将Multisim仿真引入高职电子技术教学课堂之探讨

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  摘要:本文中笔者探讨了Multisim 2001仿真软件在电子技术教学中的应用,并以“基本运算放大电路——比例运算放大电路为例”证明利用该仿真软件辅助教学,可以克服传统教学方式的一些不足,使教学过程更加生动、灵活、直观,能够极大地提高学生的学习热情,取得良好的教学效果。
  关键词:Multisim 2001 仿真 比例运算放大电路
  电子技术课程是高职院系通信类专业基础课。由于高职院校的学生基础较薄弱,抽象思维较欠缺,所以学生普遍感觉该课程太抽象、难以理解。鉴于此,笔者尝试将“电路仿真软件——Multisim 2001”引入课堂教学,结果学生反映非常好,加深了学生对所学知识的理解。Multisim 2001软件是一种电子电路计算机仿真设计软件,适用于电路分析基础、模拟电路、数字电路的设计及仿真。本文以电子技术课程中“基本运算电路——比例运算电路”的讲解为例来说明如何通过模拟仿真辅助教学,使教学内容形象、直观。比例运算电路分为反相比例运算电路和同相比例运算电路,我们一一介绍两种电路的教学设计。
  一、反相比例运算电路教学设计
  首先讲解反相比例运算电路,如图1所示,推导出输出电压与输入电压的关系式:u■=-■u■,强调uO与uI成比例关系,比例系数为-Rf/R,负号表示uO与uI反相。很多学生不能很好地理解负号的含义,对于输出电压与输入电压反相也感觉很抽象,因此引入仿真电路,让大家直观地观察仿真现象,从而可以加深理解。
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  图1 反相比例运算电路
  打开Multisim 2001软件,搭建如图2所示的反相比例运算放大电路,调节函数信号发生器,使输入信号uI频率为1kHz,幅值为100mV的正弦波,如图2(a)所示。由式子u■=-■u■,可以计算出输出电压的幅值为-1000mV,即放大倍数为10。将输入信号、输出信号分别连接到示波器,观察输入、输出信号的关系。
  单击仿真开关,进行仿真分析,示波器面板上VA1、VB1显示的值为-99.9mV和999.0mV,这两个值分别对应的是输入电压幅值和输出电压幅值(手动移动数轴操作,稍微有些误差存在),如图2(b)所示,可得放大倍数为10,与理论计算值相同。同时可以很清晰地看到输出电压与输入电压波形的相位相差180°,与理论结果相同。
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  (a)仿真电路
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  (b)输入与输出波形
  图2 反相比例运算电路仿真
  二、同相比例运算电路教学设计
  同相比例运算电路如图3所示,首先推导出输出电压与输入电压的关系式:u■=(1+■)u■,引导学生说出输出电压与输入电压的关系,与反相比例运算电路加以比较。然后进行模拟演示,运行仿真软件,按图4搭建同相比例运算放大电路,输入信号ui为频率1kHz,幅值100mV的正弦波,可以计算出输出电压幅值uom=1.1V。单击仿真开关,进行仿真分析。从图中可以很清晰地观察到:输入电压峰值uim=100mV、输出电压峰值uom=1.1V,输出电压与输入电压波形之间相位相同,与理论结果相同。
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  图3 同相比例运算电路
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  (a)同相比例运算放大器
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  (b)输入与输出波形
  图4 同相比例运算电路仿真
  教学实践证明,Multisim软件模拟电路非常方便,形象直观,结果精确,对电子技术传统教学是一种很好的辅助手段,弥补了传统教学模式的不足。通过Multisim仿真,可以消除学生对课程的抽象感,更好地帮助学生理解、掌握基本知识,对提高教学质量、培养学生的创新能力和综合素质具有重要意义。
  参考文献:
  [1]严正国,苏娟,吴银川.Multisim软件在电子技术课程中的辅助和指导作用[J].中国现代教育装备,2008(5).
  [2]钟化兰. Multisim在模拟电子技术设计性实验中应用的研究[J].华东交通大学学报,2005 (22).
  [3]鱼群,舒华,陈新兵.Multisim进行电子电路设计的教学研究[J].实验科学与技术,2007(5).
  本文系河北省教育厅高等学校科学技术研究指导项目《通信物理项目式教学资源平台的构建》的研究成果,课题编号Z2012056。
  (责编 张宇)
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