基于Multisim的模擬電子技術實驗教學設計

謝云芳　韓麗娟

摘 要 針對模擬電子技術理論性、工程型、實踐性強的特點，將Multisim仿真融入到實驗教學中，在理論教學后和搭建實際實驗電路前進行基于Multisim的設計電路和仿真電路的環節，從而有助于學生對理論知識的掌握和運用，提高構建實際電路的成功率。本文以設計實現模擬信號的混合運算實驗為例進行分析，結果顯示加入Multisim仿真環節的實驗教學大大提高了學生自主設計調試電路的能力，提高了理論知識的實際應用能力。

關鍵詞 Multisim 仿真 實驗教學

中圖分類號：G712文獻標識碼：A

0引言

模擬電子技術是高校工科的專業基礎課，也是一門極具實踐性的課程。傳統的實驗教學方法存在的一些弊端：（1）傳統實驗教學模式通常教師先要對實驗進行講授和演示，但由于班級授課人數較多，教師無法保證每個學生都能清楚地了解具體的操作步驟。（2）學生分組實驗，并不是每個人都動手操作，動手能力得不到鍛煉。（3）傳統模式中學生往往處于被動接受的狀態，學習的主動性得不到發揮，也不利于激發學生的創造力，限制了學生的個性化發展，學生解決實際問題的能力也缺乏鍛煉。

Multisim是美國國家儀器 （NI） 有限公司推出的基于 Windows平臺的仿真工具，是模擬、數字電路等電子電路設計的專業軟件。它具有圖形界面形象直觀、操作簡單易學、電路元件庫豐富、仿真結果可靠、有多種強大的電路分析方法等優點。因此，本文提出了添加基于Multisim仿真環節的實驗教學模式，該模式的實施步驟為：（1）課上教師講解理論知識，布置與理論知識相應的實驗任務，告知要求完成實現的基本功能;（2）課下學生根據實驗任務要求，自主設計實驗方案、步驟和實驗電路，并應用Multisim軟件進行仿真，調試，確定最終設計方案、電路和元器件;（3）學生根據設計電路，進行實物搭建，調試，完成實驗內容，達到任務要求。（4）課上學生闡述設計理念，展示實際電路完成的功能，教師點評，實驗結束。整個過程中由于學生自主設計方案和電路，因此會出現不同樣式的電路設計方案，這種基于Multisim仿真的實驗教學過程有效地提高了學生在學習過程中的積極性與自主性，鍛煉了學生的自主學習能力、問題反饋能力以及理論知識的實際應用能力。

1基于Multisim的模擬電子技術實驗仿真

本文以設計實現模擬信號的混合運算為例進行分析。本實驗要求實現的功能為：實現輸出電壓u0和輸入電壓ui1、ui2、ui3之間滿足u0=0.2ui1-10 ui2+1.3 ui3的表達式。

（1）實驗前基礎：課上教師已經講授了反相輸入求和電路和同相輸入求和電路的電路特點、工作原理、輸入電壓和輸出電壓的關系式。

（2）傳統實驗中的問題：①實驗原理圖老師直接給出，學生按圖搭建電路，缺少了自主設計電路的機會。②對已受理論知識理解不深刻，對實驗電路工作原理不清楚。③遇到類似實驗，舉一反三能力差。

（3）基于Multisim的實驗仿真學生需要思考的問題：①電路自主設計，學生首先應徹底弄懂老師講解的反相輸入求和電路和同相輸入求和電路的特點、輸入電壓和輸出電壓的關系式。在此基礎上思考，模擬信號的混合運算應該采用哪種電路來實現？怎樣實現？②根據設計方案，選用哪些型號的元器件？

（4）實驗結論：通過仿真電路學生總結出：①根據同相輸入求和電路參數不易確定的缺點，此實驗宜選用兩級反相輸入求和電路來實現。②首先將ui1和 ui3通過集成運放A1進行反相求和，然后將輸出結果u01再與ui2通過運放A2進行反相求和。③電阻間需選擇合適的參數使得輸入電壓和輸出電壓之間滿足系數要求。仿真圖如圖1所示：

2總結

本文以基于Multisim仿真的模擬信號混合運算實驗為例，驗證了加入Multisim仿真環節的模擬電子技術實驗教學在檢驗學生理論知識的理解程度、激發學生的自主學習能力與創造力、鍛煉學生的動手能力等方面都發揮了很大的作用。

基金項目：河北省高等學校人文社會科學研究項目（GH161055），河北農業大學第十批教學研究項目（2018YB28），河北農業大學第九批教學研究項目（2015YB20），保定市科學技術研究與發展指導計劃項目（18ZG008）。

參考文獻

[1] 程春雨，吳雅楠，馬馳等.模擬電子技術實驗教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2014，12（06）：71-73.

[2] 王帥，張瑩，孫艷.虛實結合的電路原理實驗教學模式探索[J].實驗科學與技術，2015，13（05）：135-137.