探討Multisim 11在模擬電子技術實驗中的運用

俞皓

摘 要：模擬電子技術實驗是電子類專業必修的一門重要基礎課程，在高校教學中占有重要地位，是培養學生實驗能力、豐富學生電力學方面知識的有效途徑。采用Multisim 11軟件進行輔助實驗教學對培養技能型人才具有重要意義。由此，本文首先對Multisim 11仿真軟件基本內容進行了簡要介紹，然后對Multisim 11在模擬電子技術實驗教學中的應用進行了詳細探討，以改善模擬電子技術實驗教學。

關鍵詞：Multisim 11；仿真；模擬電子技術；實驗教學

前言：囊括了各種放大電路、信號運算與處理等諸多內容的模擬電子技術，是一門理論與實踐聯系極為緊密的學科，實驗在該學科教學中顯得尤為重要。通過實驗，可以檢測學生理論知識學習情況與應用能力，提升學生實踐操作能力。隨著新儀器儀表、元器件的不斷問世，原有實驗室條件與設備已難以滿足模擬電子技術實驗教學需要，必須要引入仿真功能強大的軟件，而Multisim 11可以較好的解決上述問題。

1.Multisim 11仿真軟件簡介

Multisim 11是美國一家儀器公司最新推出的一款交互式仿真軟件，原理圖捕獲軟件，與傳統軟件相比，該軟件更加直觀、易用。它將各種虛擬儀表與電路原理圖放置在同一操作界面中，以非常逼真的形式對各項參數與波形進行測試，有效克服了傳統仿真軟件在以圖形化仿真電路時的復雜性[1]。Multisim 11仿真軟件提供有電路仿真、原理圖輸入、PLD設計等多種功能，擁有龐大的虛擬儀器儀表庫，人性化的人機交互界面和完善的分析方法，適用于多種場合的電路設計、模擬與仿真，包括模擬電路仿真、數字電路仿真和數?；旌想娐贩抡娴?，都能夠達到良好的仿真效果，在電子電路教學、電子技術實驗等領域得到了廣泛的應用。

從Multisim 11自身構造與使用情況來看，其主要具有以下突出特點和優勢：圖形界面友好大方、操作方便、簡單易懂，分析功能完善強大，設計環境全面集成化；擁有強大的虛擬儀器儀表庫和豐富的元器件庫，虛擬儀表與電路原理圖有效結合；提供有多種輸入輸出接口，可以與其他軟件相互結合使用；具有VHDL設計功能與仿真功能，具有高效實時仿真功能，在仿真的同時還可以實現對電路元件參數與電路結構的修改；增加了對PIC單片機與51系列單片機的支持，進一步提升了仿真功能，擴大了適用范圍，可以實現單片機實驗在計算機上的直接模擬操作，得到的仿真數據擁有更高的精確度[2]。

2.Multisim 11在模擬電子技術實驗教學中的應用

2.1在反饋模塊教學中的應用

2.1.1引入負反饋

在模擬電子技術實驗教學內容中，有許多放大電路，包括運算放大電路、功率放大電路、反饋放大電路等等，將負反饋引入到放大電路中，有利于改善放大電路的工作性能。而改善的程度取決于反饋的深度，反饋深度越深，則性能改善的效果就越好。采用Multisim 11仿真軟件，在該軟件電路窗口中建立以集成運放LM307為核心的負反饋放大電路，對于放大電路是否有負反饋存在，使用一個開關來予以控制；對電路反饋情況使用示波器來進行觀察[3]。以一個交流電壓源信號作為輸入信號，示波器的A、B端口分別接收輸入信號和輸出信號，當開關向左時，放大電路無反饋，輸出的信號波形嚴重失真，當開關向右時，電路存在電壓串聯負反饋，輸入輸出信號波形均沒有失真，但輸出信號的幅度縮小了，比理論分析值較低，說明引入負反饋可以在一定程度上降低放大電路非線性失真發生概率。在Multisim 11軟件的應用下，通過仿真模擬實驗，學生可以直觀清晰的看到引入負反饋前后放大電路的性能變化，從而幫助學生更為容易理解和操作。

2.1.2負反饋組態

對于組態內容的講解，單純采用框圖方式很難達到理想的教學效果，而使用Multisim 11軟件進行輔助教學，將框圖與電路有效結合起來，則可以較好的改善組態教學效果。使用Multisim 11軟件畫出負反饋電路，在電路輸入輸出兩端分別設置一個開關，用以判別電路的反饋組態。將輸入端開關打開，輸出端開關閉合，此時輸出端短路，示波器無反饋信號顯示，表明電路為電壓負反饋，有反饋信號顯示，則說明為電流負反饋；將輸入端開關閉合，輸出端開關打開，輸入端短路，若示波器無反饋信號顯示，說明電路為并聯負反饋，反之為串聯負反饋。經過Multisim 11軟件電路實時仿真，電路負反饋組態的判定得以高效準確的實現，學生對反饋電路的工作原理、電路規律等可以更好的理解。

2.1.3負反饋放大電路

如前所言，負反饋的引入決定著電路信號的失真與否，無負反饋時，電路輸出信號失真，而當有負反饋時，輸出信號波形并未失真，但輸出波形的幅度縮小了，還是符合減少非線性失真的。這一結果表明，在Multisim 11軟件應用的情況下，負反饋放大電路對電路有著較大的影響。而且除了上述影響外，還存在其他的影響。采用波特儀對Multisim 11軟件繪制的負反饋放大電路幅頻特性曲線進行分析，對比有無負反饋時電路的幅頻特性曲線，發現降低增益可以增加通頻帶寬；采用溫度掃描儀對負反饋放大電路輸出波形進行瞬態分析發現，引入負反饋，有利于提電路運行穩定性。

2.2Multisim 11的綜合應用

電子電路設計在模擬電子技術實驗中屬于一個綜合性訓練題目，涉及到了模擬電子技術的電路設計、調試等多方面知識，如模擬示波器設計、模擬傳感器設計等等。傳統教學對于模擬電子元器件的設計基本上所有操作都需要通過手工來完成，耗時費力，特別是在參與電子設計競賽等比賽活動情況下。而采用Multisim 11軟件進行電子設計，則可以有效的解決上述問題。應用該軟件，電子元器件的電路設計與調試都可以在計算機上以虛擬方式快速準確的完成。以低通濾波器設計為例，按照題目具體要求，選擇與之相符的低通濾波器，合理設計濾波器截止頻率與電路增益，可以在濾波器輸出端設置一個可調運放電路。在Multisim 11中，將一階與二階低通濾波器進行級聯，并對電路進行調試，經檢測這樣設計出的濾波器可以較好的滿足題目設計要求，且有效避免了輸入輸出電阻間的相互影響問題，對學生綜合設計能力的培養起到了很好的鍛煉作用。

總結：實際上，Multisim 11在模擬電子技術實驗教學應用中所具有的作用與優勢遠不止于此，它不僅能夠提供強大的仿真分析功能與龐大的虛擬儀器儀表庫和元器件庫，更能夠提高課堂時間利用率，豐富課堂教學內容，實現隨時隨地的模擬電子技術實驗，而不受時空間限制，對提高實驗教學效率與質量，增強學生電子技術技能具有重要實踐指導意義。

參考文獻：

[1]劉君，楊曉蘋，呂聯榮，劉津麗，郭曉倩. Multisim 11在模擬電子技術實驗中的應用[J]. 實驗室研究與探索，2013，02：95-98.

[2]李娟娟，凌云，張飛. Multisim在“模擬電子技術”項目式教學中的應用[J]. 電氣電子教學學報，2014，02：109-111.

[3]畢克玲. NI Multisim 11仿真技術在模擬和數字電路教學中的應用[J]. 電腦知識與技術，2014，20：4748-4750.