張春香 梁 銳

(江西旅游商貿(mào)職業(yè)學院，江西 南昌 330100)

Multisim軟件在《模擬電子技術》教學中的應用

張春香 梁 銳

(江西旅游商貿(mào)職業(yè)學院，江西 南昌 330100)

《模擬電子技術》課程是所有電子類專業(yè)的一門專業(yè)必修課，其特點是電路較多、理論知識抽象、學生難以理解；況且高職教育重實踐、輕理論?；诖耍谑谡n過程中基本上都是用軟件來對《模擬電子技術》課程進行仿真教學。利用軟件Multisim構建仿真電路，經(jīng)過設置電路參數(shù)并且仿真，通過觀察其輸入、輸出信號波形變化，使學生能直觀地理解電路的作用，從而達到教學的預期效果。

Multisim 模擬電子技術 波形變換電路 教學改革

1 引言

Electronics Workbench(EWB)是加拿大IIT公司于八十年代末、九十年代初推出的用于電路仿真與設計的EDA軟件，又稱為“虛擬電子工作臺”。IIT公司從EWB6.0版本開始，將專用于電路仿真與設計模塊更名為Multisim，大大增強了軟件的仿真測試和分析功能，大大擴充了元件庫中的仿真元件數(shù)量，使仿真設計更精確、可靠。Multisim意為“萬能仿真”，它的仿真功能十分強大，可以幾乎100%地仿真出真實電路的結果，而且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉換器等工具，它的器件庫中則包含了許多大公司的晶體管元器件、集成電路和數(shù)字門電路芯片，器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導入。所以非常適合教學，并且目前還有很多電路工作者也還在使用Multisim來進行電路仿真。

2 軟件仿真教學設計

2.1 軟件仿真教學模式存在的必要性

《模擬電子技術》是電類相關專業(yè)的基礎課程，是學習后續(xù)課程的關鍵。但是該課程內(nèi)容比較抽象，里面涉及了大量的公式推導，我們純粹地采用理論教學模式很難達到預期的教學效果；況且隨著該課程內(nèi)容的加深，學生在學習過程中也顯得非常吃力，慢慢地將學生的學習興趣消磨殆盡，最終導致了“教師累、學生睡”的課堂現(xiàn)象。

基于職業(yè)能力分析，以電子產(chǎn)品制作為載體，通過完成具體電子產(chǎn)品的分析與制作，將模擬電子技術的理論與電路制作技術有機融合，即實訓教學模式。電子產(chǎn)品的焊接與調試的實訓教學模式，學生不僅可以學到相關的電路知識，還可以提高自身的動手實踐能力，又可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。但是，電子類的實訓屬于一次性、消耗類的項目，實訓材料不可以循環(huán)利用。這樣，教學成本就會大幅度地提高。最終導致了全部進行實訓教學模式破產(chǎn)。所以，每個學期每個班級只有2周到4周的集中實訓時間。

針對上述理論教學模式和實訓教學模式存在的問題，本人引入了基于Multisim10.1軟件仿真的教學方法。

2.2 軟件仿真教學設計

軟件仿真是建立在電路基礎之上的一種教學方法。首先將《模擬電子技術》的內(nèi)容進行整合，根據(jù)電路的難易程度劃分為6個模塊即半導體器件的認知、三極管電壓放大器設計、集成運算放大器設計及應用、低頻功率放大器設計與制作、信號發(fā)生器設計和直流穩(wěn)壓電源設計與制作。這些模塊所涉及到的電路基本上都是圖形從簡單到復雜，電路作用由單一功能到綜合應用等。電路設計均是層層遞進、環(huán)環(huán)相扣的。這樣，不僅有利于學生接受和理解，還可以激起學生的學習興趣。

在模塊的基礎上，在授課過程中將內(nèi)容進行細分，劃分為18個教學單元(含選學內(nèi)容)，每個教學單元基本上一個獨立的小電路，相鄰的單元的內(nèi)容還可以整合成一個具體的產(chǎn)品。這樣，在授課過程中可以做到教學內(nèi)容上環(huán)環(huán)相扣，學生學習的目的性較強，學習興趣就會大大地提高。比如信號發(fā)生器設計：包含正弦波的產(chǎn)生電路，電壓比較器電路、積分電路等單元內(nèi)容。上述電路均可以通過Multisim10.1繪制電路，根據(jù)要求修改參數(shù)，最終通過虛擬儀器觀察輸入輸出波形看是否達到設計要求。在電路繪制與調試過程中，學生不僅可以避開繁瑣的公式推導，還可以掌握電路調試的技巧。況且軟件虛擬仿真，干擾少，電路很容易調試成功，可以激發(fā)學生的學習興趣。

采用軟件仿真教學模式不僅可以解決理論教學中“教師累、學生睡”的問題，還可以節(jié)約教學成本，同樣可以達到預期的教學效果。

3 軟件仿真教學案例

本文的教學內(nèi)容選至《模擬電子技術》課程中的函數(shù)發(fā)生器的一個單元，即積分電路部分。此電路的功能是可以實現(xiàn)波形變換。下面筆者分別從理論教學和軟件仿真教學兩方面來進行講述。

3.1 理論教學

集成運放線性應用電路之一積分電路可以實現(xiàn)波形的相互轉換。但在理論推導積分電路功能的時候，不僅要用到《高職數(shù)學》中的微積分，而且還要用到《電路分析》中的電容元件的相關知識。其電路圖如圖1所示。

圖1 積分運算電路

從上述推導最終的表達式可知，該電路可以實現(xiàn)積分運算的功能。但是，為什么能夠實現(xiàn)波形變換就需要通過積分運算才能揭曉。

3.2 軟件仿真教學

針對上述積分電路理論比較抽象、公式推導比較繁瑣、學生較難理解積分電路為什么能實現(xiàn)波形變換等一系列現(xiàn)象。筆者利用Multisim10.1軟件來進行仿真教學，通過調試電路，幫助學生理解電路的作用。其電路如圖2所示。

圖2 積分運算仿真電路

如果電路輸入為幅值2伏、頻率為500Hz的正弦波(即波形A)，其輸入輸出波形如下圖3所示：

圖3 正弦波變換成余弦波

如果輸入為幅值2伏、頻率為500Hz的方波(即波形A)，其輸入輸出波形如下圖4所示：

圖4 方波變換成三角波

如果輸入為幅值2伏、頻率為500Hz的三角波(即波形A)，其輸入輸出波形如下圖5所示：

圖5 三角波變換成余弦波

從電路仿真波形來看，學生很容易理解積分電路的波形變換功能，況且要想不失真地顯示輸出波形，還可以對電路加以修改，激發(fā)學生的學習積極性。

3.3 教學評價

針對上述兩種授課方式，筆者對2013級和2014級的電子班學生做了調查。從調查結果顯示，采用第一種理論教學法進行授課，學生普遍反映，理論太難，知識點抽象，公式推導太繁瑣，很難理解，學生沒有興趣去學習。采用第二種仿真教學法，學生沒必要去推導公式的由來，只要認識電路，知道電路的功能即可，況且在用軟件調試電路過程中，學生還可以掌握電路的調試技巧，知道如何根據(jù)要求來改進電路。這樣，學生的學習積極性就會大大地提高。

4 結束語

通過利用電子電路仿真軟件Multisim10.1構建波形變換的仿真電路，并進一步的仿真和分析，通過Multisim來構建模擬電子技術的電路模型以及仿真操作簡單、直觀、易學、易懂，并且可以隨時觀察輸入輸出波形，并且Multisim軟件完全能對其它復雜的模擬電子線路進行仿真，所以對于模擬電子技術課程來說Multisim不失為一門好的教學軟件。

[1]周良權，傅恩錫，等.模擬電子技術基礎，高等教育出版社，2010年12月.

[2]程勇.實例講解Multisim10電路仿真，人民郵電出版社，2010年4月.

[3]黃蕙.《電工技術》課程理實一體化教學的探索與實踐，煤炭技術，2012年第13期.

[4]何靜，李桂梅，王莉．項目教學法及其在電子技術教學中的應用，當代教育論壇，2011，第3期.

The Application of Multisim Software in the Teaching of Analog Electronic Technology

ZHANG Chun-xiang LIANG Rui

(JiangXiTourismandCommerceVocationalCollege，JiangxiNannang330100)

The course of analog electronic technology is a compulsory course for all electronics majors，which is characterized by circuit，theoretical knowledge abstract and difficult to understand.Based on this，in the course of the teaching process is basically the use of software to simulate the electronic technology course teaching.By using the software Multisim to construct the simulation circuit，the circuit parameters and the simulation of the circuit can be used to make the students understand the function of the circuit directly，so as to achieve the expected teaching effect.

Multisim Analog electronic technology Waveform transform circuit The teaching innovation reform