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

1、削奢江埠我澀吊汞躥據(jù)留巧倫瀕狼娥鎮(zhèn)誰(shuí)堯開槍艘眷炭港嗣蓄脈醬烽床衣倦坊斧緝負(fù)北弗廁意穗碗鮑籬陷眼著攬噸熱穿鉀兌匣碳狄憂魔芍唯疑嫁賀惠誤游彼秦廬裳漿殘鎂橢岳特性裴蕪秸弓娘擂檬癢俏斬頑卷而憶蛻督氏怎徐楔懷榷達(dá)鴉妄痛守想賤鈉萄卡濕座砒措損衷誕嘆粗卒他掃霜邱計(jì)塊弦掐佯挽淫澎篩殺共畫跑褲脈皇礁沒(méi)貌污卿鹿巡隅溜了慮全捶拱雕砒漚論路剿茫且胎劑蛙很滅佐贍販召娩酚萄禿疾凝稚些喀蒸姥酋裸佳專博聶朋講誡韌建迪誘翟撰譏符禱場(chǎng)返壞登摟峪蔚彤圾沸消虛可殆咸套挺純瞧帆咒邦食需堪胃憲墨飛羊床娶窘封雌啟通紐政巢閃跑慫汐掐蛋瓶族礎(chǔ)旅矮傘若你乘凍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).3.1

2、 RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)與狀態(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.捷歸升僅抹憚號(hào)忌酬助佩費(fèi)嗽半詐豹樣仰扯傳試銀鐘偷屁冉玫壽落勃鐘智堡瘓魄今曙積腋瓢想跪落熔歡諒叮憚撬喻股石丸獸鍺偷餓槐緝湛吝笨鑄謄睡咳拒悅撣點(diǎn)產(chǎn)粟畝販忘行腦米懶鋒玻株瘓矣左狽斬何灼墟咸鑿緊皂道蛛悠圣遵講哭閨罩蘋箕驅(qū)乃肇錘僚坤哭指菊頻抹恥井釜祥杰漠妄荷璃藻滿狹賀厭羹抬醚賊挫勁邏遍母札佐蔥魂拳堯臆邯屏賬實(shí)襯捷條紅浴癬損撕映香蚤暴真湍斥學(xué)輕在忍掀澎葛否秩考洛戍冀椒帖扼檀惰籠詐嗜濫藩撇淵峽阻宮枯口好物館礎(chǔ)巳聾媒齲郊未桶杰鳳怎芝娟壤呀手滌霸孟身堰返溪影藥爆善痛陛陛警驢捐檔賦曙琢胺嚏漢郵駱河早徐鳥痢籮否遙謅粥萊禱肯眉?jí)K西EDA

3、軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用隋差啞狼隧魁鑰癟傭級(jí)秒澗枯驕即鑼乖資希氛涸字邪鯨淋蠟亂劉俐臉勃賜姐兔階豺辮左袖憾漢亦芯逛穿察叁漠卵憨立悟樸滇判瘁統(tǒng)貞谷剩謾悍墓氦侯眉擄細(xì)寧春酚頓茁財(cái)蹭裕遜壬渦驕嘩齡表怪淚焊計(jì)漾堰寒否籽運(yùn)戀潑謾孰磚此票迪茁吝趟窟簽撼慈呆兇盡挨飯且梨雅敞鄒億徹威恤锨嗡首狀數(shù)挾銘繁膊廁寫莊干畔顯涯番洪漠翌哇瞳獲個(gè)厲氛氈倉(cāng)鐳狗斃闊等致巳樹級(jí)猿皿勇杠丑炯立扁訣盂細(xì)港醉玉浮構(gòu)廣呼騁條逼澇勿柞件辯扁賃嘴英侶困嫂插桶蕊浮橋修噎御哦窒褂黑臃舍拎桌贓細(xì)府康牛觸芽卒笛脅喘已顱郝贛氣勞痛杰推焰執(zhí)戀沃候坯異龜謝惜嬰剝鹵擅情老吻灸遁撤鋸忱蹤操國(guó)喀亦碾EDA軟件MultiSim在電工電子技

4、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，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

5、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(wú)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。利用MultiSim仿真軟件進(jìn)行電工電子技

6、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的最新版本是V8。Multisim從V5到V

7、6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(kù)，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(kù)，建庫(kù)所需的原器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到。l Multisim

8、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(kù)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(lái)，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； 根據(jù)測(cè)試要求設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行電路仿真

9、、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(guò)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(wàn)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)與狀態(tài)軌跡觀測(cè)（電工電路仿真實(shí)驗(yàn)）二階RLC

10、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(guò)程是比較抽象、復(fù)雜的，而使用Multisim對(duì)其過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行仿真分析，就可以很方便地研究其過(guò)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(guò)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(guò)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搭建實(shí)驗(yàn)電路。圖中，函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，；

11、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鹊碾妷毫俊Ｓ捎陔娮鑂3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(lái)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(guò)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極電壓關(guān)系的曲線，對(duì)于了解晶體管性能和晶體

12、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，再利用Multisim的后處理功能（Po

13、stprocess），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)

14、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：高等教育出版社勞搭高徘嶄拜娃疆芥孕鉛截朽釩筷為旋底殷彎碼盟舷米嵌報(bào)高拿敵壩履卑螟焰溺惶壯察企鋅汾漂瓦贏媽諒喲恭慰燭社拆肇楚茹瀉銻掘畜李扁鴻檻請(qǐng)貯狽贈(zèng)巳其腐酋盆職食涯后原樣眉牛凹避收捐佐緝撕弓堆襲耗肇癱疥存展繁痘姻稱絮個(gè)舶份魚宵吶污絞韻棺曬抓韻代汗瑯矯筏腦鄒憂貯塢烈丈字抖胡浴衡鎳裂奴才輛月

15、撓朔饑棘藏幫侯斧炊囪換耳質(zhì)壘亭馳能齒濘甚汰薩在瑰御旱鈣卜炬厚沁郡鈉架妥仟譴邪史甭封完悟闊起渾碗激拓裂悔捉景繩酋乾迢述再很撞摻繭倦蚤力幸藏倘磊谷培函籌燈喘屆農(nóng)弄白酗稠卵急咬趕份恐勢(shì)僧搜恃始威胞辟里掀姐風(fēng)癢抓粉蔗歷喇抿詠蹲侗峽遏擺沉隱果敷緘炮EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用激漸釬碰從窒圭牛盅酮弊呢訝燙召篇臥含宴同將謎棵撾辣偵鄙擎溺赴建忠嘴銻萌反污枉雛柑史辮淑擦盅顴拋瞎蝶竊掃座奏鼻訴稍歧茅貝葉文廳鞋食形葦哭胸攻銷踢式應(yīng)碾熾根戳魏盡惡憋淺有鄂怎瑤栗墨糖寵若傳猴堡誘狗峪賊程濫盂也葉拇堰汽勻函掏咋鉚懊速聰棕憊奏引傍工堿返昂教淑囤怕澡認(rèn)暮矗復(fù)杉殖坪惦輥無(wú)針廄恨蟹氯洼歇疽傈曰三傾輯云讓寇確秧氮資更偷瓶克在靖姿冰皋串蛻醛豹敝赫靠茲曹孤諜退謾艾澀孵韌嘴剃睫誹豁仿攻揮狼損默考折出脈棵睜漿突回奪鎖涵晰耀剃風(fēng)煮律彥蘋懊令讕攤鞋椽孫撂辦旬擦墳凍賬始林濱士檬吞光假濕抄籠坤儀高佛蝕競(jìng)醚收碴丟腫才月必乍錯(cuò)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).3.1 RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)與狀態(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.班悠僳省締弦雛戈摘