二甲Multisim在电路理论教学中的应用探究

贾黎善 杨嘉鹏

（新疆工程学院 新疆·乌鲁木齐 830023）

0 前言

电路理论课程是高等学校电子与电气信息类专业的重要的基础课，是所有强电专业和弱电专业的必修课。该门课程以分析电路中的电磁现象，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容。该课程理论性强、概念原理多且抽象，是技术基础课里难度系数较高的一门课。在大力发展应用型本科背景下，更新原有教学方法和教学手段，全面提高教学质量，培养应用型人才已势在必行。

本文以RLC串联电路为例，在电路理论授课中引入基于Multisim仿真设计实例，由仿真电路的搭建、幅频特性的观测、幅频数据的收集、品质因数的计算等环节让理论教学融入实验因素，使枯燥的理论教学直观生动，加深了对理论知识的理解和应用。

1 目前电路理论教学中存在的问题

在电路理论教学中目前仍然是重理论轻实验，老师讲得多，学生做的少。集中起来存在以下几个问题：（1）理论脱离实际，教学内容不能很好的联系实际应用。（2）在教学中忽略培养分析和解决实际问题的能力。（3）教与学太抽象，无法激发学生自主学习的主动性和积极性。（4）由于实验设备、实验课时有限，无法满足学生对教授知识的探究、分析、验证的要求。

Multisim作为一款以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。熟练掌握Multisim后可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。在教学中引入Multisim仿真教学环节可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节、实验设备不足、实验课时有限的这一老大难问题。学生通过Multisim仿真来完成理论验证、例题习题分析和综合设计，不仅使教学、实验、设计一体化，而且极大地提高了学生的学习热情和积极性。学生掌握了现代电路设计和分析手段，可以有效提高分析问题、解决问题和研究创新能力，真正的做到了变被动学习为主动学习。

2 电路理论教学中Multisim应用实例

本文以RLC串联谐振电路为例，介绍利用Multisim仿真进行电路理论教学的具体措施和方法。

（1）搭建仿真电路。RLC串联谐振电路是对正弦稳态电路的频率特性作初步分析和研究的一个重要内容，在工程研究方面具有重要意义。RLC串联电路中发生谐振的条件是Im，谐振频率为，可以看出谐振频率只有1个，而且仅与L、C有关，与R无关。运行Multisim并创建原理图文件，选择所需的元器件并设置其参数，选择示波器、信号发生器、万用表等测量仪器，使用鼠标调整元器件及仪表布局并连线，完成仿真电路搭建。本文所搭建的仿真电路如图1所示：

图1：RLC串联谐振仿真电路图

（2）设置谐振频率并观测幅频特性。为更好的观测波形图，需提前设置好仪表参数。函数发生器XFG1的振幅设置为5V,谐振频率设置为，示波器XSC1参数设置如下：通道A刻度为5 V/Div，通道B刻度为5V/Div，时基标度为50ms/Div，同时设置通道A与通道B为不同显示颜色，通道A设置为绿色，通道B设置为红色。运行Multisim，观测到幅频特性如图2所示：

图2：谐振时的幅频特性

图3：f0==13923.56HZ时的幅频特性

图4：f0==17923.56HZ时的幅频特性

同学们可以直观的看出当输入信号U（s此处为信号发生器XFG1）的频率与电路的固有频率f0相同时，才能在电路中激起谐振。当输入信号频率偏离谐振频率之后，输出信号的幅度从峰值开始下降。说明 RLC串联电路对谐振频率的信号具有选择性，对非谐振频率的信号有抑制能力。

这时老师可以将已绘制好的表格展示给学生看如表1所示。如果时间充足，也可直接仿真通过读取XMM1，XMM2，XMM3的电压数值填表：

表1

根据表1数据可以看到发生谐振时输出电压U0(V)，UL(V)，UC(V)的数量关系，可进一步得到谐振电路的品质因数（让同学们自行验证分析品质因数的大小和意义）。

3 结语

在电路理论教学中引入基于Multisim的仿真教学环节，可以将枯燥死板的理论知识生动直观的展现给学生，通过改变电路参数可以直观的看到对结果的影响，在调动学生学习兴趣的同时更可以加深对理论知识的理解和应用。最为关键的是同学们可以自己设计电路，完成电路的验证，实现探究式学习。这对于培养学生主动分析和解决问题的能力是大有裨益的。在应用型本科发展建设的大背景下，这种教学模式对学生工程素质的培养、知识分析与应用的能力都是有深远意义的。