利用Multisim仿真软件辅助教学的探索

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2012)O5-0131-01

摘要：在进行电子产品设计和电子技术课教学和时,不仅材料损耗大，费时费力,又极不方便。使用Multisim软件，不仅对于教学非常方便，且更有利于培养学生的动手能力；也为解决硬件设备偏少和因错误操作而易损坏仪器等问题提供了一个功能齐全的实验平台。

关建词：Multisim；仿真实验；辅助教学；电子设计

电子产品的研制或电子电路的制作离不开仿真和实验，设计一个具有实用价值的电路需要考虑的因素和问题很多。特别是对设计经验不足者，要在众多类型器件中选用合适的器件也是一件很不容易的事情，且大规模和超大规模集成电路的使用更加大了电路设计的难度，它们内部电路更复杂，更难控制和掌握。

在EDA工具出现之前，在进行电路设计时，需要在电路板上调试每一个电子电路模块，对稍复杂的电路，在焊接和调试的过程中要花很长的时间和精力而且难以一次性成功，又极易损坏电子元器件，费时费力。随着计算机多媒体技术的广泛应用，特别是EDA工具软件(（如Multisim）出现以后，这种情况得到了很大的改观，人们在电路设计时变得更轻松了。利用Multisim软件辅助教学，也已成为培养学生实际操作能力的一种重要手段。

一、Multisim软件介绍

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive了Image Technologies）推出的继EWB5.0之后的电路电路仿真功能更强的电路仿真软件，非常值得我们学习。Multisim是一个虚拟的实验室，是全球独一无二的交互式电路模拟软件，为使用者提供了一个集成一体化的试验环境，它采用图形化的输入方式，构建电路时只需要进行简单的拖放和连接操作，便可完成电路的搭建与分析，所以是一种专业的应用软件，它主要具有以下特点：

1、丰富的元件和测试仪器，Multisim提供了数千种电路元件，现在最新的MultisimV10具说多达2万种元件。包含独立元件、集成运放、源器件、基本显示器件等其它元器件，而且还可以根据需要扩充或新建已有的元器件库。元器件中的虚拟元件参数可调，并提供了理想值。

2、Multisim的元器件具有动态可视化效果，采用与实物一致的外形，使用者第一次使用也能很方便地找到所需器件，对于测试仪器，其测量结果具有实时性。另外，它的数码管能发光，蜂鸣器能发声等，能形象体现电路的动态性，体现了“软件就是仪器”的效果。

3、具有多种分析功能；兼容性好。它是建立在SPICE仿真程序的基础上，可以方便的导入和导出SPICE格式，还可以直接输出PCB文件。

所以这是一种在电子技术界广为应用的优秀计算机仿真软件，对于学校它可为电类课程的实验、设计等教学环节提供极大的便利，而且可以弥补实验仪器的不足，排除了原材料消耗和损坏仪器的担忧，为学生深入理解和掌握电类课程提供了一个灵活的工具，更为学生掌握实验方法、培养综合分析能力和开发创新能力开辟了广阔的空间。目前在我国许多大学的数字电路与模拟电路课程中都用它作辅助教学实验。

二、用Multisim软件进行实验仿真教学

Multisim软件功能强大且简单易学，大多数学生在教师的讲解和演示下，很快就可基本掌握该软件的使用，学生也可进行仿真实验。在电类专业的电子电工的课程教学中，对于仪器使用、电路分析等既用实物仪器操作也用仿真软件进行仿真。而对那些由于实际仪器显示器小或因人数太多等实验条件不足难以开出的实验进行仿真，如串联型稳压电源、多级放大电路的频率特性等可安排在Multisim实验室进行仿真。将Multisim仿真实验和实际动手操作二者有机结合起来，使整个实验教学更充实、更完善。通过“软硬”结合、相互补充的方式强化了学生动手实践能力，加强了实验力度。采用Multisim软件仿真的方法，一方面克服了实验室元器件品种、规格和数量上不足的限制，另一方面可进行验证型、测量型、设计型等不同形式的针对性训练，培养了学生使用计算机及分析、应用和创新电路的能力。

如在《电子技术基础》中基本放大电路有关参数测试的教学中，我们先在实验室安排一次使用常用电子仪器测试的实验，然后利用Multisim再对电路进行仿真实验。学生通过仿真实验，可加深对放大、失真及工作点等概念的理解，也掌握了工作点、放大倍数的测量方法，巩固了电压表、示波器、信号源等仪器的使用，克服了在以往的认识性实验中只熟悉接线而未达到实验应有效果的不足。

三、应用Multisim软件辅助课堂教学

有了Multisim仿真工作台，利用多媒体设备就可以方便进行演示教学，使学生直接观察到电路工作情况，了解不同结构的电路的功能，元器件的数值大小改变对电路性能的影响，教师可以方便地改变不同的测试点，使演示实验变得非常简便。由于投影屏幕很大，所有学生都能看清楚实验过程，使演示效果更好。使用Multisim软件辅助教学，生动形象，直观易懂，可视性强，能进一步加深学生对知识的理解。例如，讲整流滤波电路时，为了让学生对整流滤波前后的波形作详尽的了解，使用Multisim仿真就很容易达到很好的效果。否则，学生可能不易理解整流和滤波电路中的电压波形关系。实验中，按电路图连接好电路和示波器后，利用Multisim的分析功能，适当调整示波器的扫描频率、显示幅度和各通道波形的垂直位置，连接输入、输出信号后进行仿真，就可得到各种情况下的波形曲线，清楚地看到整流前和整流后及滤波前和滤波后的波形特点。还可以任意调整电路的各元件，进行各个方面的观察。电路的连接简单方便，形象直观，器件任意选择，进行简单改装就能完成多个实验。

四、结束语

应用Multisim软件可以方便地搭建各种电路，不需要昂贵的实验设备，软件可以提供安全有效的设计环境和实验环境，其电路结构及设计都能很方便地进行修改。设计者不仅可以借助屏幕上的编辑器很方便地更换合适电路规格的元器件，还能直接用计算机进行模拟、分析和验证，可以准确地反应出所设计的电路的性能。与在实验室中需要一系列电子元件和实验设备才能完成的电路难相比，Multisim的运用使实验和电路设计既省时又经济，用它来进行电路模拟、分析和实验，能大提高电路设计及实验的效率和质量，不论是辅助教学，还是产品开发设计，都大大节省了物力、财力、人力和精力。

参考文献:

[1]王连英.基于Multisim10的电子仿真实验与设计[M]. 北京邮电大学出版社.2009.8.

[2]郭亚文,黄文华.数字电路实验的Multisim仿真辅助设计[J].中国电力教育，2011.3

[3]李霞.Multisim仿真软件在理论教学中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2011.5

[4]李宏恩.Multisim电路仿真软件在模拟电子技术课程教学中的应用[J].科技信息2009.31