周洪練　夏仁江

【摘 要】本文介紹了在醫(yī)學電子學教學中引入Multisim 10仿真軟件的必要性。以共射極單管放大電路和RLC諧振電路為例研究了Multisim 10在醫(yī)學電子學教學中的應用，說明Multisim 10仿真軟件是化解教學難點、提高教學效果的重要教學輔助工具。

【關鍵詞】Multisim10；醫(yī)學電子學；仿真

醫(yī)學電子學是醫(yī)學信息工程、醫(yī)學影像技術等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是應用電子技術解決生物醫(yī)學工程中問題的一門交叉學科，教學內(nèi)容涵蓋了理工科院校多門電子學課程的相關知識，而且它又有別于理工科的電子學課程。通過學習，可以提高學生運用電子學技術來解決生物醫(yī)學中相關事情的能力[1-2]。

1 Multisim10仿真軟件引入醫(yī)學電子學教學的必要性

醫(yī)學電子學課程由理論課和實驗課兩部分組成，課程內(nèi)容主要包括電路基礎、模擬電子技術和數(shù)字電路三部分。該課程的很多重點教學內(nèi)容抽象、難懂，成為教學難點，目前理論課的主要教學手段是利用傳統(tǒng)教學與幻燈片結(jié)合在課堂上完成，不能實時、動態(tài)顯示電路的功能，對復雜的內(nèi)容，教師難于講解，學生不易接受。隨著計算機仿真技術的發(fā)展，利用計算機構造一個虛擬的實驗環(huán)境，通過建立電路、設定參數(shù)、自動建立電路方程并計算結(jié)果，最后以圖形和動畫的形式將電路功能表現(xiàn)出來，可達到與傳統(tǒng)實驗的效果和目的，大大增強教學效果[3]。這類仿真軟件很多，現(xiàn)在比較流行的仿真軟件有Matlab、Orcad/Pspice、Multisim和Protel等。在眾多的電路仿真軟件中，Multisim是最容上手的。multisim10屬于較新的版本，具有界面直觀、操作簡單等優(yōu)點。將Multisim10引入教學，對于幫助教師課堂上闡述、驗證醫(yī)學電子學的基本原理以及學生深入理解概念和掌握規(guī)律有著重要作用[4]。將Multisim10軟件引入到理論課教學中，對電路進行仿真，使學生很直觀的看到由于參數(shù)變化引起的電路各項指標的變化，使課堂教學變得形象、直觀，學生易于理解，化解了教學難點。學生可以在業(yè)余時間利用Multisim10仿真軟件設計各種電路并判斷電路的可行性與結(jié)果，仿真驗證正確后，再進行實物的設計，可以有效提高效率，避免浪費。

2 Multisim10軟件簡介

Multisiml0仿真軟件是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬、數(shù)字電路板的設計工作，它含了電路原理圖的圖形輸入，電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，作為專業(yè)的應用軟件，它具有以下功能特點[5-6]：直觀的圖像界面、豐富的元件庫、強大的分析功能、高效的“實時仿真”模式。由于 Multisim10具有以上特點，被廣泛應用于電子類課程的輔助教學，成為提高電子類課程教學效果的重要工具。

3 應用思路

教師在備課時根據(jù)教學內(nèi)容提前設計仿真電路，在理論課和實驗課上進行傳統(tǒng)教學、幻燈片教學的同時，在必要時刻將Multisim10軟件仿真教學穿插到教學中，把三種教學手段有機結(jié)合起來，達到最佳的教學效果。由于Multisiml0具有界面直觀、操作簡單等優(yōu)點，學生完全可以通過自學掌握該軟件的使用方法并加以應用。教師在上第一次課時就將Multisiml0安裝包包拷貝給學生讓學生自行安裝，要求學生利用課余時間自學該軟件，掌握其使用方法并會設計簡單電路。

4 Multisiml0在醫(yī)學電子學教學中的應用

4.1 Multisiml0在醫(yī)學電子學課堂教學中的應用

醫(yī)學電子學中戴維南定理、RLC諧振電路、共發(fā)射極放大電路、負反饋放大電路等重點教學內(nèi)容都很抽象、復雜，因而成為教學難點。下面就以共發(fā)射極放大電路為例介紹Multisiml0在醫(yī)學電子學課堂教學中的應用。

教師在利用傳統(tǒng)教學和幻燈片講解完共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻后，打開如圖1所示的仿真電路并進行仿真，通過投影儀把仿真結(jié)果展示給學生看。

圖1 共發(fā)射極放大電路的仿真電路

圖2 靜態(tài)工作點仿真結(jié)果

4.1.1 設置靜態(tài)工作點

4.2 Multisiml0在醫(yī)學電子學實驗教學中的應用

醫(yī)學電子學實驗是培養(yǎng)學生基本技能的重要環(huán)節(jié)，是實踐能力培養(yǎng)的重要手段，為學生以后學習專業(yè)課程奠定必要的實驗基礎。我校醫(yī)學電子學課程開設有：電路元器件伏安特性的測繪、RLC串聯(lián)諧振電路、整流濾波電路、共發(fā)射極放大電路四個實驗項目。下面就以實驗電路比較簡單，學生能比較容易的搭建電路的RLC串聯(lián)諧振電路為例介紹Multisiml0在醫(yī)學電子學實驗教學中的應用。在開設此實驗前一周，要求學生利用仿真軟件按照實驗講義預做實驗并記錄仿真結(jié)果。教師在講授完實驗目的、原理、實驗步驟等內(nèi)容后，將提前設計仿真電路進行仿真，把仿真結(jié)果展示給學生看后才讓學生進行實物實驗。學生可以將自己的仿真結(jié)果與老師的仿真結(jié)果進行比較，實物實驗完成后還可以將實物實驗數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)與理論值進行對比，驗證仿真數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)的正確性。

4.2.1 測定諧振頻率與品質(zhì)因數(shù)

4.2.2 繪制幅頻特性曲線

幅頻特性曲線是在信號源電壓值不變的情況，電路中的電流隨頻率變化的規(guī)律。在輸入信號的電壓值為1V不變的情況下，在13kHz-23kHz之間取11個值對電路進行仿真，用萬用電表測出各個頻率值相對應的電流值如表1所示。

由表1所示仿真數(shù)據(jù)看出隨著信號頻率的增加，輸出電阻R上的電流先增大然后減小，在輸入信號頻率為17.9kHz時輸出電流最大，說明這一頻率點電路發(fā)生了諧振。利用表1所示的數(shù)據(jù)可以繪制幅頻特性曲線。

通過上述兩個實例可以看出把Multisim10仿真軟件引用到醫(yī)學電子學教學中，夠讓學生形象、直觀的理解教學重點并化解教學難點，激發(fā)學生學習興趣，提高教學效果。

【參考文獻】

[1]張立平，金成，薛儉雷，張淑榮，王曉東.激趣與仿真實效—關于醫(yī)學電子學多媒體教學的思考[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2010，23（9）：103-104.

[2]甘平.提高醫(yī)學電子學教學質(zhì)量的探索[J].醫(yī)學教育探索，2006（9）：829-830.

[3]黃耀庭.multisim在《醫(yī)用電子技術》教學中的應用[J].科技信息，2009（23）：118-119.

[4]周愛華.Multisim10在電工電子設計性實驗中的應用[J].重慶電子工程職業(yè)學院學報，2010，19：（2）.165-166.

[5]蔣先偉，魯世斌.Multisim10在模擬電子技術教學中的應用[J].合肥師范學院學報，2014，32（3）：83-85.

[6]沙春芳.multisim10在模擬電子技術教學中的應用[J].現(xiàn)代教育裝備，2011（3）：125-126.

[7]高翠霞.醫(yī)學電子學基礎[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2005：36.

[責任編輯：楊玉潔]