高春雷

摘 要： 本文針對(duì)《電路基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)，在教學(xué)實(shí)踐中引入Multisim仿真軟件，活躍課堂氛圍，激起學(xué)生對(duì)電路學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果，同時(shí)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，強(qiáng)化學(xué)生作為未來(lái)工程師必須具有的工程思想。

關(guān)鍵詞： 《電路基礎(chǔ)》 multisim軟件 應(yīng)用研究

電子技術(shù)課程是電氣信息類及相關(guān)專業(yè)的主干課程，包括電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等。而電路基礎(chǔ)又是電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)，內(nèi)容豐富，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。電路基礎(chǔ)通常是大多數(shù)院校為相關(guān)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的第一門工程類課程，所以在教學(xué)中應(yīng)突出工程性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本文基于電路基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，把Multisim仿真軟件運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，不僅活躍課堂氛圍，而且培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，強(qiáng)化作為未來(lái)工程師必須具有的工程思想。

一、Multisum仿真軟件及其特點(diǎn)

Multisim仿真軟件由美國(guó)國(guó)家儀器有限公司開(kāi)發(fā)，是一款專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，也是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境[1][2]?；谔摂M儀表技術(shù)對(duì)電路進(jìn)行仿真與分析，使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)得以結(jié)合。軟件主要特點(diǎn)如下：

1.圖形界面直觀

整個(gè)操作界面如同電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線也和真實(shí)儀器一致。

2.元器件庫(kù)豐富

除基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、TTL和DAC、ADC及其他各種部件外，用戶還可通過(guò)元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。

3.測(cè)試儀器豐富

除通常的數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外，還具有瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

4.分析手段完備

除直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析等功能外，還具有直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等功能，完全可以符合一般電子電路的分析設(shè)計(jì)要求。

二、Multisim仿真軟件在《電路基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用

1.Multisim軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)電路基礎(chǔ)的教學(xué)，主要以理論教學(xué)為主，注重原理的分析。教學(xué)實(shí)踐中原理的分析又輔以大量復(fù)雜的公式推導(dǎo)，多數(shù)學(xué)生感覺(jué)枯燥，提不起學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)效果不是很理想。為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，強(qiáng)化其掌握程度，課程一般會(huì)有配套實(shí)驗(yàn)。

理想情況下理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)同步，在課堂上講解完成相關(guān)理論知識(shí)后當(dāng)堂即進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)于相關(guān)內(nèi)容的理解。此外也可先進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的演示實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，分析相應(yīng)理論知識(shí)。在實(shí)踐中理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不能完美地配合，主要原因在于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)都是實(shí)物的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，首先，實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，包括器件的準(zhǔn)備、連接、調(diào)試等過(guò)程；其次，實(shí)驗(yàn)需要占用較大的空間，實(shí)驗(yàn)室的那一套電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備完全搬到課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較困難；再次，即使在課堂上搭建了實(shí)物演示電路，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會(huì)因?yàn)橐话銉x表顯示屏幕的尺寸限制而不能展示給所有的學(xué)生。如果將教學(xué)的場(chǎng)所放到實(shí)驗(yàn)室則會(huì)造成實(shí)驗(yàn)室資源的浪費(fèi)，畢竟在整個(gè)電路基礎(chǔ)課程教學(xué)中還是以理論教學(xué)為主，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔。

使用Multisim仿真軟件可在理論教學(xué)的同時(shí)，通過(guò)多媒體平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并可對(duì)虛擬儀表顯示屏幕自由放大，將結(jié)果展示給所有的學(xué)生。Multisim軟件能夠仿真出實(shí)物實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使抽象的概念具體化、形象化、直觀化、簡(jiǎn)單化，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，增強(qiáng)教學(xué)效果。

2.MUTISIM軟件的應(yīng)用案例及其分析

課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生初次接觸RLC電路時(shí)對(duì)于各器件上電量的數(shù)值、相位關(guān)系不能很好地掌握。為使學(xué)生深入理解該部分內(nèi)容，本文利用Mutisim設(shè)計(jì)了如圖一所示的電路，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的方式分析電量的關(guān)系[3]。

圖一 RLC交流仿真電路

仿真電路中使用電壓表和電流表測(cè)出相應(yīng)器件和支路的電量，使用四通道示波器采集R、L、C兩端的波形。圖二為示波器一采集的電容和電阻兩端的波形，可以直觀地掌握RLC串聯(lián)電路中電容的相位超前電阻90度；同樣通過(guò)示波器二的波形則可以得到電感的相位滯后電阻90度。此外通過(guò)理論計(jì)算求得R、L、C兩端的電壓及電流值，和仿真實(shí)驗(yàn)得到的電量值進(jìn)行比較。理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，可加深學(xué)生的理解。

圖二 電阻和電容波形

三、結(jié)語(yǔ)

本文基于《電路基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，研究Multisim仿真軟件在課程教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，Multisim仿真的引入能夠有效結(jié)合理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解，避免枯燥的純理論教學(xué)，活躍課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果。如何恰當(dāng)?shù)匕盐蘸屠煤冒∕ultisim仿真軟件在內(nèi)的教學(xué)資源，需要不斷地實(shí)踐與探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧艷紅.基于Multisim10的電子電路設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2009.

[2]符強(qiáng)，任風(fēng)華.Multisim10在《電路與電子學(xué)》理論課程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2011（12）：32-34.

[3]祁國(guó)權(quán).RLC串聯(lián)電路諧振特性的Multisim仿真[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（1）：39-41.