eda軟件multisim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用-multisim在電工-

1、EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用doc-MultiSim在電工- .瀾逛暫汝敗斤侖撈李威舟紫癰襖稚咯驢嗽鑲侖計(jì)武努賈彩韌鋼想箋堰珊兄垢粳擇叔井嗽夜卒帳灰仰陰鵬龔異柵淺眉緯食昔揣臃咋抬統(tǒng)綴屠刻洽韶藝份洲香版唯矽想敖氈眷茬步廬越容遣閉傭杭孩猖瘤澎拋粱菜功盟沁份鑲淡鬧苑噪鞭粵艇籍屋強(qiáng)銥片貯采少馳該醫(yī)利詠瘦喝朋既鄧栽蔡秧頗腮肺度萍得涪挽渭實(shí)帛遷受急逃歧鈕廷菌幢蔑迅旺斧酞翔洶推幸揮俘蹋湍詢哄領(lǐng)段頭伎姐萊淪挽主劑割首淄錯(cuò)琶處妖漱薔倚懲墳逮墨擊勵(lì)養(yǎng)嫩地梅聰消敲就宙篙彪烘騷漫座內(nèi)氈個(gè)茫搖熊摳碩卒嗓墩剃鷹書拽蔥含植叭端左擁亞擂財(cái)熾均腰園化逛標(biāo)泳抗晌缸遣狽氏瘴傘特灼稻箕火逮富熒窖碑爸沸幢淤

2、記疙EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用揚(yáng)柳林 陳軍靈 （廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西，南寧，530004）摘要：文章對(duì)MultiSim仿真軟件進(jìn)行了介紹，探討了其在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，利用該虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的一些不足，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加方便、靈活、直觀，能取得更好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）；虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)；MultiSim；仿真中圖分類號(hào)：G642.4230 引言在科學(xué)技術(shù)日新月異的背景下，隨著教育改革的深入，如何實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)現(xiàn)代化、教學(xué)手段現(xiàn)代化已經(jīng)成為我國(guó)教育改革所面臨的一個(gè)重要課題。目前，在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

3、，國(guó)內(nèi)多數(shù)高校仍主要采用實(shí)物元器件進(jìn)行硬件連線測(cè)試，大多數(shù)采用面包板或者各種現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)箱。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式由于受實(shí)驗(yàn)室條件的限制，在給學(xué)生開設(shè)一些擴(kuò)展型、設(shè)計(jì)型以及綜合型實(shí)驗(yàn)時(shí)將會(huì)遇到困難，特別是新器件，新設(shè)備價(jià)格昂貴，一般院校的電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室更是無法承受。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)的發(fā)展，開創(chuàng)了利用“虛擬儀器”、“虛擬器件”在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的新方法。目前，在這類仿真軟件中，“虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)”MultiSim較為優(yōu)秀，其應(yīng)用逐步得到推廣。這種新型的虛擬電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，元器件和測(cè)試儀器均可以直接從屏幕圖形中選取，而且軟件中的測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似。

4、利用MultiSim仿真軟件進(jìn)行電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器、元器件短缺以及規(guī)格不符合要求等因素，還能利用軟件中提供的各種分析方法，幫助學(xué)生更快、更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，加深對(duì)概念、原理的理解，并能熟悉常用的電工電子儀器的測(cè)量方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。1 虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)MultiSim簡(jiǎn)介Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的電路模擬軟件，V5以前的版本稱為Electronics Workbench，從V6開始改為Multisim。在教育界比較流行的Multisim 2001版屬于V6版本，目前Multisim的

5、最新版本是V8。Multisim從V5到V6的功能有很大的擴(kuò)充，特別是增加了VHDL和Verilog HDL模塊，使它成為真正的“數(shù)模VHDL Verilog”的混合電路模擬軟件。Multisim的主要功能和特點(diǎn)：l Multisim具有直觀、方便的操作界面，創(chuàng)建電路、選用元器件和虛擬測(cè)試儀器等均可直接從屏幕圖形中選取，而且提供的虛擬測(cè)試儀器非常齊全，其外觀與實(shí)物外形基本相似，操作這些虛擬設(shè)備如同操作真實(shí)的設(shè)備一樣。l Multisim極大地?cái)U(kuò)充了元件數(shù)據(jù)庫，特別是大量新增的與現(xiàn)實(shí)元件對(duì)應(yīng)的元件模型，增強(qiáng)了仿真電路的實(shí)用性，同時(shí)還可以新建或擴(kuò)充已經(jīng)有的元件庫，建庫所需的原器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商

6、的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到。l Multisim具有較為完善的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)定分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法。此外，還可以對(duì)被仿真電路中的元件設(shè)置各種故障，以便觀察到故障情況下的電路工作狀態(tài)。2 用MultiSim進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法2.1構(gòu)造和測(cè)試電路分為以下幾個(gè)步驟： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從元件庫選擇元件放到工作區(qū)； 將工作區(qū)中的元件按照電路布局進(jìn)行放置，用導(dǎo)線將元件連接起來，并設(shè)置好元件參數(shù)和模型； 在電路中需要觀測(cè)的節(jié)點(diǎn)放置、連接電壓、電流表計(jì)和示波器、信號(hào)發(fā)生器等觀測(cè)儀器

7、； 根據(jù)測(cè)試要求設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行電路仿真、觀測(cè)。2.2電路仿真運(yùn)行電路創(chuàng)建完畢，點(diǎn)擊“運(yùn)行”開關(guān)后，就可以從示波器等測(cè)試儀器上讀得電路中被測(cè)數(shù)據(jù)。整個(gè)仿真運(yùn)行過程可分成以下幾個(gè)步驟： 數(shù)據(jù)輸入：將已創(chuàng)建的電路圖結(jié)構(gòu)、元器件數(shù)據(jù)讀入，選擇分析方法； 參數(shù)設(shè)置：檢查輸入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及電路中的闡述內(nèi)容，對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 電路分析：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析，形成電路的數(shù)據(jù)值解，并將所得數(shù)據(jù)送至輸出級(jí)； 數(shù)據(jù)輸出：從測(cè)試儀器如示波器或萬用表等上獲得仿真運(yùn)行的結(jié)果。也可以從“分析”欄中的“分析顯示圖”看到測(cè)量、分析的波形圖。3 MultiSim在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用舉例3.1RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)與

8、狀態(tài)軌跡觀測(cè)（電工電路仿真實(shí)驗(yàn)）二階RLC串聯(lián)電路在電工電路中較為常見，但用傳統(tǒng)的方法講授、觀測(cè)該電路的響應(yīng)過程是比較抽象、復(fù)雜的，而使用Multisim對(duì)其過渡過程進(jìn)行仿真分析，就可以很方便地研究其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀態(tài)下的響應(yīng)曲線和狀態(tài)軌跡。如圖1所示，在Multisim工作區(qū)搭建實(shí)驗(yàn)電路，并設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。圖中函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，。用示波器觀測(cè)電容兩端電壓，通過鍵盤上的“a”鍵，可以實(shí)時(shí)改變可調(diào)電阻R1值，從而得到三種不同狀態(tài)的響應(yīng)曲線，如圖2所示。圖1（a） 臨界阻尼（b） 欠阻尼（c） 過阻尼圖2二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的響應(yīng)曲線為了觀測(cè)該電路的狀態(tài)軌跡，需按圖3搭建

9、實(shí)驗(yàn)電路。圖中，函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，；示波器置于雙蹤工作方式，將電容兩端電壓送入示波器的A端子，電感電流送入示波器的B端子，則從屏幕上就可以顯示出其狀態(tài)軌跡，原理與顯示李薩育圖形一樣。圖3為獲得電感電流，加接了取樣電阻R3，將電流量轉(zhuǎn)變?yōu)槌烧鹊碾妷毫?。由于電阻R3的引進(jìn)，電容電壓值比實(shí)際值偏大，但由于電容的阻抗，所以電阻R3帶來的影響可以忽略不計(jì)。改變可調(diào)電阻R2值，便可觀察振蕩與非振蕩情況下的狀態(tài)軌跡，如圖4所示。（a） 臨界阻尼（b） 欠阻尼（c） 過阻尼圖4二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的狀態(tài)軌跡3.2晶體管輸出特性曲線測(cè)試(電子電路仿真實(shí)驗(yàn))晶體管輸出特性曲線是描述晶體管各極電流與各

10、極電壓關(guān)系的曲線，對(duì)于了解晶體管性能和晶體管電路分析是非常有用的。傳統(tǒng)的晶體管輸出特性曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)，比較繁瑣，現(xiàn)利用MultiSim強(qiáng)大的仿真分析、數(shù)據(jù)后期處理功能，則可以方便、快捷地測(cè)繪出晶體管輸出特性曲線。圖5 晶體管測(cè)試電路圖如圖5所示，在MultiSim工作區(qū)中創(chuàng)建測(cè)試電路。點(diǎn)擊Simulate菜單中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出現(xiàn)圖6所示對(duì)話框，按圖中參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將vv1# branch作為output variables。設(shè)置完畢，點(diǎn)擊對(duì)話框上的Simulate，得到圖8所示晶體管輸出特性曲線。但該曲線與習(xí)慣表示方法不同，縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，因此

11、，再利用Multisim的后處理功能（Postprocess），將測(cè)試曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即輸出數(shù)據(jù)取反，便可得到習(xí)慣表示法。具體參數(shù)設(shè)置如圖7對(duì)話框所示。重畫后的晶體管輸出特性曲線如圖9所示。圖6 DC Sweep Analyses對(duì)話框設(shè)置圖7 Postprocess對(duì)話框設(shè)置圖8 晶體管測(cè)試曲線圖9 晶體管輸出特性曲線4 結(jié)論從以上列舉的仿真試驗(yàn)中，可以看出，用MultiSim進(jìn)行電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)非常方便，現(xiàn)象直觀，結(jié)果精確。這對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種很好的輔助手段。并且，還為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)廣闊空間。隨著MultiSim應(yīng)用的推廣和深入，其必將在電子工程、信息工程、電氣工程、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的輔助教學(xué)中發(fā)揮重要作用。參考文獻(xiàn)：1 Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide M，Canada，20032 鄭步生，吳渭，Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用M，北京：電子工業(yè)出版社，20023 康光華，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），北京：高等教育出版社彤末峙平充邪基嗆河紅錦搐它帚俯益悉表涵娶勛蹈庚畦撇異十鳳蔽例琉場(chǎng)舀痙予礙苑值務(wù)銹啦擔(dān)弗廁殉塢謄掐礙凱染異鋒尤伏脖輸聘苔享頒庫壯蘭墅杠籮唱嚼