Multisim仿真教學模式范文

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《計算機仿真雜志》2014年第六期

1multisim仿真軟件介紹

NI公司研發的Multisim是一款專門為用戶提供的電子電路設計和測試仿真的軟件，目前此種軟件應用與各行各業，教育行業也作為電子技術專業教學仿真軟件，此軟件主要集成了目前世界最新的電子元件和MCU，并以圖形化為界面，符合標準的計算機輔助軟件應用需求，界面風格借助Windows，讓用戶具有親切感，更容易上手操作，此款仿真軟件的電路仿真完全符合電子技術相關理論原理，用戶可完全進行實際仿真。Multisim仿真軟件的優越性主要包括以下幾點:1)直觀的界面效果Multisim軟件借助Windows界面風格，軟件采用可視化的、圖形化的編輯界面，提供一個電子仿真的人機交互界面，軟件界面可形容為一個電子實驗工作室，可在其軟件界面添加各種電子元件，并通過連線形成各種電子電路，而且軟件集成了各種數據顯示功能，學生可以直接對所設計的電路進行測試，電路搭建原理完全與實際相結合，讓學生充分了解電子元件特效和特性，體會到電子技術實驗的真實性。2)種類繁多一款好的仿真軟件，需要充分仿真真實的各種電子電路，因此軟件內需要集成各類電子元件庫，而本文所介紹的Multisim軟件就具有這一優點，它提供了當前主流的應用元件庫，種類多達18000多種元件，每個元件都具有特定的符合和模型，方便用戶識別，而且每個電子元件具有屬性設置，用戶可以通過修改屬性參數對元件重新定位。與微軟系統軟件一樣，Multisim軟件還提供了用戶自定義元件模式，方便用戶進行元件模型的創建，更好的滿足用戶需求。3)仿真能力強大Multisim的仿真引擎是以SPICE3F5和Xspice兩種內核為主，不僅具有龐大的電子元件庫，而且還提供了大量的儀器儀表元件，利用Electronicworkbench增強功能，將數字和混合模式進行優化。Multisim軟件不僅可以設計仿真普通的電子電路而且可以進行電路分析，如傅里葉分析、失真分析、噪聲分析等，而這些分析在顯示還無法直接讓學生體會，同時也為學校節省了大量的資金來購置儀器儀表。4)多種仿真測試儀器Multisim作為專業的電路和電子元件仿真軟件，集成了22種虛擬儀器:比如Multimeter(萬用表)、FunctionGenerato-er(函數信號發生器)等，虛擬儀器的使用方法和真實一致，而且可以通過設置其屬性參數來顯示不同信息，在Multi-sim14版本，將提供虛擬儀器自定義功能，方便用戶做到靈活設計搭建和仿真分析實驗。5)分析功能強大ACAnalysis(交流分析)、TransientAnalysis(瞬態分析)、FourierAnalysis(傅里葉分析)等這些軟件分析功能，是Multi-sim軟件的一大特色，用戶根據仿真電路設置參數，輸出結果數據，Multisim就利用仿真數據進行分析，分析范圍可設置，并且其分析的結果可作為下一個分析的起始數據，實現分層累計和逐層沿用的功能。6)強大的MCU模塊Multisim作為功能強大的EDA電子元件仿真軟件，同時也集成了強大的MCU模塊，為用戶提供定制單片機芯片組，支持語言包括匯編和C語言以及16進制代碼，為外部的RAM/ROM和LCD設備電路的仿真提供有力支持。由上總結，Multisim軟件具有六大特點，完全符合當前電子技術教學仿真需求，而且由美國NI公司研發的Multisim軟件每年都會更新版本，而且可以在線升級，功能會越來越強大，從單一信號到混合信號系統仿真，從單一軟件仿真到多種仿真軟件協同仿真。Multisim仿真軟件對我國電工電子技術課程教學理念的更新和教學手段的改革提供了條件，同時結合多媒體技術，突破理論教學模式，將理論原理模型搬至虛擬實驗室中，教師可以詳細地分析各種電路的特性，以及參數對電路的影響，進行相當于實際電路的調試分析，實現了理論與實踐一體化的教學模式。

2Multisim模擬軟件教學模式分析

本文所闡述的Multisim是一款專業的電子仿真軟件，與現代的多媒體教學相結合，理論與實際相結合，在教學模式上可分為:指導性教學、互動性教學、實驗性教學，而電子技術教學側重的是學生對電路和電氣原理的理解和搭建能力。本文推薦的Multisim12仿真軟件由美國NI公司設計的具有友好的界面、元件庫豐富的一款教學實驗軟件，根據構建主義教學原理和探究式教學模式，采用任務分析和討論驅動形式，開發學生的綜合實踐能力。理論課堂側重原理的分析和設計，老師通過掌握學生的理論進度，分配合理的實驗任務，二人一組。以學生為主體，借助仿真軟件平臺呈現真實的任務模型，讓學生體會理論和原理指導問題的分析和解決。學生通過電路的設計，自主的學習，探究問題所在，并解決問題，無須再搭建硬件電路而帶來學習負擔和增加學校的實驗成本，這樣既培養了學生的動手能力也提高了學生對原理性知識的理解。Multisim是一款具有很強的實物仿真軟件，通過在線注冊實現永久使用，在實驗室內借助多媒體軟件和電腦，展現實驗內容，交互式討論教學是一種有利于學生自主分析問題和解決問題的良好教學模式，老師不需要手把手的教學，拋出問題，帶領學生按原理設計電路，有利于提高學生的學習興趣;利于激發學習的主動性;有利于學生創新思維的培養;有利于師生間交流與合作，下面就Multisim軟件的教學模式即任務驅動模式進行分析，任務采用循序漸進模式，逐層加深理論與實際的關聯。以上任務才用的電子技術理論第五章的電路原理，采用1－2－3－4任務層次模型，展現分析、討論并最終完成任務的教學模式，讓學生完全掌握此章節所描述的電路指標，同時與老師產生互動，剖析問題并解決問題，即增強了學生對理論的理解也培養了學生的實物設計能力。讓學生徹底的了解到電路的結構、功能作用、參數性能指標，無需再搭建硬件電路，實現了成本的最小化，同時也培養了學生的實際動手能力。

3Multisim仿真軟件實例應用

Multisim仿真軟件的實例應用一般有以下幾個步驟，根據具體的實驗方法和內容進行實例仿真。參照書本理論知識，在Multisim12中設計電路;設定元件參數，了解元件特性，利用Multisim軟件進行測量分析;實驗過程觀察，仿真電路分析并總結，如果設計電路所測結果不正確，可重復步驟2。結果正確，則進行理論分析，寫實驗實驗分析報告，結束。按照上述所描述的實驗步驟和內容，可在Multisim軟件中利用仿真技術以單管共射極放大電路的仿真為例來分析。步驟1:參照實驗方法和內容，第一步了解單管共射放大電路理論知識和原理。在共射極放大電路中含有電流增益和電壓增益，是放大倍數控制端，在電路的輸入端給定Ui后，加入的為電壓增益，而在單管共射放大電路中的輸出端會有一個與輸入電壓相位相反、幅度增大的輸出電壓信號Uo。為保證電路電壓放大不失真，則電路中的電流應保持一定范圍。步驟2:確定所要做的實驗內容，在Multisim軟件中繪制單管共射極放大電路，設定各個元件的參數和性能指標，具體電路設計仿真效果如圖2所示。步驟4:在做上述實驗的過程中，老師提出修改何種指標可導致輸出電壓波形發生失真或得到與理論計算一致的答案，由學生動手調節電路中的元件參數，自主分析并實驗結果，通過示波器直觀的看到輸出電壓波形與輸入電壓波形變化，具有實際動態顯示效果。培養了學生的分析、動手的能力。經過上述實例仿真分析，可以清楚的了解和認識到Mul-tisim是一款具有多元件庫、多儀器儀表、多功能分析的綜合性超強的仿真軟件，完全符合目前我國電子技術專業的實驗教學需求，完全可結合當前電子原理設計需求和社會電工設計人才需求，培養專業性極高的社會性人才。

4總結

Multisim12是NI公司近1年的步驟3:設計并加載電路如圖2所示后，調節變阻器Rb1阻值，實行微調，觀察仿真軟件界面的示波器使輸出和輸入電壓不失真，根據電路原理的計算，可分析出實際的電壓放大倍數為1.5倍，相位相反，幅度增大，具體如圖3所示。最新仿真軟件，更新了MCU模塊和補充了電子元件庫。Multisim12仿真軟件的實驗過程是近似實際操作。集成了眾多的電子庫和虛擬儀器，方便學生進行實際環境模擬和查看，實驗過程不需要實物搭建電路，耗時也耗物，由于是全軟件仿真，因此可以實現組合式電路仿真，讓學生體驗更多的實際實驗效果，而且教師可以借助多媒體教學方式，展現Multisim的強大功能，將實驗課程搬至理論課堂，為學生進行實例講解，充分的展現電子電路的原理和各種電氣分析，理論與實踐相結合，使學生充分理論課堂知識的同時，掌握了電子電路的實際應用。Multism仿真技術的教學實例證明，突破了傳統的理實一體教學模式;解決了學校在電子實驗實踐設備成本高，資源匱乏等問題。即滿足了當前各類學校的電子專業的教學需求，也培養了新一代社會需求性人才。

作者：張藤予單位：華北電力大學