Multisim仿真軟件在模擬電路課程教學中的應用

張靜+任文華

摘 要： 模擬電路是一門難度較大的電子類基礎課，具有理論復雜，概念抽象和實驗操作難度大等特點，因此在教學上存在較大困難。仿真對理論教學可以起到非常好的輔助作用，文章探討了Multisim電路仿真軟件在模擬電路教學中的應用，并以穩定工作點放大電路為例介紹其優點和待討論的問題。

關鍵詞： 模擬電路； 計算機輔助教學； Multisim仿真軟件； 實驗操作

中圖分類號：TN709 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-95-02

Abstract： Analog circuit is a basic course of electronics，with the characteristics of complex theory， abstract concept and difficult operation in experiment， therefore， there is great difficulty in teaching. Simulations can play a very good role in support of the theory teaching； this paper discusses the application of Multisim circuit simulation software in the teaching of analog circuit， and taking the amplifier circuit of stable operating point as an example， introduces the advantages of Multisim and the problems to be discussed.

Key words： analog circuit； computer aided instruction； Multisim simulation software； operation in experiment

0 引言

在過去的二十年中，計算機輔助教學（Computer Assisted Instruction，CAI）得到了長足的發展，并在很多教學實踐，尤其是工科專業的教學中取得了成功的應用[1]。工科專業的課程教學中概念和方法通常都比較抽象復雜，并且往往需要實驗的配合。然而，實驗本身也有困難，而且某些實驗還存在一定的危險，因此，工科專業的教學一直比較困難。連接理論教學和實驗的橋梁是仿真，其優點是不需要實際的物理對象，而用計算機模擬，具有直觀，操作方便和無危險等，比如Matlab和Labview等軟件都取得很好的應用[2-3]。

作為電子類基礎課程之一，模擬電路由于其涉及的理論基礎難度大，邏輯性強，實驗操作不易等問題，長期成為教學的難點[5]，尤其是在沒有很好的電路基礎和物理基礎的情況下，學模電是難上加難。無論是二極管和三極管的特性，基本放大電路，還是集成電路，其理論都非常不直觀，需要從很多角度去看才能更好地理解。模擬電路實驗有助于對理論的理解，然而，模擬電路的實驗設計和實現非常耗費時間，而且要求熟練使用示波器、萬用表等工具，這對低年級的本科生而言有很大的難度。電路仿真軟件Multisim的出現，為理論和實驗之間由架了一座橋，在模擬電路的教學中起到了非常好的促進作用[4]。尤其是簡單的工作界面，可以隨意調整元件的參數，豐富的虛擬測量儀器庫，使得該軟件在越來越多的電路課堂教學中被使用。

本文首先對Multisim進行基本介紹，然后通過穩定工作點放大電路應用，說明如何通過仿真和理論結合，以加深學生的理解。

1 Multisim的介紹及其在模擬電路中的應用舉例

1.1 Multisim的基本介紹

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，目前使用比較廣泛的是Multisim10。其特點包括：界面友好，元器件和測量儀器豐富，以及分析工具強大等。

Multisim的工作界面非常簡單實用，它還具有豐富的電子元器件庫，且以實際元器件的名稱命名，因此，使用Multisim中的芯片前必須要去了解這方面的資料，這對IT工作者是一個非常好的習慣。為了方便用戶使用，元器件的參數還可以進行修改。另外，Multisim還具有強大的分析功能，包括：直流工作點分析，交流分析，瞬態分析，傅里葉分析等[4]。

1.2 穩定工作點放大電路的應用舉例

以模擬電路的非常典型的穩定工作點放大電路為例，其電路如圖1所示，這里雖然電路并不復雜，但如果想讓學生在實驗課中用分立元件搭出該電路，并且能順利通過調試，需要很多時間，并且老師可能要逐個幫助調試，顯然效率很低。

而通過Multisim，只需從元器件庫中調出所需要的器件，輸入相應的特性大小值，并通過導線連接，然后，加入信號源和示波器，就組成了仿真電路，如圖2所示。運行后通過示波器就可以看到仿真結果，如圖3所示。

所加的信號源為幅值是10mv，頻率為100hz的正弦信號，由圖3可以輸入和輸出信號的相位差并非理論上所說的180度，原因在于所加的電容的容抗大小不能忽略，因此產生了一定的相位差。可見仿真從很多方面可以加深對信號和電路的理解。

由圖1和圖2可以看出，電路圖和仿真電路圖基本類似，所以基本不太會出錯，而在電路板上搭線，出錯的概率將會大大增加。當需要調節電阻大小和電容大小時，可以非常方便地做到，從而可以觀察失真，更好地理解靜態工作點高低與失真的關系，輸入信號幅度與失真的關系等等。

3 總結與展望

本文對Multisim軟件進行了簡單的介紹，并將其應用在模擬電路教學中。通過穩定點工作放大電路的理論講述和實驗的比較，說明Multisim在模擬電路教學中的各種優點。

Multisim的使用，需要對相應的電子元器件有一定的了解，這是一個相對困難的問題，需要學生主動去查找資料。仿真對理論教學可以起到非常好的促進作用。通過了解基本的理論知識再去做仿真，做完仿真發現問題后，又回頭去研究理論知識，此過程可以大大地提高教學效果。

參考文獻（References）：

[1] 何克抗.CAI的理論基礎和以學位中心的課件設計[M].北京

師范大學出版社，1998.

[2] 易靈芝，王根平，李衛平，彭寒梅.MATLAB在電工學CAI中的

應用[J].計量與測試技術，2008.35（5）：3-5

[3] 陳春朝，李春洋，李玖棟，劉明飛.labview軟件在教學中的應用[J].

計算機與現代化，2010.3：89-92

[4] 達正花.Multisim軟件在中職模擬電路教學中的研究和應用[D].

西北師范大學碩士論文，2005.

[5] 袁勝，夏志敏.Multisim仿真軟件在模擬電子技術課程教學中的

應用[J].高等繼續教育學報，2013.26（2）：33-35