Multisim10在《电路》课程实验教学中的应用研究

张建红

摘要：针对《电路》课程实验教学中经常存在的问题，提出了利用仿真软件Multisim来辅助《电路》课程实验教学。文中详细介绍了Multisim的主要特点，并结合具体实例说明，将Multisim应用于《电路》课程实验教学中，可以极大地激发学生的学习兴趣，加深学生对课程理论的理解，同时有利于提高学生的创新能力和综合分析能力。

关键词：Multisim10；电路实验；仿真；虚拟

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）17-4096-03

1 概述

《电路》课程是电气工程及其自动化、自动化、电子信息专业的一门重要的专业基础课，是所有“强电专业”和“弱电专业”的必修课程。该课程具有其内容多，定理概念抽象，理论性和实践性强等特点。因此，在《电路》课程的教学环节中除了有理论教学外，还有实验教学。其中，实验教学是《电路》课程的重要环节，是联系课堂理论教学的桥梁。通过实验教学环节有助于学生加深对电路理论的理解和掌握，激发学生学习电路的兴趣，从而调动学生学习的积极性，同时能够有效地提高学生的动手能力和实践创新能力。

随着计算机技术的突飞猛进和电路仿真软件的不断涌现，利用计算机进行仿真实验已经成为一种非常有利的实验教学辅助手段。与传统的实物实验相比，计算机仿真实验具有直观、形象、生动便于实现等特点，只要拥有一台电脑，学生可以不必进入实验室就能够进行各种仿真实验。因此，我们将Multisim10软件引入到《电路》课程实验教学中，不会受到元器件、仪器仪表、实验场地、实验时间的限制，同学们随时随地利用电脑来进行各种仿真实验，使同学们能够真正掌握实验内容，进而提高实验教学效果；通过仿真实验的引入，还大大降低了实验设备的损坏率，从某种程度上节约了维修仪器和更换器件的费用；通过仿真实验的引入，同学们还可以根据自己的兴趣和爱好选择一些其它设计性实验来做，这将有助于培养学生的创造性思维和开发能力。

2 Multisim10仿真软件简介

Multisim10仿真软件是由加拿大IIT（Interactive Image Technologies）公司于2007年推出的电子仿真软件升级版本，它是一种以windows为基础且专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。其功能强大，仿真效果生动形象，可以对模拟、数字和混合电路进行电路的性能仿真和分析，是目前最易用、最直观的仿真软件。Multisim10仿真软件具有以下主要特点：

1）友好直观的图形界面：图形工作界面友好、直观，便于创建和定位电路。

2）具有丰富的元器件库：Mutisim10为用户提供了数万种真实元器件和虚拟元器件。同时用户也可以新建或扩充已有的元器件库。

3）多种类的虚拟仪器仪表：Mutisim10软件不仅提供了如万用表、示波器等常用仪器，还提供了失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等仪器，其功能与实际仪表相同。

4）完备的电路分析手段：Mutisim10可以进行：直流工作点分析、交流分析、直流扫描分析、瞬态分析、失真分析、噪声分析等十多种分析，这些分析方法基本能满足一般电子电路设计和分析的要求。

5）强大的仿真能力：Multisim 10可对模拟、数字和数模混合电路进行仿真。

6）完美的兼容能力：Multisim10 软件可方便地将模拟结果以原有文档格式导入LABVIEW或者Signal Express 中。工程人员可更有效地分享及比较仿真数据和模拟数据，而无须转换文件格式，在分享数据时减少了失误，提高了效率。

3 Multisim10 软件在《电路》课程实验教学中的仿真应用实例

Multisim10 的操作界面非常直观，同时拥有强大的工具库，并且提供多种仿真分析方法。因此，利用Multisim10 软件进行《电路》课程的实验仿真教学的操作简单方便。进行实验仿真时的基本步骤为：①创建电路文件；②规划电路界面；③在电路窗口内放置元器件；④连接导线；⑤电路图连接好后，单击仿真开关进行仿真；⑥利用虚拟仪器仪表分析仿真结果。

下面以叠加定理的验证为例，来分析Multisim10在《电路》课程实验教学中的应用。

3.1叠加定理实验仿真

叠加定理指出：在有几个独立电源共同作用的线性电路中，任意支路的电流或任意两点间的电压，都可以看成是由每一个独立电源单独作用时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。使用该定理时应特别注意，功率不能叠加且只适用于线性电路。

在Multisim10中，搭建仿真实验电路，如图1所示，对该电路进行以下分析。

1）线性电路分析

打开Multisim10软件选取相应的器件放置在工作区中，并设置好参数建立如图1所示的电路，然后选取仿真仪器万用表，单击Simulate/Run命令进行数据测量。实验数据见表1所示。

从仿真结果可以看出，当两个独立电源共同作用电路时，在各支路上产生的电流和在各元件上所产生的电压，等于两个独立电源单独作用在电路时所产生的电流与电压的叠加和。从而验证了叠加定理是正确的，且适用于线性电路。

以电阻R1为例来验证功率的计算是否满足叠加定理。（1）12V电压源单独作用时，P′=（U′）2/R1=0.03808W ；（2）6V电压源单独作用时， P″=（U″）2/R1=0.000732W；（3）当两个电压源共同作用时， P=（U）2/R1=0.028269W。可以看出P≠ P′+ P″，因此计算功率时不可以采用叠加定理。

2）非线性电路分析

将电阻R3换成1N4007，重复上述实验步骤进行非线性电路分析，如图2所示，实验数据见表2。

根据上表数据可以得出：对于电路中像含有二极管这样的非线性电路是不满足叠加定理的。但由于相对电路A点，ΣI=0；相对电路的左边支路符合ΣU=0，右边支路也符合ΣU=0，分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，从而可以验证对于非线性电路叠加定理不成立，基尔霍夫定律是成立的。

4 结束语

从上面的实例应用中可以看到，Multisim10软件的仿真功能强大，且易学易懂，操作方便。因此，在《电路》课程实验教学过程中，引入Multisim10软件进行实验仿真，能够很简便的搭建仿真实验电路，并可以很精确的得到理论分析的结果，而且比实际操作更直观、更精确；同时与传统的实验方法相比较，节省了时间和电路搭建调试的过程；另外，减少了实验元器件和仪器仪表的损耗，也激发了同学们的学习兴趣，培养了学生的综合分析能力和开发创新能力。

参考文献：

[1] 许晓华，何春华. Multisim10计算机仿真及应用[M].北京：清华大学出版社，交通大学出版社，2011.4-5.

[2] 王连英.基于Multisim10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.1-2.

[3] 李剑清. Multisim在电路实验教学中的应用[J].浙江工业大学学报，2007，35（5）：543-546.

[4] 张慧颖，孙立辉. Multisim10在《电工学》教学中的应用[J].吉林化工学院学报，2011，28（2）：49-52.

[5] 程建峰. Multisim在"电路基础分析"课程中的应用[J].长春理工大学学报，2012，7（11）：224-225.endprint

摘要：针对《电路》课程实验教学中经常存在的问题，提出了利用仿真软件Multisim来辅助《电路》课程实验教学。文中详细介绍了Multisim的主要特点，并结合具体实例说明，将Multisim应用于《电路》课程实验教学中，可以极大地激发学生的学习兴趣，加深学生对课程理论的理解，同时有利于提高学生的创新能力和综合分析能力。

关键词：Multisim10；电路实验；仿真；虚拟

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）17-4096-03

1 概述

《电路》课程是电气工程及其自动化、自动化、电子信息专业的一门重要的专业基础课，是所有“强电专业”和“弱电专业”的必修课程。该课程具有其内容多，定理概念抽象，理论性和实践性强等特点。因此，在《电路》课程的教学环节中除了有理论教学外，还有实验教学。其中，实验教学是《电路》课程的重要环节，是联系课堂理论教学的桥梁。通过实验教学环节有助于学生加深对电路理论的理解和掌握，激发学生学习电路的兴趣，从而调动学生学习的积极性，同时能够有效地提高学生的动手能力和实践创新能力。

随着计算机技术的突飞猛进和电路仿真软件的不断涌现，利用计算机进行仿真实验已经成为一种非常有利的实验教学辅助手段。与传统的实物实验相比，计算机仿真实验具有直观、形象、生动便于实现等特点，只要拥有一台电脑，学生可以不必进入实验室就能够进行各种仿真实验。因此，我们将Multisim10软件引入到《电路》课程实验教学中，不会受到元器件、仪器仪表、实验场地、实验时间的限制，同学们随时随地利用电脑来进行各种仿真实验，使同学们能够真正掌握实验内容，进而提高实验教学效果；通过仿真实验的引入，还大大降低了实验设备的损坏率，从某种程度上节约了维修仪器和更换器件的费用；通过仿真实验的引入，同学们还可以根据自己的兴趣和爱好选择一些其它设计性实验来做，这将有助于培养学生的创造性思维和开发能力。

2 Multisim10仿真软件简介

Multisim10仿真软件是由加拿大IIT（Interactive Image Technologies）公司于2007年推出的电子仿真软件升级版本，它是一种以windows为基础且专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。其功能强大，仿真效果生动形象，可以对模拟、数字和混合电路进行电路的性能仿真和分析，是目前最易用、最直观的仿真软件。Multisim10仿真软件具有以下主要特点：

1）友好直观的图形界面：图形工作界面友好、直观，便于创建和定位电路。

2）具有丰富的元器件库：Mutisim10为用户提供了数万种真实元器件和虚拟元器件。同时用户也可以新建或扩充已有的元器件库。

3）多种类的虚拟仪器仪表：Mutisim10软件不仅提供了如万用表、示波器等常用仪器，还提供了失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等仪器，其功能与实际仪表相同。

4）完备的电路分析手段：Mutisim10可以进行：直流工作点分析、交流分析、直流扫描分析、瞬态分析、失真分析、噪声分析等十多种分析，这些分析方法基本能满足一般电子电路设计和分析的要求。

5）强大的仿真能力：Multisim 10可对模拟、数字和数模混合电路进行仿真。

6）完美的兼容能力：Multisim10 软件可方便地将模拟结果以原有文档格式导入LABVIEW或者Signal Express 中。工程人员可更有效地分享及比较仿真数据和模拟数据，而无须转换文件格式，在分享数据时减少了失误，提高了效率。

3 Multisim10 软件在《电路》课程实验教学中的仿真应用实例

Multisim10 的操作界面非常直观，同时拥有强大的工具库，并且提供多种仿真分析方法。因此，利用Multisim10 软件进行《电路》课程的实验仿真教学的操作简单方便。进行实验仿真时的基本步骤为：①创建电路文件；②规划电路界面；③在电路窗口内放置元器件；④连接导线；⑤电路图连接好后，单击仿真开关进行仿真；⑥利用虚拟仪器仪表分析仿真结果。

下面以叠加定理的验证为例，来分析Multisim10在《电路》课程实验教学中的应用。

3.1叠加定理实验仿真

叠加定理指出：在有几个独立电源共同作用的线性电路中，任意支路的电流或任意两点间的电压，都可以看成是由每一个独立电源单独作用时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。使用该定理时应特别注意，功率不能叠加且只适用于线性电路。

在Multisim10中，搭建仿真实验电路，如图1所示，对该电路进行以下分析。

1）线性电路分析

打开Multisim10软件选取相应的器件放置在工作区中，并设置好参数建立如图1所示的电路，然后选取仿真仪器万用表，单击Simulate/Run命令进行数据测量。实验数据见表1所示。

从仿真结果可以看出，当两个独立电源共同作用电路时，在各支路上产生的电流和在各元件上所产生的电压，等于两个独立电源单独作用在电路时所产生的电流与电压的叠加和。从而验证了叠加定理是正确的，且适用于线性电路。

以电阻R1为例来验证功率的计算是否满足叠加定理。（1）12V电压源单独作用时，P′=（U′）2/R1=0.03808W ；（2）6V电压源单独作用时， P″=（U″）2/R1=0.000732W；（3）当两个电压源共同作用时， P=（U）2/R1=0.028269W。可以看出P≠ P′+ P″，因此计算功率时不可以采用叠加定理。

2）非线性电路分析

将电阻R3换成1N4007，重复上述实验步骤进行非线性电路分析，如图2所示，实验数据见表2。

根据上表数据可以得出：对于电路中像含有二极管这样的非线性电路是不满足叠加定理的。但由于相对电路A点，ΣI=0；相对电路的左边支路符合ΣU=0，右边支路也符合ΣU=0，分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，从而可以验证对于非线性电路叠加定理不成立，基尔霍夫定律是成立的。

4 结束语

从上面的实例应用中可以看到，Multisim10软件的仿真功能强大，且易学易懂，操作方便。因此，在《电路》课程实验教学过程中，引入Multisim10软件进行实验仿真，能够很简便的搭建仿真实验电路，并可以很精确的得到理论分析的结果，而且比实际操作更直观、更精确；同时与传统的实验方法相比较，节省了时间和电路搭建调试的过程；另外，减少了实验元器件和仪器仪表的损耗，也激发了同学们的学习兴趣，培养了学生的综合分析能力和开发创新能力。

参考文献：

[1] 许晓华，何春华. Multisim10计算机仿真及应用[M].北京：清华大学出版社，交通大学出版社，2011.4-5.

[2] 王连英.基于Multisim10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.1-2.

[3] 李剑清. Multisim在电路实验教学中的应用[J].浙江工业大学学报，2007，35（5）：543-546.

[4] 张慧颖，孙立辉. Multisim10在《电工学》教学中的应用[J].吉林化工学院学报，2011，28（2）：49-52.

[5] 程建峰. Multisim在"电路基础分析"课程中的应用[J].长春理工大学学报，2012，7（11）：224-225.endprint

摘要：针对《电路》课程实验教学中经常存在的问题，提出了利用仿真软件Multisim来辅助《电路》课程实验教学。文中详细介绍了Multisim的主要特点，并结合具体实例说明，将Multisim应用于《电路》课程实验教学中，可以极大地激发学生的学习兴趣，加深学生对课程理论的理解，同时有利于提高学生的创新能力和综合分析能力。

关键词：Multisim10；电路实验；仿真；虚拟

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）17-4096-03

1 概述

《电路》课程是电气工程及其自动化、自动化、电子信息专业的一门重要的专业基础课，是所有“强电专业”和“弱电专业”的必修课程。该课程具有其内容多，定理概念抽象，理论性和实践性强等特点。因此，在《电路》课程的教学环节中除了有理论教学外，还有实验教学。其中，实验教学是《电路》课程的重要环节，是联系课堂理论教学的桥梁。通过实验教学环节有助于学生加深对电路理论的理解和掌握，激发学生学习电路的兴趣，从而调动学生学习的积极性，同时能够有效地提高学生的动手能力和实践创新能力。

随着计算机技术的突飞猛进和电路仿真软件的不断涌现，利用计算机进行仿真实验已经成为一种非常有利的实验教学辅助手段。与传统的实物实验相比，计算机仿真实验具有直观、形象、生动便于实现等特点，只要拥有一台电脑，学生可以不必进入实验室就能够进行各种仿真实验。因此，我们将Multisim10软件引入到《电路》课程实验教学中，不会受到元器件、仪器仪表、实验场地、实验时间的限制，同学们随时随地利用电脑来进行各种仿真实验，使同学们能够真正掌握实验内容，进而提高实验教学效果；通过仿真实验的引入，还大大降低了实验设备的损坏率，从某种程度上节约了维修仪器和更换器件的费用；通过仿真实验的引入，同学们还可以根据自己的兴趣和爱好选择一些其它设计性实验来做，这将有助于培养学生的创造性思维和开发能力。

2 Multisim10仿真软件简介

Multisim10仿真软件是由加拿大IIT（Interactive Image Technologies）公司于2007年推出的电子仿真软件升级版本，它是一种以windows为基础且专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。其功能强大，仿真效果生动形象，可以对模拟、数字和混合电路进行电路的性能仿真和分析，是目前最易用、最直观的仿真软件。Multisim10仿真软件具有以下主要特点：

1）友好直观的图形界面：图形工作界面友好、直观，便于创建和定位电路。

2）具有丰富的元器件库：Mutisim10为用户提供了数万种真实元器件和虚拟元器件。同时用户也可以新建或扩充已有的元器件库。

3）多种类的虚拟仪器仪表：Mutisim10软件不仅提供了如万用表、示波器等常用仪器，还提供了失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等仪器，其功能与实际仪表相同。

4）完备的电路分析手段：Mutisim10可以进行：直流工作点分析、交流分析、直流扫描分析、瞬态分析、失真分析、噪声分析等十多种分析，这些分析方法基本能满足一般电子电路设计和分析的要求。

5）强大的仿真能力：Multisim 10可对模拟、数字和数模混合电路进行仿真。

6）完美的兼容能力：Multisim10 软件可方便地将模拟结果以原有文档格式导入LABVIEW或者Signal Express 中。工程人员可更有效地分享及比较仿真数据和模拟数据，而无须转换文件格式，在分享数据时减少了失误，提高了效率。

3 Multisim10 软件在《电路》课程实验教学中的仿真应用实例

Multisim10 的操作界面非常直观，同时拥有强大的工具库，并且提供多种仿真分析方法。因此，利用Multisim10 软件进行《电路》课程的实验仿真教学的操作简单方便。进行实验仿真时的基本步骤为：①创建电路文件；②规划电路界面；③在电路窗口内放置元器件；④连接导线；⑤电路图连接好后，单击仿真开关进行仿真；⑥利用虚拟仪器仪表分析仿真结果。

下面以叠加定理的验证为例，来分析Multisim10在《电路》课程实验教学中的应用。

3.1叠加定理实验仿真

叠加定理指出：在有几个独立电源共同作用的线性电路中，任意支路的电流或任意两点间的电压，都可以看成是由每一个独立电源单独作用时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。使用该定理时应特别注意，功率不能叠加且只适用于线性电路。

在Multisim10中，搭建仿真实验电路，如图1所示，对该电路进行以下分析。

1）线性电路分析

打开Multisim10软件选取相应的器件放置在工作区中，并设置好参数建立如图1所示的电路，然后选取仿真仪器万用表，单击Simulate/Run命令进行数据测量。实验数据见表1所示。

从仿真结果可以看出，当两个独立电源共同作用电路时，在各支路上产生的电流和在各元件上所产生的电压，等于两个独立电源单独作用在电路时所产生的电流与电压的叠加和。从而验证了叠加定理是正确的，且适用于线性电路。

以电阻R1为例来验证功率的计算是否满足叠加定理。（1）12V电压源单独作用时，P′=（U′）2/R1=0.03808W ；（2）6V电压源单独作用时， P″=（U″）2/R1=0.000732W；（3）当两个电压源共同作用时， P=（U）2/R1=0.028269W。可以看出P≠ P′+ P″，因此计算功率时不可以采用叠加定理。

2）非线性电路分析

将电阻R3换成1N4007，重复上述实验步骤进行非线性电路分析，如图2所示，实验数据见表2。

根据上表数据可以得出：对于电路中像含有二极管这样的非线性电路是不满足叠加定理的。但由于相对电路A点，ΣI=0；相对电路的左边支路符合ΣU=0，右边支路也符合ΣU=0，分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，从而可以验证对于非线性电路叠加定理不成立，基尔霍夫定律是成立的。

4 结束语

从上面的实例应用中可以看到，Multisim10软件的仿真功能强大，且易学易懂，操作方便。因此，在《电路》课程实验教学过程中，引入Multisim10软件进行实验仿真，能够很简便的搭建仿真实验电路，并可以很精确的得到理论分析的结果，而且比实际操作更直观、更精确；同时与传统的实验方法相比较，节省了时间和电路搭建调试的过程；另外，减少了实验元器件和仪器仪表的损耗，也激发了同学们的学习兴趣，培养了学生的综合分析能力和开发创新能力。

参考文献：

[1] 许晓华，何春华. Multisim10计算机仿真及应用[M].北京：清华大学出版社，交通大学出版社，2011.4-5.

[2] 王连英.基于Multisim10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.1-2.

[3] 李剑清. Multisim在电路实验教学中的应用[J].浙江工业大学学报，2007，35（5）：543-546.

[4] 张慧颖，孙立辉. Multisim10在《电工学》教学中的应用[J].吉林化工学院学报，2011，28（2）：49-52.

[5] 程建峰. Multisim在"电路基础分析"课程中的应用[J].长春理工大学学报，2012，7（11）：224-225.endprint