Multisim10在电工电子技术实验教学中的应用

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2024年4月6日发(作者：)

２０１２年第３期　

（总第１４卷１５１期）　

大众科技　

ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥＪ　

Ｎｏ．３。２０１２　

（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　Ｎｏ．１　５１）　

Ｍｕ　Ｉｔ　ｉ　Ｓ　ｉ　ｍ　１　Ｏ在电工电子技术实验教学中的应用　

张航　

（广东石油化工学院机电工程学院，广东茂名５２５０００）　

【摘要】针对电工电子技术实验教学中经常存在的问题，从实验教学改革创新思路和提高学生学习兴趣以及培养学生对　

电路的设计、分析和开发制作能力的角度出发，通过应用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０软件完成仿真实验的三个实例，分析了Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０强　

大的功能与技术特点，阐述了Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０仿真软件在实验教学应用中的仿真过程及结果分析，能使学生更好地掌握课程的内　

容。　

【关键词】电工电子；实验；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０；仿真；电子平台；虚拟　

【中图分类号】Ｇ４３４，ＴＰ３９１．９　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００８—１１５１（２０１２）０３—０１５９—０２　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｌ　Ｏ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　

ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｄｅａｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’　

ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ｉｎ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｏ　ｃｕｌｔｉｖａｔｅ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈ　

ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　

ｉ０　ｐｏｗｅｒｆｕｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｔｏ　ｂｅｔｔｅｒ　ｍａｓｔｅｒ　

ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｕｒｓｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ：Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ；Ｖｉｒｔｕａｌ　

随着计算机软硬件与微电子技术的发展，通过软件虚拟　器、双踪示波器、直流交流电源、波特图仪、逻辑分析仪、　

的方法，用计算机辅助设计实验电路，仿真实验的实现过程，　逻辑转换器、频谱分析仪等。它们提供快捷、简单的分析界　

可以解决传统实验方法的诸多不利因素，激发学生对实验的　面，能直接显示、存储仿真的数据和波形。　

兴趣，加深对实验的认识和理解。Ｍｕｌｔｉｓｉｍ就是在这种需求　

拥有强大的仿真分析功能，如静态工作点分析、交流分　

的基础上发展起来一种新型专业仿真软件，它可以在电子平　

析、瞬态分析、时域分析、噪声分析、傅立叶分析、灵敏度　

台上直接搭建虚拟实验电路甚至装置，仿真演示整个实验的　分析等近２Ｏ种分析方法，可以对电路中的元器件设置各种人　

实现过程，监视检测实验过程，最终实现实验如期的结果，　为故障，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。采用多　

因而在电工电子等课程的实验教学中得到广泛应用ｕ　。　

种仿真分析方法可以提高对电路分析的效率，缩短电路设计　

１　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０功能概述　

的周期。　

可以设计、测试和演示各种电子电路，适合包括电工学、　

Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０是一款知名的ＥＤＡ计算机仿真软件，也称　

模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等电　

“虚拟电子工作台”，由加拿大ＩＩｒ公司于２００７年推出最新　

路仿真使用　。　

的Ｍｕｌｔｉｓｉｍ版本。在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０软件有　

个完整的集成化设计环境，可将原理图的创建，电路的测　

２　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０软件的仿真应用实例　

一

试分析，结果的图表显示等全部集成到同一个窗口中，是一　

Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０软件进行实验仿真时的基本步骤为：利用　

个原理电路设计及功能测试的虚拟仿真软件。　

电子平台搭建电路一设定各元器件的参数选项一选用虚拟仪　

它的元器件库提供数千种电路元器件，可选用实际元件　

器仪表一设定仿真分析方法一启动Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　ｉ０仿真一分析　

和虚拟元件，用户也可以根据元器件生产厂商的产品使用手　

册提供的信息新建或扩充已有的元器件库。　

仿真结果。下面就通过几个实例来分析Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０在电工　

虚拟测试仪器仪表种类齐全，如万用表、函数信号发生　

电子技术实验教学中的应用。　

【收稿日期】２０１２一Ｏ１—１６　

【作者简介】张航（１９７０一），男，广东茂名人，广东石油化工学院机电工程学院工程师，从事机械设计制造及其自动化、　

电气工程领域的研究。　

一

１５９—　

２．１　基尔霍夫定律实验仿真　

实验电路的搭建见图１：　

图１基尔霍夫定律实验的仿真电路　

仿真结果：用万用表分别测量两路电流和各电阻元件上　

的电压值见下表。　

根据上表数据可以得出：相对电路Ａ点，Ｉ１＋Ｉ２＝１３；相　

对电路的左边支路符合∑Ｕ＝０，右边支路也符合∑Ｕ＝０，分别　

满足基尔霍夫定律和电压定律，从而验证基尔霍夫定律的正　

确性。　

２．２晶体管共射极放大器实验仿真　

实验电路的搭建见图２：　

图２晶体管共射极放大器实验的仿真电路　

图３　晶体管共射极放大器的仿真示波波形图　

仿真结果：如图３，先把函数信号发生器输出置零，调　

节电位器Ｒｗ的值，调试静态工作点，然后通过设定函数信号　

发生器输出正弦波的频率和幅度，进行电路动态指标测试，　

用示波器显示放大电路在各种工作状态下的波形，注意输入　

波形ｕｉ与输出波形ＵＯ的相位相反的关系，观察和比较不失　

真、截止失真、饱和失真时的波形情况，可测定电压放大倍　

数Ａｖ、输入电阻Ｒｉ、输出电阻Ｒ０等参数，也可以调节电位　

器Ｒｗ的值，观察静态工作点对电压放大倍数的影响和对输出　

波形失真的影响。　

２．３　５５５电路多谐振荡器实验仿真　

实验电路的搭建见图４：　

图４　５５５电路多谐振荡器实验的仿真电路　

由５５５定时器和外接元件Ｒｌ、Ｒ２、ｃｌ构成多谐振荡器，　

电路没有稳态，仅存两个暂稳态，不需要外加触发信号，利　

用电源通过Ｒ１、Ｒ２向Ｃ１充电，以及Ｃ１通过Ｒ２向５５５定时　

器７脚放电从而使电路产生振荡　。　

图５　５５５电路多谐振荡器的仿真示波波形图　

仿真结果：如图５，示波器可以观察到多谐振荡器的充　

电和放电的工作过程，电路ｕｏ端可向外输出方波信号。　

３结束语　

从上面的实例应用中可看到，Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０的仿真功能　

强大，与传统的实验方法相比，有如下突出的优点：不受时　

间和实验室条件不足的限制，可方便地对实验电路各参数进　

行有效测试和分析，实验速度快；实验中不消耗任何元器件，　

实验成本低；可有效避免传统实验方法所产生的各种误差，　

效率高；搭建和改进实验电路时修改方便；可直接打印输出　

实验数据、测试参数、曲线和电路原理图。因此，Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　１０　

在电工电子等课程教学和科研方面具有重要的意义。　

【参考文献】　

…１马风格，梁夏，李桂香．ＭｕｌｄＳＩＭ在电子线路实验教学中的　

应用探索　实验技术与管理，２００５，２２（１２）：７３—７４．　

ｆ２郑步生，吴渭．２］Ｍｕｌｔｉｓｉｍ２００１电路设计及仿真入门与应用　

『Ｍ１．北京：电子工业出版社，２００２．　

［３聂典，３］丁伟．Ｍｕｌｔｉｓｉｍｌ０计算机仿真在电子电路设计中的应　

用ｆＭ１．北京：电子工业出版社，２００９．　

［４］谢自美．电子线路设计、实验、测试（第二版）［Ｍ】．武汉：华中　

科技大学出版社，２０００．　

．

１６０．　

本文标签： 电路实验分析电子技术