孫科學 張瑛 唐珂 楊英強

【摘 要】在電工電子實驗課程教學中，通過Multisim 11仿真軟件進行輔助實驗的教學具有重要意義。通過Multisim軟件在電路，模擬電子技術，數(shù)字電子技術的實例分析和討論，將Multisim11 引入電工電子實驗教學中，可很好地解決了傳統(tǒng)實驗受時間、地點、設備等制約的狀況，能幫助學生更好地理解電路工作的原理，更加方便學生掌握電子電路的設計方法，為電子制作打下良好基礎。Multisim 11軟件是培養(yǎng)學生分析電工電子實驗問題，提升學生電路設計水平的有效工具。

【關鍵詞】電工電子實驗;Multisim軟件;電路分析;電路仿真

0 引言

電工電子實驗是一門重要的必修學科基礎課，是一門獨立設置的實驗課程，同時也是一門理論性、工程性、技術性、實踐性和實用性很強的課程。可以視為工科學生進入電子工程領域的入門課程，也是聯(lián)系公共基礎課程與專業(yè)課程的一座重要橋梁。該課程通過實驗，使學生鞏固和加深對電路分析、信號系統(tǒng)、模擬電路和數(shù)字電路理論課程的理解，掌握常用電子儀表的使用方法和基本電參數(shù)的測量方法，掌握模擬電路器件、數(shù)字電路器件和電氣制圖等實驗技術方面的知識，掌握數(shù)字單元電路裝配和測試方法，初步掌握電子電路設計自動化（EDA）軟件的使用方法，掌握實驗數(shù)據(jù)的處理和撰寫實驗報告的方法，培養(yǎng)嚴謹細致、勇于克服困難和開拓創(chuàng)新等方面的科技素質。

在實驗教學中引入具有強大分析、仿真電路功能的電路仿真設計軟件Multisim 11，可以較好地培養(yǎng)學生在電路方面的工程和技術觀點，自覺應用理論知識分析和解決電子設計與調試等工程問題的能力[1-4]。

從事電子產品設計、開發(fā)等工作的人員，經常需要對所設計的電路進行實物模擬和調試。其目的，一方面是為了驗證所設計的電路是否能達到設計要求的技術指標，另一方面，通過改變電路中元器件的參數(shù)，使整個電路性能達到最佳值。以往的電路設計模擬，常常是制作一塊模擬試驗板，在這塊板上用實際元器件進行試驗和調試。取得數(shù)據(jù)后，再來修正原設計的電路參數(shù)，直至達到設計提出的要求。這樣既影響工作的順利進行，又束縛了設計人員的手腳。本文以Multisim軟件在電路分析和數(shù)字電路中的應用為例，介紹該軟件在電工電子實驗中的應用。

1 Multisim軟件在電工電子實驗中的應用

1.1 復雜電路分析的Multisim仿真

1.1.1 實驗內容

計算如圖1所示電路的各節(jié)點電壓Un1、Un2、Un3、Un4、Un5。

圖1 復雜電路分析仿真電路

1.1.2 仿真分析

在Multisim11軟件的主窗口上，繪制如圖2所示的電路。在simulate下拉菜單中選擇Analyses，再在Analysis的下拉菜單中選擇DC Operating Point.開始直流工作點分析。在output variables翻頁標簽中選擇Un1，Un2。Un3，Un4和Un5五個節(jié)點，單擊simulate，分析結果如圖2所示。

圖2 復雜電路分析仿真結果

1.1.3 仿真結果

從圖2中讀得Un1=7.93340V，Un2=2.00403V，Un3=1.82062V，Un4=-2.06660V，Un5=-998.92589mV;而通過節(jié)點電壓法理論計算結果為Un1=7.933V，Un2=2.004V，Un3=1.82lV，Un4=2.067V，Un5=一0.999V。由此可以看出，計算結果與實驗結果相同。

1.2 時序邏輯功能測試與仿真

1.2.1 實驗內容

用二進制計數(shù)器74161實現(xiàn)一個模7計數(shù)器。

1.2.2 仿真分析

本節(jié)用同步置數(shù)異步清零的二進制計數(shù)器74161實現(xiàn)一個模7計數(shù)器，通過該模7計數(shù)器來介紹時序邏輯電路的測試。

（1）待測電路的邏輯功能

采用置數(shù)法，模7計數(shù)器的有效循環(huán)是：0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0000，共7個狀態(tài)，其余計數(shù)狀態(tài)為偏離態(tài)。

計數(shù)器在時鐘CLK的驅動下進行計數(shù)，當計數(shù)器計數(shù)到0110時，通過與非門反饋給置數(shù)使能端（～LOAD，低電平有效） “0”，在下一個時鐘有效沿到來時，計數(shù)器將置數(shù)端DCBA（“0000”）送給QA、QB、QC、QD， 即實現(xiàn)了0000-0110的模7計數(shù)。

（2）測試電路

測試電路如圖3所示。

圖3 測試電路圖

設定連線顏色，可以通過如下方式進行設置：選中相應連線，單擊右鍵，從菜單中選擇 “Change Color”或“Color Segment…”，命令進行設置，前者為改變選中連線的等電位導線顏色，后者為改變選中導線段的顏色。

1.2.3 仿真結果

運行仿真按鈕，在邏輯分析儀面板上可觀測到輸入輸出的時序圖，如圖4所示。

圖4 測試時序圖

由邏輯分析儀的面板測試結果可以看出，模7計數(shù)器的有效循環(huán)是：0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0000，共7個狀態(tài)。實現(xiàn)了模7計數(shù)的功能。

2 結束語

Multisim軟件是一種非常優(yōu)秀的電子技術實訓工具[5-6]。掌握電子技術，不僅需要理論知識，更重要的是通過實際操作來加強對內容的理解。Multisim軟件作為電子類相關課程的輔助教學和實訓手段，它不僅可以彌補實驗儀器、元器件缺乏帶來的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素，可以幫助學生更快、更好地掌握課堂講述的內容，加深對概念、原理的理解，彌補課堂教學的不足，而且通過電路仿真，可以熟悉常用電子儀器的測量方法，提高了對電路的認知能力，進一步培養(yǎng)學生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)、創(chuàng)新能力。

【參考文獻】

[1]蒲永紅，余粟，王維榮.Multisim輔助電工電子實驗教學的探討[J].實驗室研究與探索，2013（09）.

[2]郭華，郭霞，田超.Multisim在電類專業(yè)課程中的應用研究[J].電子測試，2013（20）.

[3]帥曉勇.基于電子線路虛擬實驗教學環(huán)境促進學習遷移的策略研究[D].華東師范大學，2008.

[4]白玉成.基于MULTISIM仿真電路的設計與分析[D].哈爾濱工程大學，2010.

[5]張莉.Multisim仿真軟件在電子技術實訓教學中的應用[D].哈爾濱工程大學，2011.

[6]孫立輝.Multisim軟件在電路理論教學中的應用[J].硅谷，2010（19）.

[責任編輯：薛俊歌]