Multisim在电路分析课程设计教改中的应用

王沙沙

摘要：电路课程是电学的基础课程，为了加强教学效果，促进学生更好地理解和掌握电路知识。在新课程改革中，针对课堂教学中的不足，主要从教学内容、教学方法、实践环节等方面进行了改革。

关键词：教学改革；计算机仿真；电路分析

《电路分析》是电工类的专业基础课，适用于普通高等院校强、弱电专业本科教学使用，内容涵盖了电阻电路分析、交流稳态电路分析、三相电路、耦合与谐振、动态电路的瞬态分析等。在人才培养方案中，安排72课时的理论课授课时间，以及对应的电路实验环节。实验是教学过程中的重要环节，做实验可以增加教学直观性，帮助学生巩固和掌握课堂理论知识，培养学生的动手能力、提高学生的兴趣，激发他们的求知欲，从而帮助学生更好地理解和巩固理论知识、掌握实验的基本操作和技能，达到全面提高学生观察问题、分析问题、解决问题的综合能力。

但在传统的课堂教学中，还存在一些问题，首先：理论和动手是分开的，一般教师先讲理论知识，然后做实验，这种理论和实践的不同步，导致学生无法将理论和实践很好的结合起来。其次：理论课讲授本身枯燥乏味，大多是公式推导、讲解定理，学生感觉很抽象，无法与实际相结合，知识点串联不起来，逐渐丧失兴趣。最后：实验课一般是验证性实验，学生在实验过程中，根据实验步骤机械的连电路、验证结果，缺乏思考。鉴于传统教学模式中存在的问题，结合目前的仿真工具，提出引入Multisim解决在电路分析课程中遇到的问题。

Multisim是加拿大IIT公司推出的一套仿真工具，主要应用于电路仿真，包括电路原理图的原型输入、电路硬件的语言描述输入、仿真分析、产生设计报告，具有直观性，可以轻松设计电路，通过工具链，无缝的实现集成电路设计。

本课题利用“Multisim仿真软件”和“项目教学法”相结合的方式，克服实验室条件的不足带来的限制，激发学生的主观能动性，让学生将所学知识与项目挂钩，体会理论知识在实际生活中的应用，激发学生进一步学习的兴趣，增强学生合作能力、沟通能力和解决实际问题的能力，提高学生的综合能力[1]。

一、Multisim在《电路分析》课程教学中的应用

在电路的教学过程中，往往需要推导很多定理，教师需要花费很长时间画电路图、列方程式、计算推导，过程既枯燥又冗长，不能达到预想效果。如何提高学生主动思考问题、独立解决问题的能力，是目前传统教学所面临的一个严峻问题。为了解决这个问题，在课堂上引入电路仿真，让学生通过仿真实验，先观察到实验现象，然后思考为什么会产生这样的现象。激发学生探索的热情，更好地理解推导过程。如此直观生动的环节，无疑是一个很好的开始[2]。

下面以叠加定理为例[3]，介绍Multisim在课堂教学中的应用。

图1叠加定理的验证电路

图1是由两个独立电源作用的简单电路，其中直流电压源V1为5V，V2为10V，利用万用变显示电阻R1两端的电压。运行仿真，当两个电源同时作用于该电路时，得到电阻R1两端的电压如图2所示，当两个电源单独作用时，电阻R1两端的电压分别为图3和图4，观察两者之间的关系[4]。

图2 V1和V2同时作用 图3 V1单独作用

图4 V2单独作用

通过万用表显示的电压数值，得到3.75=-0.833+4.58，验证了叠加定理。

二、Multisim在《电路分析》教学中的综合应用

学习了《电路分析》这门课之后，结合所学理论知识，让学生做一次课程设计，要求设计一个波形发生器，可以输出方波、三角波和正弦波三种波形，幅值在-10 ～ 10V，频率范围为1Hz ～ 100KHz即可[5]。分组进行，每组5人，拟定设计方案，绘出电路图，实现仿真，并撰写设计报告[6]。

采用先产生方波，然后将方波转换为三角波，再将三角波转换为正弦波的方法[7]。由比较器和积分器组成方波到三角波的转换，由差分放大器完成三角波到正弦波的转换[8]。

运行仿真，双击XSC1图标，观察示波器显示窗口。显然，可以实现三种波形的输出，channelA输出的是方波，幅值为3.156V，频率为2KHz，channelB输出的是三角波，幅度为-0.354V，频率为2KHz，channelC输出的是正弦波，幅值为-0.249V，频率为2KHz[9]。满足设计要求。

三、结论

将Multisim引入课堂教学和课程设计，可以直观的显示电路动态变化，使抽象的电路图变成形象的图像显示，通过对参数的改变，方便的得到所需要的结果，增加了学习乐趣，达到事半功倍的效果。通过自己动手设计实物，激发学生的创新性，提高学生的动手操作能力，使学生充分运用所学知识，发挥主观能动性，达到良好的教学效果。实践证明，仿真平台的引入是提高教学质量的一种有效措施。

参考文献：

[1]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]李娟娟，高友福，谢宗林.Multisim在“电路分析”项目教学中的探索与实践[J].中国电力教育，2014，30：39 ?40.

[3]白菊蓉.Multisim在电路分析系列课程教改中的应用[J].西安邮电学院学报，2011，16（SI

）：93 ?96.

[4]郑宾.基于Multisim11仿真的“电路分析”课程教探索[J].职教通讯，2012，30：18 ?20.

[5]田丽鸿，陈菊红.EWB软件在《电路》课程设计教改中的应用[J].中国现代教育装备，2006，3：31 ?34.

[6]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理，2012，29（4）：18 114.

[7] National Instruments.Pausing Simulation with the Measurement Probe in NIMultisin[EB/OL].[2010-08-01]，http：//www.ni.com/white-paper/3764/en/.

[8]白玉成.基于Multisim11仿真電路的设计与分析[D].济南：山东师范大学，2009.

[9]熊伟，侯传教，梁青.Multisim7电路设计及仿真应用[M].北京：清华大学出版社，2005.