Multisim仿真在电子技术课程教学中的应用

海军大连舰艇学院基础部 孔军辉 宋 阳

Multisim仿真在电子技术课程教学中的应用

海军大连舰艇学院基础部 孔军辉 宋 阳

笔者介绍了教学中利用Multisim进行电子技术课程辅助教学的方法、过程和作用。有效的将理论教学与Multisim仿真演示相结合，进一步帮助学员掌握了教学重点，攻克了教学难点，调动了学员的主动性与积极性，并在过程中提高了学员发现问题、解决问题和实际操作的能力。

Multisim；电子技术；教学

1 引言

电子技术基础课程将实践性、工程性、应用性三者相结合，具有内容更新迅速，电路千变万化，方法多样灵活的特点。课程综合应用现代数学的概念和分析方法对工程技术比如电路设计、信息处理、自动控制以及计算机技术当中的实际问题，提供指导思想和分析方法。由于涉及的知识多而复杂，很多电路要和工程实际相结合，所以一直被学员称为“魔鬼电路”。如何帮助学员掌握这门课程，提高他们学习的兴趣，一直是从教人员亟待解决的问题。随着教学与现代EDA技术的结合，在教学中引入Multisim仿真可以帮助学员理解教学内容，掌握教学难点，并与实际工程相结合，可以提高学员的电路分析能力和工程应用能力。

2 Multisim仿真在教学中的应用

2.1 帮助学员加深对电路原理的理解

电子技术基础课程中的主要元件具有一定的非线性，电路一般都是交直流共存，这给学员分析电路原理带来了一定的难度。合理利用Multisim软件进行辅助教学，将电路原理与模拟仿真实验相结合，既可以提高学员的学习兴趣，又可以加强学员对电路原理、性能和分析方法的理解。例如在学习基本放大电路时，学员很难理解电路中交直流共存的真正含义，尤其在求静态工作点时，很多学员认为放大的目的是把小的交流信号进行放大，为什么还要有直流，求静态工作点的真正意义是什么？为了帮助学员更好的理解放大电路的实质和工作原理，笔者在教学过程中，用Multisim仿真软件搭建好射极偏置放大电路，如图1所示。

图1 射极偏置放大电路

结合电路仿真改变参数从而改变静态工作点，引导学员观察示波器波形，掌握放大电路工作原理，进一步理解静态工作点设置的意义。

具体在教学实施中步骤为：①连接电路，设置合适的偏置电阻。②选择合适的方法对电路中的静态工作点进行测量。可以选择探针测量法、万用表测量法和电压表、电流表测量法或直接进行直流工作点分析，本例选择的是探针测量法[1]。在虚拟仪器栏中选择“测量探针（Measurement Probe）”，在仿真时会自动显示该节点的电信号特性，根据测量值引导学员分析晶体管工作状态。仿真结果如图2所示。③同时，引导学员通过示波器观察输入、输出波形的大小关系和相位关系，有没有波形失真问题。④通过滑动变阻器，改变输入端偏置电阻阻值，再通过步骤②观察直流工作点的变化对输出波形的影响，如图3所示。

图2 静态工作点分析

图3 示波器上输入、输出波形

通过Multisim的仿真演示，学员对放大电路的工作原理，各偏置电阻对静态工作点的影响，静态工作点大小和交流输出波形之间的关系有了深刻的理解。同时，在课堂上采用“发现式”的教学模式，可以激发学员主动去探索电路原理的热情，既完成了课堂上的知识目标，又再一定程度上提高了学员分析问题、解决问题的能力。

2.2 帮助学员攻克教学中的难点

功率放大电路是学员在本册书上接触到的第一个功能电路，要求学员要将前面所学的单元电路和各种知识进行综合性的考虑和运用，在教学中如何让学员会分析电路原理，掌握电路性能特点和故障排除，一直是教学中的一个难点。传统教学中，教员总是按照功率放大电路的类型，从甲类一直讲到甲乙类，逐步分析每种功放电路的特点，计算每类功放电路的性能指标。但即使教员讲的再细，学员理解起来还是犹如水中望月，感觉在纸上谈兵。在教学中引入Multisim仿真，可以使学员直观的看到电路的工作状态，波形的输出结果，对电路的理论分析更加信服。具体实施步骤：①在Multisim上搭建好乙类双电源互补对称功放电路图（见图4）。②在输入为正弦波时，引导学员画输出信号波形。③通过Multisim仿真，在示波器上演示实际输入、输出波形，如图5所示。④发现问题，分析失真原因，尝试多种方法解决，同时引出甲乙类互补对称功率放大电路。⑤让学员自主在Multisim上验证甲乙类双电源互补对称功放电路是否克服了乙类双电源互补对称功放的交越失真问题。

图4 乙类双电源互补对称功放电路图

图5 乙类功放输入、输出电路图

2.3 为实验教学奠定基础

我院电子技术基础实验课程和理论课程不是同时开设，并且实验课时少，内容多，电路板少，学员多，这就要求学员要在很短的时间内快速的完成指定的实验内容。但以往学员对电路原理不太了解，对所用器件认识不够，常常是无法完成既定的实验内容，甚至总是烧坏元件。Multisim仿真软件里元件完备，分析工具齐全，可以有效的帮助学员解决这一问题。学员可以在学习理论知识的同时，趁热打铁的利用Multisim软件进行电路的搭建和调试，并且Multisim软件中各元件选择范围广，参数调节方便，对电路的仿真结果一目了然，学员在Multisim软件环境下调试成功后，所得结果可以直接作为实际实验的数据来参考，避免了在电路设计过程中，反复的搭建电路和器件的损坏，使学员少走弯路，既可以增强我院的实验教学效果，又可以提高学员工程实践能力。

3 结束语

电子技术课程在学员眼中一直有“天书”之称，教员的作用就是尽自己最大的努力帮助学员诠释这门课程。教员在教学改革中走的一小步，可能使教学效果获得很大的提高，使学员的认知水平提升到一个新的高度。教员在课堂中引入Multisim仿真软件，可以将枯燥的教学变得生动而丰富，帮助学员掌握所学内容，开阔学员眼界，培养学员学习电类课程的兴趣，提高他们的动手能力，为以后学员从事电子技术有关的工作奠定了很好的基础。

[1]古良玲.电子技术实验与Multisim12仿真[M].机械工业出版社,2015:51-57.

[2]康华光.《电子技术基础》模拟部分[M].北京:高等教育出版社(第6版),2013.

[3]谢自美主编.电子线路设计、实验与测试[M].华中科技大学出版社(第2版).

孔军辉（1979—），女，吉林长春人，硕士研究生，海军大连舰艇学院基础部讲师，从事电子技术方面教学工作。