Multisim10在自动化专业教学过程中的应用

程智明，匡 程

（1.无锡太湖学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214064；2.江苏省物联网应用技术重点建设实验室，江苏 无锡 214064）

Multisim10在自动化专业教学过程中的应用

程智明1,2，匡 程1,2

（1.无锡太湖学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214064；2.江苏省物联网应用技术重点建设实验室，江苏 无锡 214064）

为提高自动化专业学生分析和解决电子类课程问题的能力，文章引入了Multisim10仿真软件，同时以典型电路为例，重点阐述了仿真软件在电子类课程中的应用。结合应用型本科院校“高素质应用技术型人才”的培养要求，进一步突出仿真软件在自动化专业教学过程的应用。研究表明，在教学过程中使用Multisim10仿真软件弥补了传统教学方式的缺陷，能有效巩固学生的理论知识，提高学生理论结合实践的能力，提高学生分析和解决问题的能力。

自动化专业；Multisim10；典型电路

随着高校“十三五”规划中人才培养模式的改革，无锡太湖学院各专业学科立足于“工程化与职业化兼顾”的人才培养方案，重点面向无锡、苏南地区的经济发展需要，培养“高素质应用技术型人才”，满足学生多样化、个性化的能力需求。目前，实践教学在人才培养中的地位日益凸显，在培养学生分析解决问题的能力和实践创新能力方面更是不可缺少。而传统教学方式难以满足培养“高素质应用技术型人才”的要求，与人才培养模式的需求相悖。

计算机技术的飞速发展和广泛应用，使得计算机辅助教学成为一种新教育方式，成为培养技术型人才不可或缺的重要教学工具。计算机仿真技术在教学过程中具有高效、经济、安全等优点和预测功能，现已于各类高校中广泛应用，尤其是自动化、电信、通信类专业[1]。在自动化专业的理论教学中，Multisim10仿真软件可以使学生对电子电路的认识更直观，便于学生理解，提高学习的积极性。

1 Multisim10仿真软件简介

Multisim10仿真软件是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，主要应用于电子电路板设计，可以完成电子电路板制作过程中电路模型设计、电路仿真测试和数据结果优化的一个完整设计流程。

Multisim10仿真软件的元器件库提供了电子类课程中常见的电路元器件，同时也可以扩充元器件库。软件中的虚拟测试仪器仪表种类齐全，包含了实验室中的常用仪器仪表，如：万用表、函数信号发生器、双踪示波器、波特图示仪、频率计等。

Multisim10仿真软件可以进行计算机仿真设计和虚拟电子电路实验，与传统电子电路设计与实验相比，有以下特点：设计和实验所用仪器仪表齐全，可完成各类电子电路实验；可同时进行设计和实验，电路调试和数据优化方便；设计和实验中不消耗元器件，成本低、速度快、效率高；可直接获得实验数据、测试曲线和电子电路原理图。

2 典型电路的应用实例

两级电压负反馈阻容耦合放大电路如图1所示。电路中通过Rf把输出电压uo反馈到输入端，加在晶体管VT1发射极，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压uf。该电路闭环电压放大倍数。

图1 两级电压负反馈阻容耦合放大电路

其中

式中，Uo为放大电路输出电压；Ui为放大电路输入电压；Au为放大电路无反馈时的电压放大倍数，即开环电压放大倍数；1+AuFu为反馈深度，其大小影响负反馈对放大器性能。

放大电路引入负反馈后对性能的影响一般可分为以下几点：提高放大倍数的稳定性；减小非线性失真；展宽通频带；改变输入、输出电阻。通常情况下，由于放大电路内部原因引起的非线性失真可通过引入负反馈改善，无负反馈时输出波形明显失真（见图2），当引入负反馈后输出波形失真得到明显改善（见图3），但输出波形放大倍数明显减小。

无负反馈时电路的幅频特性如图4所示，标尺指示位置参数为32.763 dB/446.276 kHz，有负反馈时电路的幅频特性如图5所示，标尺指示位置参数为18.028 dB/2.661 MHz，波特图示仪参数设置一致，引入负反馈后通频带明显展宽[2]。

图2 无负反馈时输入输出波形

图3 有负反馈是输入输出波形

图4 无负反馈时电路的幅频特性

图5 有负反馈是电路的幅频特性

Multisim10仿真软件通过对两级电压负反馈阻容耦合放大电路的仿真，使学生能在短时间内认识到放大电路性能的影响，加深对电路的理解，让学生对理论知识的认识从抽象变成具体。

3 仿真软件在教学过程中的应用

3.1 软件在模拟电子技术课程中的应用

模拟电子技术是自动化专业的专业基础课程，是学习本专业核心课程的基础。传统教师授课学生听讲的教学方式单一，而且该课程内容抽象，知识点多，这使得学生对理论知识的概念和知识重难点的分析方法没有清晰的认识和掌握。

为了提高学生对该课程的学习兴趣和学习效率，加深对理论知识的理解，及时掌握课堂教学内容，通过引入Multisim10仿真软件，学生能将抽象内容变具体，激发求知欲，提高学习效率。同时在课堂开始之前，学生可以通过仿真软件构建电路、设置参数、进行仿真测试，提前学习教学内容，仿真过程中遇到的问题记录下来，带着问题听课，不再盲目被动地接受教师讲授的知识[3]。

3.2 软件在电子技术实验中的应用

电子技术实验是辅助模拟/数字电子技术的实验课程，目的是培养学生综合分析和解决实践电路中存在的问题和能力，培养学生的实践和创新能力。但传统的实验教学难以满足应用型本科院校培养“高素质应用技术型人才”的要求，存在的主要问题有：（1）学生缺乏学习积极性，课前不预习，课堂依赖教师；（2）实验内容固定不变，学生可扩展内容有限，无法培养创新能力；（3）课堂时间有限，难以保质保量完成实验内容；（4）实验仪器数量有限，易损坏，影响实验进度[4]。

通过Multisim10仿真软件，提高学生学习兴趣和效率的同时也有助于学生扩展实验内容，提出问题举一反三，培养学生创新能力；课前进行仿真实验，保证课堂内完成实验内容；完全通过仿真可得到实验数据，成本低效率高。电子技术实验引入Multisim10仿真软件的教学方法如图6所示。

图6 Multisim10辅助实验教学流程

3.3 软件在模电课程设计中的应用

模拟电子技术课程设计是继模电课程后开设的重要实践教学环节，目的是加强学生专业实践能力，提高学生分析和解决问题的能力，是实现模拟电子理论知识和工程实践相联系的桥梁[5]。但传统的模电课程设计完成周期长、学生效率低、材料耗费严重，通常情况下，学生查找资料后直接进行电路设计和PCB板制作，没有验证设计方案的合理性，最终结果达不到课程设计要求。通过Multisim10仿真软件可以验证设计电路的可行性和合理性，通过软件对电路参数进行调整，最终达到设计要求，不仅提高了电路设计的准确性，还提高了学生的实验效率，减小耗材浪费。

Multisim10在课程、实验和课程设计中的应用，使学生对单一枯燥的理论知识产生兴趣，同时让学生感受到教学形式的多样化和教学内容的丰富化，激发学生内在的求知欲，培养学生的创新能力和工程实践能力。

4 结语

本文探讨了Multisim10在教学过程中的应用，结合应用型本科院校“高素质应用技术型人才”的培养模式要求，强调仿真软件在自动化专业中的独特优势，其在电子类课程的教学中具有较好的应用前景。

[1]敖章洪.仿真技术在自动化专业中的应用与教学方式改革探讨[J].实验技术与管理，2011（5）：83-85，89.

[2]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社（第3版），2017.

[3]王元华，刘文斐，李娟.Multisim10仿真软件在模拟电子技术教学中的应用[J].电子技术，2013（2）：66-69.

[4]蒲永红，余粟，王维荣.Multisim辅助电工电子实验教学的探讨[J].实验室研究与探索，2013（9）：174-177.

[5]吕颖利，赵彩红.基于Multisim10的数字电子技术课程设计教学研究[J].济源职业技术学院学报，2011（3）：77-79.

Application of Multisim10 in the teaching process of automation specialty

Cheng Zhiming1,2, Kuang Cheng1,2
（1.Internet of Things Engineering College, Taihu University of Wuxi, Wuxi 214064, China;2.Jiangsu Key Construction Laboratory of IoT Application Technology, Wuxi 214064, China）

In order to improve automation students’ ability of analyzing and solving the problems of electronic courses,this article introduces Multisim10 simulation software, and expounds the application of simulation software in electronic courses by taking the typical circuit as an example. Combining with the training requirements of “applied technique-oriented professionals with high quality” in application-oriented universities, the application of simulation software in the teaching process of automation specialty is further emphasized. The results show that the shortcomings of traditional teaching methods is avoided in the teaching process after using Multisim10 simulation software, the theoretical knowledge of students is effectively consolidated, students’ ability to integrate theory with practice is improved, students’ ability to analyze and solve problems is improved.

automation specialty; Multisim10; typical circuit

江苏省高校自然科学研究面上项目；项目编号：17KJB510052。无锡太湖学院自然科学研究项目；项目编号：16WUNS004。

程智明（1991— ），男，江苏无锡人，助教，硕士；研究方向：控制工程，自动化。