李玉長，尹均萍

（合肥工業(yè)大學 電氣與自動化工程學院，安徽 合肥230009）

0 Multisim 9簡介

Multisim 9是美國NI公司最新推出的EDA技術(shù)，即電子設(shè)計自動化技術(shù)。Multisim 9繼承了EWB5.0C和Multisim 2001軟件的優(yōu)點，在功能和操作方面做了較大規(guī)模的改動和升級，擴充了器件庫中器件的數(shù)量，器件模型設(shè)計得更加精確、仿真分析項目增多、分析結(jié)果更加精確可靠，它可以完成各種類型電路的設(shè)計與仿真，用戶還可以上網(wǎng)對仿真元器件庫進行升級，從而大大增強了電路的設(shè)計與仿真功能。

1 EDA軟件滲透于課堂教學的全過程

多年來“電工學”教學工作使我們認識到，非電專業(yè)同學初學“電工學”常存在“少興趣、難點多、學時少、負擔重”等問題。針對這些問題，首先，我們于08年就將最新版Multisim 9編入電工學教材［2］，期望把先進的工具軟件EDA技術(shù)貫穿于電工學教材，使電工學教材的內(nèi)容及時反映科學技術(shù)發(fā)展的新成果。

其次，我們將Multisim 9強大的仿真功能滲透于課堂教學的全過程，根據(jù)教學經(jīng)驗，針對非電專業(yè)同學難于理解和難于接受的章節(jié)內(nèi)容，例如，R、L、C元件的交、直流特性、暫態(tài)過程、單管交流放大電路、負反饋、計數(shù)器等章節(jié)內(nèi)容，隨時進行仿真分析和課堂演示。這樣一方面提高了同學們的學習興趣，另一方面也提高了同學們的認知能力，在這里Multisim 9起到了很好的教學輔助作用，教學效果明顯。

例如在講完R、L、C元件后，我們在課堂上集中仿真如圖1所示。

圖1 R、L、C元件的交、直流特性仿真

通過上述仿真和演示比較，學生們對R、L、C元件在交、直流電路中呈現(xiàn)的特性一目了然。為暫態(tài)過程、交流放大電路的交、直流通路等后續(xù)課程打下了堅實的基礎(chǔ)。

又如在講完基本放大電路后，我們進行了單管共射放大電路的仿真與分析，如圖2所示。

由如圖2（a）所示的靜態(tài)仿真可知，IE＝IB＋IC，UCE≈6V。若改變Rp，則可實時演示靜態(tài)工作點的變化。若增大Rp，則顯示IC減小，UCE增大；若減小Rp，則顯示IC增大，UCE減小。

圖2 單管共射放大器的仿真和仿真的失真波形

通過圖2（b）所示的動態(tài)仿真，可以得出放大電路的電壓放大倍數(shù)Au≈10，同時通過示波器可以看到輸出電壓與輸入電壓反相。

調(diào)節(jié)電位器RP，改變靜態(tài)工作點，可以看到輸出波形不失真和發(fā)生截止、飽和失真時的波形，如圖2（c）～（e）所示。

通過放大器的動態(tài)仿真與比較分析，使同學們對單管放大電路的電壓放大倍數(shù)；輸出電壓與輸入電壓反相；負載變化對放大倍數(shù)的影響；飽和失真與截止失真等諸多概念有了比較直觀的印象，加深了對教材內(nèi)容的理解，有利于理論聯(lián)系實際。

由于學時緊，仿真的文件是根據(jù)教學內(nèi)容的需要教師在課外首先做好，在課堂上課時不再講述電路的具體建立過程，只是把電路仿真給同學看，使同學對所講的理論知識加深理解。電路的建立過程作為課外練習留給學生，這樣一方面激勵學生自學Multisim 9仿真軟件做仿真練習，另一方面也提高了學生學習電工學課程的興趣。

2 EDA軟件應(yīng)用于實驗教學

我校電工學實驗課的內(nèi)容實際分為三個部分，先是預習部分，其次是仿真實驗部分，最后是實物實驗部分，即要求學生先在Multisim 9中做相關(guān)實驗的仿真實驗，然后才允許進實驗室做實物電工電子實驗。預習部分和仿真實驗部分是學生利用課余時間完成的。仿真實驗可以在自己的手提電腦上完成，也可以在電工電子實驗室的機房完成。通過這兩步后，學生對所做的實驗已有了大致的了解，實驗結(jié)果也心里有數(shù)。雖然這樣學生的課外實驗任務(wù)加重，但有了前面的準備工作，學生在實驗室的實驗的時間縮短了，實驗效果卻大大提高了。

例如做晶體管共射極單管放大器實驗，教師先要求學生預習實驗目的、實驗原理等相關(guān)內(nèi)容，同時給出Multisim 9仿真實驗的電路、參數(shù)和儀器；給出仿真實驗的內(nèi)容；給出仿真實驗的步驟。

學生根據(jù)教師的要求和仿真實驗步驟，第一步從Multisim 9元件庫中取出電路中所需的元件，連接好電路，設(shè)置好參數(shù)，并接上測試所需的電壓表和電流表。第二步測試靜態(tài)工作點，將電位器Rp調(diào)到50%，令輸入信號ui為零，各靜態(tài)值的仿真結(jié)果如圖2（a）所示。第三步輸入信號ui的幅值設(shè)置為100mV，觀察輸入電壓和輸出電壓的動態(tài)仿真數(shù)值和波形，如圖2（b）和圖2（c）所示。第四步保持ui幅值不變，若將電位器Rp調(diào)至90%，用示波器觀察輸入輸出電壓波形，此時輸出電壓出現(xiàn)截止失真，如圖2（d）所示；若改變Rp為10%，則輸出電壓出現(xiàn)飽和失真，如圖2（e）所示。第五步通過上述仿真可計算出放大電路的電壓增益Au。第六步還可以觀察有無旁路電容Ce的動態(tài)仿真，這時在圖中去掉Ce即可。

學生通過上述仿真實驗后，再進實驗室進行實物單管交流放大器的實驗，其實驗效果顯而易見。

先預習實驗內(nèi)容、后做仿真實驗、雖然增加了教師和學生的學時，但豐富了實驗教學的手段和內(nèi)容，可以讓同學們隨心所欲地搭接各種電路，接入各種儀器儀表，使仿真實驗做的又快又好，而不用擔心接錯線路或燒壞儀器設(shè)備，增加了實驗的安全性、趣味性和吸引力，最終使實物實驗取得更加良好的實驗效果。

3 結(jié)束語

一年來將Multisim 9應(yīng)用于電工學的教學和實驗全過程，實踐表明，學生對電工學學習的興趣大大增加了，學生學期考試成績也比往屆有了提高，學生實驗的效果顯著增加。所有這些證明了該項改革有益于“電工學”教學質(zhì)量的提高。

由于課堂仿真的文件需要教師在課外做好，這樣也就相應(yīng)地增加了教師的工作量。我們采用的方法是由教研室拿出一定資金獎勵給做仿真文件的教師，做好的仿真文件拿出來大家共享。

堅持將現(xiàn)代CAI手段和EDA軟件Multisim 9緊密結(jié)合應(yīng)用于電工學教學的全過程，使傳統(tǒng)的電工學教學活動煥發(fā)出生機，它必然提高學生的學習興趣，提高學生分析與解決電工學問題的能力和創(chuàng)新能力。

［1］ 聶典.Multisim 9計算機仿真在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2007

［2］ 羅會昌，周新云.電子技術(shù)（電工學Ⅱ）.北京：機械工業(yè)出版社，2009

［3］ 申永山，李忠波.現(xiàn)代電工電子技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2007

［4］ 吳敏等.電工電子實驗與仿真.合肥：安徽人民出版社，2007

［5］ 趙世強等.電子電路EDA技術(shù).西安：西安電子科技大學出版社，2000

［6］ 王廷才，趙德申.電工電子技術(shù)EDA仿真實驗.北京：機械工業(yè)出版社，2003