Multisim仿真在电子实习教学中的应用

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  摘要:在电子实习中应用计算机仿真软件Multisim有助于学生更透彻地理解理论知识。根据叠加定理仿真教学中的课堂反馈,提出在电压电流的基础上增加功率计算。依照叠加定理的仿真验证过程,进而提出学生自主完成戴维南定理仿真验证的实验要求。学生需选取合适的元器件并完成电路设计,通过Multisim平台搭建电路,将仿真结果与理论计算值进行比对,使戴维南定理得以验证。经过教学试讲,引入Multisim取得了较理想的教学效果,由此证明Multisim仿真软件在电子实习教学中的可行性。
  关键词:电子实习; Multisim仿真;实践教学;叠加定理;戴维南定理
  中图分类号:G642        文献标识码:A        文章编号:1009-3044(2018)31-0182-03
  Application of Multisim Simulation in Electronic Practice Teaching
  RAO Jun
  (Shanghai University National Training Experimental Teaching Center for Engineering Training, Shanghai 200444, China)
  Abstract: Introduce computer simulation software Multisim into electronic practice can help subtends get a deeper understanding of theoretical knowledge. According to the feedback in Superposition theorem simulation course, power calculation is added besides voltage and current. Then according to Superposition theorem simulation, the students are asked to simulate Thevenin theorem independently. The students need to select appropriate components and design the circuit, and compare the measured results with the theoretical values in Multisim, so Tthevenin theorem is verified. After teaching trial, the introduction of Multisim simulation has achieved an ideal teaching effect. Therefore, Multisim introduction is viable in Electronic Practice Teaching.
  Key words: electronic practice; Multisim simulation; educational practice; Superposition theorem; Thevenin theorem
  1 引言
  电子实习是电子类专业一门重要的实践教学课程[1],主要以学生动手为主,培养学生掌握一定的电子操作、设计创新技能及工艺知识。电子实习是电子产品从电路设计、印制电路板、焊接、安装、调试、结果分析到最终成品验收的一个系统过程。内容设置包括焊接工艺基础训练;电子产品常用元器件介绍;电子仪器仪表的使用;调幅收音机的装配、调试;印制电路板的设计等。通过电子实习,可使学生初步了解电子产品的生产、制作、调试,巩固所学理论知识,提升专业技能和实际工作能力[2]。
  随着计算机技术和集成电路技术的发展,现代电子与电工设计已经步入了自动化的时代,针对目前大学毕业生就业的新形势,单纯传授知识的常规教学,难以满足当今企业的岗位要求。为适应就业新需求,将计算机仿真软件融入电子实习课程的学习中,可使学生更早接触计算机仿真软件,从而达到提升学生专业技能的目的[3] [4] [5]。
  2 Multisim概述
  2.1 Multisim软件的特点
  Multisim[6][7]是美国NI公司推出的电子电路仿真设计软件,是Electronics Workbench (简称 EWB) 的升级版本,具有界面直观、操作方便等特点,能更好地适应当今电子电路的仿真与设计需求。除了EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、字信号发生器、示波器、扫频仪等,Multisim还新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪,这些虚拟仪器与实物模型的外观及操作方式都完全相同,为学生创造了使用仪器的训练机会。此外,Multisim丰富的元器件库包含了万余种元器件供调用。Multisim平台不仅能实现模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路的仿真實验,还能通过其强大的分析功能深入了解和探讨电路的时域响应特性[8][9]。
  Multisim计算机仿真软件还具备功能强大的教学选项。教师可通过定制选用的仪器和分析,控制展示给学生的电路画面,并进行修改保存[6][10]。其电路限制功能则可以帮助学生快速找出连线错误,从而提高实验效率,节约调试时间。
  2.2 Multisim软件应用于教学的优越性
  Multisim仿真软件界面简单,像一个实验工作台[11][12],包含各种进行仿真分析的操作命令,软件中元件箱用于存放仿真元器件,仪表库用于存放测试仪器仪表。通过屏幕抓取的方式可选用元器件、创建电路、连接测试仪器仪表。Multisim可以交互控制电路的测量及运行过程,并实时显示测试结果。其直观的图形界面、简单的操作步骤、强大的测试分析功能,将虚拟仪表技术的灵活性扩展到了电子设计者的工作平台上[6]。将Multisim仿真软件应用于教学,可替代电子实习中的各种传统仪器仪表,在实验项目的开发上具有灵活多样性,使电子线路的仿真更高效,当改变电路连接或改变器件参数时,学生可以清楚地观察到该变化对电路性能的影响。因此,将计算机仿真技术融入电子实习课程中,能让学生充分发挥主观能动性,激发学生学习创新,提高学生对理论知识的理解及动手实践能力。