第一篇：Multisim在電工教學(xué)中的應(yīng)用論文

[摘要] 本文在介紹Multisim9基本功能的基礎(chǔ)上,結(jié)合電工電子教學(xué)實(shí)踐,進(jìn)行大膽的嘗試,通過一些典型的實(shí)例,提出仿真方法和并給出仿真結(jié)果,達(dá)到了直觀教學(xué),一定程度上替代實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué),以達(dá)到幫助學(xué)生理解原理,提高分析能力的目的。

[關(guān)鍵詞] EDA仿真 Mulitisim 電工電子教學(xué)

本人從事電工電子教學(xué)十?dāng)?shù)年,深知電工電子理論對(duì)于學(xué)生的困難,所以在教學(xué)中,力求把能開的實(shí)驗(yàn)、能上的實(shí)習(xí)課均盡量開設(shè),雖然因陋就簡(jiǎn),或者只是蜻蜓點(diǎn)水,但學(xué)生興致很高,取得了較好的效果。可是學(xué)生往往只是滿足于好奇心,并不能弄清個(gè)中道理。因而直觀的實(shí)驗(yàn)并不能完全替代理論教學(xué),那么能否兼顧基礎(chǔ)理論和直觀性呢?筆者選擇了仿真的手段,從早期的Electricity WorkBench到后來的Multisim2001,直到現(xiàn)在的Multisim 9,都進(jìn)行了適時(shí)的了解與應(yīng)用,下面就一些典型的電工電子問題舉例說明。

一、Multisim 9的快速入手

啟動(dòng)Multisim9后,首先要繪制出一個(gè)電路,建立電路主要用到兩個(gè)工具欄:元件和儀器,那么我們就要認(rèn)識(shí)這兩個(gè)工具欄。如果沒有這兩個(gè)工具欄,可以在菜單欄中的“視圖”“工具欄”的下拉菜單中勾選“元件”和“儀器”即可。

1.元件工具欄

元件工具欄主要讓我們放置一些常用的電路元器件,各圖標(biāo)的含義是:電源元件、模擬元件、基礎(chǔ)元件、三極管、二極管、TTL集成電路、CMOS集成電路、機(jī)電類元件、指示器和三種雜項(xiàng)元件、射頻元件等。其中我們常用到的是電源元件和基礎(chǔ)元件,基礎(chǔ)元件中包括電阻、電容和電感等。

2.儀器工具欄

儀器工具欄主要用于放置各種虛擬儀器,這些儀器分別是萬用表、失真分析儀、功率表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、四蹤示波器、安捷倫信號(hào)發(fā)生器、波特圖示儀、字發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器、IV分析儀、邏輯分析儀、安捷倫萬用表、網(wǎng)絡(luò)分析儀、安捷倫示波器、測(cè)量探針、頻譜分析儀、泰克示波器等。

3.繪制簡(jiǎn)單電路

我們以最簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路為例,先單擊元件工具欄中的電源元件圖標(biāo),將彈出選擇元件的對(duì)話框,在“系列”中選擇“POWER_SOURCE”(電源),在“元件”中選擇“DC_POWER”(直流電源),再單擊“確定”,然后在電路窗口的適當(dāng)位置單擊,就向Multisim仿真軟件中引入了一個(gè)直流電源,雙擊它的圖標(biāo),可以在“參數(shù)”中改變其電壓(Voltage)大小,或者在“標(biāo)簽”改變它的名稱,在這里我們沒作任何改動(dòng),就用它的默認(rèn)值。接下來再添加兩個(gè)電阻:單擊元件工具欄中的基礎(chǔ)元件圖標(biāo),同樣也彈出選擇元件的對(duì)話框,在“系列”中選擇“RESISTOR”(電阻),在“元件”中分別選擇“20Ω”和“30Ω”,放入電路窗口,為美觀一點(diǎn),單擊電阻的圖標(biāo),可在菜單“編輯”的下拉菜單中選擇“90°順時(shí)針方向”將它們豎直放置。

Multisim仿真中必須要有接地點(diǎn)以便于仿真分析中計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電位,所以一定要向電路中引入一個(gè)接地端,方法和引入電源的基本相同,只是在“元件”中選擇“DGND”(數(shù)字地)或“GROUND”即可,如果沒有引入接地端就會(huì)出現(xiàn)“電路沒有接地,仿真需要至少一條地線”的錯(cuò)誤提示。

為能觀察仿真的結(jié)果,還必須添加一些測(cè)量?jī)x表,這里我們添加兩個(gè)萬用表分別用來測(cè)量電路中的電流和R1兩端的電壓,添加的方法是在儀器工具欄中選擇萬用表的圖標(biāo)單擊,然后在電路窗口適當(dāng)位置單擊便放置了該萬用表,雙擊萬用表的圖標(biāo),會(huì)出現(xiàn)該萬用表的面板,使萬用表XMM1工作于直流(—)電流(A)的測(cè)量方式,萬用表XMM2工作于直流(—)電壓(V)的測(cè)量方式(這是默認(rèn)的工作方式)。

最后將電路元件和測(cè)量?jī)x器連接起來,連接它們只要單擊其引腳,然后移動(dòng)鼠標(biāo)到欲連接的另一引腳并單擊即可,很是方便,連好的電路后,打開仿真開關(guān),或按快捷鍵“F5”便開始運(yùn)行仿真程序,兩表測(cè)量出電路中電流為240mA、R1的電壓為4.8V,這個(gè)結(jié)論我們很容易用《電工基礎(chǔ)》的知識(shí)來驗(yàn)證。

二、基本定理定律的驗(yàn)證

電路原理中有很多定理、定律,這些基本定理、定律的掌握和應(yīng)用對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)電路原理有著莫大的幫助,下面我們通過Multisim9來驗(yàn)證其中的一些定理、定律。下面以疊加原理為例加以說明。

疊加原理是分析線性電路的一個(gè)重要規(guī)律,它是指多個(gè)電源組成的線性電路,各支路電流(或各元件電壓)等于各電源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)電流(或電壓)的代數(shù)和。

如圖所示電路,兩個(gè)電壓源V1、V2和電阻R1、R2、R3構(gòu)成復(fù)雜電路,兩個(gè)開關(guān)J1和J2用于控制這兩個(gè)電壓源是否起作用,首先按A鍵使電壓源V1起作用,而V2則不接入電路用導(dǎo)線替代,相當(dāng)于電壓源V1單獨(dú)作用,如(a)圖所示,此時(shí)測(cè)得電流表示數(shù)為0.300A,同樣使電壓源V2單獨(dú)作用,如(b)圖所示,測(cè)得電流表示數(shù)為0.450A,然后再讓兩個(gè)電壓源均起作用,如(c)圖所示,測(cè)得電流表示數(shù)為0.750A。顯然0.750A=0.300A+0.450A,故驗(yàn)證了疊加定理。

Multisim9仿真軟件的功能非常強(qiáng)大,不僅有大量的元器件庫(kù)、逼真的虛擬儀器,甚至還具有一些3D效果的元件(筆者使用的是漢化了的Multisim9教育版),仿真分析方法也比較全面,既可在電子教學(xué)中充分展示其“才能”,也可以在EDA中“大顯身手”。但仿真軟件也不是萬能的,它只是作為一種輔助手段為我們的教學(xué)或設(shè)計(jì)服務(wù),我們應(yīng)該將仿真與實(shí)踐相結(jié)合,努力培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn):

[1]周凱.EWB虛擬電子實(shí)驗(yàn)室—Multisim7&Ultiboard7電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.6.[2]趙世強(qiáng),許杰,荊炳禮,王興亮,王瑜.電子電路EDA技術(shù) [M].西安:西安電子科技術(shù)大學(xué)出版社,2000.7.[3]楊欣,王玉鳳,劉湘黔.電路設(shè)計(jì)與仿真—基于Multisim8與Protel2004[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.4.

第二篇：EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

揚(yáng)柳林

陳軍靈

（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西，南寧，530004）

摘要：文章對(duì)MultiSim仿真軟件進(jìn)行了介紹，探討了其在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，利用該虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的一些不足，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加方便、靈活、直觀，能取得更好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）；虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)；MultiSim；仿真 中圖分類號(hào)：G642.423 0 引言

在科學(xué)技術(shù)日新月異的背景下，隨著教育改革的深入，如何實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)現(xiàn)代化、教學(xué) 手段現(xiàn)代化已經(jīng)成為我國(guó)教育改革所面臨的一個(gè)重要課題。目前，在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，國(guó)內(nèi)多數(shù)高校仍主要采用實(shí)物元器件進(jìn)行硬件連線測(cè)試，大多數(shù)采用面包板或者各種現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)箱。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式由于受實(shí)驗(yàn)室條件的限制，在給學(xué)生開設(shè)一些擴(kuò)展型、設(shè)計(jì)型以及綜合型實(shí)驗(yàn)時(shí)將會(huì)遇到困難，特別是新器件，新設(shè)備價(jià)格昂貴，一般院校的電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室更是無法承受。

隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)的發(fā)展，開創(chuàng)了利用“虛擬儀器”、“虛擬器件”在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的新方法。目前，在這類仿真軟件中，“虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)”——MultiSim較為優(yōu)秀，其應(yīng)用逐步得到推廣。這種新型的虛擬電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，元器件和測(cè)試儀器均可以直接從屏幕圖形中選取，而且軟件中的測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似。利用MultiSim仿真軟件進(jìn)行電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器、元器件短缺以及規(guī)格不符合要求等因素，還能利用軟件中提供的各種分析方法，幫助學(xué)生更快、更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，加深對(duì)概念、原理的理解，并能熟悉常用的電工電子儀器的測(cè)量方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)MultiSim簡(jiǎn)介

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的電路模擬軟件，V5以前的 版本稱為Electronics Workbench，從V6開始改為Multisim。在教育界比較流行的Multisim 2001版屬于V6版本，目前Multisim的最新版本是V8。Multisim從V5到V6的功能有很大的擴(kuò)充，特別是增加了VHDL和Verilog HDL模塊，使它成為真正的“數(shù)模VHDL Verilog”的混合電路模擬軟件。

Multisim的主要功能和特點(diǎn)：

? Multisim具有直觀、方便的操作界面，創(chuàng)建電路、選用元器件和虛擬測(cè)試儀器等均 可直接從屏幕圖形中選取，而且提供的虛擬測(cè)試儀器非常齊全，其外觀與實(shí)物外形基本相似，操作這些虛擬設(shè)備如同操作真實(shí)的設(shè)備一樣。

? Multisim極大地?cái)U(kuò)充了元件數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是大量新增的與現(xiàn)實(shí)元件對(duì)應(yīng)的元件模 型，增強(qiáng)了仿真電路的實(shí)用性，同時(shí)還可以新建或擴(kuò)充已經(jīng)有的元件庫(kù)，建庫(kù)所需的原器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到。

? Multisim具有較為完善的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)定分析、時(shí) 域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法。此外，還可以對(duì)被仿真電路中的元件設(shè)置各種故障，以便觀察到故障情況下的電路工作狀態(tài)。用MultiSim進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法 2.1 構(gòu)造和測(cè)試電路分為以下幾個(gè)步驟：

⑴ 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從元件庫(kù)選擇元件放到工作區(qū)；

⑵ 將工作區(qū)中的元件按照電路布局進(jìn)行放置，用導(dǎo)線將元件連接起來，并設(shè)置好元件參數(shù)和模型；

⑶ 在電路中需要觀測(cè)的節(jié)點(diǎn)放置、連接電壓、電流表計(jì)和示波器、信號(hào)發(fā)生器等觀測(cè)儀器；

⑷ 根據(jù)測(cè)試要求設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行電路仿真、觀測(cè)。2.2 電路仿真運(yùn)行

電路創(chuàng)建完畢，點(diǎn)擊“運(yùn)行”開關(guān)后，就可以從示波器等測(cè)試儀器上讀得電路中被測(cè)數(shù)據(jù)。整個(gè)仿真運(yùn)行過程可分成以下幾個(gè)步驟：

⑴ 數(shù)據(jù)輸入：將已創(chuàng)建的電路圖結(jié)構(gòu)、元器件數(shù)據(jù)讀入，選擇分析方法；

⑵ 參數(shù)設(shè)置：檢查輸入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及電路中的闡述內(nèi)容，對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

⑶ 電路分析：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析，形成電路的數(shù)據(jù)值解，并將所得數(shù)據(jù)送至輸出級(jí)；

⑷ 數(shù)據(jù)輸出：從測(cè)試儀器如示波器或萬用表等上獲得仿真運(yùn)行的結(jié)果。也可以從“分析”欄中的“分析顯示圖”看到測(cè)量、分析的波形圖。MultiSim在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用舉例

3.1 RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)與狀態(tài)軌跡觀測(cè)（電工電路仿真實(shí)驗(yàn)）

二階RLC串聯(lián)電路在電工電路中較為常見，但用傳統(tǒng)的方法講授、觀測(cè)該電路的響應(yīng) 過程是比較抽象、復(fù)雜的，而使用Multisim對(duì)其過渡過程進(jìn)行仿真分析，就可以很方便地研究其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀態(tài)下的響應(yīng)曲線和狀態(tài)軌跡。

如圖1所示，在Multisim工作區(qū)搭建實(shí)驗(yàn)電路，并設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。圖中函數(shù)發(fā)生器 輸出方波信號(hào)，f?600Hz。用示波器觀測(cè)電容兩端電壓，通過鍵盤上的“a”鍵，可以實(shí)時(shí)改變可調(diào)電阻R1值，從而得到三種不同狀態(tài)的響應(yīng)曲線，如圖2所示。

圖1

（a）臨界阻尼

圖2

（b）欠阻尼

二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的響應(yīng)曲線

（c）過阻尼

為了觀測(cè)該電路的狀態(tài)軌跡，需按圖3搭建實(shí)驗(yàn)電路。圖中，函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，f?600Hz；示波器置于雙蹤工作方式，將電容兩端電壓送入示波器的A端子，電感電流送入示波器的B端子，則從屏幕上就可以顯示出其狀態(tài)軌跡，原理與顯示李薩育圖形一樣。為獲得電感電流，加接了取樣電阻R3，將電流量轉(zhuǎn)變?yōu)槌烧鹊碾妷毫俊Ｓ捎陔娮鑂3的引進(jìn)，電容電壓值比實(shí)際值偏大，但由于電容的阻抗ZC??R3，所以電阻R3帶來的影響可以忽略不計(jì)。改變可調(diào)電阻R2值，便可觀察振蕩與非振蕩情況下的狀態(tài)軌跡，如圖4所示。

圖3

（c）過阻尼

（b）欠阻尼（a）臨界阻尼

圖4

二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的狀態(tài)軌跡

3.2 晶體管輸出特性曲線測(cè)試(電子電路仿真實(shí)驗(yàn))晶體管輸出特性曲線是描述晶體管各極電流與各極電壓關(guān)系的曲線，對(duì)于了解晶體管性能和晶體管電路分析是非常有用的。傳統(tǒng)的晶體管輸出特性曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)，比較繁瑣，現(xiàn)利用MultiSim強(qiáng)大的仿真分析、數(shù)據(jù)后期處理功能，則可以方便、快捷地測(cè)繪出晶體管輸出特性曲線。

如圖5所示，在MultiSim工作區(qū)中創(chuàng)建測(cè)試電路。點(diǎn)擊Simulate菜單中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出現(xiàn)圖6所示對(duì)話框，按圖中參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將vv1# branch作為output variables。設(shè)置完畢，點(diǎn)擊對(duì)話框上的Simulate，得到圖

8所示晶體管輸出特性曲線。但該曲線與習(xí)

圖晶體管測(cè)試電路圖

慣表示方法不同，縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，因此，再利用Multisim的后處理功能（Postprocess），將測(cè)試曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即輸出數(shù)據(jù)取反，便可得到習(xí)慣表示法。具體參數(shù)設(shè)置如圖7對(duì)話框所示。重畫后的晶體管輸出特性曲線如圖9所示。

圖6

DC Sweep Analyses對(duì)話框設(shè)置

圖7

Postprocess對(duì)話框設(shè)置

圖9

晶體管輸出特性曲線 圖8

晶體管測(cè)試曲線 結(jié)論

從以上列舉的仿真試驗(yàn)中，可以看出，用MultiSim進(jìn)行電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)非常方便，現(xiàn)象直觀，結(jié)果精確。這對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種很好的輔助手段。并且，還為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)廣闊空間。隨著MultiSim應(yīng)用的推廣和深入，其必將在電子工程、信息工程、電氣工程、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的輔助教學(xué)中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 鄭步生，吳渭，Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2002．

[3] 康光華，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），北京：高等教育出版社．

Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。multisim 9概述

Multisim 被美國(guó)NI公司收購(gòu)以后，其性能得到了極大的提升。最大的改變就是：Multisim 9與LABVIEB 8的完美結(jié)合：

新特點(diǎn)：（1）可以根據(jù)自己的需求制造出真正屬于自己的儀器；

（2）所有的虛擬信號(hào)都可以通過計(jì)算機(jī)輸出到實(shí)際的硬件電路上;

(3)所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果都可以輸回到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。

Multisim 9組成：

1． ―――構(gòu)建仿真電路

2． ―――仿真電路環(huán)境

3． multi mcu------單片機(jī)仿真

4． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

5． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真

6． ―― 通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的模塊

7． ―― PCB設(shè)計(jì)模塊：直觀、層板32層、快速自動(dòng)布線、強(qiáng)制向量和密度直方圖

8． －（自動(dòng)布線模塊）

仿真的內(nèi)容：

1． 器件建模及仿真；

2． 電路的構(gòu)建及仿真；

3． 系統(tǒng)的組成及仿真；

4． 儀表儀器原理及制造仿真。

器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：

模擬器件（二極管，三極管，功率管等）；

數(shù)字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；

FPGA器件。

電路的構(gòu)建及仿真：?jiǎn)卧娐?、功能電路、單片機(jī)硬件電路的構(gòu)建及相應(yīng)軟件調(diào)試的仿真。

系統(tǒng)的組成及仿真：Commsim 是一個(gè)理想的通信系統(tǒng)的教學(xué)軟件。它很適用于如?信號(hào)與系統(tǒng)?、?通信?、?網(wǎng)絡(luò)?等課程，難度適合從一般介紹到高級(jí)。使學(xué)生學(xué)的更快并且掌握的更多。

Commsim含有200多個(gè)通用通信和數(shù)學(xué)模塊，包含工業(yè)中的大部分編碼器，調(diào)制器，濾波器，信號(hào)源，信道等，Commsim 中的模塊和通常通信技術(shù)中的很一致，這可以確保你的學(xué)生學(xué)會(huì)當(dāng)今所有最重要的通信技術(shù)。

要觀察仿真的結(jié)果，你可以有多種選擇：時(shí)域，頻域，XY圖，對(duì)數(shù)坐標(biāo)，比特誤碼率，眼圖和功率譜。

儀表儀器的原理及制造仿真：可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器、儀表，并在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境和實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行使用。

PCB的設(shè)計(jì)及制作：產(chǎn)品級(jí)版圖的設(shè)計(jì)及制作。

美國(guó)NI公司提出的理念：

“把實(shí)驗(yàn)室裝進(jìn)PC機(jī)中”

“軟件就是儀器

[編輯本段]multisim 10概述

●通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路

●通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為

●借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征

●通過一個(gè)工具鏈, 無縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試

●通過改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程, 減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間

NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。

電子通信類其它常用的仿真軟件：

System view---數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真

Proteus――單片機(jī)及ARM仿真

LabVIEW――虛擬儀器原理及仿真

Multisim 2001 使用簡(jiǎn)介

Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。在本書中將以教育版為演示軟件，結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要，簡(jiǎn)要地介紹該軟件的概況和使用方法，并給出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

第一節(jié) Multisim概貌

軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。

一、Multisim的主窗口界面。

啟動(dòng)Multisim 2001后，將出現(xiàn)如圖1所示的界面。

界面由多個(gè)區(qū)域構(gòu)成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對(duì)各部分的操作可以實(shí)現(xiàn)電路圖的輸入、編輯，并根據(jù)需要對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的觀測(cè)和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。

二、菜單欄

菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對(duì)Multisim的所有功能進(jìn)行操作。

不難看出菜單中有一些與大多數(shù)Windows平臺(tái)上的應(yīng)用軟件一致的功能選項(xiàng)，如File，Edit，View，Options，Help。此外，還有一些EDA軟件專用的選項(xiàng)，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。

1.File File菜單中包含了對(duì)文件和項(xiàng)目的基本操作以及打印等命令。命令 功能

New

建立新文件

Open

打開文件

Close

關(guān)閉當(dāng)前文件

Save

保存

Save As

另存為

New Project

建立新項(xiàng)目

Open Project

打開項(xiàng)目

Save Project

保存當(dāng)前項(xiàng)目

Close Project

關(guān)閉項(xiàng)目

Version Control

版本管理

Print Circuit

打印電路

Print Report

打印報(bào)表

Print Instrument

打印儀表

Recent Files

最近編輯過的文件

Recent Project

最近編輯過的項(xiàng)目

Exit

退出Multisim

2.Edit Edit命令提供了類似于圖形編輯軟件的基本編輯功能，用于對(duì)電路圖進(jìn)行編輯。命令 功能

Undo

撤消編輯

Cut

剪切

Copy

復(fù)制

Paste

粘貼

Delete

刪除

Select All

全選

Flip Horizontal

將所選的元件左右翻轉(zhuǎn)

Flip Vertical

將所選的元件上下翻轉(zhuǎn)

ClockWise

將所選的元件順時(shí)針90度旋轉(zhuǎn)

ClockWiseCW

將所選的元件逆時(shí)針90度旋轉(zhuǎn)

Component Properties 元器件屬性 3．View 通過View菜單可以決定使用軟件時(shí)的視圖，對(duì)一些工具欄和窗口進(jìn)行控制。命令 功能

Toolbars

顯示工具欄

Component Bars

顯示元器件欄

Status Bars

顯示狀態(tài)欄

Show Simulation Error Log/Audit Trail

顯示仿真錯(cuò)誤記錄信息窗口

Show XSpice Command Line Interface

顯示Xspice命令窗口

Show Grapher

顯示波形窗口

Show Simulate Switch

顯示仿真開關(guān)

Show Grid

顯示柵格

Show Page Bounds

顯示頁(yè)邊界

Show Title Block and Border

顯示標(biāo)題欄和圖框

Zoom In

放大顯示

Zoom Out

縮小顯示

Find 查找

4．Place 通過Place命令輸入電路圖。命令 功能

Place Component

放置元器件

Place Junction

放置連接點(diǎn)

Place Bus

放置總線

Place Input/Output

放置輸入/出接口

Place Hierarchical Block

放置層次模塊

Place Text

放置文字

Place Text Description Box

打開電路圖描述窗口，編輯電路圖描述文字

Replace Component

重新選擇元器件替代當(dāng)前選中的元器件

Place as Subcircuit

放置子電路

Replace by Subcircuit 重新選擇子電路替代當(dāng)前選中的子電路 5．Simulate 通過Simulate菜單執(zhí)行仿真分析命令。命令 功能

Run

執(zhí)行仿真

Pause

暫停仿真

Default Instrument Settings

設(shè)置儀表的預(yù)置值

Digital Simulation Settings

設(shè)定數(shù)字仿真參數(shù)

Instruments

選用儀表（也可通過工具欄選擇）

Analyses

選用各項(xiàng)分析功能

Postprocess

啟用后處理

VHDL Simulation

進(jìn)行VHDL仿真

Auto Fault Option

自動(dòng)設(shè)置故障選項(xiàng)

Global Component Tolerances 設(shè)置所有器件的誤差 6．Transfer菜單

Transfer菜單提供的命令可以完成Multisim對(duì)其它EDA軟件需要的文件格式的輸出。命令 功能

Transfer to Ultiboard

將所設(shè)計(jì)的電路圖轉(zhuǎn)換為Ultiboard（Multisim中的電路板設(shè)計(jì)軟件）的文件格式

Transfer to other PCB Layout

將所設(shè)計(jì)的電路圖以其他電路板設(shè)計(jì)軟件所支持的文件格式

Backannotate From Ultiboard

將在Ultiboard中所作的修改標(biāo)記到正在編輯的電路中

Export Simulation Results to MathCAD

將仿真結(jié)果輸出到MathCAD

Export Simulation Results to Excel

將仿真結(jié)果輸出到Excel

Export Netlist 輸出電路網(wǎng)表文件 7．Tools Tools菜單主要針對(duì)元器件的編輯與管理的命令。命令 功能

Create Components

新建元器件

Edit Components

編輯元器件

Copy Components

復(fù)制元器件

Delete Component

刪除元器件

Database Management

啟動(dòng)元器件數(shù)據(jù)庫(kù)管理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的編輯管理工作

Update Component 更新元器件 8．Options 通過Option菜單可以對(duì)軟件的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行定制和設(shè)置。命令 功能

Preference

設(shè)置操作環(huán)境

Modify Title Block

編輯標(biāo)題欄

Simplified Version

設(shè)置簡(jiǎn)化版本

Global Restrictions

設(shè)定軟件整體環(huán)境參數(shù)

Circuit Restrictions 設(shè)定編輯電路的環(huán)境參數(shù) 9．Help Help菜單提供了對(duì)Multisim的在線幫助和輔助說明。命令 功能

Multisim Help

Multisim的在線幫助

Multisim Reference

Multisim的參考文獻(xiàn)

Release Note

Multisim的發(fā)行申明

About Multisim

Multisim的版本說明

三、工具欄

Multisim 2001提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用戶可以通過View菜單中的選項(xiàng)方便地將頂層的工具欄打開或關(guān)閉，再通過頂層工具欄中的按鈕來管理和控制下層的工具欄。通過工具欄，用戶可以方便直接地使用軟件的各項(xiàng)功能。

頂層的工具欄有：Standard工具欄、Design工具欄、Zoom工具欄，Simulation工具欄。

1．Standard工具欄包含了常見的文件操作和編輯操作，如下圖所示：

2．Design工具欄作為設(shè)計(jì)工具欄是Multisim的核心工具欄，通過對(duì)該工作欄按鈕的操作可以完成對(duì)電路從設(shè)計(jì)到分析的全部工作，其中的按鈕可以直接開關(guān)下層的工具欄：Component中的Multisim Master工具欄，Instrument工具欄。

（1）作為元器件（Component）工具欄中的一項(xiàng)，可以在Design工具欄中通過按鈕來開關(guān)Multisim Master工具欄。該工具欄有14個(gè)按鈕，每個(gè)每一個(gè)按鈕都對(duì)應(yīng)一類元器件，其分類方式和Multisim元器件數(shù)據(jù)庫(kù)中的分類相對(duì)應(yīng)，通過按鈕上圖標(biāo)就可大致清楚該類元器件的類型。具體的內(nèi)容可以從Multisim的在線文檔中獲取。

這個(gè)工具欄作為元器件的頂層工具欄，每一個(gè)按鈕又可以開關(guān)下層的工具欄，下層工具欄是對(duì)該類元器件更細(xì)致的分類工具欄。以第一個(gè)按鈕 為例。通過這個(gè)按鈕可以開關(guān)電源和信號(hào)源類的Sources工具欄如下圖所示：

（2）Instruments工具欄集中了Multisim為用戶提供的所有虛擬儀器儀表，用戶可以通過按鈕選擇自己需要的儀器對(duì)電路進(jìn)行觀測(cè)。

3．用戶可以通過Zoom工具欄方便地調(diào)整所編輯電路的視圖大小。

4．Simulation工具欄可以控制電路仿真的開始、結(jié)束和暫停。

第二節(jié) Multisim對(duì)元器件的管理

EDA軟件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準(zhǔn)確性都直接決定了該EDA軟件的質(zhì)量和易用性。Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。

Multisim以庫(kù)的形式管理元器件，通過菜單Tools/ Database Management打開Database Management（數(shù)據(jù)庫(kù)管理）窗口（如下圖所示），對(duì)元器件庫(kù)進(jìn)行管理。

在Database Management窗口中的Daltabase列表中有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：Multisim Master和User。其中Multisim Master庫(kù)中存放的是軟件為用戶提供的元器件，User是為用戶自建元器件準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶對(duì)Multisim Master數(shù)據(jù)庫(kù)中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權(quán)。當(dāng)選中Multisim Master時(shí)，窗口中對(duì)庫(kù)的編輯按鈕全部失效而變成灰色，如下圖所示。但用戶可以通過這個(gè)對(duì)話窗口中的Button in Toolbar顯示框，查找?guī)熘胁煌悇e器件在工具欄中的表示方法。

據(jù)此用戶可以通過選擇User數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而對(duì)自建元器件進(jìn)行編輯管理。

在Multisim Master中有實(shí)際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實(shí)際元器件的型號(hào)、參數(shù)值以及封裝都相對(duì)應(yīng)的元器件，在設(shè)計(jì)中選用此類器件，不僅可以使設(shè)計(jì)仿真與實(shí)際情況有良好的對(duì)應(yīng)性，還可以直接將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到Ultiboard中進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。另一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實(shí)際器件對(duì)應(yīng)，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。它們?cè)诠ぞ邫诤蛯?duì)話窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標(biāo)與該類實(shí)際器件的圖標(biāo)形狀相同，但虛擬器件的按鈕有底色，而實(shí)際器件沒有，如下圖所示。

從圖中可以看到，相同類型的實(shí)際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設(shè)有虛擬類的器件。

在元器件類型列標(biāo)中，虛擬元器件類的后綴標(biāo)有Virtual，如下圖所示：

第三節(jié) 輸入并編輯電路

輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶從元器件庫(kù)中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來,為分析和仿真做準(zhǔn)備。

一、設(shè)置Multisim的通用環(huán)境變量

為了適應(yīng)不同的需求和用戶習(xí)慣，用戶可以用菜單Option/Preferences打開Preferences對(duì)話窗口，如下圖所示。

通過該窗口的6個(gè)標(biāo)簽選項(xiàng)，用戶可以就編輯界面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)間等內(nèi)容作相應(yīng)的設(shè)置。

以標(biāo)簽Workspace為例，當(dāng)選中該標(biāo)簽時(shí)，Preferences對(duì)話框如下圖所示：

在這個(gè)對(duì)話窗口中有3個(gè)分項(xiàng)：

1．Show：可以設(shè)置是否顯示網(wǎng)格，頁(yè)邊界以及標(biāo)題框。

2．Sheet size：設(shè)置電路圖頁(yè)面大小。

3．Zoom level：設(shè)置縮放比例。

其余的標(biāo)簽選項(xiàng)在此不再詳述。

二、取用元器件

取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。下面將以74LS00為例說明兩種方法。

1．從工具欄取用：Design工具欄?Multisim Master工具欄?TTL工具欄?74LS按鈕

從TTL工具欄中選擇74LS按鈕打開這類器件的Component Browser窗口，如下圖所示。其中包含的字段有Database name（元器件數(shù)據(jù)庫(kù)），Component Family（元器件類型列表），Component Name List（元器件名細(xì)表），Manufacture Names（生產(chǎn)廠家），Model Level-ID（模型層次）等內(nèi)容。

2．從菜單取用：通過Place/ Place Component命令打開Component Browser窗口。該窗口與上圖一樣。

3．選中相應(yīng)的元器件

在Component Family Name中選擇74LS系列，在Component Name List中選擇74LS00。單擊OK按鈕就可以選中74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。7400是四/二輸入與非門，在窗口種的Section A/B/C/D分別代表其中的一個(gè)與非門，用鼠標(biāo)選中其中的一個(gè)放置在電路圖編輯窗口中，如左圖所示。器件在電路圖中顯示的圖形符號(hào)，用戶可以在上面的Component Browser中的Symbol選項(xiàng)框中預(yù)覽到。當(dāng)器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。

三、將元器件連接成電路

在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標(biāo)就可以方便地將器件連接起來。方法是：用鼠標(biāo)單擊連線的起點(diǎn)并拖動(dòng)鼠標(biāo)至連線的終點(diǎn)。在Multisim中連線的起點(diǎn)和終點(diǎn)不能懸空。

第四節(jié) 虛擬儀器及其使用

對(duì)電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過對(duì)運(yùn)行結(jié)果的分析，判斷設(shè)計(jì)是否正確合理，是EDA軟件的一項(xiàng)主要功能。為此，Multisim為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，可以從Design工具欄?Instruments工具欄，或用菜單命令（Simulation/ instrument）選用這11種儀表，如下圖所示。在選用后，各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中。

下面將11種虛擬儀器的名稱及表示方法總結(jié)如下表：

菜單上的表示方法

對(duì)應(yīng)按鈕

儀器名稱

電路中的儀器符號(hào)

Multimeter

萬用表

Function Generator

波形發(fā)生器

Wattermeter

瓦特表

Oscilloscape

示波器

Bode Plotter

波特圖圖示儀

Word Generator

字元發(fā)生器

Logic Analyzer

邏輯分析儀

Logic Converter

邏輯轉(zhuǎn)換儀

Distortion Analyzer

失真度分析儀

Spectrum Analyzer

頻譜儀

Network Analyzer

網(wǎng)絡(luò)分析儀

注1：該軟件中用 ? 代替 — 表示反變量，例如。

注2：該軟件沒有異或符號(hào)，處理方式是將異或運(yùn)算寫成。

在電路中選用了相應(yīng)的虛擬儀器后，將需要觀測(cè)的電路點(diǎn)與虛擬儀器面板上的觀測(cè)口相連（如下圖），可以用虛擬示波器同時(shí)觀測(cè)電路中兩點(diǎn)的波形。

雙擊虛擬儀器就會(huì)出現(xiàn)儀器面板，面板為用戶提供觀測(cè)窗口和參數(shù)設(shè)定按鈕。以上圖為例，雙擊圖中的示波器，就會(huì)出現(xiàn)示波器的面板。通過Simulation工具欄啟動(dòng)電路仿真，示波器面板的窗口中就會(huì)出現(xiàn)被觀測(cè)點(diǎn)的波形，如下圖所示。

第五節(jié) 電路實(shí)例

這節(jié)將以3個(gè)電路實(shí)例說明Multisim在電路設(shè)計(jì)和分析中的使用方法。Multisim的基礎(chǔ)是正向仿真，為用戶提供了一個(gè)軟件平臺(tái)，允許用戶在進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)以前，對(duì)電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。

例1．構(gòu)造同步16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并用7段數(shù)碼管進(jìn)行觀測(cè)（文件名：counter.msm）。通過運(yùn)行仿真驗(yàn)證電路功能。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上將計(jì)數(shù)器改為10進(jìn)制，并通過仿真驗(yàn)證修改結(jié)果是否正確（注：顯示0~9）。

首先選用T觸發(fā)器和帶譯碼的7段數(shù)碼管和與門一起構(gòu)成4位16進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖。在電路中選用1Hz矩形波發(fā)生器，通過仿真觀測(cè)運(yùn)行的情況。

使用異步置零法，在圖中加入反饋電路，當(dāng)觸發(fā)器的狀態(tài)變?yōu)?010時(shí)通過Reset端對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行清零。電路設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖。通過仿真可以觀測(cè)到電路已經(jīng)成為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（文件名：counterb.msm）。

例2．分析已經(jīng)給出的階梯波發(fā)生器。電路如下圖（文件名：Stepwave.msm）。通過運(yùn)行仿真觀測(cè)電路的功能，通過改變信號(hào)源的參數(shù)來改變階梯波的頻率，同時(shí)用示波器進(jìn)行觀測(cè)。

從圖中可以看到，電路大致分為兩個(gè)部分，上部分為4個(gè)T觸發(fā)器和相應(yīng)門電路構(gòu)成的16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下部分為D/A轉(zhuǎn)換器。電路的信號(hào)源為矩形波發(fā)生器，通過示波器觀測(cè)到的波形如下圖。

[編輯本段]Multisim10安裝

1.下載軟件可以到官方下載完全試用版

2.ftp://ftp.ni.com/evaluation/EWB/NI_Circuit_Design_Suite_10_0.exe 3.輸入安裝序列號(hào)，完成安裝。4.導(dǎo)入許可文件，完成軟件安裝 a。安裝Multisim。

b。進(jìn)入開始—所有程序—National Instruments—NI License Manager。c。選項(xiàng)—安裝許可證文件，裝入許可文件，完成完全

第三篇：仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文

電工，安裝、保養(yǎng)、操作或修理電氣設(shè)備的工人。下面是小編為你帶來的仿真教學(xué)在技工院校電工教學(xué)中的應(yīng)用論文，歡迎閱讀。

摘 要：仿真教學(xué)具有演示形象、生動(dòng)以及節(jié)省設(shè)備、場(chǎng)地、材料的特點(diǎn)，既可以突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、加深記憶，又可以避免儀器損壞和元件消耗。本文通過教學(xué)實(shí)例，探索了在電工教學(xué)中利用仿真技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的具體做法，結(jié)果表明在電工教學(xué)中引入仿真軟件可將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，有益于傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的補(bǔ)充和改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電工教改 仿真教學(xué) 應(yīng)用

《電力拖動(dòng)》、《電工電子線路》等電類課程概念抽象、直觀性差、原理難懂，加上技工院校學(xué)生素質(zhì)較低，對(duì)理論教學(xué)缺乏興趣，故此傳統(tǒng)的教學(xué)方法教學(xué)效果較差。針對(duì)技工院校學(xué)生的實(shí)際情況，筆者近年來嘗試在所教班級(jí)的電工教學(xué)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，將仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，顯著地提高了教學(xué)效果，節(jié)約了教學(xué)成本，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用新知識(shí)、新技術(shù)的能力，受到了學(xué)生的普遍歡迎和好評(píng)。本文擬結(jié)合這一教改試驗(yàn)的實(shí)踐作一些探討。

一、仿真教學(xué)的涵義及其優(yōu)越性

仿真教學(xué)是指應(yīng)用仿真軟件和技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)活動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試已成為趨勢(shì)。目前電子電路仿真軟件已成為電路分析和設(shè)計(jì)中不可或缺的工具，仿真軟件也將是電類專業(yè)學(xué)生需要掌握的專業(yè)技能之一，所以必須將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)效率。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，仿真教學(xué)具有以下明顯的優(yōu)越性：一是仿真教學(xué)用虛擬儀器進(jìn)行演示和實(shí)驗(yàn)，十分清晰、生動(dòng)、形象，使抽象的概念原理直觀化、形象化，有利于突破難點(diǎn)、鞏固重點(diǎn)、加深記憶；二是仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)不必直接接觸強(qiáng)電，不用進(jìn)行元件安裝和焊錫操作，從而避免了濺錫傷人、線路短路觸電等危險(xiǎn)；三是仿真軟件中的虛擬儀器和元器件與實(shí)物非常接近，十分逼真，易學(xué)易懂，學(xué)生愛學(xué)愛用興趣高，且不受場(chǎng)地和設(shè)備的限制，能夠多人同時(shí)學(xué)習(xí)操作，可克服實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備不足的難題，既節(jié)省了購(gòu)買大量元器件和高檔儀器的費(fèi)用，又避免了儀器損壞和元件消耗。學(xué)生們只要能正確使用常規(guī)儀器，都能較快地掌握軟件所提供的虛擬儀器的使用方法。可以直接從屏幕圖形中選取元件連接成電路，也可直接從屏幕圖形中選擇測(cè)試儀器對(duì)電路進(jìn)行仿真測(cè)試，而且儀器的操作開關(guān)、按鍵與實(shí)物相似，從而為電類課程的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)提供了極大的便利。

二、電工仿真教學(xué)的具體做法

1.應(yīng)用仿真技術(shù)激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。興趣是最好的老師，應(yīng)用仿真技術(shù)導(dǎo)入課題、引出新知，可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。例如，在《電力拖動(dòng)》課程有關(guān)三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路的教學(xué)中，筆者就應(yīng)用仿真軟件演示電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)換原理，演示操作各個(gè)正反轉(zhuǎn)控制電路的控制按鈕，使學(xué)生對(duì)控制電路產(chǎn)生了好奇心和求知欲，進(jìn)而模擬出各個(gè)聯(lián)鎖電路的控制過程，教學(xué)內(nèi)容形象、直觀、逼真，由淺入深，由易到難，緩緩引入，從而使學(xué)生興趣大增。

2.應(yīng)用仿真技術(shù)突破教學(xué)難點(diǎn)。將抽象的原理、概念、公式推導(dǎo)直觀化，有利于學(xué)生理解和記憶，從而突破教學(xué)難點(diǎn)。例如電工電子線路教學(xué)中有關(guān)求解電容電量C的關(guān)系公式教學(xué)推導(dǎo)，學(xué)生往往感到公式抽象，也不會(huì)應(yīng)用。為了突破這一難題，筆者就利用Multisim2001軟件模擬該電路。操作步驟如下：第一步，選擇程序中的Multisim2001，進(jìn)入原理圖形設(shè)計(jì)環(huán)境的工作界面；第二步，執(zhí)行菜單設(shè)置圖紙大小、顏色、字體、連線寬度、邊框等；第三步，在元件工具欄中找出所需的元件，把它們拖放在工作區(qū)域，放置好元件后，再給元件連線；第四步，先用手動(dòng)連線，然后由Multisim2001自動(dòng)完成連線；第五步，對(duì)元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，先選定元件，然后雙擊鼠標(biāo)左鍵，改變對(duì)話框中的各項(xiàng)內(nèi)容，達(dá)到改變?cè)?shù)的目的。經(jīng)過上面幾個(gè)步驟最終可得到整流濾波電路圖。整流濾波電路圖搭建好后，就可以從儀表工具欄中調(diào)出示波器，將它放在合適的位置。然后將示波A通道接輸入信號(hào)端，B通道接輸出端。該示波器的界面與實(shí)驗(yàn)室里常用的示波器的面板很相似，其基本操作方法差不多。啟動(dòng)電路仿真開關(guān)，示波器屏幕上出現(xiàn)輸入和輸出兩個(gè)波形。這時(shí)可以通過啟動(dòng)仿真開關(guān)，不斷改變電容容量C的大小，觀察示波器的波形變化。通過波形圖的比較就可以直觀地看出脈動(dòng)系數(shù)與電容容量C之間的關(guān)系：當(dāng)容量C增大到一定數(shù)值后，輸出的直流電壓基本是平滑的；繼續(xù)增大C，直流電壓的變化不明顯。經(jīng)過這樣的仿真演示，同學(xué)們就較好地理解了這一問題，從而有效地突破了教學(xué)的難點(diǎn)。

3.應(yīng)用仿真技術(shù)進(jìn)行一體化教學(xué)。以往進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，教師需要帶學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室上課，或?qū)?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備搬到普通課堂，十分不便。為達(dá)到省時(shí)高效，教師可將EWB的仿真實(shí)驗(yàn)功能引入課堂，進(jìn)行一體化教學(xué)，開展師生之間、生生之間的互動(dòng)交流，教學(xué)效果顯著。例如我在講解橋式整流濾波電路時(shí)就應(yīng)用EWB進(jìn)行電路仿真，其電路圖和仿真波形如圖1和圖2所示：

同學(xué)們通過連接電路進(jìn)行仿真，藍(lán)色波形為正弦交流電波形，紅色波形為橋式整流后的波形，大家很快明白經(jīng)過橋式整流后的波形是什么樣的；再通過兩個(gè)電壓表的數(shù)值比較，很容易得到UO=0.9UE2。

在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析電容濾波電路的波形和電壓，如圖3和圖4，通過選擇開關(guān)A、B、C、D，從而改變負(fù)載電阻和濾波電容的大小分別測(cè)出輸出波形。將輸出波形進(jìn)行對(duì)比，很容易明白R(shí)?C越大，濾波效果就越好，UO=（1.2-1.4）UE2。

在學(xué)生對(duì)EWB操作水平熟悉后，學(xué)習(xí)能力提高了，很樂意做實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)總結(jié)能力明顯增強(qiáng)。學(xué)習(xí)能力在學(xué)習(xí)過程中起決定性作用，是改變學(xué)生自身精神和知識(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)、促進(jìn)學(xué)生自身素質(zhì)發(fā)展的力量。

4.應(yīng)用仿真技術(shù)開展模擬實(shí)訓(xùn)。過去，因受場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、器材等硬件條件限制，電類專業(yè)的實(shí)習(xí)課題和時(shí)間安排往往達(dá)不到規(guī)定的要求，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提高。隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用，在教學(xué)中，教師可以選取有代表性的課題，開設(shè)一定比例的模擬實(shí)訓(xùn)，實(shí)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)與模擬實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，發(fā)揮模擬實(shí)訓(xùn)省時(shí)、高效、安全、經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)處，解決了過去實(shí)訓(xùn)課完全依賴實(shí)驗(yàn)儀器，且電子元器件損耗大和實(shí)驗(yàn)儀器損壞后維修不及時(shí)的問題。通過仿真訓(xùn)練，學(xué)生們充分了解自己所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域和前景等，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)了對(duì)專業(yè)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)出敬業(yè)精神。而傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生們掌握了一大堆知識(shí)，卻不知道如何應(yīng)用，往往會(huì)對(duì)本專業(yè)有一種挫敗感，喪失從事專業(yè)工作的積極性。同時(shí)，仿真訓(xùn)練也有助于增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)。通過仿真訓(xùn)練，在虛擬世界中由于錯(cuò)誤操作而產(chǎn)生的安全事故，可以提高學(xué)生的警覺和分析排除故障的能力。

三、實(shí)施效果

近年來，筆者在所教班級(jí)的《電工技術(shù)》、《電力拖動(dòng)》、《電子線路》等課程教學(xué)中進(jìn)行仿真教學(xué)試驗(yàn)，均取得了良好的效果，顯著提高了教學(xué)效率，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果，節(jié)約了教學(xué)成本，受到同學(xué)們的歡迎和好評(píng)。通過班級(jí)的問卷調(diào)查表明，學(xué)生們普遍認(rèn)為，仿真教學(xué)在課堂氣氛、吸引力、學(xué)習(xí)興趣、理解知識(shí)、記憶程度、學(xué)習(xí)效果等各個(gè)方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的知識(shí)講授，值得推廣。這一項(xiàng)教改試驗(yàn)的成功實(shí)踐表明，仿真技術(shù)作為一種高新技術(shù)，可以通過計(jì)算機(jī)及多種輸入輸出設(shè)備創(chuàng)建一種虛擬的情況，讓學(xué)生產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)生活一樣的感覺，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性大大提高，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)實(shí)踐證明，仿真教學(xué)是具有綜合作用的輔助教學(xué)手段，學(xué)生置身于仿真環(huán)境中，可以充分調(diào)動(dòng)感官與思維，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)電類知識(shí)的興趣，極大地提高學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)中，筆者體會(huì)到仿真教學(xué)也不能完全取代真實(shí)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，如果完全用虛擬實(shí)驗(yàn)取代實(shí)物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)真實(shí)元器件的封裝、檢測(cè)等認(rèn)知程度大大降低，對(duì)使用儀器的操作能力大大削弱，缺少對(duì)實(shí)際電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的布局能力、布線能力、安裝調(diào)試能力。為了避免其弊端，我們應(yīng)采用虛實(shí)結(jié)合的方法，相輔相成。只要我們充分發(fā)揮仿真技術(shù)的特點(diǎn)，使仿真教學(xué)與傳統(tǒng)知識(shí)講授有機(jī)結(jié)合，就一定能有效地減少教師無效的工作時(shí)間，提高工作效率，節(jié)約教學(xué)資源，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)效果，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析和解決問題的能力都能起到潛移默化的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]韓峰 虛擬儀器及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006年，03期。

第四篇：《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中比喻的應(yīng)用論文

淺談《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中比喻的應(yīng)用

引言：隨著職業(yè)中專學(xué)校招生制度的改革，中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的文化層次發(fā)生了很大的變化，一個(gè)班級(jí)里，他們中有部分學(xué)生的學(xué)日基礎(chǔ)較好，有一部分的學(xué)日基礎(chǔ)很差，因此學(xué)校電子專業(yè)的部分學(xué)生在學(xué)日《電工基礎(chǔ)》這技術(shù)基礎(chǔ)時(shí)，大多數(shù)認(rèn)為難學(xué)、難記、難理解，產(chǎn)生畏難心理因而影響了學(xué)日興趣，這給中等職業(yè)學(xué)校的專業(yè)教學(xué)工作帶來了很大的困難，同時(shí)也對(duì)專業(yè)課教師提出了更新，更高的要求。本人在幾年來的教學(xué)實(shí)踐中深刻體會(huì)到：在講解概念的教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用比喻，使枯燥乏味的知識(shí)興趣化，抽象的概念具體化，深?yuàn)W的理論形象化不但能減少教學(xué)難度，而且使教學(xué)內(nèi)容直觀、易懂、易記，更有助給養(yǎng)學(xué)生的想象能力、思維能力和記憶能力，拓展學(xué)生的思路，調(diào)動(dòng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的積極性。因此，在《電工基礎(chǔ)》的教學(xué)中，能夠靈活多樣恰到好處地運(yùn)用比喻，將會(huì)起到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：《電工基礎(chǔ)》教學(xué)比喻應(yīng)用

一、現(xiàn)階段中職學(xué)生的基本情況

現(xiàn)階段中職學(xué)校學(xué)生的基本情況和以往有了較大的不同。首先，他們當(dāng)中有的初中尚沒畢業(yè)，有的已在社會(huì)上參加工作好幾年，基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱，易出現(xiàn)畏難情緒和自暴自棄情況。其次，學(xué)生層次不平衡，對(duì)知識(shí)的接受程度、快慢差別很大。這給教師把握教學(xué)帶來了困難。最后，由于現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)生都是獨(dú)生子女，在家受到全家人的寵愛，造成他們面對(duì)困難時(shí)缺乏勇氣，對(duì)待學(xué)習(xí)存在懶惰厭學(xué)情緒。我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)如果嚴(yán)格按照大綱講解知識(shí)，由于學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱在理解時(shí)較為困難會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒。我根據(jù)大多數(shù)學(xué)生接受情況，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，保證所有學(xué)生在原有基礎(chǔ)上都有所提高，并達(dá)到“應(yīng)知應(yīng)會(huì)”底線。對(duì)學(xué)習(xí)較好的學(xué)生采取用另外布置作業(yè)促使他們百尺竿頭，更進(jìn)一步。對(duì)學(xué)習(xí)較差的學(xué)生適應(yīng)降低難度要求，要多鼓勵(lì)，保護(hù)其學(xué)習(xí)積極性，掌握一些總比放棄強(qiáng)。

二、比喻在實(shí)際教學(xué)中的實(shí)例與講解

（一）比喻能使抽象的概念具體化，增強(qiáng)學(xué)生的記憶

在《電工基礎(chǔ)》中常碰到的日題是抽象的概念，難記的定義，難懂的結(jié)論，在講解這些知識(shí)時(shí)，不可能全部用實(shí)驗(yàn)得出所有的概念，定義等。加上學(xué)校教學(xué)設(shè)備的限制及學(xué)生物理基礎(chǔ)不牢固，對(duì)學(xué)過的概念，定義模糊不清，似懂非懂。

（1）電位和電位差的理解

在講授“電流”這節(jié)內(nèi)容介紹導(dǎo)體內(nèi)電流產(chǎn)生的條件時(shí)，電位對(duì)學(xué)生是很難理解接受，但如果講“水位”每位學(xué)生都會(huì)明自，我就以水位作比喻來解釋：家中養(yǎng)魚的璃璃缸的水混濁了，缸底有不少?gòu)U物現(xiàn)在需要清理?yè)Q水，那么我們得使用一根膠管一頭插在魚缸里，另一頭插在比魚缸低的盆子上。這時(shí)只要給膠管一定的吸力，魚缸里的水（上水位）便會(huì)向盆子處（下水位）流，“水往低處流”。但如果我們把盛廢水的盆子放到與魚缸同一水平位置上的話，魚缸里的水是無法流到盆子處的。上水位與下水位的差值就是水位差，有水位差的兩水位之間才會(huì)有水流動(dòng)。此時(shí)便自然引出電位差的概念：在電路上兩電位之間的差值便是電位差，有電位差的兩電位就有電流產(chǎn)生。從而得出結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流的條件是導(dǎo)體兩端必須有電位差。又如在學(xué)日電位與電位差的時(shí)候，我就以高度和高度差作比喻來解釋，零高度點(diǎn)選擇不同，空中不同點(diǎn)的高度就不同，但空中任意兩點(diǎn)間的高度差卻不會(huì)隨著零高度點(diǎn)的選擇而有所改變，電路中的電位和電位差與之相似，即電路中的零電位點(diǎn)選擇不同，電路中的電位將發(fā)生改變，但電路中任意兩點(diǎn)間的電位差卻不會(huì)改變。這些直觀、具體的比喻使抽象的概念具體化，學(xué)生能夠看得見，摸得著，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，客觀上壓起到幫助學(xué)生記憶的作用。

（二）比喻使枯燥乏味的知識(shí)趣味化，生活化，活躍課堂氣氛

教學(xué)中適當(dāng)運(yùn)用比喻，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)日興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，使死板呆滯的教學(xué)內(nèi)容變活。在講授磁場(chǎng)與電磁感應(yīng)這章內(nèi)容中的磁滯現(xiàn)象及磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用時(shí)，便運(yùn)用日常生活的現(xiàn)象作比喻去解釋和啟發(fā)。

（2）磁滯現(xiàn)象的理解

在體育課上，體育老師對(duì)同學(xué)進(jìn)行集隊(duì)訓(xùn)練把體育老師的哨子聲比作磁場(chǎng)強(qiáng)H，同學(xué)比作鐵磁材料，隊(duì)形比作磁感應(yīng)強(qiáng)度B。體育老師每次以哨子聲號(hào)召同學(xué)緊急集合，但同學(xué)的集合行動(dòng)總是難以與老師的哨子聲同步，其原因是一班同學(xué)6 0多人，在集合過程中同學(xué)之間各自的行動(dòng)反應(yīng)程度不同，會(huì)不可避免發(fā)生碰撞而影響了集隊(duì)的速度和時(shí)間，從而引出結(jié)論：鐵磁材料在反復(fù)磁化過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化，這現(xiàn)象稱之磁滯。磁滯的產(chǎn)生原因是自于鐵磁材料中磁分子的慣性與摩擦造成的。

（3）影響安培力大小因素的理解

在介紹載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受電磁力的大小除與磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體中電流的大小、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度有關(guān)外，還與其所處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角有關(guān)時(shí)，便引入生活中的事物作比喻：鄉(xiāng)村家庭晾曬衣物較多使用竹桿晾曬，天下雨

了，此時(shí)橫置著的晾衣桿一下子便被淋濕（因?yàn)樗c雨縫垂直）但如果晾衣桿是豎置的話，那它就不易被淋濕了，（因?yàn)樗c雨縫平行，并以筆桿作示范說明）?，F(xiàn)在把均勻磁場(chǎng)當(dāng)作雨線，把載流直導(dǎo)體當(dāng)作晾衣桿，自然引出結(jié)論：當(dāng)載流導(dǎo)體垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向放置時(shí)(90度)，導(dǎo)體所受到的電磁力最大，當(dāng)其平行放置時(shí)(O度)不受力。如載流直導(dǎo)體與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成a角時(shí)，那導(dǎo)體與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直方向的投影L為導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)體所受的電磁力F=BILsina。

（4）磁通的理解

在介紹磁通量的教學(xué)中，可以把雨線比喻成磁通量，而把雨傘比喻成個(gè)平面，可以提問學(xué)生，在什么情況下接到的雨線最多，何時(shí)最少。讓學(xué)生自己去討論，去總結(jié)，最后得出結(jié)論。這些比喻生動(dòng)有趣，知識(shí)中有興趣，興趣中有知識(shí)，比喻事物來源生活，學(xué)生看得見，摸得著，易于接受。這培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，搞活了課堂，教學(xué)收效好。用形象的比喻來描述難以掌握的的教學(xué)內(nèi)容，能使學(xué)生從感性都理性認(rèn)識(shí)的飛躍，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（5）楞次定律定義的理解

楞次定律是電磁感應(yīng)中的重點(diǎn)內(nèi)容，亦是重點(diǎn)。對(duì)于確定感應(yīng)電流的方向涉及到原磁場(chǎng)的方向，磁通的變化（增強(qiáng)或減少）和感生電流的磁場(chǎng)之間的關(guān)系。，定律本身所包含的內(nèi)容復(fù)雜，加上定律文字?jǐn)⑹龈爬?，理淪意義豐富且深?yuàn)W，使學(xué)生常常理解錯(cuò)誤。定義內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁通總是阻礙原有磁通的變化不少學(xué)生把阻礙原有磁通的變化理解為和原磁通方向相反，混淆了阻礙與阻止的含義。為了讓學(xué)生把握阻礙、變化四個(gè)宇，以一個(gè)性格內(nèi)向但又好客雙重性格的孩子作比喻：家中有客人來時(shí)，他總覺得不自在，不想別人到他家作客。但當(dāng)客人真的到來了，而且客人見多識(shí)廣、健談風(fēng)趣，此時(shí)他又愿意讓客人多呆些時(shí)間，不想讓客人離去?？芍v是“來時(shí)拒之，去時(shí)挽留 ” 這比喻較準(zhǔn)確地描述了定律的含義，又使定律擬人化，降低了教學(xué)難度，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)然，運(yùn)用比喻，并不是以淺顯的道理代替較深的理論，更不是濫用玩笑代替耐心細(xì)致的講解，而是要求教師緊密結(jié)合教材內(nèi)容，根據(jù)具體情況，做到言之有理，言之有物，言之有據(jù)。不過，比喻到底是比喻，拿任何兩個(gè)事物做比喻，總是有一部分屬時(shí)相同或相似，而不可能全部屬性全部相同。因此在解釋概念時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步把它的本性講清楚，并把新概念與用來比喻的例子進(jìn)行必要的比較，使學(xué)生通過聯(lián)想，想象，既能理解新概念又能從比較中認(rèn)識(shí)它們的區(qū)別

在生動(dòng)，形象、有趣的比喻中，講解《電工基礎(chǔ)》中的抽象概念，能夠做到把抽象的事物具體化，把深刻的道理淺顯化，通過深入淺出，使學(xué)生比較容易地從相似聯(lián)想中悟出道理，掌握方法，激發(fā)興趣，增強(qiáng)記憶，從而最終達(dá)到全面、深刻理解和牢固地掌握教學(xué)內(nèi)容的目的。

結(jié)束語(yǔ)：職業(yè)學(xué)校要在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，面對(duì)新時(shí)代的學(xué)生，我們的教學(xué)觀念和教學(xué)方法都在面臨著改革的必要?，F(xiàn)在的教育已經(jīng)不僅僅是把課本上的知識(shí)傳授給學(xué)生那么簡(jiǎn)單。怎么樣讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情已經(jīng)是當(dāng)下十分現(xiàn)實(shí)的問題。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在課堂中合理運(yùn)用比喻引導(dǎo)學(xué)生，并加以現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備輔助能極大改善課堂，提高教學(xué)效率。社會(huì)對(duì)教學(xué)的要求只會(huì)越來越高，這就要求我們不斷探索新方法，新技術(shù)，只有不斷進(jìn)步，我們的教育才會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)力。

第五篇：Multisim仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

Multisim仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要 在數(shù)字電子技術(shù)課堂中利用Multisim仿真軟件進(jìn)行教學(xué)演示，使得枯燥乏味的教學(xué)活動(dòng)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)教學(xué)效果。該軟件還可以在電路設(shè)計(jì)及電路制作等其他實(shí)踐和創(chuàng)新環(huán)節(jié)開發(fā)出更大更廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 Multisim；動(dòng)態(tài)仿真；數(shù)字電子技術(shù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）06-0017-03

在數(shù)字電子技術(shù)課堂教學(xué)中，教師經(jīng)常需要講解一些電路圖、波形圖、時(shí)序圖等圖形，傳統(tǒng)的方法無非就是黑板、多媒體投影等形式，以便增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的理解。但這里有個(gè)明顯的問題，對(duì)大部分教師而言，要花大量的時(shí)間在黑板上或者PPT上把各種電路圖、波形圖或者時(shí)序圖等精準(zhǔn)地畫出來，往往是事倍功半，因?yàn)楫嬆切﹫D形既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。從學(xué)生角度，也無法正確理解這些圖的變化與參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與實(shí)際明顯脫節(jié)。這樣的學(xué)習(xí)很難引起學(xué)生的充分注意，因而也就不容易建立學(xué)習(xí)興趣，所以學(xué)習(xí)效率也往往較低。結(jié)合現(xiàn)代職業(yè)教育的理念，這種教學(xué)模式和教學(xué)過程理論聯(lián)系實(shí)際明顯不夠，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高也在所難免。

Multisim仿真軟件中有強(qiáng)大的元器件庫(kù)和儀表庫(kù)，可以充分利用軟件中這些強(qiáng)大庫(kù)功能，同時(shí)針對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理出數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)重難點(diǎn)，根據(jù)重難點(diǎn)繪制好電路圖并將電路圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真演示。Multisim仿真軟件運(yùn)行時(shí)的波形圖、時(shí)序圖等是動(dòng)態(tài)效果圖，很容易集中學(xué)生的注意力。在淺化知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，內(nèi)容講授過程變得更生動(dòng)有形，課堂氛圍既嚴(yán)謹(jǐn)又活潑，學(xué)生在潛移默化中提高了興趣，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。Multisim軟件簡(jiǎn)介

Electronics Workbench（EWB）也稱為“虛擬電子工作平臺(tái)”，是加拿大IIT公司在20世紀(jì)八九十年代推出的用來進(jìn)行電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA軟件。美國(guó)國(guó)家儀器儀表公司（National Instruments）在2005年將IIT公司兼并，MultiSim成為NI公司的電路設(shè)計(jì)軟件的套件之一。2007年初，NI公司推出NI Multisim10。NI Multisim10具有豐富而強(qiáng)大的仿真分析能力，各種虛擬儀器設(shè)備，可以完成各種電路分析方法，以便幫助設(shè)計(jì)人員深入分析電路性能，提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。在數(shù)字電路教學(xué)上的應(yīng)用

以JK觸發(fā)器為例 數(shù)字電路教學(xué)中，JK觸發(fā)器屬于比較難進(jìn)行闡述和表達(dá)清楚的，學(xué)生也難于理解其中的原理的知識(shí)點(diǎn)。運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法來闡述JK觸發(fā)器原理的時(shí)候，通常是通過布爾代數(shù)表達(dá)式來進(jìn)行推導(dǎo)，通過推導(dǎo)得出JK觸發(fā)器真值表；然后以真值表為基礎(chǔ)，進(jìn)一步畫出JK觸發(fā)器的時(shí)序圖。現(xiàn)在看來，這種教學(xué)過程往往教師是主體，因?yàn)樽允贾两K都是教師在推導(dǎo)演算JK觸發(fā)器的真值表和表達(dá)式。整個(gè)過程中大部分學(xué)生無法得知教師所講的JK觸發(fā)器的硬件電路連接過程、輸出波形變化與JK輸入端高低電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

但是如果使用Multisim軟件，通過軟件把電路按圖1連接好，同時(shí)將電路輸出端與狀態(tài)指示燈也連接好，那么時(shí)序圖將用實(shí)時(shí)的示波器或邏輯分析儀來替代。通過兩個(gè)開關(guān)A、B的組合，產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)的輸入信號(hào)，然后在觸發(fā)器的J端、K端分別接入00、01、10、11四種狀態(tài)的輸入信號(hào)，JK觸發(fā)器的輸出端Q和-Q的兩個(gè)狀態(tài)指示燈就會(huì)做出相應(yīng)的亮滅變化。顯而易見，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)更加直觀、明了，符合中職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，更能激發(fā)起學(xué)生的興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生分組做演示、講解；學(xué)生提問、答疑；學(xué)生填表并匯報(bào)演示結(jié)果，小結(jié)。學(xué)生得到表1所示真值表。Multisim中電路原理圖如圖1所示。

通過仿真軟件仿真完成JK觸發(fā)器真值表的推導(dǎo)以后，接下來進(jìn)一步學(xué)習(xí)JK觸發(fā)器的功能。打開邏輯分析儀或者四蹤示波器，然后對(duì)照真值表對(duì)JK觸發(fā)器的功能做進(jìn)一步分析。圖1是一個(gè)波形圖，圖中示波器界面上同時(shí)顯示了信號(hào)發(fā)生器的輸入波形、JK觸發(fā)器JK=11時(shí)的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和-Q波形。開關(guān)AB分別有四種不同輸入組合狀態(tài)，輸出結(jié)果往往就不同。一方面指示燈表達(dá)了輸出狀態(tài)，另一方面輸出又有波形顯示，這樣JK觸發(fā)器的輸入與輸出結(jié)果之間到底是怎樣的關(guān)系，通過圖形動(dòng)態(tài)演示很容易引人入勝并深入理解。由于該仿真軟件提供了同時(shí)具備4個(gè)輸入通道的示波器，同時(shí)顯示16路信號(hào)的邏輯分析儀，這極大地方便了電路的仿真效果，也為課堂教學(xué)提供了極大便利。

總之，通過該軟件的波形演示，能非常方便地將好幾路信號(hào)同時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上，這樣一來，學(xué)生和教師就能很方便地比較各信號(hào)之間復(fù)雜的對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地增強(qiáng)了教學(xué)效果。

以計(jì)數(shù)器為例 在講解計(jì)數(shù)器過程中，很多教師會(huì)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)積累，在講解完計(jì)數(shù)器電路原理后，就直接根據(jù)計(jì)數(shù)器原理中的結(jié)論展示出計(jì)數(shù)器輸出的時(shí)序圖。然而在這個(gè)過程中，學(xué)生同樣不知道電路的硬件連接、設(shè)置方法和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)原理。有了Multisim軟件的參與，相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，教師可以很方便地利用軟件搭建好所要講解的電路，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示，然后讓學(xué)生直接觀察運(yùn)行過程和結(jié)果（如圖2所示）?？梢源_定的是，當(dāng)學(xué)生一看到數(shù)碼管上變化跳動(dòng)的數(shù)字時(shí)，他的注意力更容易集中，同時(shí)興趣倍增。電路理論的分析正確是否，都可以通過仿真軟件對(duì)所搭建的電路進(jìn)行仿真，查看運(yùn)行結(jié)果。這樣學(xué)生也會(huì)更愿意通過自己對(duì)電路的邏輯分析，把邏輯分析結(jié)果與軟件仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證自己分析是否正確，極大增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

隨著教學(xué)過程的進(jìn)一步深入，最后教師得出的時(shí)序圖（圖3），以動(dòng)態(tài)的形式與學(xué)生討論分析，相對(duì)于書本上靜態(tài)圖形而言，這種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的圖形不僅直觀明了、簡(jiǎn)單易學(xué)，而且更有吸引力、說服力，教學(xué)效果更好。結(jié)論

學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)中經(jīng)常因各種邏輯關(guān)系而無所適從，教師在數(shù)字電子技術(shù)講解過程中因各種波形圖和時(shí)序圖的繪制和講解費(fèi)時(shí)費(fèi)力而心力交瘁。通過以上兩個(gè)數(shù)字電路教學(xué)中的例子介紹，利用Multisim仿真軟件可以使教師在教學(xué)實(shí)施過程中應(yīng)用自如、邏輯清晰；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也興趣十足，理解透徹。這樣，教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都變得非常有趣，教師和學(xué)生都可以對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行邏輯分析和判斷，把邏輯分析結(jié)果與軟件仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證自己分析是否正確。在這個(gè)過程中，既可以掌握數(shù)字電路的知識(shí)，也可以掌握電路連接、電路仿真等其他相關(guān)知識(shí)和技能，一舉多得。