變動的數值大小直接以百分比的形式顯示在一旁。

啟動仿真開關，反復按鍵盤上Shift+A鍵，觀察示波器波形變化。隨著一旁顯示的電位器值百分比的減少，輸出波形產生飽和失真越來越嚴重。波形如圖2.4所示。若反復按A鍵，增大電位器的阻值，從示波器中可觀察到輸出波形產生了截止失真，如圖2.5所示。

圖2.3輸入和輸出波形 圖2.4 飽和失真 圖2.5截止失真

三、結語

本文通過對基爾霍夫定律和共發射極放大電路的分析，將Multisim10引入到教學中，起到了理論與實驗的橋梁作用，加深學生對理論的理解，同時在驗證過程中，學生不必顧慮部件和儀器會損壞，能夠自由地學習，節省了時間和成本，也為他們將來在實習實訓中使用這些儀器和元件做好了準備，這對教學是非常有益的。

參考文獻：

[1]周萬平.電工電子技術基礎.北京：中國勞動出版社.2006.6.

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[3]張新喜.Multisim 10 電路仿真及應用.北京：機械工業出版社.2011.7.