第一篇：EDA软件MultiSim在电工电子技术实验教学中的应用

EDA软件MultiSim在电工电子技术实验教学中的应用

扬柳林

陈军灵

（广西大学电气工程学院，广西，南宁，530004）

摘要：文章对MultiSim仿真软件进行了介绍，探讨了其在电工电子技术实验教学中的应用，利用该虚拟电子实验台辅助实验教学，可以克服传统实验中的一些不足，使实验教学更加方便、灵活、直观，能取得更好的教学效果。关键词：电子设计自动化（EDA）；虚拟电子实验台；MultiSim；仿真 中图分类号：G642.423 0 引言

在科学技术日新月异的背景下，随着教育改革的深入，如何实现教育技术现代化、教学 手段现代化已经成为我国教育改革所面临的一个重要课题。目前，在电工电子技术实验教学方面，国内多数高校仍主要采用实物元器件进行硬件连线测试，大多数采用面包板或者各种现成的实验箱。这种传统的实验方式由于受实验室条件的限制，在给学生开设一些扩展型、设计型以及综合型实验时将会遇到困难，特别是新器件，新设备价格昂贵，一般院校的电子学实验室更是无法承受。

随着电子设计自动化（EDA）技术的发展，开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前，在这类仿真软件中，“虚拟电子实验台”——MultiSim较为优秀，其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术，在创建实验电路时，元器件和测试仪器均可以直接从屏幕图形中选取，而且软件中的测试仪器的图形与实物外形基本相似。利用MultiSim仿真软件进行电工电子技术实验教学，不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素，还能利用软件中提供的各种分析方法，帮助学生更快、更好地掌握教学内容，加深对概念、原理的理解，并能熟悉常用的电工电子仪器的测量方法，进一步培养学生的综合能力和创新能力。虚拟电子实验台MultiSim简介

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的电路模拟软件，V5以前的 版本称为Electronics Workbench，从V6开始改为Multisim。在教育界比较流行的Multisim 202_版属于V6版本，目前Multisim的最新版本是V8。Multisim从V5到V6的功能有很大的扩充，特别是增加了VHDL和Verilog HDL模块，使它成为真正的“数模VHDL Verilog”的混合电路模拟软件。

Multisim的主要功能和特点：

 Multisim具有直观、方便的操作界面，创建电路、选用元器件和虚拟测试仪器等均 可直接从屏幕图形中选取，而且提供的虚拟测试仪器非常齐全，其外观与实物外形基本相似，操作这些虚拟设备如同操作真实的设备一样。

 Multisim极大地扩充了元件数据库，特别是大量新增的与现实元件对应的元件模 型，增强了仿真电路的实用性，同时还可以新建或扩充已经有的元件库，建库所需的原器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到。

 Multisim具有较为完善的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳定分析、时 域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法。此外，还可以对被仿真电路中的元件设置各种故障，以便观察到故障情况下的电路工作状态。用MultiSim进行虚拟实验的方法 2.1 构造和测试电路分为以下几个步骤：

⑴ 根据实验内容从元件库选择元件放到工作区；

⑵ 将工作区中的元件按照电路布局进行放置，用导线将元件连接起来，并设置好元件参数和模型；

⑶ 在电路中需要观测的节点放置、连接电压、电流表计和示波器、信号发生器等观测仪器；

⑷ 根据测试要求设定仪器参数，进行电路仿真、观测。2.2 电路仿真运行

电路创建完毕，点击“运行”开关后，就可以从示波器等测试仪器上读得电路中被测数据。整个仿真运行过程可分成以下几个步骤：

⑴ 数据输入：将已创建的电路图结构、元器件数据读入，选择分析方法；

⑵ 参数设置：检查输入数据的结构和性质，以及电路中的阐述内容，对参数进行设置；

⑶ 电路分析：对输入信号进行分析，形成电路的数据值解，并将所得数据送至输出级；

⑷ 数据输出：从测试仪器如示波器或万用表等上获得仿真运行的结果。也可以从“分析”栏中的“分析显示图”看到测量、分析的波形图。MultiSim在电工电子实验教学中的应用举例

3.1 RLC串联电路的响应与状态轨迹观测（电工电路仿真实验）

二阶RLC串联电路在电工电路中较为常见，但用传统的方法讲授、观测该电路的响应 过程是比较抽象、复杂的，而使用Multisim对其过渡过程进行仿真分析，就可以很方便地研究其过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态下的响应曲线和状态轨迹。

如图1所示，在Multisim工作区搭建实验电路，并设置好相关参数。图中函数发生器 输出方波信号，f600Hz。用示波器观测电容两端电压，通过键盘上的“a”键，可以实时改变可调电阻R1值，从而得到三种不同状态的响应曲线，如图2所示。

图1

（a）临界阻尼

图2

（b）欠阻尼

二阶RLC串联电路三种状态的响应曲线

（c）过阻尼

为了观测该电路的状态轨迹，需按图3搭建实验电路。图中，函数发生器输出方波信号，f600Hz；示波器置于双踪工作方式，将电容两端电压送入示波器的A端子，电感电流送入示波器的B端子，则从屏幕上就可以显示出其状态轨迹，原理与显示李萨育图形一样。为获得电感电流，加接了取样电阻R3，将电流量转变为成正比的电压量。由于电阻R3的引进，电容电压值比实际值偏大，但由于电容的阻抗ZCR3，所以电阻R3带来的影响可以忽略不计。改变可调电阻R2值，便可观察振荡与非振荡情况下的状态轨迹，如图4所示。

图3

（c）过阻尼

（b）欠阻尼（a）临界阻尼

图4

二阶RLC串联电路三种状态的状态轨迹

3.2 晶体管输出特性曲线测试(电子电路仿真实验)晶体管输出特性曲线是描述晶体管各极电流与各极电压关系的曲线，对于了解晶体管性能和晶体管电路分析是非常有用的。传统的晶体管输出特性曲线测试实验，比较繁琐，现利用MultiSim强大的仿真分析、数据后期处理功能，则可以方便、快捷地测绘出晶体管输出特性曲线。

如图5所示，在MultiSim工作区中创建测试电路。点击Simulate菜单中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出现图6所示对话框，按图中参数进行设置，并将vv1# branch作为output variables。设置完毕，点击对话框上的Simulate，得到图

8所示晶体管输出特性曲线。但该曲线与习

图晶体管测试电路图

惯表示方法不同，纵坐标数据为负数，因此，再利用Multisim的后处理功能（Postprocess），将测试曲线进行简单的数学运算，即输出数据取反，便可得到习惯表示法。具体参数设置如图7对话框所示。重画后的晶体管输出特性曲线如图9所示。

图6

DC Sweep Analyses对话框设置

图7

Postprocess对话框设置

图9

晶体管输出特性曲线 图8

晶体管测试曲线 结论

从以上列举的仿真试验中，可以看出，用MultiSim进行电工电子虚拟实验非常方便，现象直观，结果精确。这对电工电子技术实验教学是一种很好的辅助手段。并且，还为学生进行综合性、创造性实验提供了一个广阔空间。随着MultiSim应用的推广和深入，其必将在电子工程、信息工程、电气工程、自动控制等领域的辅助教学中发挥重要作用。

参考文献：

[1] Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide [M]，Canada，202_．

[2] 郑步生，吴渭，Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M]，北京：电子工业出版社，202_．

[3] 康光华，电子技术基础（模拟部分），北京：高等教育出版社．

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。multisim 9概述

Multisim 被美国NI公司收购以后，其性能得到了极大的提升。最大的改变就是：Multisim 9与LABVIEB 8的完美结合：

新特点：（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；

（2）所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;

(3)所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。

Multisim 9组成：

1． ―――构建仿真电路

2． ―――仿真电路环境

3． multi mcu------单片机仿真

4． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

5． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

6． ―― 通信系统分析与设计的模块

7． ―― PCB设计模块：直观、层板32层、快速自动布线、强制向量和密度直方图

8． －（自动布线模块）

仿真的内容：

1． 器件建模及仿真；

2． 电路的构建及仿真；

3． 系统的组成及仿真；

4． 仪表仪器原理及制造仿真。

器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：

模拟器件（二极管，三极管，功率管等）；

数字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；

FPGA器件。

电路的构建及仿真：单元电路、功能电路、单片机硬件电路的构建及相应软件调试的仿真。

系统的组成及仿真：Commsim 是一个理想的通信系统的教学软件。它很适用于如„信号与系统‟、„通信‟、„网络‟等课程，难度适合从一般介绍到高级。使学生学的更快并且掌握的更多。

Commsim含有200多个通用通信和数学模块，包含工业中的大部分编码器，调制器，滤波器，信号源，信道等，Commsim 中的模块和通常通信技术中的很一致，这可以确保你的学生学会当今所有最重要的通信技术。

要观察仿真的结果，你可以有多种选择：时域，频域，XY图，对数坐标，比特误码率，眼图和功率谱。

仪表仪器的原理及制造仿真：可以任意制造出属于自己的虚拟仪器、仪表，并在计算机仿真环境和实际环境中进行使用。

PCB的设计及制作：产品级版图的设计及制作。

美国NI公司提出的理念：

“把实验室装进PC机中”

“软件就是仪器

[编辑本段]multisim 10概述

●通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路

●通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为

●借助高级电路分析, 理解基本设计特征

●通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试

●通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间

NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

电子通信类其它常用的仿真软件：

System view---数字通信系统的仿真

Proteus――单片机及ARM仿真

LabVIEW――虚拟仪器原理及仿真

Multisim 202_ 使用简介

Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。

第一节 Multisim概貌

软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

一、Multisim的主窗口界面。

启动Multisim 202_后，将出现如图1所示的界面。

界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。

二、菜单栏

菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。

1.File File菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。命令 功能

New

建立新文件

Open

打开文件

Close

关闭当前文件

Save

保存

Save As

另存为

New Project

建立新项目

Open Project

打开项目

Save Project

保存当前项目

Close Project

关闭项目

Version Control

版本管理

Print Circuit

打印电路

Print Report

打印报表

Print Instrument

打印仪表

Recent Files

最近编辑过的文件

Recent Project

最近编辑过的项目

Exit

退出Multisim

2.Edit Edit命令提供了类似于图形编辑软件的基本编辑功能，用于对电路图进行编辑。命令 功能

Undo

撤消编辑

Cut

剪切

Copy

复制

Paste

粘贴

Delete

删除

Select All

全选

Flip Horizontal

将所选的元件左右翻转

Flip Vertical

将所选的元件上下翻转

ClockWise

将所选的元件顺时针90度旋转

ClockWiseCW

将所选的元件逆时针90度旋转

Component Properties 元器件属性 3．View 通过View菜单可以决定使用软件时的视图，对一些工具栏和窗口进行控制。命令 功能

Toolbars

显示工具栏

Component Bars

显示元器件栏

Status Bars

显示状态栏

Show Simulation Error Log/Audit Trail

显示仿真错误记录信息窗口

Show XSpice Command Line Interface

显示Xspice命令窗口

Show Grapher

显示波形窗口

Show Simulate Switch

显示仿真开关

Show Grid

显示栅格

Show Page Bounds

显示页边界

Show Title Block and Border

显示标题栏和图框

Zoom In

放大显示

Zoom Out

缩小显示

Find 查找

4．Place 通过Place命令输入电路图。命令 功能

Place Component

放置元器件

Place Junction

放置连接点

Place Bus

放置总线

Place Input/Output

放置输入/出接口

Place Hierarchical Block

放置层次模块

Place Text

放置文字

Place Text Description Box

打开电路图描述窗口，编辑电路图描述文字

Replace Component

重新选择元器件替代当前选中的元器件

Place as Subcircuit

放置子电路

Replace by Subcircuit 重新选择子电路替代当前选中的子电路 5．Simulate 通过Simulate菜单执行仿真分析命令。命令 功能

Run

执行仿真

Pause

暂停仿真

Default Instrument Settings

设置仪表的预置值

Digital Simulation Settings

设定数字仿真参数

Instruments

选用仪表（也可通过工具栏选择）

Analyses

选用各项分析功能

Postprocess

启用后处理

VHDL Simulation

进行VHDL仿真

Auto Fault Option

自动设置故障选项

Global Component Tolerances 设置所有器件的误差 6．Transfer菜单

Transfer菜单提供的命令可以完成Multisim对其它EDA软件需要的文件格式的输出。命令 功能

Transfer to Ultiboard

将所设计的电路图转换为Ultiboard（Multisim中的电路板设计软件）的文件格式

Transfer to other PCB Layout

将所设计的电路图以其他电路板设计软件所支持的文件格式

Backannotate From Ultiboard

将在Ultiboard中所作的修改标记到正在编辑的电路中

Export Simulation Results to MathCAD

将仿真结果输出到MathCAD

Export Simulation Results to Excel

将仿真结果输出到Excel

Export Netlist 输出电路网表文件 7．Tools Tools菜单主要针对元器件的编辑与管理的命令。命令 功能

Create Components

新建元器件

Edit Components

编辑元器件

Copy Components

复制元器件

Delete Component

删除元器件

Database Management

启动元器件数据库管理器，进行数据库的编辑管理工作

Update Component 更新元器件 8．Options 通过Option菜单可以对软件的运行环境进行定制和设置。命令 功能

Preference

设置操作环境

Modify Title Block

编辑标题栏

Simplified Version

设置简化版本

Global Restrictions

设定软件整体环境参数

Circuit Restrictions 设定编辑电路的环境参数 9．Help Help菜单提供了对Multisim的在线帮助和辅助说明。命令 功能

Multisim Help

Multisim的在线帮助

Multisim Reference

Multisim的参考文献

Release Note

Multisim的发行申明

About Multisim

Multisim的版本说明

三、工具栏

Multisim 202_提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。

顶层的工具栏有：Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏，Simulation工具栏。

1．Standard工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作，如下图所示：

2．Design工具栏作为设计工具栏是Multisim的核心工具栏，通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作，其中的按钮可以直接开关下层的工具栏：Component中的Multisim Master工具栏，Instrument工具栏。

（1）作为元器件（Component）工具栏中的一项，可以在Design工具栏中通过按钮来开关Multisim Master工具栏。该工具栏有14个按钮，每个每一个按钮都对应一类元器件，其分类方式和Multisim元器件数据库中的分类相对应，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。具体的内容可以从Multisim的在线文档中获取。

这个工具栏作为元器件的顶层工具栏，每一个按钮又可以开关下层的工具栏，下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。以第一个按钮 为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏如下图所示：

（2）Instruments工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。

3．用户可以通过Zoom工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。

4．Simulation工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。

第二节 Multisim对元器件的管理

EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该EDA软件的质量和易用性。Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。

Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/ Database Management打开Database Management（数据库管理）窗口（如下图所示），对元器件库进行管理。

在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中Multisim Master时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗口中的Button in Toolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。

据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。

在Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有，如下图所示。

从图中可以看到，相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列，并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。

在元器件类型列标中，虚拟元器件类的后缀标有Virtual，如下图所示：

第三节 输入并编辑电路

输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。

一、设置Multisim的通用环境变量

为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口，如下图所示。

通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。

以标签Workspace为例，当选中该标签时，Preferences对话框如下图所示：

在这个对话窗口中有3个分项：

1．Show：可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。

2．Sheet size：设置电路图页面大小。

3．Zoom level：设置缩放比例。

其余的标签选项在此不再详述。

二、取用元器件

取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以74LS00为例说明两种方法。

1．从工具栏取用：Design工具栏®Multisim Master工具栏®TTL工具栏®74LS按钮

从TTL工具栏中选择74LS按钮打开这类器件的Component Browser窗口，如下图所示。其中包含的字段有Database name（元器件数据库），Component Family（元器件类型列表），Component Name List（元器件名细表），Manufacture Names（生产厂家），Model Level-ID（模型层次）等内容。

2．从菜单取用：通过Place/ Place Component命令打开Component Browser窗口。该窗口与上图一样。

3．选中相应的元器件

在Component Family Name中选择74LS系列，在Component Name List中选择74LS00。单击OK按钮就可以选中74LS00，出现如下备选窗口。7400是四/二输入与非门，在窗口种的Section A/B/C/D分别代表其中的一个与非门，用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑窗口中，如左图所示。器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的Component Browser中的Symbol选项框中预览到。当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复制、粘贴等编辑工作了，在此不再详述。

三、将元器件连接成电路

在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。

第四节 虚拟仪器及其使用

对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏®Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用这11种仪表，如下图所示。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。

下面将11种虚拟仪器的名称及表示方法总结如下表：

菜单上的表示方法

对应按钮

仪器名称

电路中的仪器符号

Multimeter

万用表

Function Generator

波形发生器

Wattermeter

瓦特表

Oscilloscape

示波器

Bode Plotter

波特图图示仪

Word Generator

字元发生器

Logic Analyzer

逻辑分析仪

Logic Converter

逻辑转换仪

Distortion Analyzer

失真度分析仪

Spectrum Analyzer

频谱仪

Network Analyzer

网络分析仪

注1：该软件中用 ‟ 代替 — 表示反变量，例如。

注2：该软件没有异或符号，处理方式是将异或运算写成。

在电路中选用了相应的虚拟仪器后，将需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的观测口相连（如下图），可以用虚拟示波器同时观测电路中两点的波形。

双击虚拟仪器就会出现仪器面板，面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。以上图为例，双击图中的示波器，就会出现示波器的面板。通过Simulation工具栏启动电路仿真，示波器面板的窗口中就会出现被观测点的波形，如下图所示。

第五节 电路实例

这节将以3个电路实例说明Multisim在电路设计和分析中的使用方法。Multisim的基础是正向仿真，为用户提供了一个软件平台，允许用户在进行硬件实现以前，对电路进行观测和分析。

例1．构造同步16进制计数器，并用7段数码管进行观测（文件名：counter.msm）。通过运行仿真验证电路功能。在这个电路的基础上将计数器改为10进制，并通过仿真验证修改结果是否正确（注：显示0~9）。

首先选用T触发器和带译码的7段数码管和与门一起构成4位16进制计数器如下图。在电路中选用1Hz矩形波发生器，通过仿真观测运行的情况。

使用异步置零法，在图中加入反馈电路，当触发器的状态变为1010时通过Reset端对触发器进行清零。电路设计结果如下图。通过仿真可以观测到电路已经成为10进制计数器（文件名：counterb.msm）。

例2．分析已经给出的阶梯波发生器。电路如下图（文件名：Stepwave.msm）。通过运行仿真观测电路的功能，通过改变信号源的参数来改变阶梯波的频率，同时用示波器进行观测。

从图中可以看到，电路大致分为两个部分，上部分为4个T触发器和相应门电路构成的16进制计数器，下部分为D/A转换器。电路的信号源为矩形波发生器，通过示波器观测到的波形如下图。

[编辑本段]Multisim10安装

1.下载软件可以到官方下载完全试用版

2.ftp://ftp.ni.com/evaluation/EWB/NI_Circuit_Design_Suite_10_0.exe 3.输入安装序列号，完成安装。4.导入许可文件，完成软件安装 a。安装Multisim。

b。进入开始—所有程序—National Instruments—NI License Manager。c。选项—安装许可证文件，装入许可文件，完成完全

第二篇：Multisim仿真软件在数字电子技术教学中的应用

Multisim仿真软件在数字电子技术教学中的应用

摘 要 在数字电子技术课堂中利用Multisim仿真软件进行教学演示，使得枯燥乏味的教学活动变得生动有趣，激发学生学习兴趣，提高学习积极性，增强教学效果。该软件还可以在电路设计及电路制作等其他实践和创新环节开发出更大更广泛的应用。

关键词 Multisim；动态仿真；数字电子技术

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（202_）06-0017-03

在数字电子技术课堂教学中，教师经常需要讲解一些电路图、波形图、时序图等图形，传统的方法无非就是黑板、多媒体投影等形式，以便增强学生对知识要点的理解。但这里有个明显的问题，对大部分教师而言，要花大量的时间在黑板上或者PPT上把各种电路图、波形图或者时序图等精准地画出来，往往是事倍功半，因为画那些图形既费时又费力。从学生角度，也无法正确理解这些图的变化与参数之间的对应关系，与实际明显脱节。这样的学习很难引起学生的充分注意，因而也就不容易建立学习兴趣，所以学习效率也往往较低。结合现代职业教育的理念，这种教学模式和教学过程理论联系实际明显不够，学生的学习积极性不高也在所难免。

Multisim仿真软件中有强大的元器件库和仪表库，可以充分利用软件中这些强大库功能，同时针对学生的知识结构梳理出数字电子技术知识重难点，根据重难点绘制好电路图并将电路图进行动态仿真演示。Multisim仿真软件运行时的波形图、时序图等是动态效果图，很容易集中学生的注意力。在浅化知识点的同时，内容讲授过程变得更生动有形，课堂氛围既严谨又活泼，学生在潜移默化中提高了兴趣，从而增强教学效果。Multisim软件简介

Electronics Workbench（EWB）也称为“虚拟电子工作平台”，是加拿大IIT公司在20世纪八九十年代推出的用来进行电路仿真与设计的EDA软件。美国国家仪器仪表公司（National Instruments）在202_年将IIT公司兼并，MultiSim成为NI公司的电路设计软件的套件之一。202_年初，NI公司推出NI Multisim10。NI Multisim10具有丰富而强大的仿真分析能力，各种虚拟仪器设备，可以完成各种电路分析方法，以便帮助设计人员深入分析电路性能，提高设计效率，优化电路设计。在数字电路教学上的应用

以JK触发器为例 数字电路教学中，JK触发器属于比较难进行阐述和表达清楚的，学生也难于理解其中的原理的知识点。运用传统的教学方法来阐述JK触发器原理的时候，通常是通过布尔代数表达式来进行推导，通过推导得出JK触发器真值表；然后以真值表为基础，进一步画出JK触发器的时序图。现在看来，这种教学过程往往教师是主体，因为自始至终都是教师在推导演算JK触发器的真值表和表达式。整个过程中大部分学生无法得知教师所讲的JK触发器的硬件电路连接过程、输出波形变化与JK输入端高低电平的对应关系。

但是如果使用Multisim软件，通过软件把电路按图1连接好，同时将电路输出端与状态指示灯也连接好，那么时序图将用实时的示波器或逻辑分析仪来替代。通过两个开关A、B的组合，产生00、01、10、11四种状态的输入信号，然后在触发器的J端、K端分别接入00、01、10、11四种状态的输入信号，JK触发器的输出端Q和-Q的两个状态指示灯就会做出相应的亮灭变化。显而易见，这样的教学设计更加直观、明了，符合中职学生的认知规律，更能激发起学生的兴趣。教师引导学生分组做演示、讲解；学生提问、答疑；学生填表并汇报演示结果，小结。学生得到表1所示真值表。Multisim中电路原理图如图1所示。

通过仿真软件仿真完成JK触发器真值表的推导以后，接下来进一步学习JK触发器的功能。打开逻辑分析仪或者四踪示波器，然后对照真值表对JK触发器的功能做进一步分析。图1是一个波形图，图中示波器界面上同时显示了信号发生器的输入波形、JK触发器JK=11时的两个互补输出端Q和-Q波形。开关AB分别有四种不同输入组合状态，输出结果往往就不同。一方面指示灯表达了输出状态，另一方面输出又有波形显示，这样JK触发器的输入与输出结果之间到底是怎样的关系，通过图形动态演示很容易引人入胜并深入理解。由于该仿真软件提供了同时具备4个输入通道的示波器，同时显示16路信号的逻辑分析仪，这极大地方便了电路的仿真效果，也为课堂教学提供了极大便利。

总之，通过该软件的波形演示，能非常方便地将好几路信号同时显示在一个屏幕上，这样一来，学生和教师就能很方便地比较各信号之间复杂的对应关系，极大地增强了教学效果。

以计数器为例 在讲解计数器过程中，很多教师会根据以往经验积累，在讲解完计数器电路原理后，就直接根据计数器原理中的结论展示出计数器输出的时序图。然而在这个过程中，学生同样不知道电路的硬件连接、设置方法和计数器计数原理。有了Multisim软件的参与，相当于现场进行实验演示，教师可以很方便地利用软件搭建好所要讲解的电路，现场进行演示，然后让学生直接观察运行过程和结果（如图2所示）。可以确定的是，当学生一看到数码管上变化跳动的数字时，他的注意力更容易集中，同时兴趣倍增。电路理论的分析正确是否，都可以通过仿真软件对所搭建的电路进行仿真，查看运行结果。这样学生也会更愿意通过自己对电路的逻辑分析，把逻辑分析结果与软件仿真结果进行对比，验证自己分析是否正确，极大增强学习主动性。

随着教学过程的进一步深入，最后教师得出的时序图（图3），以动态的形式与学生讨论分析，相对于书本上静态图形而言，这种现场实时的、动态的图形不仅直观明了、简单易学，而且更有吸引力、说服力，教学效果更好。结论

学生在数字电子技术的学习中经常因各种逻辑关系而无所适从，教师在数字电子技术讲解过程中因各种波形图和时序图的绘制和讲解费时费力而心力交瘁。通过以上两个数字电路教学中的例子介绍，利用Multisim仿真软件可以使教师在教学实施过程中应用自如、逻辑清晰；学生在学习过程中也兴趣十足，理解透彻。这样，教师的教学和学生的学习都变得非常有趣，教师和学生都可以对数字电路进行逻辑分析和判断，把逻辑分析结果与软件仿真结果进行对比，验证自己分析是否正确。在这个过程中，既可以掌握数字电路的知识，也可以掌握电路连接、电路仿真等其他相关知识和技能，一举多得。

第三篇：基于multisim的虚拟仿真软件在数字电子技术教学中的应用(精)

Equipment Manufactring Technology NO.11, 202_ 收稿日期 :202_-09-23作者简介 :孙晓艳(1970— , 女 , 湖北襄樊人 , 讲师(工程师 , 南京航空航天大学工程硕士研究生 , 从事电子技术的教学与研究。

基于 multisim 的虚拟仿真软件在数字电子技术 教学中的应用 孙晓艳

(无锡职业技术学院工业中心 , 江苏 无锡 214121 摘要 :虚拟教学和虚拟实验是未来高等教育中最具优势、最具发展潜力的一项技术 , 尤其是在高职院校进一步加强网络基础建设、数字 化建设以及信息化教学的背景下 , 借助基于 multisim 的虚拟仿真软件有利于教师不断完善教学内容 , 提高教学效果 , 开发学生的创造潜 力。就这一软件在数字电子技术课程中辅助电子技术理论教学、补充实验设备不足、提高课程设计质量、渗透素质教育等方面作了有益 地研究与探索。

关键词 :虚拟实验;multisim;数字电子技术 中图分类号 :G642.0 文献标识码 :A 文章编号 :1672-545X(200711-0152-03 “数字电子技术” 是电子、通信、计算机、机电等类专业的 重要基础课。长期以来 , 课程的主要任务一直强调数字集成电 路内部电路的设计方法与分析方法的研究 , 与高职专业更注重 学生掌握各种数字集成电路器件的外部特性与实际应用的培 养目标相违背。因此 , 如何从高职教育的特点出发 , 紧跟数字技 术的发展 , 搞好课程的教学改革 , 提高教学质量 , 是教学中一个 十分重要的课题。按照这种思路 , 在教学中引入基于 multisim 的虚拟仿真软件 , 本文就这一软件在数字电子技术课程

中辅助 电子技术理论教学、补充实验设备不足、提高课程设计质量、渗 透素质教育等方面作了有益地研究与探索。

1基于 multisim 的虚拟实验系统的特点

虚拟实验是一种用虚拟仪器、设备代替传统的实验仪器和 实验设备进行实验 , 对实验结果的性能和实验过程中产生的 “虚拟电路或设备” 进行预测和评价 , 从而缩短实验操作时间和 设计周期 , 降低实验成本的技术。

在数字电子技术课程中实现虚拟实验的关键技术是必须 有一套交互性强、开放度高、易操作的设计软件。虽然实现这一 功能的软件很多 , 但考虑到高职数字电子技术课程教学内容 多 , 学时紧的特点 , 选用了加拿大 Interactive Image Technologies 公司推出的电路仿真与绘制软件 M ultisim , 其具有以下特点 :(1 采用直观的图形界面创建电路 :在计算机屏幕上模仿 真实实验室的工作台 , 绘制电路图需要的元器件、电路仿真需 要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;(2 软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似 , 可以实时显示测量结果。

(3 软件带有丰富的电路元件库 , 提供多种电路分析方法。(4 作为设计工具 , 可以同其他流行的电路分析、设计和制

板软件交换数据。

(5 还是一个优秀的电子技术训练工具 , 利用它提供的虚 拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验 , 仿真电 路的实际运行情况 , 熟悉常用电子仪器测量方法。

随着高校网络基础建设、数字化、信息化建设的步伐 , 学生 对 M ultisim 软 件 的 运 行 环 境 Windows98/202_/xp 等 都 很 熟 悉 , 因此学生已具备学习和使用 multisim 的基础知识。

2数字电子技术课程教学的现状

目前在全国范围内开展的示范院校的建设过程 , 正是推进

高职教育教学改革发展、催人奋进的一种机制。因此 , 在数字电 子技术课程的设置、整合、内容的精选和组织教学方面应坚持 “两个相适应” 为原则 , 即课程的设置与岗位技术应用能力或实 物操作能力培养相适应 , 深度与大专层次的高等技术应用型人 才相适应。理论知识突出必备的基础和应用性 , 不刻意强调系 统性而侧重适用性和针对性;不强调繁杂的理论推导而侧重应 用能力的培养 , 取得了较好的教学效果 , 但也发现学生在学习过程中存在以下问题 :(1 理论教学过程中 “教学练” 有待加强 在理论教学中 , 如果

“教” 只是传统意义上的老师在黑板上 一味灌输知识那种填鸭式的教学 , 在教学的全过程中教师就很 难充分调动学生的主动性 , 突出受教育者的积极参与 , 按照传 统的教法 , 往往大半学期过去了 , 学生只知道各种数字器件的 名称和内部电路原理 , 但不清楚学了有什么用 ? 更不知道如何 用这些器件组成数字电路系统。因为缺乏一个 “练” 的平台 , 这 里的 “学” 也仅仅是学会老师所教的知识 , 而更重要的学习的方 法 , 自学能力的提高 , 学生独立思考能力和创新能力的培养却 存在一定程度的缺失。

152 《装备制造技术》 202_年第 11期(2 实验教学有待加强

在数字电子技术实验教学中 , 传统的教学方法是要求学生 完成某一典型电路的验证 , 其内容、步骤、电路、仪器等都是事 先安排好的 , 学生只须按照实验指导书安排的顺序就能完成实 验 , 或者即便学生有不同的思路 , 但因受实验条件限制也无法 开展实验。这样造成的结果是限制了实验内容和形式的丰富多 彩 , 通过实验

学生虽然能够学会一些仪器的使用和操作技能 , 但这样的实验结果和实验报告往往是千篇一律、大同小异 , 不 能真正提高学生分析问题、解决问题的能力 , 也难以激发他们 的求知欲和创新精神。

(3 课程设计时学生的设计思想很难达成

在传统数字电子技术课程设计中 , 要耗费很多时间来分析 和搭建电路 , 然后用相应的测试仪器进行测量 , 这样设计开发 时间长、效率低 , 一旦出错 , 往往要重新更换元器件 , 参数修改 也不方便 , 不利于设计者高效完成设计思想。

针对以上情况 , 数字电子技术课程改革以课堂和教师为中 心的传统教学组织形式 , 根据高职数字电子技术课程的特点 , 在教学过程中引入 M ultisim 软件 , 把学生的理论知识学习、实 践能力培养和综合素质提高三者紧密结合起来。

3基于 multisim 的虚拟实验系统在数字电子技术教 学中的应用研究 在数字电子技术课程中引入 multisim 的理论基础是建构 主义学习理论 , 建构主义认为 , 知识不是通过教师传授得到 , 而 是学习者在一定的情景即社会文化背景下 , 借助其他人(包括 教师和学习伙伴 的帮助 , 利用必要的学习资料 , 通过人际间的 协作活动而实现的主动构建知识意义的过程。“情景”、“ 协作” “会话”、“ 意义建构” 是学习环境中的四大要素。

下面以基于 multisim 的虚拟实验系统在数字电子技术教 学中的具体应用为例说明 :(1 有助于创建丰富的学习情景及 “教学练” 相结合 情景是建构主义学习环境的首要内容 , 情境设计是创造与 所学知识和技能主题相关的 , 能促进与支持学生学习的尽可能 真实的环境 , 为学生自主学习创造条件。数字电子技术是一门 实践性较强的课程 , 在教学中要创设 “情景” 一般只是采用课堂 演示实验 , 但通常在高职院校中可能会遇到实验仪器匮乏、电 路受温度等环境影响大等困扰 , 造成失真或仪

器精度直接影响 教学效果等情况 , 而利用 multisim 软件实际电路作为一种真实 表现电路工作状态的开放灵活的示教手段 , 把实验室和课堂有 机地融为一体 , 则解决了上述种种问题。

例如 , 在讲典型集成计数器芯片这一节课内容时 , 利用工 业中心的资源优势 , 将理论教学选在配备了 multisim 软件的机 房里进行。首先由教师将实训项目 “计数显示器” 引入 , 并利用 计算机模拟真实实验室的工作台 , 让学生观察实验结果如图 1所示 , 该实训电路的功能是对输入脉冲的个数(0~9 进行递增 计数 , 并通过译码显示电路将所计的脉冲数显示出来 , 并提出 问题 :74HC161芯片的功能是什么 ? 为什么称之为计数器 ? 学 生带着问题听老师讲解电路原理 , 使其认识到掌握相关知识和 技能是完成项目制作本身的需求 , 而不是教师对学生的刻意要 求 , 以达到在学生头脑中产生主动建构的过程。

在给学生时间自己练习的过程中 , 为了完成这个项目学生 必须先去查手册 , 了解计数器、译码器、数码管、与非门等器件 的管脚连接和功能表 , 虽然他们此时还不能理解功能表 , 通过 实训项目的制作和测试 , 学生就能很容易地弄清楚这些器件的 功能和每个管脚的作用。与此同时还学会了查手册 , 如何通过 查手册获得数字电路器件的使用方法 , 这对数字电路设计制作 者来说是十分有用的技能。另外 , 在教学内容上和习题中安排 了许多诸如同类芯片如何级连 ? 如何进行功能扩展 ? 如何用通 用计数器构成任意进制计数器等等这样一些在实际工作中十 分有用的技巧和方法 , 同时通过机房各机联网的优势 , 创造一 个互动的能相互促进共同提高的协作环境 , 构建学生与学生之 间 , 学生与老师之间的语言沟通渠道。让学生共同来参与分析、训练 , 在整堂课中 “讲学练” 相结合 , 取得了较好的教学效果。

图 1计数显示器 图 2模拟面板布线

(2 有助于加强实验教学效果和提高实验设施利用率 高职教育不是造就学术精英 , 而是以适应生产、建设、管 理、服务第一线需要的高素质技术应用型人才为培养目标。因 此在培养过程中 , 必须重视实践能力的培养 , 重视职业经验和 职业技

能的获得 , 实验教学是高职教育的主体教学方式之一。实验通常包括实验前的预习, 实验的组织 , 实验报告的撰

153 Equipment Manufactring Technology NO.11, 202_ 写三个环节 , 在传统实验教学中由于普遍存在实验内容多、上 课人数多、资金和仪器套数不足、实验课教师人数紧缺、实验课 课时又十分有限等问题 , 而实验前由于学生看不到仪器 , 不能 实际进行仪器操作 , 只能看讲义预习, 因此往往在真正的实验 过程中赶时间测数据 , 难以做到深入理解实验方法 , 更不能进 行深入的实验研究。

multisim 软件功能强大 , 几乎能够仿真所有的数字电子技 术实验 , 在这样一个生动活泼、形象逼真的学习环境中预习后 , 再到实验室进行实验时 , 一些注意事项、实验原理、仪器使用方 法等由于已经基本掌握 , 这就大大提高了实验效率。特别是一 些设计性实验 , 学生在实验前利用 multisim 提供的实验平台 , 自己设计好实验方案和实验步骤进行仿真 , 可以很好地避免盲 目操作 , 拓展了学生的思维发展空间。更为重要的是仿真实验 的引入突破了时间和空间的限制 , 使实验场地不再局限于传统 意义的实验室 , 网络机房、EDA 实验室甚至宿舍都可以用来进 行实验 , 做到一机多用 , 一室多用 , 学生利用校园网或互联网还 可随时随地上网进行预习、实验、讨论和提交实验报告 , 从而大 大提高了实验设施的利用率。

(3 有助于学生创新能力的培养

高职毕业生上岗后的主要工作是解决生产过程中的各种 技术问题 , 从事诸如工艺革新、技术改造、事故处理、质量监测、设法降低成本和消耗、提高生产效率等工作 , 这就要求学生的 实践能力不能仅仅停留于操作阶段 , 要具有较强的分析判断能

力 , 要有解决实际问题的综合能力与手段 , 还要有在技术应用 性层面上一定的规划、设计、开发能力和创新能力 , 为此 , 高职 教育将课程设计与创新课程作为实践教学的重要内容。

由于有些实验设备昂贵 , 特别是较为先进的实验设备 , 许 多学校资金不足难以购买 , 这种设施无法在课程设计中给学生 提供探究学习的场景 , 因此创新精神、能力、素质等的培养无从 谈起。但随着科学技术日新月异 , 新产品换代周期日趋短暂 , 职 业的分化与复合成为必然 , 产生了许多与高新技术直接有关的

新的职业岗位 , 这些岗位 , 需要大量技术应用型人才。作为将来 要在这类岗位解决生产、技术、工艺、管理等一系列问题的高职 学生 , 在校期间 , 又必须了解专业技术未来发展方向 , 熟悉并掌 握岗位所需的关键技术。为此 , 高职教育要将与未来职业岗位 相关的新技术、新工艺、新材料、新设备等引入实践教学 , 按照 更高的职业资格要求 , 按照生产实际的规范等对学生进行培养 与训练。仿真软件的引入使学生既掌握了一种新的电子电路设 计软件 , 又掌握了一门新型的实验分析方法 , 尤其利用 multi-sim 作为课程设计实物制作前的设计分析工具 , 能充分发挥学

生的主观能动性和创造性 , 并按照可持续发展的思路为学生储 备一定的理论知识和实践技能 , 达到用先进、高新、超前的实用 技术培养、训练学生的目的。如果和 PCB 软件模块 Ultiboard 配 合使用 , 可以完成电路原理图输入、电路分析、仿真、制作印刷 电路板全套自动化工序 , 对培养学生的工程实践的观点大有裨 益 , 图 2为该软件在面板上模拟布线。

4结论

基于 multisim 的虚拟实验系统有利于教师不断完善教学 内容 , 提高教学效果 , 使学生在掌握基础知识外 , 适当引入科学 技术发展新成就 , 在学生自身能力基础上

有效地发挥其主观能 动性 , 开发了学生的创造潜力 , 但它只能辅助数字电路教学 , 而 不能代替理论和实验教学 , 并且由于许多因素的限制 , 还需要 在今后的实际教学中扬长避短 , 不断完善。

参考文献 : [1][2][3]The Application of Visual Simulate Software in Digital Electricity Technology Teaching Based Software M ultisim SUN Xiao-yan(Industrial Center of Wuxi Institute of Technology , Wuxi Jiangsu 214121, China Abstract :Visual teaching and visual experiment is one of the most advantaged and potential technologies in the future higher educations, es-pecially in the time that higher vocational college.In order to strengthen the basic network infrastructure, digital construction and information teaching , it is very useful to improve teachers ’ teaching contents, offer good teachings effects and develop students ’ creative potential by us-ing the simulate software M ultisimto.The software has widely used in the digital electricity technology course such as assisting electricity theo-ry teaching, supplying the lack of experiment equipment, developing the quality of curriculum design and penetrating quality education, all that have been researched beneficially.Key words :visual experiment;M ultisim;digital electricity technology 李 洋.EDA 技术使用教程 [M ].北京 :机械工业出版社 ,202_.于 枫 , 张建新 , 王秀成.电子系统仿真分析教程 [M ].北京 :科学出

版社 ,202_.王任平.M ultisim2001软件在电子电路中的应用 [J].计算机仿真 ，202_,20(12:133-135,139.154

第四篇：Multisim在电工教学中的应用论文

[摘要] 本文在介绍Multisim9基本功能的基础上,结合电工电子教学实践,进行大胆的尝试,通过一些典型的实例,提出仿真方法和并给出仿真结果,达到了直观教学,一定程度上替代实验实习教学,以达到帮助学生理解原理,提高分析能力的目的。

[关键词] EDA仿真 Mulitisim 电工电子教学

本人从事电工电子教学十数年,深知电工电子理论对于学生的困难,所以在教学中,力求把能开的实验、能上的实习课均尽量开设,虽然因陋就简,或者只是蜻蜓点水,但学生兴致很高,取得了较好的效果。可是学生往往只是满足于好奇心,并不能弄清个中道理。因而直观的实验并不能完全替代理论教学,那么能否兼顾基础理论和直观性呢?笔者选择了仿真的手段,从早期的Electricity WorkBench到后来的Multisim2001,直到现在的Multisim 9,都进行了适时的了解与应用,下面就一些典型的电工电子问题举例说明。

一、Multisim 9的快速入手

启动Multisim9后,首先要绘制出一个电路,建立电路主要用到两个工具栏:元件和仪器,那么我们就要认识这两个工具栏。如果没有这两个工具栏,可以在菜单栏中的“视图”“工具栏”的下拉菜单中勾选“元件”和“仪器”即可。

1.元件工具栏

元件工具栏主要让我们放置一些常用的电路元器件,各图标的含义是:电源元件、模拟元件、基础元件、三极管、二极管、TTL集成电路、CMOS集成电路、机电类元件、指示器和三种杂项元件、射频元件等。其中我们常用到的是电源元件和基础元件,基础元件中包括电阻、电容和电感等。

2.仪器工具栏

仪器工具栏主要用于放置各种虚拟仪器,这些仪器分别是万用表、失真分析仪、功率表、示波器、信号发生器、频率计、四踪示波器、安捷伦信号发生器、波特图示仪、字发生器、逻辑转换器、IV分析仪、逻辑分析仪、安捷伦万用表、网络分析仪、安捷伦示波器、测量探针、频谱分析仪、泰克示波器等。

3.绘制简单电路

我们以最简单的串联电路为例,先单击元件工具栏中的电源元件图标,将弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择“POWER_SOURCE”(电源),在“元件”中选择“DC_POWER”(直流电源),再单击“确定”,然后在电路窗口的适当位置单击,就向Multisim仿真软件中引入了一个直流电源,双击它的图标,可以在“参数”中改变其电压(Voltage)大小,或者在“标签”改变它的名称,在这里我们没作任何改动,就用它的默认值。接下来再添加两个电阻:单击元件工具栏中的基础元件图标,同样也弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择“RESISTOR”(电阻),在“元件”中分别选择“20Ω”和“30Ω”,放入电路窗口,为美观一点,单击电阻的图标,可在菜单“编辑”的下拉菜单中选择“90°顺时针方向”将它们竖直放置。

Multisim仿真中必须要有接地点以便于仿真分析中计算各节点电位,所以一定要向电路中引入一个接地端,方法和引入电源的基本相同,只是在“元件”中选择“DGND”(数字地)或“GROUND”即可,如果没有引入接地端就会出现“电路没有接地,仿真需要至少一条地线”的错误提示。

为能观察仿真的结果,还必须添加一些测量仪表,这里我们添加两个万用表分别用来测量电路中的电流和R1两端的电压,添加的方法是在仪器工具栏中选择万用表的图标单击,然后在电路窗口适当位置单击便放置了该万用表,双击万用表的图标,会出现该万用表的面板,使万用表XMM1工作于直流(—)电流(A)的测量方式,万用表XMM2工作于直流(—)电压(V)的测量方式(这是默认的工作方式)。

最后将电路元件和测量仪器连接起来,连接它们只要单击其引脚,然后移动鼠标到欲连接的另一引脚并单击即可,很是方便,连好的电路后,打开仿真开关,或按快捷键“F5”便开始运行仿真程序,两表测量出电路中电流为240mA、R1的电压为4.8V,这个结论我们很容易用《电工基础》的知识来验证。

二、基本定理定律的验证

电路原理中有很多定理、定律,这些基本定理、定律的掌握和应用对学生学习电路原理有着莫大的帮助,下面我们通过Multisim9来验证其中的一些定理、定律。下面以叠加原理为例加以说明。

叠加原理是分析线性电路的一个重要规律,它是指多个电源组成的线性电路,各支路电流(或各元件电压)等于各电源单独作用时产生的相应电流(或电压)的代数和。

如图所示电路,两个电压源V1、V2和电阻R1、R2、R3构成复杂电路,两个开关J1和J2用于控制这两个电压源是否起作用,首先按A键使电压源V1起作用,而V2则不接入电路用导线替代,相当于电压源V1单独作用,如(a)图所示,此时测得电流表示数为0.300A,同样使电压源V2单独作用,如(b)图所示,测得电流表示数为0.450A,然后再让两个电压源均起作用,如(c)图所示,测得电流表示数为0.750A。显然0.750A=0.300A+0.450A,故验证了叠加定理。

Multisim9仿真软件的功能非常强大,不仅有大量的元器件库、逼真的虚拟仪器,甚至还具有一些3D效果的元件(笔者使用的是汉化了的Multisim9教育版),仿真分析方法也比较全面,既可在电子教学中充分展示其“才能”,也可以在EDA中“大显身手”。但仿真软件也不是万能的,它只是作为一种辅助手段为我们的教学或设计服务,我们应该将仿真与实践相结合,努力培养出符合社会需要的应用型人才。

参考文献:

[1]周凯.EWB虚拟电子实验室—Multisim7&Ultiboard7电子电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社,202_.6.[2]赵世强,许杰,荆炳礼,王兴亮,王瑜.电子电路EDA技术 [M].西安:西安电子科技术大学出版社,202_.7.[3]杨欣,王玉凤,刘湘黔.电路设计与仿真—基于Multisim8与Protel2004[M].北京:清华大学出版社,202_.4.

第五篇：电工电子技术及应用

《单相半波整流电路》教学设计

教学目标：

1、知识目标：①掌握半波整流电路的电路图及工作原理②熟记整流

二极管的有关参数及计算公式。

2、能力目标：①会进行半波整流电路工作原理的分析②会进行整流

二极管的选择。

3、德育目标：①通过分组讨论培养学生的合作精神集体荣誉感②

养成严谨认真的学习习惯。

教学重点：半波整流电路的工作原理

整流二极管的选择 教学难点：半波整流电路的工作原理分析 教学用具：计算机

教学方法：先学后教法、练习法、分组讨论法

教学设计：单相半波整流电路在书上讲的比较笼统，为了使学生容易理解，我把教材做了处理，增加了一些实用的内容。在教法上本着以“教师为指导，学生为主体”的思想，充分调动学生的积极性，发挥学生的创造力。

教学过程：

一、引入：

1、课件出示问题

问题

1、整流原理是什么？

问题

2、二极管的单向导电性是什么？ 问题

3、整流分为哪几种类型？

2、学生回答，并课件出示答案。引出新课，出示教学目标。

二、新课

（一）电路图

1、学生看书，在笔记本上画出电路图并标上各部分名称（教师巡视规范学生画图）

2、教师以课件形式出示电路图并提问学生各部分名称。

（二）工作原理分析

1、学生先看书并分组讨论该电路的工作原理。

2、教师提问学生分组讨论的结果。

3、教师引导学生结合波形图分析总结工作原理（课件出示）。

（三）电路的优缺点

1、学生看书在书上找出电路的优缺点。

2、提问学生，并指导学生在书上画出。

（四）负载上的电压电流公式及选择整流二极管

1、教师以课件出示负载上的电压电流公式

UO=0.45U2

IO=

Uo RL2、教师结合电路图分析得出ID UDRM公式

ID=IO

UDRM=2U2

（五）课堂练习

1、课件出示练习题

若负载电阻RL=0、9KΩ，Io=10mA，试求：①电源变压器次级电压U2 ②整流二极管承受最高反向电压UDRM

③流过二极管的平均电流ID

2、教师分析题意：①已知RL Io求U2，先利用UO＝IoRL求UO，②利用UDRM=2U2求UDRM ③利用ID=IO可求ID

3、学生练习教师巡回指导。

4、师生共同总结解题步骤：

（1）根据U2与UO的关系及已知条件确定U2（2）根据ID=IO的关系确定ID（3）根据UDRM=2U2（4）选择整流二极管时，二极管的参数应稍大于所求的ID、、UDRM

三、小结：学生自己总结本节课的收获，教师用课件梳理知识。

四、作业：完成课件出示的习题。（1）画出半波整流电路图

（2）若负载电阻VO=90V，IO=10A试求：①电源变压器次级电压U2 ② 整流二极管承受最高反向电压UDRM ③流过二极管的平均电流ID