【摘 要】電工電子實(shí)驗(yàn)是高校學(xué)生掌握電學(xué)知識(shí)的重要手段，而基于Multisim平臺(tái)的電工電子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠提高學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度；分析了Multisim平臺(tái)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)例說明Multisim平臺(tái)能夠改善教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】Multisim平臺(tái) 電工電子實(shí)驗(yàn) 實(shí)例分析

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）03C-0149-02

電子電工實(shí)驗(yàn)是高校工科電工電子教學(xué)的重要實(shí)踐課程，該實(shí)驗(yàn)可以提升學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)和原理的掌握能力，并能初步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的仿真軟件開始應(yīng)用到電子電工實(shí)驗(yàn)中，不斷改善教學(xué)水平和效果。例如Multisim平臺(tái)，Pspice等軟件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子工程設(shè)計(jì)。Multisim可以自主架設(shè)電路原理圖，并進(jìn)行仿真，得到預(yù)想方案的測(cè)試結(jié)果，根據(jù)結(jié)果可以調(diào)整和改進(jìn)自己的方案，是電子工程師學(xué)習(xí)和工作的助手，能夠完整的做到捕捉原理圖，電路原型設(shè)計(jì)，仿真模擬實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。

一、Multisim平臺(tái)在電工電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

Multisim軟件主要有以下功能，根據(jù)要求構(gòu)建模擬電路，利用軟件模擬電子電工器件和儀表，使得軟件運(yùn)行與儀器運(yùn)行一致，方便工程師科學(xué)建立模型和方案，它提供品類繁多的元器件庫(kù)，也可以自己開發(fā)一些元器件，元器件的參數(shù)也與多數(shù)廠家保持一致。Multisim軟件具有功能齊全的模擬測(cè)試儀器儀表，例如字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀器、頻譜分析、萬用表、示波器等，也有科學(xué)的電路分析能力，可以準(zhǔn)確的進(jìn)行時(shí)域和頻域分析、零極點(diǎn)分析、靈敏度分析、傅立葉分析等。同時(shí)能夠測(cè)試和演示電路運(yùn)行，靈活設(shè)置一些電路模式，例如開路、閉路和漏電等。除了基本仿真功能，Multisim軟件還可以得到所有仿真數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

Multisim軟件在電工電子實(shí)驗(yàn)中具備很多優(yōu)勢(shì)，第一，可以提高實(shí)驗(yàn)效率，不用像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)配置很多儀器，增加實(shí)驗(yàn)時(shí)間和成本。第二，節(jié)省高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成本，對(duì)于工科院校，實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多昂貴，給學(xué)校帶來不小的財(cái)政壓力，許多先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備因資金不足無法采購(gòu)，學(xué)生更是不能及時(shí)驗(yàn)證自己的想法，Multisim軟件具備多種儀器功能，利用軟件可以代替設(shè)備，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足。第三，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的調(diào)試工作需要耗費(fèi)很大精力，而仿真模擬只需要鼠標(biāo)操作即可，隨時(shí)調(diào)整電子電路的設(shè)計(jì)方案，大大增加了實(shí)驗(yàn)的可擴(kuò)展性和創(chuàng)新性。第四，Multisim軟件作為一種仿真軟件需要Windows操作平臺(tái)即可，因此除了實(shí)驗(yàn)室，任何地點(diǎn)都可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。第五，掌握Multisim軟件對(duì)以后的工作也有很大幫助，在目前高校缺乏實(shí)習(xí)和實(shí)踐方法的條件下，是一種快速提高學(xué)生動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生使用Multisim仿真除了能夠完成學(xué)習(xí)任務(wù)之外，還可以利用該軟件設(shè)計(jì)一些工業(yè)產(chǎn)品，全面提高個(gè)人能力。因此，基于Multisim平臺(tái)的電工電子實(shí)驗(yàn)是高校所必需的，對(duì)于提高學(xué)生的各方面能力意義重大。

二、基于Multisim平臺(tái)的電工電子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）基于Multisim軟件的電壓電流定律仿真

基于Multisim軟件的模擬實(shí)驗(yàn)，首先設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，弄清自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，電壓電流定律是最基礎(chǔ)的電學(xué)知識(shí)，利用Multisim軟件可以輕松實(shí)現(xiàn)仿真模擬驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證電流電壓定律，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)并聯(lián)電路圖，每個(gè)支路都要設(shè)置一個(gè)電流表或者萬用表，測(cè)量電流和電壓。然后根據(jù)這個(gè)目的完成電路模型。并聯(lián)電路中，總電流等于支路電流和，圖2I3是I1和I2電流之和，如公式（1）所示。而圖3驗(yàn)證了并聯(lián)電路電壓定律，支路電壓是相同的，V3是V4和V5的和，如公式（2）所示。從中可以看到，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足電流電壓定律，說明模型合理。通過仿真實(shí)驗(yàn)，我們從數(shù)據(jù)關(guān)系上深入理解電壓電流定律，對(duì)于學(xué)習(xí)更高深的電工電子知識(shí)十分重要。

（二）信號(hào)兩級(jí)放大仿真實(shí)驗(yàn)

表1 基于Multisim軟件的信號(hào)兩級(jí)放大仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，首先設(shè)計(jì)的信號(hào)兩級(jí)放大電路原理圖，如圖4所示。我們采用了兩級(jí)阻容耦合放大器，阻容耦合的多級(jí)放大電路的所有工作點(diǎn)之間是相互獨(dú)立的，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況和具體作用進(jìn)行調(diào)整，但是兩級(jí)阻容耦合放大器只能用于交流電信號(hào)，無法放大直流電信號(hào)，本文實(shí)驗(yàn)將輸出的靜態(tài)的工作點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線的中點(diǎn)位置，在每個(gè)階段都盡量獲取最大的電壓，并盡量使信號(hào)不失真，讓放大器一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)阻容耦合放大器后，每一次都會(huì)將信號(hào)倍增，然后再作為輸出信號(hào)等待進(jìn)一步倍增。最后總的放大倍數(shù)等于所有階段放大倍數(shù)的積，而各個(gè)階段的放大倍數(shù)實(shí)質(zhì)上受到信號(hào)頻率的影響，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，信號(hào)頻率的波段都會(huì)引起倍增幅度的減小，這些都是因?yàn)榇嬖隈詈想娙?，晶體管極間等效電容等。通過Multisim仿真，調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，我們得到了如下數(shù)據(jù)。第一級(jí)阻容耦合放大的各部分電壓值分別是10.5V，0.6V，0V，第一級(jí)阻容耦合放大的各部分電壓值分別是7.2V，2.3V，1.6V。第一級(jí)放大倍數(shù)是32.3倍，第二級(jí)放大倍數(shù)是3602.9倍，因此可以總結(jié)出兩級(jí)信號(hào)放大的作用?；贛ultisim軟件可以讓學(xué)生隨時(shí)調(diào)整放大倍數(shù)，用于不同的元件設(shè)計(jì)和仿真，對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新和電工電子實(shí)踐有巨大幫助。

（三）Multisim仿真在其他電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

除上述實(shí)例之外，Multisim軟件還可以用于設(shè)計(jì)兩級(jí)電壓并聯(lián)正反饋的放大電路，分析是否產(chǎn)生了反饋放大倍數(shù)。利用74LS290計(jì)數(shù)器和兩個(gè)電壓信號(hào)制作數(shù)字時(shí)鐘。利用自行振蕩和顯示器輪流顯示電路的方法制作流水燈等。可以看出，Multisim仿真平臺(tái)可以完成很多驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、開發(fā)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，無論學(xué)習(xí)和科研都是不可或缺的仿真工具，因此高校電子電工實(shí)驗(yàn)課程改革要引入這一軟件并認(rèn)真教學(xué)，使學(xué)生掌握好這一工具的使用。

通過仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析，我們可以看到基于Multisim平臺(tái)的電工電子實(shí)驗(yàn)有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、思考能力、動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，Multisim軟件可以隨時(shí)調(diào)整電路上各個(gè)元件的參數(shù)、電路的線路位置以及設(shè)計(jì)方案，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)利用Multisim軟件實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行驗(yàn)證性分析，使得理論迅速可以落實(shí)到實(shí)踐上，幫助學(xué)生快速掌握所學(xué)知識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 張志友.Multisim在電工電子課程教學(xué)中的典型應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（4）

[2] 孫彤.Multisim仿真在電工電子理實(shí)一體化課程中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫，2014（1）

[3] 單聯(lián)軍.MultiSIM新技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中的教學(xué)[J].課程教育研究，2014，（2）

[4] 葉賽風(fēng)，劉金平.基于Multisim應(yīng)用型本科的電工電子實(shí)訓(xùn)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2014（14）

[5] 鄭長(zhǎng)波.Multisim仿真軟件對(duì)提高電子技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的影響[J].電子世界，2014（16）

【作者簡(jiǎn)介】柯寶樺，女，廣西柳州人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電工電子實(shí)驗(yàn)。

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）