基於Multisim的電子技術課程虛擬實驗環境創設

2021-01-08 電子產品世界

摘要：為了達到解決電子技術課堂教學脫離實踐問題的目的，採用EDA工具Multisim仿真的方法，以單級阻容耦合共射放大電路為例，搭建仿真電路，建立虛擬實驗環境。通過運行仿真，描述利用此環境開展教學的過程，探討電子技術虛擬實驗環境的創設，得到在此環境下開展理論與實戰相結合的教學，可以解決課堂教學存在問題，提高教學效果的結論。
關鍵詞：Multisim；虛擬實驗環境；電子技術；教學；仿真

電子技術課程實踐性強，必須用大量的實驗來輔助和加深理論學習，但受到實驗學時分配和實驗室資源配置的限制，教學過程中存在理論教學與實踐教學脫節的問題，課堂教學的效果不好，效率不高。
利用EDA仿真工具Multisim，搭建實驗仿真電路，在課堂教學中創設虛擬實驗環境，並在此環境下採用理論與實踐相結合的教學模式開展教學，以解決傳統教學模式下存在的問題。

1 Moltisim簡介
Multisim是最新EDA工具之一，是以Windows為基礎的仿真工具，包含原理圖和硬體描述語言輸入工具，具有豐富的仿真分析能力，用於板級的電子電路設計。Multisim提煉了SPICE仿真的複雜內容，設計者無需深入了解SPICE技術就可進行仿真、分析和設計。
Multisim的重要特徵包括：通過直觀的電路圖捕捉環境，輕鬆設計電路；通過交互式SPICE仿真，迅速了解電路行為；藉助高級電路分析，理解基本設計特徵；通過一個工具鏈，無縫地集成電路設計和虛擬測試；通過改進、整合設計流程，減少建模錯誤並縮短建模時間。
Multisim經過多個版本的發展，目前普遍使用Multisim 10。Multisim與Labview完美結合，用戶可以根據需求製造出屬於自己的儀器，教育工作者可以方便地把理論知識用計算機仿真真實的再現出來，解決理論教學與實驗相脫節的問題。

2 電子技術虛擬實驗環境創設
電子技術課程理論系統性強，概念抽象，對學生實踐能力要求高。利用EDA工具，選擇課程中的重點和難點內容進行實驗仿真，創設虛擬實驗環境，開展以模擬、仿真實驗為基礎的計算機輔助課堂教學，通過實驗驗證理論和「實驗結果」的反覆重現，增強抽象概念的直觀性，加強學生的認知、理解和記憶強化；通過學生參與實驗過程，增強課堂的互動性和趣味性，達到培養能力，提高教學效果的目的。
模擬電子技術課程可創設的虛擬實驗環境有：阻容耦合放大電路、差分放大電路、兩級阻容耦合放大電路、負反饋放大電路、電壓比較器、互補功率放大電路、正弦波振蕩電路、和整流-濾波-串聯穩壓電路。
數字電子技術課程教學中可以創設：集成門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、555定時器及其應用、D／A及A／D轉換器。

3 應用舉例
本文以單級阻容耦合共射放大電路為例，介紹基於Multisim技術的虛擬實驗環境的創設。
通過阻容耦合放大電路實驗環境，可以開展工作在放大狀態下三極體電流分配關係，靜態工作點與三極體飽和、放大、截止三個狀態之間的關係，工作點與溫度的關係，元件參數對放大倍數、輸入電阻和輸出電阻的影響等實驗演示教學。
根據教學需求，創設實驗環境，在Multisim上搭建測試電路，圖1為單級阻容耦合共射放大電路，圖2為靜態測試電路。設置實驗所需的信號發生器、電流表和示波器，調整好測試參數。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/194730.htm


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