Multisim10应用于电路分析实验教学的研究

伍坪

【摘 要】电路分析基础是高等院校工科专业的重要专业基础课程，实验又是此课程教学中的重要环节，但随着各高等院校逐年扩招和电子行业的快速发展，电类学生人数不断增多，造成目前电路分析实验室及仪器设备已不能满足需求，所以将Multisim10仿真软件应用于电路分析实验教学势在必行。

【关键词】Multisim 电路分析 仿真

引言

随着近十几年高等教育的迅猛发展，我国高等教育已经进入了大众化阶段，但是高等教育质量下降问题也日益突出。一些高等院校为了追求经济利益，盲目扩招，造成大学生人数逐年递增；同时，其办学规模、设施水平、师资力量等不能满足教学的要求，造成毕业生不能适应企业的工作需求，使得部分家长和用人单位对我国高等教育质量提出了很多质疑。其中最为突出的问题就是很多大学毕业生实践能力较差，这已经成为高等教育发展的突破口。

一、电路分析实验的重要性及存在的问题

电路分析基础课程对于工科学生非常重要，实验对于培养电子专业学生的实践动手能力有着举足轻重的作用。在传统实验过程中，需要配置的仪器种类较多，通常需要制作一块试验板或在面包板上进行模拟试验，以测试是否达到设计指标要求，并且需要反复实验、调试，才能设计出符合要求的电路。这样做既费时又费力，同时也提高了设计成本，另外，因受工作场所、仪器设备等因素的限制，许多试验不能进行。学生在实验过程中，错误操作导致元件或仪器损坏，维修费用也是一笔不小的数目。为了提高电路分析实验教学的质量，需要改善实验条件，改革实验教学方法，将Multisim10仿真软件应用于电路分析实验教学变得势在必行。

二、Multisim10的优点

电子仿真软件Multisim10是美国国家仪器公司（NI）于2007 年推出的，是目前最新版本的电子电路仿真软件，这也是交互式SPICE仿真和电路分析软件的最新版本，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。是EWB（Electrical Workbench）电子工作台的一个部分，其余三个部分是PCB 设计、软件Ultiboard、布线引擎Uhiroute及通信线路分析和设计模块Commsim。四个模块相互独立，并且每个模块又有增强专业版、专业版、个人版、教育版、学生版、演示版等多个版本。有庞大的元件数据库、完备的实验仪器库、完整的分析方法，界面易懂直观，操作容易。可对电工电子类专业的相关课程内容进行完整的仿真。并可在电路中设置短路、断路等多种故障，可以模拟电路运行时的实际状况。能提高学生学习效率和质量，并能减少学校实验经费的支出，从技术层面上提高教学质量。

三、电路分析实验教学仿真实例——戴维宁定理的验证

1. 实验目的：验证戴维宁定理，加深对等效概念的理解。

2. 实验原理：戴维宁定理定义任何线性含源一端口网络，都可以用一个理想电压源UO与内阻RO的串联等效代替，等效电压源UO等于网络的开路电压，内阻RO等于网络除源后的输入端电阻。

含源一端口网络开路电压的求法：当含源一端口网络的入端电阻（即RO）与电压表内阻相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量其端口开路电压UO。

一端口网络等效电阻的求法：将一端口网络除源（电压源用短路代替，电流源用开路代替），用欧姆表直接测量。

3. 实验过程：电路原理图如图1所示，分别测量流过R4的电流和R4两端的电压，用万用表显示，结果如图2所示IR4=16.667 mA，UR4=3.333 V。

图1 戴维宁定理仿真电路

图2 戴维宁定理仿真结果1

断开负载R4，测量原来R4的电压为6V，如图3所示。

图3 戴维宁定理仿真结果2

将直流电压源用导线替换掉，测原R4两端的电阻，测量结果为160?，如图4所示。

图4 戴维宁定理仿真结果3

R4左边的电路等效为原R4两端电压和电阻串联形式，再与R4相连接。这时测量R4流过的电流和R4两端的电压分别为IR4=16.667 mA，UR4=3.333 V，如图5所示。

图5 戴维宁定理仿真结果4

结果显示，前后步骤测量的两组数字基本一致，从而验证了戴维宁定理的正确性。

总结

由上面的例子可见，用Multisim10分析电路，节省了大量繁琐的计算，结果准确，学生易于理解和接受。在计算复杂的电路时，其优点更加显露无遗。

【参考文献】

[1]电路仿真与实验教程.北京航空航天大学出版社，2007（03）.

[2]聂典.Multisim9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京电子工业出版社，2004.