Multisim軟件電子線路仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

王冠軍 姬冠妮

摘 要 目前在我國高校物理電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要采用兩種實(shí)驗(yàn)方法，一種是將實(shí)物元器件直接應(yīng)用于試驗(yàn)箱中搭建線路，這種實(shí)驗(yàn)方法可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手能力，但缺點(diǎn)也很明顯，需要消耗大量的高質(zhì)量設(shè)備，浪費(fèi)資源，而且需要消耗大量的時(shí)間，效率不高。另一種方法就是我們今天主要探討的方法，通過計(jì)算機(jī)Multisim軟件來模擬仿真實(shí)驗(yàn)。這種方法仿真程度較高，可以模擬初中級電路教學(xué)實(shí)驗(yàn)，相對于前者，這種實(shí)驗(yàn)更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且效率之高是前者無法比擬的。

【關(guān)鍵詞】Multisim軟件 電子線路 模擬試驗(yàn)

隨著進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)改變了我們的日常生活方式，工作、學(xué)習(xí)、娛樂都已離不開計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)也成為了我們?nèi)粘＋@取信息的主要途徑之一。相對于日常生活，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)也得到快速普及，將Multisim軟件通過計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于高校電子線路模擬仿真實(shí)驗(yàn)中去，能解決許多高校電子類專業(yè)在日常實(shí)踐教學(xué)中的諸多難題，同時(shí)，對于學(xué)生動(dòng)手能力，創(chuàng)新能力，分析能力也起到了不可代替的作用。下面我們就簡單描述Multisim軟件在模擬電子線路試驗(yàn)中的情形。

1 Multisim軟件介紹

Multisim軟件是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

工程師們可以使用Multisim軟件交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim軟件提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim軟件和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

2 Multisim軟件特點(diǎn)

（1）以Windows操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，交互式界面，既直觀又操作方便。

（2）軟件中的元器件庫提供當(dāng)今社會(huì)主要使用的上千種元器件，滿足大多數(shù)電子線路實(shí)驗(yàn)需求，同時(shí)支持?jǐn)U充元器件功能，庫中的元器件參數(shù)模擬程度極高，可以從生產(chǎn)廠商的參數(shù)手冊中查到。因此，使用Multisim軟件做電子線路實(shí)驗(yàn)，模擬程度與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)沒有差別。

（3）軟件中的儀器表種類豐富，既有一般實(shí)驗(yàn)室使用的一般儀器表，如萬用表、直流電源、函數(shù)信號發(fā)生器等。也有一般實(shí)驗(yàn)室沒有的儀器表，如字信號發(fā)生器、失真儀、波特圖儀等。

（4）兩種輸入方式，既滿足用戶使用電路原理圖形輸入方式，又滿足用戶使用電路硬件描述語言輸入方式。

（5）電子線路分析能力十分強(qiáng)大。包含交直流靈敏度分析、電路零極點(diǎn)分析、噪聲分析、失真分析、頻域分析、時(shí)域分析、穩(wěn)態(tài)分析、交流分析、直流靜態(tài)分析等。

（6）軟件具有非常豐富的幫助功能，用于幫助用戶自學(xué)，軟件不需要單獨(dú)請教師授課就可以輕松學(xué)習(xí)。軟件的幫助系統(tǒng)不僅擁有自身軟件的操作使用說明，還有元器件的語音解讀功能，使用戶能夠更輕松、快速、直觀的應(yīng)用軟件，達(dá)到電子線路實(shí)驗(yàn)的目的。

（7）軟件具有設(shè)計(jì)、測試、演示實(shí)驗(yàn)多種功能。如模擬電路、數(shù)字電路、接口電路等。

而且可以對模擬電子線路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)各種故障，如開路、短路、漏電等情況，從而更加真實(shí)的模擬各類電子線路實(shí)驗(yàn)。

3 Multisim軟件電子線路仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢及意義

傳統(tǒng)高校電子線路實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，每一次實(shí)驗(yàn)都要消耗大量的時(shí)間、人力、物力。目前，我國大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)資金匱乏，這就導(dǎo)致了在進(jìn)行電力線路實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)數(shù)量的嚴(yán)重不足，不能滿足學(xué)生日益增長的知識需求，教學(xué)效果不理想。通過引進(jìn)美國的Multisim軟件在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，可以很好的解決上述問題，相對于傳統(tǒng)教學(xué)而言，新的教學(xué)方法具有以下四方面的優(yōu)勢和意義。

3.1 節(jié)約電子線路實(shí)驗(yàn)成本

相對于傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，Multisim軟件計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)幾乎是零成本的，甚至實(shí)驗(yàn)室都不用搭建，完全可以在機(jī)房進(jìn)行。不用采購實(shí)驗(yàn)需要的各種儀器和元器件，這在很大程度上節(jié)約了開支，對于一些比較難買到的儀器和元器件，軟件當(dāng)中也是應(yīng)有盡有，可以說，Multisim軟件計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入，解決了絕大高校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張的問題。

3.2 保障學(xué)生安全

電子線路實(shí)驗(yàn)由于要接觸電流電壓，如果在實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴僮鞑划?dāng)，不僅實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，浪費(fèi)時(shí)間和精力，更重要的是儀器的損壞，甚至?xí)l(fā)生人員傷亡的情況，對國家和高校都是十分嚴(yán)重的損失。而Multisim軟件計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，從根本上杜絕了上述情況的發(fā)生。

3.3 完成復(fù)雜實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)電子線路實(shí)驗(yàn)，由于受資金和儀器元器件的限制，實(shí)驗(yàn)單一，一些復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，學(xué)生很難通過電子線路實(shí)驗(yàn)掌握更豐富的知識。通過Multisim軟件計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，很多實(shí)驗(yàn)室沒有的儀器和元器件在軟件中都可以找到，幫助學(xué)生完成復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，掌握更多相關(guān)知識。

3.4 增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力

Multisim軟件計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，最重要的是實(shí)驗(yàn)不受儀器和元器件的限制，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中沒有儀器就無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對Multisim軟件模擬儀器和元器件的應(yīng)用，可以開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，徹底顛覆傳送實(shí)驗(yàn)不敢做不敢想的落后觀念。

4 結(jié)束語

在高校電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我國發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣，有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。但傳統(tǒng)的電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受到實(shí)驗(yàn)資金及實(shí)驗(yàn)室儀器和元器件的種類限制，很多實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)行，這在一定程度上影響了學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性。電子線路實(shí)驗(yàn)直接接觸電流電壓，有時(shí)候甚至?xí)l(fā)生人員傷亡的慘劇。通過對美國Multisim軟件在計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)這一歷史性的舉措，從高校來講，徹底解決了資金困難的難題，對于學(xué)生安全也起到了保護(hù)作用。而學(xué)生可以通過軟件中涵蓋的上千種元器件及一般實(shí)驗(yàn)室沒有的儀器，進(jìn)行各種電子線路模擬仿真實(shí)驗(yàn)，不再受到限制，給學(xué)生無限的創(chuàng)新空間。可以說，Multisim軟件的應(yīng)用，對于提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高科技技術(shù)人才都起著舉足輕重的作用。

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作者單位

西安交通工程學(xué)院 陜西省西安市 710300