Multisim在电子实训实践教学中的应用

陈 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

Multisim在电子实训实践教学中的应用

陈 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

（大庆师范学院物理与电气信息工程学院，黑龙江大庆163712）

按照“以赛带训，以训促学”电子技术实践教学模式，根据传统的电子实训实践教学现状，提出虚拟技术教学的概念。通过实例利用Multisim电子仿真软件对电子实训实践教学中的应用进行分析，说明虚拟技术在当今电子实训实践教学过程中的优越性。

Multisim；电子实训；实践教学；正弦波发生电路

0 引言

应用型人才的培养，是社会发展的需求。应用型人才的培养，要求在教学中突出应用性和实践性。结合我校建设应用型本科院校，培养应用型人才的教学目标，我们探索得出了“以赛带训，以训促学”的实践教学模式。在电子实训实践教学中，我们将实训项目与大学生电子设计竞赛题目相结合。以赛带训，通过竞赛带动实训；以训备赛，通过实训为竞赛打基础，做准备。这其中虚拟技术的使用越来越成熟并被人们所熟知，其在教学领域的应用价值也越来越明显，虚拟技术在实践教学上也有其特有的优势［1］。

1 “以赛带训，以训促学”的实践教学模式

“以赛带训，以训促学”是以学科竞赛来带动专业实训，以专业实训来促进专业知识的学习。在大学一年级，学生对自己所在专业不是很了解，通过参加校级电子设计大赛、科技节活动等，使新生在竞赛过程中了解自己所学的专业，进而增强对自己所学专业的兴趣。到大学二年级时，学生经过大一参加学科竞赛的经历，已经对自己专业有了一定的了解与认识，在专业基础课的学习上就能有的放矢，很大的提高学习兴趣。同时，在此期间可以继续参加校级学科竞赛或是更高级别的省级学科竞赛，此时的学生对自己的专业有了更深的了解，通过走出校园，参加更高级别的学科竞赛，开拓自己的视野，发现自己的不足，这样在大学三年级，学习专业课程后，学生可以有目的提升自己的能力，冲击更高层次的学科竞赛，锻炼自己的能力［2］。

2 电子实训现状

在未执行“以赛带训，以训促学”的实践教学模式之前，我校电子实训分为电子元器件的识别、电子技术基本技能训练和电子套件制作三个方面。电子元器件识别包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成芯片等电子元器件的识别与应用；电子技术基本技能训练包括万用表的使用、电烙铁焊接技能训练等；电子套件制作主要是完成电子秋千、LED节能灯、电子时钟、直流稳压电源等套件的焊接制作。在探索执行“以赛带训，以训促学”的实践教学模式中，我们结合历年大学生电子设计竞赛题目，将电子套件制作项目改为电子电路设计与制作。电子电路设计与制作包括原理图设计、仿真实验、制板设计、电路焊接与测试四个环节。虚拟仿真实验在整个电路设计中起到电路原理验证和原理图优化的作用，是整个电子电路设计与制作项目中的一个重要环节。

3 Multisim电子仿真软件的特点

Multisim是一种交互式电路仿真软件，由美国国家仪器（NI）有限公司开发。它在Windows下运行，适用于板级的电子电路板的设计。它具有直观的图形界面，包含丰富的元器件库和测试仪器，拥有完备的分析手段以及强大的仿真能力［3］。使用它可以搭建交互式地电路原理图和对电路进行仿真。交互式的SPICE环境不需要复杂的语法，使用者可以更容易的上手并能快捷而方便地对新的设计进行仿真和分析，这一特点使其在电子技术的教学上优势明显。

4 Multisim电子仿真软件在电子实训实践教学中的应用

在设计电子电路时，学生可以通过Multisim来构建仿真电路，检验仿真环境，对电路参数进行测量并对其进行分析。使用Multisim电子仿真软件，不但提高了学生的学习效率，还能够让学生学习常见的几种电路调试方法，使学生所学的理论知识通过实践得到了巩固。下面我们就以基于运算放大器的正弦波发生电路为例，进行分析。

4.1 RC桥式正弦波振荡电路的原理

RC桥式正弦波振荡电路由同相比例运算电路和RC串并联选频网络构成。因正反馈网络串联的R和C、并联的R和C以及负反馈网络的R1、Rf各为一臂构成桥路而得名。图1为电路原理图。集成运放的输出端和“地”接桥路的两个顶点作为电路的输出；集成运放的反相输入端接另外两个顶点和同相输入端，是集成运放的净输入电压［4］。

Rf的取值应略大于2R1。因为Uo和Uf具备良好的线性关系，所以在电路中加入非线性环节可以稳定输出电压的幅值。例如选用R1为正温度系数的热敏电阻。当Uo在某种原因下减小时，Rf和R1上流过的电流减小，R1上的功耗也随之减小，温度随之降低，R1的阻值也随之减小，从而使得A＆u数值增大，Uo也就增大了；当Uo在某种原因下增大时，各变量与上述变化相反，使得输出电压稳定。

此外，还可以利用二极管动态电阻随电流改变而改变的特点，将两个并联的二极管串联入Rf回路，作为非线性环节，使输出电压稳定，如图2所示。此时比例系数为

4．2 RC桥式正弦波振荡电路的仿真

在Multisim电子仿真软件中建立RC桥式正弦波振荡电路，如图3所示。由R1、C1、R2、C2构成RC串并联选频网络，其频率

R3、R4构成正反馈网络，利用并联二极管D1、D2构成非线性环节，运算放大器选用LM324D集成运放中的一个运放。仿真时需要给集成运放提供正负双电源，这里选用±15V电源，在集成运放的输出端接一个示波器，就可以查看仿真波形，如图4所示。

通过观察仿真波形，可以测得两个波峰之间的时间约为1ms，换算成频率为1KHz，与理论计算值一致。

5 结语

Multisim软件使学生只要有一台电脑就可以在任何时间和地点进行电路的设计和仿真分析，对培养学生分析问题和解决问题的能力，以及加深学生对理论知识的理解有很大的裨益。由于Multisim软件拥有的丰富的元器件库，可以根据实验需要从中调取和使用不同的元器件，软件中元器件的参数也可以根据需要随时修改，因此在降低实验成本方面，Multisim软件也发挥了极大的作用。Multisim软件可以让学生在制作电路板之前通过仿真验证电路，调节最优参数，避免做无用功，提高了学习效率。由此可见，Multisim电子仿真软件在高等院校电子实训实践教学中有着十分重要的作用。

［1］冯乔，李冬.Proteus在模拟电子实践教学中的应用［J］.信息技术，2011（11）：38－40.

［2］熊春宇，齐凤河，高玉凯，等.电子技术实践教学模式探索［J］.中国电力教育，2013（19）：164－165.

［3］陶彪，南光群.Multisim仿真软件在模拟电子技术教学中的应用［J］.科技信息，2012（8）：155－156.

［4］童师白，华成英.模拟电子技术基础［M］.3版.北京：高等教育出版社，2001.

Multisim in Simulation of Electronic Practice Teaching

CHEN Xin，DONG Yun－feng，GUO Zhong－guang，XIONG Chun－yu
（College of Physics and Electricity Information Engineering，Daqing Normal University，Daqing 163712，China）

According to the＂to take training，training to promote learning＂electronic technology practice teachingmode，and according to the traditional experiment teaching at the present situation，proposed that the technical teaching concept，to simulates in the electronic technology practice teaching through the example using the Multisim simulation software the application to carry on the analysis，explained the virtual technology practices in the teaching now in the electron class curriculum the superiority.

multisim；electronic training；practice teaching；sine wave generating circuit

G642

A

2095－0063（2014）03－0156－03

2013－12－13

陈鑫（1983－），男，黑龙江大庆人，大庆师范学院物理与电气信息工程学院教师，从事电子技术应用研究。

大庆师范学院教育教学改革项目：面向技术技能型人才培养的电子信息工程专业核心基础课程改革与实践。

DOI 10.13356／j.cnki.jdnu.2095－0063.2014.03.044