Multisim在電子電路教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)電子線路的分析、設(shè)計(jì)方法首先是根據(jù)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)電路及其元件參數(shù)，在簡(jiǎn)化電路的基礎(chǔ)上，對(duì)電路進(jìn)行手工估算，然后在實(shí)驗(yàn)室搭建電路，使用儀器、儀表進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證是否滿足指標(biāo)要求。仿真軟件Multisim借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使設(shè)計(jì)者能“如實(shí)”地選擇、更換元件，能“如實(shí)”地操作各種儀器、設(shè)備，進(jìn)行 “現(xiàn)場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)，能快速地模擬、分析、驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的性能。與傳統(tǒng)方法相比，這種虛擬技術(shù)既省時(shí)又經(jīng)濟(jì)，而且還可避免實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的各種損壞和事故，在教學(xué)中更能節(jié)省時(shí)間和精力，有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　1仿真軟件介紹

　　Multisim是用于電子電路仿真和設(shè)計(jì)的EDA工具軟件之一，屬于Electronics Workbench(EWB)系列軟件的高版本。EWB由加拿大Interactive。ImageTechnologies公司(IIT公司)于 1988年推出。IIT公司從EWB 5.0版本開(kāi)始，將電路圖輸入仿真與設(shè)計(jì)的模塊更名為Multisim。隨著軟件的升級(jí)，2005年，公司將其命名為Multisim 9。其特點(diǎn)如下：

　　(1)Multisim是全功能電路仿真系統(tǒng)。

　　(2)Multisim是一個(gè)完整的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具。

　　(3)具有強(qiáng)大的仿真分析功能。

　　(4)具有多種常用的虛擬儀表。

　　(5)與NI相關(guān)虛擬儀器軟件的完美結(jié)合，提高了模擬及測(cè)試性能。

　　2仿真實(shí)例

　　下面分別以在電路分析、模擬電子電路中的實(shí)際電路分析來(lái)說(shuō)明該軟件在電子電路中的應(yīng)用。

　　2.1 RC一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)

　　2.1.1．RC一階動(dòng)態(tài)電路的描述

　　動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程，對(duì)時(shí)間常數(shù)較大的電路，可用超低頻示波器觀察其過(guò)渡過(guò)程。然而，若用一般的中頻示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，則必須使這種單次變化的過(guò)渡過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，實(shí)驗(yàn)中利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)，利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)，方波信號(hào)的周期大于電路的時(shí)間常數(shù)。電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下產(chǎn)生的響應(yīng)過(guò)程，與直流電壓源的接通與斷開(kāi)的過(guò)程類(lèi)似。

　　2.1.2積分電路

　　2.1.3微分電路

　　2.1.4電路仿真

　　積分電路

　　取R=10 kΩ，C=100 nF，信號(hào)發(fā)生器的輸出為方波(幅值為2 V，偏移為2 V，頻率為1 kHz，占空比為50％)作為激勵(lì)電壓，其仿真電路圖如圖2所示。

　　微分電路

　　取R=510 Ω，C=100 nF，信號(hào)發(fā)生器的輸出為方波(幅值為2 V，偏移為2 V，頻率為1 kHz，占空比為50％)作為激勵(lì)電壓，其仿真電路圖如圖3所示。

　　2.2基本共射放大電路仿真

　　通過(guò)對(duì)圖4所示基本共射放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試進(jìn)一步說(shuō)明該軟件的功能及適用范圍。