江天亮

[摘? ? ? ? ? ?要]? 為了提高模擬電子技術(shù)課程的授課質(zhì)量、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)效果;也為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生在課堂上的主體地位，讓學(xué)生在課堂上有課可聽(tīng)、有事可做;為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的直觀性、可操作性。為了學(xué)生更好地運(yùn)用multisim仿真軟件和掌握模擬電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)，特意研究multisim在模擬電子技術(shù)課程中的教學(xué)設(shè)計(jì)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? multisim;模擬電子技術(shù);教學(xué)設(shè)計(jì);授課質(zhì)量;學(xué)習(xí)效果

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）20-0086-02

模擬電子技術(shù)課程是高職電子類專業(yè)（應(yīng)用電子技術(shù)、電子信息工程、通信工程等）及自動(dòng)化專業(yè)必須開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。模擬電子技術(shù)又是一門基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際操作技能聯(lián)系十分密切的課程，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，還要有相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)際操作技能，這樣才能掌握模擬電子技術(shù)課程的相關(guān)知識(shí)。要學(xué)好這門課程離不開理論學(xué)習(xí)和及時(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，而一般的高職院校沒(méi)有能力配置該課程所需的所有元器件及所需儀器、儀表同時(shí)供30～50人使用，怎樣才能解決這種教與學(xué)的矛盾？只有大力開發(fā)、開展虛擬“模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”讓學(xué)生直觀地觀察、理解、認(rèn)識(shí)模擬電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)迅速崛起，誕生了一大批各具特色的電子電路自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件，改變了傳統(tǒng)的定量估算及真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的模擬電子技術(shù)分析和設(shè)計(jì)方法，其中multisim軟件是一款非常不錯(cuò)的典型代表。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程的興趣和提高該課程授課質(zhì)量、授課效果，在模擬電子技術(shù)課程中使用multisim軟件進(jìn)行同步教學(xué)就值得認(rèn)真研究。

一、授課對(duì)象分析

民族地區(qū)高職學(xué)院一般處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后和交通落后的少數(shù)民族聚居區(qū)，由于地區(qū)發(fā)展的不平衡導(dǎo)致高職學(xué)院的發(fā)展不平衡，這樣就帶來(lái)了生源質(zhì)量不高的后果，再加上少數(shù)民族地區(qū)居民對(duì)職業(yè)教育認(rèn)識(shí)水平相對(duì)比較低，學(xué)生及學(xué)生家長(zhǎng)對(duì)到職業(yè)院校學(xué)習(xí)職業(yè)技術(shù)積極性不高，普遍認(rèn)為只有普高才能改變個(gè)人及家庭的社會(huì)地位和經(jīng)濟(jì)狀況。

民族地區(qū)高職學(xué)院的五年制大專學(xué)生大多是初中畢業(yè)考試成績(jī)?cè)?80～480分之間（初中畢業(yè)會(huì)考加畢業(yè)統(tǒng)考總分1080分），三年制大專學(xué)生高考成績(jī)大多數(shù)在180～280分之間（高考總分750分），另外，還有一部分生源來(lái)至學(xué)院的單獨(dú)招生考試（區(qū)域內(nèi)的中職學(xué)校、技工學(xué)校、少量的普通高中）。

這些學(xué)生的主要特點(diǎn)是：（1）文化基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)知識(shí)相對(duì)而言比較困難，缺少理性和感性認(rèn)識(shí);（2）學(xué)習(xí)思維比較僵化，容易形成思維定勢(shì)，不容易理解電子元器件的工作原理、作用;（3）學(xué)習(xí)目的不太明確，在學(xué)習(xí)上漫無(wú)目的、學(xué)習(xí)質(zhì)量低下，具有較強(qiáng)的懶散心理;（4）學(xué)習(xí)自覺(jué)性、自信性偏低，對(duì)自己學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知能力持懷疑態(tài)度，過(guò)于低估自己;（5）感性認(rèn)識(shí)強(qiáng)于理論分析，行事容易沖動(dòng)。

二、模擬電子技術(shù)課程體系分析

模擬電子技術(shù)是電力、電子、通信、自動(dòng)控制等專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科，是為后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課所必需開設(shè)的知識(shí)儲(chǔ)備課程，是整個(gè)專業(yè)體系中的基礎(chǔ)。電子技術(shù)的發(fā)展為人們的文化、物質(zhì)生活提供了優(yōu)越的條件，數(shù)碼攝像機(jī)、家庭影院、空調(diào)、電腦等都是典型的應(yīng)用實(shí)例。在工業(yè)、科技領(lǐng)域中更具有龍頭作用，如通信工程、測(cè)控技術(shù)、航天航空航海等比比皆是，所以模擬電子技術(shù)不僅在理論上是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，而且在實(shí)際操作檢測(cè)上更是不可缺少的基本技能。

三、multisim特色分析

Multisim電路仿真軟件最早是加拿大圖像交互技術(shù)公司（IIT）于20世紀(jì)80年代末推出的一款專門用于電子線路仿真的虛擬電子工作平臺(tái)（EWB），能完成從系統(tǒng)仿真、電路仿真到電路版圖生成的全過(guò)程，功能主要有以下方面。

1.擴(kuò)展了原有元器件庫(kù)。新增了源自Mircochip、Texas Instru-ments、Linear Technologies等公司550多種元器件，使元件總數(shù)達(dá)到17000余種。

2.不斷改進(jìn)虛擬接口?？梢噪[藏接口名稱、精確名稱定位和更安全的接口命名功能，以此來(lái)幫助用戶創(chuàng)建可讀性更高的原理圖。

3.提升了可編程邏輯器件（PLD）原理圖設(shè)計(jì)仿真與硬件實(shí)現(xiàn)一體化融合的性能。

4.新增波特圖分析儀。通過(guò)安裝NI ELVISmx驅(qū)動(dòng)軟件4.2.3及以上版本，可以訪問(wèn)新的NI ELVIS儀器—波特圖分析儀，以幫助學(xué)生分析其實(shí)際電路。

5.專為學(xué)生定制了NI myDAQ。NI myDAQ是一款適合大學(xué)工程類課程的便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備，集成了8個(gè)虛擬儀表。NI myDAQ、NI LabVIEW和Multisim三者可以協(xié)同工作進(jìn)行實(shí)際的工程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在課堂或?qū)嶒?yàn)室之外也能接觸原型系統(tǒng)并分析電路性能。

6.增加了AC單頻分析。

7.提高打開和保存文件的速度以及移動(dòng)組件、取消、更改和重新更改的速度。

8.新增NI范例查找器。

9.提高了Multisim原理圖與Ultiboard布線之間的設(shè)計(jì)同步性與完整性。包括對(duì)設(shè)計(jì)沖突的用戶界面改進(jìn)，允許對(duì)同一封裝中多個(gè)門電路之間進(jìn)行顯式匹配的全新對(duì)話框以及通過(guò)電子表格視圖中的結(jié)果標(biāo)簽頁(yè)來(lái)更方便地找出那些容易被忽略的設(shè)計(jì)改動(dòng)。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)分析

（一）模擬電子技術(shù)授課主要思路

精選內(nèi)容、推陳出新，講清基本概念、基本電路的工作原理和基本分析方法。對(duì)較簡(jiǎn)單的電路，進(jìn)行人工計(jì)算分析;對(duì)較復(fù)雜的電路，利用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)軟件進(jìn)行仿真分析和設(shè)計(jì)。隨著電子技術(shù)硬件的發(fā)展和仿真軟件的不斷升級(jí)，目前，硬件與軟件之間的界限越來(lái)越模糊，在利用軟件對(duì)電路進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)，不能輕視硬件，引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展。

（二）模擬電子技術(shù)授課內(nèi)容安排

注重貫徹從實(shí)際出發(fā)，由淺入深、由一般到特殊、從感性認(rèn)識(shí)上升到理性分析等原則，通過(guò)各種半導(dǎo)體器件及其電路來(lái)講清楚模擬電子技術(shù)中的基本慨念、基本原理和基本分析方法。對(duì)于基本的和常用的半導(dǎo)體電路，除了作定性的分析外還要介紹工程計(jì)算、設(shè)計(jì)方法和軟件設(shè)計(jì)仿真方法。為了加深對(duì)課堂知識(shí)的理解，注重multisim仿真電路實(shí)例分析，課后配置一定量的作業(yè)加以鞏固。理論講解、multisim仿真、學(xué)生課堂練習(xí)基本上達(dá)到1：1：1的時(shí)間分配，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，促使學(xué)生積極動(dòng)腦思考、及時(shí)動(dòng)手實(shí)操，讓學(xué)生在課堂上有課可聽(tīng)、有事可做。

（三）multisim在模擬電子技術(shù)課堂的應(yīng)用

模擬電子技術(shù)是研究半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。它主要包括晶體管放大電路、反饋放大電路、集成運(yùn)算放大電路、信號(hào)產(chǎn)生及變換電路和電源電路。放大電路是模擬電子技術(shù)基本的單元電路，主要有共發(fā)射極、共集電極和共基極三種基本組態(tài)放大電路，現(xiàn)以共發(fā)射極放大電路為例進(jìn)行應(yīng)用。

1.在multisim中建立原理圖

打開multisim軟件，在電路仿真工作區(qū)創(chuàng)建仿真電路圖，如圖1所示。

2.靜態(tài)分析

（1）直流工作點(diǎn)分析

在multisim界面中，依次點(diǎn)擊菜單欄中的仿真（simulate）、分析（analyses）、直流工作點(diǎn)分析（DC operating point analysis），如圖2所示。

（2）電路直流掃描

直流掃描分析主要是觀察電源電壓對(duì)發(fā)射極的影響，在multisim界面中，依次點(diǎn)擊菜單欄中的仿真（simulate）、分析（anal-yses）、電路直流掃描分析（DC sweep analysis），在輸出（output vari-able）選項(xiàng)卡中選擇需要仿真的節(jié)點(diǎn)7和電源電壓變化范圍，然后點(diǎn)擊仿真（simulatea）按鈕，如圖3所示。由圖可知，只有當(dāng)電源電壓超過(guò)5V時(shí)，發(fā)射極電壓才隨電源電壓增大而增加，與放大器工作原理相符合。

3.動(dòng)態(tài)分析

（1）輸入輸出波形

在放大電路設(shè)置合適的信號(hào)源，調(diào)整偏置電阻，通過(guò)示波器觀察輸入輸出波形，通道A接輸入波形，通道B接輸出波形，如圖4所示?？梢灾庇^的看到輸出與輸入波形相位相反，通道B（1v/div）的幅度比通道A（20mv/div）的幅度大得多，符合共發(fā)射極倒相放大原理。

（2）交流分析

在multisim界面中，依次點(diǎn)擊菜單欄中的仿真（simulate）、分析（analyses）、交流分析（AC analysis），在頻率參數(shù)（frequency par-ameters）選項(xiàng)卡中設(shè)置參數(shù)，在輸出（output variable）選項(xiàng)卡中選擇需要仿真的節(jié)點(diǎn)4，再點(diǎn)擊仿真（simulatea）按鈕，如圖5所示。

五、效果分析

在課堂上通過(guò)1 ∶ 1 ∶ 1模式對(duì)模擬電子技術(shù)的基本理論講解、基本分析方法的剖析，再及時(shí)運(yùn)用multisim軟件的仿真，讓學(xué)生直觀地感受模擬電子技術(shù)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置對(duì)電路的影響是非常大的。課后再用實(shí)際電子產(chǎn)品進(jìn)行分析驗(yàn)證，即滿足了學(xué)生的好奇心，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手操作技能。運(yùn)用multisim在模擬電子技術(shù)課堂的教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

Multisim在模擬電子技術(shù)課程中的及時(shí)應(yīng)用，減少了學(xué)校的辦學(xué)成本，提高了模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)理論、驗(yàn)證理論的好習(xí)慣。

Multisim仿真在課堂中作為教學(xué)手段和學(xué)習(xí)探索的工具，在教學(xué)中發(fā)揮了很好的功效，取得了很好的教學(xué)效果，符合教育主管部門要求加大虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)要求。

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