陳 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

Multisim在電子實訓(xùn)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

陳 鑫，董云峰，郭宗光，熊春宇

（大慶師范學(xué)院物理與電氣信息工程學(xué)院，黑龍江大慶163712）

按照“以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”電子技術(shù)實踐教學(xué)模式，根據(jù)傳統(tǒng)的電子實訓(xùn)實踐教學(xué)現(xiàn)狀，提出虛擬技術(shù)教學(xué)的概念。通過實例利用Multisim電子仿真軟件對電子實訓(xùn)實踐教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，說明虛擬技術(shù)在當(dāng)今電子實訓(xùn)實踐教學(xué)過程中的優(yōu)越性。

Multisim；電子實訓(xùn)；實踐教學(xué)；正弦波發(fā)生電路

0 引言

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，是社會發(fā)展的需求。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，要求在教學(xué)中突出應(yīng)用性和實踐性。結(jié)合我校建設(shè)應(yīng)用型本科院校，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)，我們探索得出了“以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”的實踐教學(xué)模式。在電子實訓(xùn)實踐教學(xué)中，我們將實訓(xùn)項目與大學(xué)生電子設(shè)計競賽題目相結(jié)合。以賽帶訓(xùn)，通過競賽帶動實訓(xùn)；以訓(xùn)備賽，通過實訓(xùn)為競賽打基礎(chǔ)，做準(zhǔn)備。這其中虛擬技術(shù)的使用越來越成熟并被人們所熟知，其在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價值也越來越明顯，虛擬技術(shù)在實踐教學(xué)上也有其特有的優(yōu)勢［1］。

1 “以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”的實踐教學(xué)模式

“以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”是以學(xué)科競賽來帶動專業(yè)實訓(xùn)，以專業(yè)實訓(xùn)來促進(jìn)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。在大學(xué)一年級，學(xué)生對自己所在專業(yè)不是很了解，通過參加校級電子設(shè)計大賽、科技節(jié)活動等，使新生在競賽過程中了解自己所學(xué)的專業(yè)，進(jìn)而增強(qiáng)對自己所學(xué)專業(yè)的興趣。到大學(xué)二年級時，學(xué)生經(jīng)過大一參加學(xué)科競賽的經(jīng)歷，已經(jīng)對自己專業(yè)有了一定的了解與認(rèn)識，在專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)上就能有的放矢，很大的提高學(xué)習(xí)興趣。同時，在此期間可以繼續(xù)參加校級學(xué)科競賽或是更高級別的省級學(xué)科競賽，此時的學(xué)生對自己的專業(yè)有了更深的了解，通過走出校園，參加更高級別的學(xué)科競賽，開拓自己的視野，發(fā)現(xiàn)自己的不足，這樣在大學(xué)三年級，學(xué)習(xí)專業(yè)課程后，學(xué)生可以有目的提升自己的能力，沖擊更高層次的學(xué)科競賽，鍛煉自己的能力［2］。

2 電子實訓(xùn)現(xiàn)狀

在未執(zhí)行“以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”的實踐教學(xué)模式之前，我校電子實訓(xùn)分為電子元器件的識別、電子技術(shù)基本技能訓(xùn)練和電子套件制作三個方面。電子元器件識別包括電阻、電容、電感、二極管、三極管、集成芯片等電子元器件的識別與應(yīng)用；電子技術(shù)基本技能訓(xùn)練包括萬用表的使用、電烙鐵焊接技能訓(xùn)練等；電子套件制作主要是完成電子秋千、LED節(jié)能燈、電子時鐘、直流穩(wěn)壓電源等套件的焊接制作。在探索執(zhí)行“以賽帶訓(xùn)，以訓(xùn)促學(xué)”的實踐教學(xué)模式中，我們結(jié)合歷年大學(xué)生電子設(shè)計競賽題目，將電子套件制作項目改為電子電路設(shè)計與制作。電子電路設(shè)計與制作包括原理圖設(shè)計、仿真實驗、制板設(shè)計、電路焊接與測試四個環(huán)節(jié)。虛擬仿真實驗在整個電路設(shè)計中起到電路原理驗證和原理圖優(yōu)化的作用，是整個電子電路設(shè)計與制作項目中的一個重要環(huán)節(jié)。

3 Multisim電子仿真軟件的特點(diǎn)

Multisim是一種交互式電路仿真軟件，由美國國家儀器（NI）有限公司開發(fā)。它在Windows下運(yùn)行，適用于板級的電子電路板的設(shè)計。它具有直觀的圖形界面，包含豐富的元器件庫和測試儀器，擁有完備的分析手段以及強(qiáng)大的仿真能力［3］。使用它可以搭建交互式地電路原理圖和對電路進(jìn)行仿真。交互式的SPICE環(huán)境不需要復(fù)雜的語法，使用者可以更容易的上手并能快捷而方便地對新的設(shè)計進(jìn)行仿真和分析，這一特點(diǎn)使其在電子技術(shù)的教學(xué)上優(yōu)勢明顯。

4 Multisim電子仿真軟件在電子實訓(xùn)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

在設(shè)計電子電路時，學(xué)生可以通過Multisim來構(gòu)建仿真電路，檢驗仿真環(huán)境，對電路參數(shù)進(jìn)行測量并對其進(jìn)行分析。使用Multisim電子仿真軟件，不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)常見的幾種電路調(diào)試方法，使學(xué)生所學(xué)的理論知識通過實踐得到了鞏固。下面我們就以基于運(yùn)算放大器的正弦波發(fā)生電路為例，進(jìn)行分析。

4.1 RC橋式正弦波振蕩電路的原理

RC橋式正弦波振蕩電路由同相比例運(yùn)算電路和RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。因正反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的R和C、并聯(lián)的R和C以及負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的R1、Rf各為一臂構(gòu)成橋路而得名。圖1為電路原理圖。集成運(yùn)放的輸出端和“地”接橋路的兩個頂點(diǎn)作為電路的輸出；集成運(yùn)放的反相輸入端接另外兩個頂點(diǎn)和同相輸入端，是集成運(yùn)放的凈輸入電壓［4］。

Rf的取值應(yīng)略大于2R1。因為Uo和Uf具備良好的線性關(guān)系，所以在電路中加入非線性環(huán)節(jié)可以穩(wěn)定輸出電壓的幅值。例如選用R1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。當(dāng)Uo在某種原因下減小時，Rf和R1上流過的電流減小，R1上的功耗也隨之減小，溫度隨之降低，R1的阻值也隨之減小，從而使得A＆u數(shù)值增大，Uo也就增大了；當(dāng)Uo在某種原因下增大時，各變量與上述變化相反，使得輸出電壓穩(wěn)定。

此外，還可以利用二極管動態(tài)電阻隨電流改變而改變的特點(diǎn)，將兩個并聯(lián)的二極管串聯(lián)入Rf回路，作為非線性環(huán)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定，如圖2所示。此時比例系數(shù)為

4．2 RC橋式正弦波振蕩電路的仿真

在Multisim電子仿真軟件中建立RC橋式正弦波振蕩電路，如圖3所示。由R1、C1、R2、C2構(gòu)成RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，其頻率

R3、R4構(gòu)成正反饋網(wǎng)絡(luò)，利用并聯(lián)二極管D1、D2構(gòu)成非線性環(huán)節(jié)，運(yùn)算放大器選用LM324D集成運(yùn)放中的一個運(yùn)放。仿真時需要給集成運(yùn)放提供正負(fù)雙電源，這里選用±15V電源，在集成運(yùn)放的輸出端接一個示波器，就可以查看仿真波形，如圖4所示。

通過觀察仿真波形，可以測得兩個波峰之間的時間約為1ms，換算成頻率為1KHz，與理論計算值一致。

5 結(jié)語

Multisim軟件使學(xué)生只要有一臺電腦就可以在任何時間和地點(diǎn)進(jìn)行電路的設(shè)計和仿真分析，對培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及加深學(xué)生對理論知識的理解有很大的裨益。由于Multisim軟件擁有的豐富的元器件庫，可以根據(jù)實驗需要從中調(diào)取和使用不同的元器件，軟件中元器件的參數(shù)也可以根據(jù)需要隨時修改，因此在降低實驗成本方面，Multisim軟件也發(fā)揮了極大的作用。Multisim軟件可以讓學(xué)生在制作電路板之前通過仿真驗證電路，調(diào)節(jié)最優(yōu)參數(shù)，避免做無用功，提高了學(xué)習(xí)效率。由此可見，Multisim電子仿真軟件在高等院校電子實訓(xùn)實踐教學(xué)中有著十分重要的作用。

［1］馮喬，李冬.Proteus在模擬電子實踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.信息技術(shù)，2011（11）：38－40.

［2］熊春宇，齊鳳河，高玉凱，等.電子技術(shù)實踐教學(xué)模式探索［J］.中國電力教育，2013（19）：164－165.

［3］陶彪，南光群.Multisim仿真軟件在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技信息，2012（8）：155－156.

［4］童師白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.3版.北京：高等教育出版社，2001.

Multisim in Simulation of Electronic Practice Teaching

CHEN Xin，DONG Yun－feng，GUO Zhong－guang，XIONG Chun－yu
（College of Physics and Electricity Information Engineering，Daqing Normal University，Daqing 163712，China）

According to the＂to take training，training to promote learning＂electronic technology practice teachingmode，and according to the traditional experiment teaching at the present situation，proposed that the technical teaching concept，to simulates in the electronic technology practice teaching through the example using the Multisim simulation software the application to carry on the analysis，explained the virtual technology practices in the teaching now in the electron class curriculum the superiority.

multisim；electronic training；practice teaching；sine wave generating circuit

G642

A

2095－0063（2014）03－0156－03

2013－12－13

陳鑫（1983－），男，黑龍江大慶人，大慶師范學(xué)院物理與電氣信息工程學(xué)院教師，從事電子技術(shù)應(yīng)用研究。

大慶師范學(xué)院教育教學(xué)改革項目：面向技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的電子信息工程專業(yè)核心基礎(chǔ)課程改革與實踐。

DOI 10.13356／j.cnki.jdnu.2095－0063.2014.03.044