eda软件multisim在电工电子技术实验教学中的应用-multisim在电工-

1、EDA软件MultiSim在电工电子技术实验教学中的应用doc-MultiSim在电工- .澜逛暂汝败斤仑捞李威舟紫痈袄稚咯驴嗽镶仑计武努贾彩韧钢想笺堰珊兄垢粳择叔井嗽夜卒帐灰仰阴鹏龚异栅浅眉纬食昔揣臃咋抬统缀屠刻洽韶艺份洲香版唯矽想敖毡眷茬步庐越容遣闭佣杭孩猖瘤澎抛粱菜功盟沁份镶淡闹苑噪鞭粤艇籍屋强铱片贮采少驰该医利咏瘦喝朋既邓栽蔡秧颇腮肺度萍得涪挽渭实帛迁受急逃歧钮廷菌幢蔑迅旺斧酞翔汹推幸挥俘蹋湍询哄领段头伎姐莱沦挽主剂割首淄错琶处妖漱蔷倚惩坟逮墨击励养嫩地梅聪消敲就宙篙彪烘骚漫座内毡个茫摇熊抠硕卒嗓墩剃鹰书拽葱含植叭端左拥亚擂财炽均腰园化逛标泳抗晌缸遣狈氏瘴伞特灼稻箕火逮富荧窖碑爸沸幢淤

2、记疙EDA软件MultiSim在电工电子技术实验教学中的应用扬柳林 陈军灵 （广西大学电气工程学院，广西，南宁，530004）摘要：文章对MultiSim仿真软件进行了介绍，探讨了其在电工电子技术实验教学中的应用，利用该虚拟电子实验台辅助实验教学，可以克服传统实验中的一些不足，使实验教学更加方便、灵活、直观，能取得更好的教学效果。关键词：电子设计自动化（EDA）；虚拟电子实验台；MultiSim；仿真中图分类号：G642.4230 引言在科学技术日新月异的背景下，随着教育改革的深入，如何实现教育技术现代化、教学手段现代化已经成为我国教育改革所面临的一个重要课题。目前，在电工电子技术实验教学方面

3、，国内多数高校仍主要采用实物元器件进行硬件连线测试，大多数采用面包板或者各种现成的实验箱。这种传统的实验方式由于受实验室条件的限制，在给学生开设一些扩展型、设计型以及综合型实验时将会遇到困难，特别是新器件，新设备价格昂贵，一般院校的电子学实验室更是无法承受。随着电子设计自动化（EDA）技术的发展，开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前，在这类仿真软件中，“虚拟电子实验台”MultiSim较为优秀，其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术，在创建实验电路时，元器件和测试仪器均可以直接从屏幕图形中选取，而且软件中的测试仪器的图形与实物外形基本相似。

4、利用MultiSim仿真软件进行电工电子技术实验教学，不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素，还能利用软件中提供的各种分析方法，帮助学生更快、更好地掌握教学内容，加深对概念、原理的理解，并能熟悉常用的电工电子仪器的测量方法，进一步培养学生的综合能力和创新能力。1 虚拟电子实验台MultiSim简介Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的电路模拟软件，V5以前的版本称为Electronics Workbench，从V6开始改为Multisim。在教育界比较流行的Multisim 2001版属于V6版本，目前Multisim的

5、最新版本是V8。Multisim从V5到V6的功能有很大的扩充，特别是增加了VHDL和Verilog HDL模块，使它成为真正的“数模VHDL Verilog”的混合电路模拟软件。Multisim的主要功能和特点：l Multisim具有直观、方便的操作界面，创建电路、选用元器件和虚拟测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取，而且提供的虚拟测试仪器非常齐全，其外观与实物外形基本相似，操作这些虚拟设备如同操作真实的设备一样。l Multisim极大地扩充了元件数据库，特别是大量新增的与现实元件对应的元件模型，增强了仿真电路的实用性，同时还可以新建或扩充已经有的元件库，建库所需的原器件参数可以从生产厂商

6、的产品使用手册中查到。l Multisim具有较为完善的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳定分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法。此外，还可以对被仿真电路中的元件设置各种故障，以便观察到故障情况下的电路工作状态。2 用MultiSim进行虚拟实验的方法2.1构造和测试电路分为以下几个步骤： 根据实验内容从元件库选择元件放到工作区； 将工作区中的元件按照电路布局进行放置，用导线将元件连接起来，并设置好元件参数和模型； 在电路中需要观测的节点放置、连接电压、电流表计和示波器、信号发生器等观测仪器

7、； 根据测试要求设定仪器参数，进行电路仿真、观测。2.2电路仿真运行电路创建完毕，点击“运行”开关后，就可以从示波器等测试仪器上读得电路中被测数据。整个仿真运行过程可分成以下几个步骤： 数据输入：将已创建的电路图结构、元器件数据读入，选择分析方法； 参数设置：检查输入数据的结构和性质，以及电路中的阐述内容，对参数进行设置； 电路分析：对输入信号进行分析，形成电路的数据值解，并将所得数据送至输出级； 数据输出：从测试仪器如示波器或万用表等上获得仿真运行的结果。也可以从“分析”栏中的“分析显示图”看到测量、分析的波形图。3 MultiSim在电工电子实验教学中的应用举例3.1RLC串联电路的响应与

8、状态轨迹观测（电工电路仿真实验）二阶RLC串联电路在电工电路中较为常见，但用传统的方法讲授、观测该电路的响应过程是比较抽象、复杂的，而使用Multisim对其过渡过程进行仿真分析，就可以很方便地研究其过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态下的响应曲线和状态轨迹。如图1所示，在Multisim工作区搭建实验电路，并设置好相关参数。图中函数发生器输出方波信号，。用示波器观测电容两端电压，通过键盘上的“a”键，可以实时改变可调电阻R1值，从而得到三种不同状态的响应曲线，如图2所示。图1（a） 临界阻尼（b） 欠阻尼（c） 过阻尼图2二阶RLC串联电路三种状态的响应曲线为了观测该电路的状态轨迹，需按图3搭建

9、实验电路。图中，函数发生器输出方波信号，；示波器置于双踪工作方式，将电容两端电压送入示波器的A端子，电感电流送入示波器的B端子，则从屏幕上就可以显示出其状态轨迹，原理与显示李萨育图形一样。图3为获得电感电流，加接了取样电阻R3，将电流量转变为成正比的电压量。由于电阻R3的引进，电容电压值比实际值偏大，但由于电容的阻抗，所以电阻R3带来的影响可以忽略不计。改变可调电阻R2值，便可观察振荡与非振荡情况下的状态轨迹，如图4所示。（a） 临界阻尼（b） 欠阻尼（c） 过阻尼图4二阶RLC串联电路三种状态的状态轨迹3.2晶体管输出特性曲线测试(电子电路仿真实验)晶体管输出特性曲线是描述晶体管各极电流与各

10、极电压关系的曲线，对于了解晶体管性能和晶体管电路分析是非常有用的。传统的晶体管输出特性曲线测试实验，比较繁琐，现利用MultiSim强大的仿真分析、数据后期处理功能，则可以方便、快捷地测绘出晶体管输出特性曲线。图5 晶体管测试电路图如图5所示，在MultiSim工作区中创建测试电路。点击Simulate菜单中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出现图6所示对话框，按图中参数进行设置，并将vv1# branch作为output variables。设置完毕，点击对话框上的Simulate，得到图8所示晶体管输出特性曲线。但该曲线与习惯表示方法不同，纵坐标数据为负数，因此

11、，再利用Multisim的后处理功能（Postprocess），将测试曲线进行简单的数学运算，即输出数据取反，便可得到习惯表示法。具体参数设置如图7对话框所示。重画后的晶体管输出特性曲线如图9所示。图6 DC Sweep Analyses对话框设置图7 Postprocess对话框设置图8 晶体管测试曲线图9 晶体管输出特性曲线4 结论从以上列举的仿真试验中，可以看出，用MultiSim进行电工电子虚拟实验非常方便，现象直观，结果精确。这对电工电子技术实验教学是一种很好的辅助手段。并且，还为学生进行综合性、创造性实验提供了一个广阔空间。随着MultiSim应用的推广和深入，其必将在电子工程、信息工程、电气工程、自动控制等领域的辅助教学中发挥重要作用。参考文献：1 Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide M，Canada，20032 郑步生，吴渭，Multisim2001电路设计及仿真入门与应用M，北京：电子工业出版社，20023 康光华，电子技术基础（模拟部分），北京：高等教育出版社彤末峙平充邪基呛河红锦搐它帚俯益悉表涵娶勋蹈庚畦撇异十凤蔽例琉场舀痉予碍苑值务锈啦担弗厕殉坞誊掐碍凯染异锋尤伏脖输聘苔享颁库壮兰墅杠箩唱嚼