Multisim7在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用

1、Multisim7在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用?現(xiàn)代電子技術(shù)2021年第16期總第279期集成電路與材料qMultisim7在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用張偉珊(廣東清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東清遠(yuǎn)511510)摘要:Multisim7是一種功能非常強(qiáng)大的電路仿真軟件,運(yùn)用該軟件的仿真功能,可以實(shí)現(xiàn)模擬電路的分析和設(shè)計(jì).為了能夠全面地描述Multisim7仿真軟件,通過具體的實(shí)例進(jìn)行闡述,并利用直流分析和交流分析的方法,分析該電路的靜態(tài)工作點(diǎn),幅頻特性,電壓特性,電流特性等特征參量.通過這些分析結(jié)果,證明該仿真軟件對(duì)于模擬電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革可以起到非常積極的作用.與以往處理此類問題不同,這里采用理論

2、和實(shí)踐相結(jié)合的方法.關(guān)鍵詞:模擬電路實(shí)驗(yàn);虛擬實(shí)驗(yàn)室;靜態(tài)工作點(diǎn);Multisim7中圖分類號(hào):TP391.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004373X(2021)16003一O3ApplicationofMultisim7intheReformofExperimentationTeachinginAnalogElectronicsZHANGWeishan(QingyuanPolytechnicCollege,Qingyuan,511510,China)Abstract:Multisim7isaverymightyemulationalsoftware,basedonthissoftware,t

3、heanalysisanddeviceforanalogelec-tronicscanberealized.InordertOdemonstratethissoftwarecomprehensively,usingtheembodiedinstancetOexplain,andutilizethedirectanalysis,alternateanalysistOanalyzethestaticstatepoint,amplitudefrequencytrait,voltagetrait,currentencefromtheotherpapersliesinthatusesthecombina

4、tionoftheoryandpractice.Keywords:analogelectronicsexperiment;virtuallaboratory;staticstatepoint;Multisim7基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的EDA仿真和虛擬儀器技術(shù)改變了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)觀念,教學(xué)理念,教學(xué)方法和教學(xué)過程.仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)作為一種虛擬的實(shí)驗(yàn)過程,在實(shí)驗(yàn)的研究,設(shè)計(jì)和開發(fā)等環(huán)節(jié)內(nèi)對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程起到了非常大的促進(jìn)作用.針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?存在著不同的仿真軟件,例如可以支持電路類實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的EwB/Multisim,ProtelDxP,OrCAD等;支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真的軟件有SystemView

5、,Matlab等;支持虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是LabVIEw.?模擬電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)?是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)根底實(shí)驗(yàn)課程,是對(duì)模擬電子技術(shù)理論知識(shí)的重要補(bǔ)充.在該類實(shí)驗(yàn)中,需要利用所學(xué)知識(shí),完成實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)與組建,所需元件的參數(shù)確定以及對(duì)應(yīng)的測(cè)量工作.由于電子技術(shù)的開展,元器件,儀器的更新和淘汰是非常迅速的,所以單獨(dú)依賴實(shí)際的儀器來完成這些實(shí)驗(yàn)就顯得非常被動(dòng).本文中介紹了利用Multisim7進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的方法.1Multisim7介紹Muhisim7軟件是由加拿大的InteractiveImage收稿日期:20071217Technologies公司在2003年推出的Multisi

6、m系列軟件版本,該軟件是對(duì)該公司的電子線路仿真軟件EWB(ElectronicsWorkBench,虛擬電子工作臺(tái))經(jīng)過屢次改進(jìn),升級(jí)得到.該軟件的主要功能特點(diǎn)有:(1)直觀的界面Muhisim7軟件把電路原理圖的創(chuàng)立,電路的測(cè)試分析和仿真結(jié)果等內(nèi)容都集成到一個(gè)電路窗口中,整個(gè)操作界面就像一個(gè)電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái),與實(shí)踐操作非常相似,能滿足教學(xué)上的要求.(2)種類繁多的元件和模型元件庫非常的大,包含了13000多個(gè)元件;元件庫中含有所有的標(biāo)準(zhǔn)器件以及當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字集成電路;含有大量的交互元件,指示元件,虛擬元件,額定元件和三維立體元件,可以滿足不同的應(yīng)用目的;除了Multisim7軟件自帶的主元件庫

7、外,用戶還可以建立"公司元件庫",這樣有助于一個(gè)團(tuán)隊(duì)的交流使用,Multisim7還提供了多種向元件庫中添加個(gè)人建立的元件模型的方法.(3)功能強(qiáng)大的虛擬儀器主要包括邏輯分析儀,安捷倫儀器,波特圖儀,失真分析儀,頻率計(jì)數(shù)器,函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,數(shù)字萬用表,網(wǎng)絡(luò)分析儀,頻譜分析儀,瓦特表和字信號(hào)發(fā)生器等18種虛擬儀器,并且其功能與實(shí)際儀表相同,可解決購置這3張偉珊:Multisim7在模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用些實(shí)際儀器設(shè)備所需巨額經(jīng)費(fèi)缺乏問題.(4)完善的分析手段除了所含有的虛擬儀表外,Multisim7還提供直流工作點(diǎn)分析,交流分析,敏感度分析,3dB點(diǎn)分析,批處理分析,直

8、流掃描分析,失真分析,傅里葉分析,模型參數(shù)掃描分析,蒙特卡羅分析,噪聲分析,噪聲系數(shù)分析,溫度掃描分析,傳輸函數(shù)分析,用戶自定義分析和最壞情況分析等19種分析手段,這些分析在現(xiàn)實(shí)中有可能是無法實(shí)現(xiàn)的.(5)強(qiáng)大的仿真功能用Multisim7不僅可以完成SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)仿真,而且還可以實(shí)現(xiàn)RF(射頻)電路的仿真.2Multisim7仿真軟件的應(yīng)用用Multisim7完成仿真實(shí)驗(yàn)的一般步驟是:創(chuàng)立仿真電路圖一確定仿真分析手段一啟動(dòng)Mmutisim7驗(yàn)電路為例來介紹該仿真實(shí)驗(yàn).首先確定實(shí)驗(yàn)電路;然后翻開Mmut

9、isim7,通過左邊的元件工具欄(ComponentToolbar)選擇適宜的元器件;通過右邊的儀表工具欄(InstrumentToolbar)選擇適宜儀表;然后通過放置(Place)欄,選取連接點(diǎn)并確定其位置;用導(dǎo)線把所選用的元器件,儀器儀表和連接點(diǎn)進(jìn)行連接;最后根據(jù)需要,合理地調(diào)整元器件和儀器儀表的位置,最后得到圖1所示的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果.圖1OTI低頻功率放大器仿真電路(1)將輸入信號(hào)為零("一0)電源進(jìn)線中串入直流毫安表,調(diào)節(jié)電位器R,用萬用電表測(cè)量A點(diǎn)電位,使"一(1/2)U.,仿真結(jié)果見圖2所示.4圖2A點(diǎn)電位的圖3靜態(tài)電流的仿真結(jié)果仿真結(jié)果(2)調(diào)整輸出極靜態(tài)電流

10、及測(cè)試各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器Re一0,在輸入端接人f=1kHz的正弦信號(hào).逐漸加大輸入信號(hào)的幅值,此時(shí),輸出波形應(yīng)出現(xiàn)較嚴(yán)重的交越失真,如圖4所示;然后緩慢增大安表讀數(shù)即為輸出級(jí)靜態(tài)電流.該數(shù)值按要求應(yīng)在510mA左右,如圖3所示.分析,得到如圖5所示的仿真結(jié)果.圖4交越失真圖5靜態(tài)工作點(diǎn)分析逐漸增大,同時(shí)用示波器觀察輸出電壓.波形,當(dāng)輸出電壓到達(dá)最大不失真輸出時(shí),用萬用電表測(cè)出此時(shí)負(fù)載R上的電壓U.,仿真結(jié)果見圖6所示.rT2I當(dāng)用瓦特計(jì)直接測(cè)量時(shí),得到其最大不失真輸出功率為P刪一0.141W,兩者非常的接近,從而間接證明該測(cè)量過程的準(zhǔn)確性.?現(xiàn)代電子技術(shù)2021年第16期總第279期集成

11、電路與材料司圖6負(fù)載電阻電壓圖7最大不失真輸出功率1TT2在理想的情況下,最大輸出功率P.一丟?uccoI0.39W,實(shí)際上"OTL低頻功率放大器"電路的額定(不失真)輸出功率為理論上最大輸出功率的(4060)(reference),即0.1560.234W,仿真結(jié)果與理論分析根本相符.用波特圖示儀測(cè)試電路的幅頻特性曲線非常方便,將電路的輸入和輸出局部分別連接至波特圖示儀輸入和輸出端,然后雙擊XBP1波特圖示儀的圖標(biāo),設(shè)置合理的參數(shù),最后翻開電路的仿真開關(guān),最后得到圖8所示幅頻特性曲線.然后用鼠標(biāo)拖動(dòng)游標(biāo),從指針運(yùn)數(shù)處找到對(duì)應(yīng)增益下降3dB處的2個(gè)頻率值,分別可得其廠H一1

12、.298MHz.圖8電路的輻頻特性雖然Multisim7軟件在電路的設(shè)計(jì)和分析過程中,產(chǎn)生了非常積極的作用,但是應(yīng)該看到該仿真軟件,擬元器件,儀器儀表,與現(xiàn)實(shí)存在著的真實(shí)的硬件儀器法,操作技能只能通過實(shí)際的操作過程才能學(xué)到和領(lǐng)悟到,所以硬件的實(shí)驗(yàn)過程也是不可缺少的.3硬件儀器的實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)采用硬件的儀器儀表來完成同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí),發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中,存在著諸多的問題,主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)線路的連接問題:元器件的放置方向錯(cuò)誤,例如電容,三極管等;電路中存在著短路與斷路的問題;(2)實(shí)驗(yàn)過程中,萬用電表保險(xiǎn)絲的損壞情況比擬嚴(yán)重;(3)當(dāng)采用硬件的儀器儀表來測(cè)試電路的頻率特性時(shí),發(fā)現(xiàn)該測(cè)試的過程

13、是非常困難的,其主要原因在于儀器自身的問題,因?yàn)橛煤瘮?shù)信號(hào)發(fā)生器來調(diào)節(jié)其輸出頻率時(shí),發(fā)現(xiàn)其幅度也跟隨著發(fā)生了變化,這便導(dǎo)致單純通過觀察輸入和輸出波形來分析其頻率特性的方法是錯(cuò)誤的.4結(jié)語運(yùn)用Muhisim7軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),不僅可以提高模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量以及學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)興趣;同時(shí)還能解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著的設(shè)備緊張,儀器陳舊等問題;同時(shí)對(duì)于開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能,拓展設(shè)計(jì)內(nèi)容和擬的特點(diǎn),在真實(shí)性方面與實(shí)際的硬件儀器儀表存在著在實(shí)際的模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,只有要把硬件的儀器儀表和Muhisim7仿真軟件結(jié)合起來,把現(xiàn)代化手段與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合起來,發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),才能收到事半功倍的效果.參考文獻(xiàn)M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.E23李冬生.EDA仿真與虛擬儀器技術(shù)EM.北京:高等教育出版社,2004.E3焦俊生.EDA技術(shù)在數(shù)字電子課程教學(xué)中的應(yīng)用EJ.現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(1O):168169,173.作者簡(jiǎn)介張偉珊女,1965年出生,1989年畢業(yè)于廣東省