Multisim电子技术论文

2022-04-29

摘要为了克服传统教学方法的种种弊端,本文在分析了电子技术课程间的关联以及教学模式的相似性的基础上,探讨将仿真软件Multisim引入到电子技术课程的课堂教学、实验教学以及项目式教学中。使得电子技术课程教学更加生动直观、有趣,很好地调动了学生的兴趣及学习积极性,提高了教学效果。今天小编给大家找来了《Multisim电子技术论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

Multisim电子技术论文 篇1:

Multisim在电子技术基础实验中的应用

摘要:电子技术基础实验是一门较为重要的基础实验课程,该课程有助于学生对模拟电子技术和数字电子技术等理论知识的理解与巩固,并且能够提高学生灵活运用所学理论知识来分析和解决实际问题的能力。由于电子实验室测量仪器仪表的精度与实验电路板相对固定的参数等限制,制约了综合性、设计性实验的开设,同时也难满足学生将众多知识点整合后的实验实践。故将Multisim仿真平台与电子技术基础实验教学相结合。通过教学实践证明了Multisim可以改善实验教学效果,提高学生自主学习的积极性。

关键词:电子技术基础实验Multisim仿真 数字电子实验 模拟电子实验

“电子技术基础实验”是高等工科院校中电气信息类及相关专业的一门主要实验课程,是一门培养学生电子技术基本技能的实验教学课。电子技术基础实验课与数字电子技术、模拟电子技术理论课程是相辅相成、互相促进的,许多理论概念必须通过综合实验才能获得更清晰、更深入的理解;在实验中获得的丰富知识和经验有利于主动地学习理论,实验过程会加深对理论教学内容的理解。

随着电子技术的发展、知识的更新,电子技术基础实验所开设实验仍停留在为数不多的常规实验项目上,仅基本满足日常实验教学。但却难以满足培养学生自主创新能力的培养与综合性、设计性实验的开设。且实验结果显示不够明显,尤其模拟电子实验在测试放大器性能指标时,由于实验电路板参数固定,所以只能用示波器观察而已,其中各个参数的变化引起放大器性能的变化完全看不到。将Multisim仿真软件引入到电子技术基础实验教学过程中,作为电子基础实验的补充,完善电子实验体系,提高实验教学质量。

1 Multisim仿真平台简介

Multisim是一款功能强大、使用灵活的电子仿真软件。拥有强大的元件库,同时还拥有多种虚拟仪器,不仅有实验室常规仪器仪表,如示波器、信号源、万用表等。还有实验室不常见的仪器,如频谱分析仪、逻辑分析仪、失真分析仪等。Multisim包含了对电路的暂态、稳态分析,时域、频域分析,噪声与失真分析等多种分析方法。使用Multisim软件有助于学生对数字电路、模拟电路的设计与分析能力。

2 Multisim在电子技术基础实验中的应用举例

Multisim具有大量的数字元器件、模拟元器件以及虚拟仪器,为学生提供了一个庞大的电子技术基础实验室。

在模拟电子技术实验中应用举例

单管电压放大电路是模拟电子技术中最为基础,同时也是最为重要的放大电路。以分析静态工作点变化对放大电路输出的影响为例。在Multisim环境下建立如图1所示电路。

将上偏电阻R5作为扫描参数,起始值11kΩ,结束值21kΩ,步长1kΩ。观察R5从11kΩ增加到21kΩ,输出电压V(3)对应的11条波形的变化 。由仿真结果可知,R5=11kΩ时,电路输出波形饱和失真比较严重;R5=21 时,电路输出波形截止失真比较严重;R5=13 时,电路输出达到最佳效果。可以得出静态工作点设置在负载线中点时,放大电路的放大倍数最大。加深了静态工作点对放大电路放大性能的影响的理解。

在数字电子技术实验中的应用举例

竞争-冒险现象不容易观察与理解。现使用Multisim分析其产生原因并观察现象。搭接如图2所示电路。

在此采用修改逻辑设计的方法,由逻辑代数的常用公式可知, 可修改为

当表达式中增加了BC项后,在B=C=1时,无论A如何变化,输出始终保持Y=1。因此,A的状态改变不再会引起消除竞争-冒险现象。

3 结论

Multisim仿真能够观察到在电子技术基础实验中观察不到的现象,且不受元器件、仪器仪表等限制,与电子技术基础实验教学过程相结合,能够较好的改善教学效果,加深学生对知识的理解与实验现象的观察。

参考文献

[1] 从宏寿,程卫群,李绍.Multisim仿真与应用实例开发[M].清华大学出版社,2007.

[2] 蔡卓勤,黃天录,邓玉元.Multisim及其在电子设计中的应用(第二版)[M].西安电子科技大学出版社,2011.

[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:电子工业出版社,2005.

作者:杨修宇

Multisim电子技术论文 篇2:

Multisim在电子技术课程教学中的应用

摘 要 为了克服传统教学方法的种种弊端,本文在分析了电子技术课程间的关联以及教学模式的相似性的基础上,探讨将仿真软件Multisim引入到电子技术课程的课堂教学、实验教学以及项目式教学中。使得电子技术课程教学更加生动直观、有趣,很好地调动了学生的兴趣及学习积极性,提高了教学效果。

关键词 电子技术课程 Multisim 教学效果

The Application of Multisim in the Teaching of

Electronic Technology Courses

ZHANG Ziyan

(School of Electronic & Communication Engineering, Guiyang University, Guiyang, Guizhou 550003)

0 引言

電路分析、模拟电子线路、数字电路、高频电子线路等电子技术课程是电子信息科学与技术、电子信息工程等电信类专业的专业基础课程。这些课程都具有理论性强,较抽象,实践性强等特点,是学生学好后续专业课程的非常重要的基础课程。而我们传统的教学方式是理论教学加实践教学,由于受空间的限制,理论与实践的结合往往并不及时。另外,实验室的设备大都是箱式的,电路及元件往往是给定的。学生并不能够自由改变参数,所以教学效果往往不尽如人意。而Multisim的引入,恰好能够解决这一问题。该软件是一款具有强大的电路仿真功能的EDA仿真软件,其界面直观,元件库丰富,具有17000多种元件,20多种虚拟仪器及24种电路分析功能。其仿真过程与实际操作相似,将其引入到电子技术课程的教学中,能够有效的提高教学效果,弥补当下教学存在的缺憾。

1 电子技术课程分析

(1)课程间的关联紧密,知识点相互融合。电子技术的各课程都不是孤立的一门课程,与前后续课程间存在着非常紧密的关系。在这一课程体系中,以电路分析为基础,模拟电路以及数字电路从处理信号的方式不同铺开,高频电子线路的难度最大。它们之间交相叠印,相辅相成。如图1所示,这些知识点之间相互渗透,所以在教学中也应相互扶持,且不可各自为政。

(2)各课程的教学模式相似。电路分析基础、模拟电子线路、数字电路和高频电子线路的教学模式相似,都需要理论教学、实验教学和仿真教学。如图2所示,仿真教学主要培养学生能够有一定的电路设计能力和分析能力,深化对理论及实验教学内容的理解。

若各课任老师之间沟通协调,采用相同的教学软件,有助于学生对整个知识体系的掌握,减轻学生在后续课程中的学习负担。而且将同一种软件贯穿与几门课程中,使学生对软件的应用也会更加熟悉,得心应手,对于将来的毕业设计及毕业后从事相关工作也会有一定的帮助,Multisim堪当此重任。

2 Multisim在理论课堂中的应用

传统的理论课堂教学是教师通过板书结合多媒体讲授理论知识。在电子线路的课程中,有许多定理及公式,往往在讲授时学生听起来很吃力,理解不到位。甚至有些学生出现畏难情绪而放弃学习。如果用Multisim软件作为教学辅助工具,教师可以事先设计好电路,并根据需要灵活地改变电路的各种参量,在课堂上向学生演示。引导他们主动学习,授以学生思维方式和方法,帮助学生理解和掌握知识,激发他们的学习兴趣,教学效果也会得到很大的提高。例如我们在讲授二极管的伏安特性以及单向导通性时,传统的方法就是根据教材上提供的伏安特性曲线,结合二极管的结构来讲解,课堂比较乏味。我们可以利用Multisim在上课的过程中通过IV分析仪让学生来观察二极管的正向及反向特性,如图3、图4所示。在此基础上给学生解释这样的特性的物理依据,从而让学生加深理解。在讲到单向导通性时,我们也在课堂上搭接一个由二极管构成的简单回路,通过示波器来观察信号源及二极管上的电量的情况(如图5),再让学生进行讨论。最后结合理论知识做出解释。通过这样的方式使得理论课堂教学不再那么枯燥,教学内容不再晦涩难懂,更好地激发学生的兴趣及讨论的热情,活跃课堂气氛,提高教学效果。

3 Multisim在实践教学中的应用

实验教学是电子技术课程的重要教学环节,无论是哪一门课程,实验教学都占了相当大的比重。通过实验培养学生的动手能力和创新能力。传统的实验室设备可以让学生实地操作,但是也有一些局限性,如元件的参数改变不灵活,电路的调整呆板,学时不够等。Multisim软件的引入就会很好的解决这些问题,可解决内容膨胀与学时减少的矛盾;弥补实物实验参数改变不灵活,不易观察一些现象的缺憾;可扩展实验的深度与广度,让学生进行方案设计—软件仿真—电路设计与制作—系统调试;打破了时间和空间的限制,激发学生学习的自主性,增强分析问题和解决问题的能力;可以让学生掌握一种电路仿真软件,为电路分析设计提供新的分析方法,有利于开展探索型、研究型实验。

例如在RC文氏电桥振荡器实验中,传统的实验室实验,学生接好电路通电后,用示波器去观察波形。由于起振及稳幅的过程非常短,学生在实物实验中观察不到这一过程,很多学生对这一过程不能很好的理解。但是通过Multisim的引入,我们可以让学生在软件上画出电路,如图6所示,并且用软件中的示波器去观察电路地输出波形,看到的波形如图7所示,从图中我们可以很清楚地看到起振及稳幅的过程,刚刚开始的时候信号非常地弱,经过一段时间慢慢变强,但是强到一定的幅度后就稳定下来不再变化。这一波形图很好地弥补了实验室中的不足,能够让学生更好地理解振荡器的工作原理。当然,学生也可以在软件上灵活改变元件的参数,来观察对电路造成的影响,启发更深的思考。

4 Multisim在项目式教学中的应用

由于电子技术课程都是实践性非常强的,所以项目式教学是电子技术课程教学中的一个非常有效的教学手段。所谓项目式教学就是根据学生所学的内容,给学生布置一个任务,让他们2~3人一组去完成,最后写出设计报告。从而提高学生的综合实践能力和创新能力。如在电子技术课程中学完交流电路的相量法后可以让学生设计一个移相器或电容电感测量仪,在数字电路中可以让学生设计八人抢答器、药片装瓶系统等。电子技术课程中的每一部分都可以布置相应的小项目。而这些项目要制作实物,由于受到场地、元器件等的限制,很难实现。但是如果用Multisim来完成就比较容易,学生在软件上设计仿真,能够看到所设计的电路的基本性能,还可以灵活调整元件参数,让所设计的电路达到所要求的技术指标。很好的弥补了实物制作的缺憾。如低年级的学生在学习电路分析的过程中去设计一个移相器,完成90度的相移。如图8、9所示,利用RC电路来完成,通过双踪示波器来观察输入输出的波形,可以看到输出与输入相比有个90度的相移。

5 结论

电子技术课程的教学方法及手段的提高是一个不断探索的过程,通过仿真软件Multisim在课堂教学、实验教学和项目式教学等环节中的引入,能够使抽象问题变得直观、生动,能够给学生更多的观察电路、设计电路的机会。这能够更好地激发学生的兴趣以及学习的热情,提高學生的综合实践能力,增强学生的创新意识,能够有效提升课程教学效果。

项目基金:贵州省教育厅教改项目:课程群知识体系融合视角下《电路分析基础》的教学改革(2017024510204)

参考文献

[1] 白菊容.Multisim在电路分析系列课程教改中的应用.西安邮电学院学报,2011(16).

[2] 付杨.Multisim仿真在电工电子实验中的应用.实验室研究与探索,2011.4(30).

[3] 张志友.Multisim在电工电子课程教学中典型应用.实验技术与管理,2012.4(29).

[4] 袁丽平.Multisim在电子新路实验教学中的应用.自动化技术,2009.17.

作者:张子砚

Multisim电子技术论文 篇3:

MultiSIM在电子技术课程教学中的应用

摘 要: 本文探讨了一种使用最新电子设计自动化软件平台MultiSIM进行虚拟电子仿真的教学方法。 针对不同的教学对象、教学目的,进行验证性、综合性、设计性等不同形式的实验,解决了传统实验中设备、器件和课时不足等问题,可有效地提高学生的综合实验能力。

关键词: 电子技术实验教学 电子设计自动化(EDA) MultiSIM软件

1.引言

随着教育改革的不断深入,教育技术现代化、教学手段现代化已成为我国教育改革所面临的十分重要的课题。传统的电子技术实验教学模式为加深学生对理论的深入理解,拓宽视野,培养实践能力起到了十分重要的作用。然而,鉴于目前我国各院校电子学实验室的条件,给学生开设一些设计型及综合型实验还有一定困难,特别是新器件、新设备价格昂贵,使一般院校的电子学实验室无法承受。这样无疑对学生潜能的发挥和创新能力的培养带来了很大的影响,很难满足现代电子领域对高校培养具有高层次专业技术人才的需求。

目前,国际上电子工业和计算机技术飞速发展,电子产品已与计算机系统紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。电子设计自动化(EDA)技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成从电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动生成,其中包括印制板的温度分布和电磁兼容性测试。EDA技术比早期的计算机辅助设计(CAD)功能更强、性能更高、运行速度更快,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性。不同厂商的EDA软件可相互兼容,所以目前EDA技术已为世界上各大公司、企业和研究单位广泛使用,成为目前国际上电子设计领域发展的潮流,并为现代电子工业的发展发挥着巨大作用。

在计算机硬件强有力的支持下,虚拟设备的研究开发与应用也在迅猛地发展,成为异于传统测控设备的另一支生力军。通过计算机模拟各种设备,无论是对工程设计的模拟还是对现场的检测都表现了很强的优势,特别是它那强大的数据处理能力使一般传统测控设备望尘莫及。它那种与真实仪器相近的控制和显示方式倍受使用者青睐,因此该技术成为了现代电子仪器发展的重要分支。

面对电子领域这种日新月异的发展形势,人才培养方式也不可墨守成规,应该在教学中向学生多介绍新技术,使他们了解该领域发展的前沿;多应用新手段,使他们尽早地接触和掌握新“工具”和新方法,以缩短社会对学生要求的差距。因此,我们尝试了一种将MultiSIM软件应用在电子技术实验教学中的方法,既传授了EDA技术,又解决了实验课时和实验条件不足的困难,收到了满意的效果。

2.MultiSIM的功能及在教学中的应用

MultiSIM软件是EDA与虚拟仪器两种技术是由加拿大Interactive Image Technologies公司推出的电路分析和设计的应用软件,为电气工程师提供了一个电路设计与仿真平台,功能强大,拥有超过16000个组件的元件库,并且采用开放式的库管理模式,能自动地由技术参数生成模拟和数字组件模型,这对新器件的补充十分有利。采用图形方式生成电路,易学易用。

电子技术的学习不仅应要求学生掌握基本原理和计算公式,而且应着重培养学生对电路的分析、设计和应用开发能力。在电子技术高速发展的今天,新电路、新器件不断涌现,由于实验室受条件的限制,无法及时满足各种电路的设计和实验要求。采用软件仿真的方法,在计算机上虚拟出一个测试仪器先进、元器件品种齐全的电子工作台,一方面能克服实验室的条件限制,避免使用中仪器损坏等不利因素,另一方面又能以验证性、综合性、设计性等不同形式的针对性训练,培养学生的分析、应用、和创新能力。同时,通过计算机完成电路的功能设计、性能分析、时序测试,以及印刷线路板的自动布线,学生能了解使用EDA技术进行产品设计的基本过程。它与传统的实验方式相比较,采用计算机虚拟技术进行电子线路的分析和设计,突出了实验教学以学生为中心的开放模式,不仅实验的效率得到提高,而且在训练学生掌握正确的测量方法和熟练使用仪器的能力,电路的综合分析能力和创新能力上都有比较明显的改善和提高。

MultiSIM还可以应用到课堂演示教学中,它可以制作在课件中,对所讲述电路的各种参数进行即时分析,并且可即时模拟出各种实验过程,具有极好的演示效果,可提高电子技术课程的趣味性和直观性,激发学生学习兴趣。

MultiSIM更适合在开放性实验室中使用,它对学生进行的设计内容没有任何限制,不需要进行任何实验设备和元器件的准备工作,为学生提供了一个极好的设计平台,可充分发挥学生的想象力,完成多种综合性设计,培养学生的创造性思维,锻炼学生的创新能力。

3.应用MultiSIM进行电子实验的方法

MultiSIM在实验中的应用一般有三种形式。

第一种是验证性实验,采用教学大纲中规定题目的固定实验方式,实验前由教师将规定的实验按题目做成各个原理图文件(*.MSM),并存入各计算机教师专用子目录中。实验时在教师的指导下由学生在自己专用的子目录中复制各指定的原理图文件,并根据实验指导书的要求选择各种虚拟设备进行实验。该种实验形式最适用于实验学时缺少的情况,在学时数相同的条件下,它可比实际实验的数目至少增加一倍,可明显提高实验效率。

第二种形式是综合性实验,可以由教师在规定的典型实验中设置一些隐含故障(如:各种元器件引线的短路、开路和漏电等),要求学生根据电路原理和实验现象来判断故障所在并加以排除。这类实验在原有的实验设备中很难实现,必须采用专用设备,而用软件模拟却轻而易举,它可帮助学生深入理解电路原理并能有效地培养学生的分析和解决问题的能力。

第三种形式是设计性实验,它可由指导老师提出设计题目,也可以由学生自拟题目,实验时由学生自行设计原理图并进行仿真,最后输出各参数的分析报告及PCB线路版图。该方法最适合在开放性实验室和学生的毕业论文中使用,它能有效地培养和训练学生的创性思维和电子线路的开发能力。

4.实验举例

5.结论

从文中举例看,利用MultiSIM软件辅助电子技术实验教学,尤其是在实验教学方面有很强的优势,操作方便、结果准确、图形直观,并且节省大量的实验成本,减少损耗。但是,MultiSIM毕竟是一种软件,虽然它与实际实验很接近,但是它缺乏实际操作环节,而这一点对目前我国的学生来说显得更加重要,故不容忽视。由于实验课的目的一方面是为了加强学生对理论的深入理解,另一方面是为了培养和提高学生的实践能力,在后方面MultiSIM显得力不从心,因此,MultiSIM软件不能完全取代实际实验课程,应该根据具体情况,合理安排不同的实验方式,以充分发挥各自的优势,达到事半功倍的效果。

参考文献:

[1]郑步生,吴渭.MultiSIM电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.2.

注:“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

作者:夏非 范莉

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