Multisim在电工教学中的应用

1、  multisim在电工教学中的应用   摘要 本文在介绍multisim9基本功能的基础上,结合电工 电子 教学实践,进行大胆的尝试,通过一些典型的实例,提出仿真方法和并给出仿真结果,达到了直观教学,一定程度上替代实验实习教学,以达到帮助学生理解原理,提高分析能力的目的。关键词 eda仿真 mulitisim 电工电子教学本人从事电工电子教学十数年,深知电工电子理论对于学生的困难,所以在教学中,力求把能开的实验、能上的实习课均尽量开设,虽然因陋就简,或者只是蜻蜓点水,但学生兴致很高,取得了较好的效果。可是学生往往只是满足于好奇心,并不能弄清个中道理。

2、因而直观的实验并不能完全替代理论教学,那么能否兼顾基础理论和直观性呢?笔者选择了仿真的手段,从早期的electricity workbench到后来的multisim2001,直到现在的multisim 9,都进行了适时的了解与应用,下面就一些典型的电工电子问题举例说明。一、multisim 9的快速入手启动multisim9后,首先要绘制出一个电路,建立电路主要用到两个工具栏:元件和仪器,那么我们就要认识这两个工具栏。如果没有这两个工具栏,可以在菜单栏中的“视图”“工具栏”的下拉菜单中勾选“元件”和“仪器”即可。1.元件工具栏元件工具栏主要让我们放置一些常用的电路元器件,各图标的含义是:电源

3、元件、模拟元件、基础元件、三极管、二极管、ttl集成电路、cmos集成电路、机电类元件、指示器和三种杂项元件、射频元件等。其中我们常用到的是电源元件和基础元件,基础元件中包括电阻、电容和电感等。2.仪器工具栏仪器工具栏主要用于放置各种虚拟仪器,这些仪器分别是万用表、失真分析仪、功率表、示波器、信号发生器、频率计、四踪示波器、安捷伦信号发生器、波特图示仪、字发生器、逻辑转换器、iv分析仪、逻辑分析仪、安捷伦万用表、 网络 分析仪、安捷伦示波器、测量探针、频谱分析仪、泰克示波器等。3.绘制简单电路我们以最简单的串联电路为例,先单击元件工具栏中的电源元件图标,将弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择

4、“power_source”(电源),在“元件”中选择“dc_power”(直流电源),再单击“确定”,然后在电路窗口的适当位置单击,就向multisim仿真软件中引入了一个直流电源,双击它的图标,可以在“参数”中改变其电压(voltage)大小,或者在“标签”改变它的名称,在这里我们没作任何改动,就用它的默认值。接下来再添加两个电阻:单击元件工具栏中的基础元件图标,同样也弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择“resistor”(电阻),在“元件”中分别选择“20”和“30”,放入电路窗口,为美观一点,单击电阻的图标,可在菜单“编辑”的下拉菜单中选择“90°顺时针方向”将它们竖直放

5、置。multisim仿真中必须要有接地点以便于仿真分析中 计算 各节点电位,所以一定要向电路中引入一个接地端,方法和引入电源的基本相同,只是在“元件”中选择“dgnd”(数字地)或“ground”即可,如果没有引入接地端就会出现“电路没有接地,仿真需要至少一条地线”的错误提示。为能观察仿真的结果,还必须添加一些测量仪表,这里我们添加两个万用表分别用来测量电路中的电流和r 1 两端的电压,添加的方法是在仪器工具栏中选择万用表的图标单击,然后在电路窗口适当位置单击便放置了该万用表,双击万用表的图标,会出现该万用表的面板,使万用表xmm1工作于直流()电流(a)的测量方式,万用表xmm2工作于直流(

6、)电压(v)的测量方式(这是默认的工作方式)。最后将电路元件和测量仪器连接起来,连接它们只要单击其引脚,然后移动鼠标到欲连接的另一引脚并单击即可,很是方便,连好的电路后,打开仿真开关,或按快捷键“f5”便开始运行仿真程序,两表测量出电路中电流为240ma、r 1 的电压为4.8v,这个结论我们很容易用电工基础的知识来验证。二、基本定理定律的验证电路原理中有很多定理、定律,这些基本定理、定律的掌握和应用对学生学习电路原理有着莫大的帮助,下面我们通过multisim9来验证其中的一些定理、定律。下面以叠加原理为例加以说明。叠加原理是分析线性电路的一个重要 规律 ,它是指多个电源组成的线性电路,各支

7、路电流(或各元件电压)等于各电源单独作用时产生的相应电流(或电压)的代数和。如图所示电路,两个电压源v 1 、v 2 和电阻r 1 、r 2 、r 3 构成复杂电路,两个开关j 1 和j 2 用于控制这两个电压源是否起作用,首先按a键使电压源v 1 起作用,而v 2 则不接入电路用导线替代,相当于电压源v 1 单独作用,如(a)图所示,此时测得电流表示数为0.300a,同样使电压源v 2 单独作用,如(b)图所示,测得电流表示数为0.450a,然后再让两个电压源均起作用,如(c)图所示,测得电流表示数为0.750a。显然0.750a=0.300a+0.450a,故验证了叠加定理。multisim9仿真软件的功能非常强大,不仅有大量的元器件库、逼真的虚拟仪器,甚至还具有一些3d效果的元件(笔者使用的是汉化了的multisim9 教育 版),仿真分析方法也比较全面,既可在 电子 教学中充分展示其“才能”,也可以在eda中“大显身手”。但仿真软件也不是万能的,它只是作为一种辅助手段为我们的教学或设计服务,我们应该将仿真与实践相结合,努力培养出符合社会需要的应用型人才。 参考 文献 :1周凯.ewb虚拟电子实验室multisim7&ultiboard7电子电路设计与应用m.北京:电子 工业 出版社,2005.6.2赵