Multisim10在电工电子技术教学中的应用

邵艳梅

摘 要：本文介绍了Multisim10在中职教育的电子电工技术课程中的应用，充分体现将计算机仿真软件Multisim10引入电工电子技术教学当中起到的辅助教学的作用，切实提高了电工电子技术教学的水平。

关键词：Multisim10;仿真实验;中职教学;电工电子技术

中职的电工电子技术是门实践性很强的专业技术基础课， 既要对电路的运行原理有一定的了解，又要通过实际动手组装电路进行相应的数据测量，因此一直都采用先理论后试验的教学模式，这就造成学生没有感性的认识，对原理的理解与运用存在一定的难度，往往使后续的试验难以进行要提高教学质量和教学效果，就要采用新技术，开拓新的教育环境。将仿真软件Multisim应用到电工电子类课程教学中，在讲授理论的同时，运用Multisim仿真演示基本电路及其难点，可以消除学生对课程的抽象感;提高学习兴趣、效率;以及具有直观性、经济性、安全性等特点。

一、Multisim10电路仿真软件介绍

1.直观的图形界面。整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。

2.强大的仿真能力及丰富的测试仪器。可作为模拟/数字电路板的设计仿真工作，并提供了多达18种的虚拟仪器进行电路动作的测量。

3.完善的后处理和分析手段。它利用仿真产生的数据执行分析并处理，分析范围很广，从基本的到极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。

二、MultiSim在电工电子实验教学中的应用举例

1.基尔霍夫定律

（1） 基尔霍夫电压定律验证。基尔霍夫电压定律（KVL）反映了支路电压之间的约束关系。

图1.1 电路图图1.2 仿真电路图

如图所示的电路中，已知 R1=1.2 K?，R2=400 ?，R3=800 ?，U=12V。根据欧姆定律和 KVL 定律可得，U1=6V，U2=2V，U3=4V。在 Multisim 10 的电路窗口中创建图1.2 所示的电路，启动仿真，图中电压表的读数即为仿真分析的结果。可见，理论计算与电路仿真结果相同，并且 U1+U2+U3= U，验证了 KVL 定律。

图2.3 电路图图2.4仿真电路图

（2）基尔霍夫电流定律验证。电路如图2.3所示，电压源 U=12V，电阻 R1=200 ?，R2=400 ?，R3=600 ?。根据欧姆定律可得，流过 R1、R2、R3的电流分别为 I1=0.06A，I2=0.03A，I3=0.02A。由 KCL的 I= I1+ I2+ I3=0.11A。在 Multisim 10的电路窗口中创建如图2.4所示的电路，启动仿真，图中电流表的读数即为仿真分析的结果。可见，理论计算与电路仿真结果相同。

2.单管放大的仿真验证

（1） 静态工作点分析。单击Simulate/Analyses/DC Operating Point Analysis，在弹出的对话框中将全部节点选为仿真变量，从对话框的左边添加到右边。单击Simulate按钮，开始仿真，静态分析结果如图2.1所示。也可用万用表测量得到。从静态分析结果可看出电路处于放大工作状态。

图2.1单管放大的仿真实验电路

图2.2静态分析结果

（2） 动态分析。如图2.1所示，由函数信号发生器XFG1提供输入信号，双击XFG1图标，将信号频率设置为1kHz，峰峰值为10mV的正弦波。

1）相位比较。用双踪示波器XSC1观察比较放大电路的输入与输出波形，仿真结果如图2.3所示。可见输出波形的幅度比输入波形幅度大，输入与输出波形的相位相差了180°。

2）放大倍数测量。用万用表XMM1、XMM2测量放大电路的输入和输出电压，测量结果Ui =7.071mV ，Uo =863.25mV ，可以估算該电路的电压放大倍数。

3） 观察静态工作点对输出波形失真的影响。电位器Rp旁边标注的文字“Key=A”表明按动键盘上A键，电位器的阻值按5%的速度增加，按Shift+A键，阻值将以5%的速度减少。电位器变动的数值大小直接以百分比的形式显示在一旁。

启动仿真开关，反复按键盘上Shift+A键，观察示波器波形变化。随着一旁显示的电位器值百分比的减少，输出波形产生饱和失真越来越严重。波形如图2.4所示。若反复按A键，增大电位器的阻值，从示波器中可观察到输出波形产生了截止失真，如图2.5所示。

图2.3输入和输出波形 图2.4 饱和失真 图2.5截止失真

三、结语

本文通过对基尔霍夫定律和共发射极放大电路的分析，将Multisim10引入到教学中，起到了理论与实验的桥梁作用，加深学生对理论的理解，同时在验证过程中，学生不必顾虑部件和仪器会损坏，能够自由地学习，节省了时间和成本，也为他们将来在实习实训中使用这些仪器和元件做好了准备，这对教学是非常有益的。

参考文献：

[1]周万平.电工电子技术基础.北京：中国劳动出版社.2006.6.

[2]聂典，丁伟 .Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用.北京：电子工业出版社.2009.7.

[3]张新喜.Multisim 10 电路仿真及应用.北京：机械工业出版社.2011.7.