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Multisim11在電工電子實驗中的應用

2014-10-21 12:49孫科學張瑛唐珂楊英強
科技視界 2014年34期
關鍵詞:電路分析電路仿真

孫科學 張瑛 唐珂 楊英強

【摘 要】在電工電子實驗課程教學中,通過Multisim 11仿真軟件進行輔助實驗的教學具有重要意義。通過Multisim軟件在電路,模擬電子技術,數字電子技術的實例分析和討論,將Multisim11 引入電工電子實驗教學中,可很好地解決了傳統(tǒng)實驗受時間、地點、設備等制約的狀況,能幫助學生更好地理解電路工作的原理,更加方便學生掌握電子電路的設計方法,為電子制作打下良好基礎。Multisim 11軟件是培養(yǎng)學生分析電工電子實驗問題,提升學生電路設計水平的有效工具。

【關鍵詞】電工電子實驗;Multisim軟件;電路分析;電路仿真

0 引言

電工電子實驗是一門重要的必修學科基礎課,是一門獨立設置的實驗課程,同時也是一門理論性、工程性、技術性、實踐性和實用性很強的課程??梢砸暈楣た茖W生進入電子工程領域的入門課程,也是聯(lián)系公共基礎課程與專業(yè)課程的一座重要橋梁。該課程通過實驗,使學生鞏固和加深對電路分析、信號系統(tǒng)、模擬電路和數字電路理論課程的理解,掌握常用電子儀表的使用方法和基本電參數的測量方法,掌握模擬電路器件、數字電路器件和電氣制圖等實驗技術方面的知識,掌握數字單元電路裝配和測試方法,初步掌握電子電路設計自動化(EDA)軟件的使用方法,掌握實驗數據的處理和撰寫實驗報告的方法,培養(yǎng)嚴謹細致、勇于克服困難和開拓創(chuàng)新等方面的科技素質。

在實驗教學中引入具有強大分析、仿真電路功能的電路仿真設計軟件Multisim 11,可以較好地培養(yǎng)學生在電路方面的工程和技術觀點,自覺應用理論知識分析和解決電子設計與調試等工程問題的能力[1-4]。

從事電子產品設計、開發(fā)等工作的人員,經常需要對所設計的電路進行實物模擬和調試。其目的,一方面是為了驗證所設計的電路是否能達到設計要求的技術指標,另一方面,通過改變電路中元器件的參數,使整個電路性能達到最佳值。以往的電路設計模擬,常常是制作一塊模擬試驗板,在這塊板上用實際元器件進行試驗和調試。取得數據后,再來修正原設計的電路參數,直至達到設計提出的要求。這樣既影響工作的順利進行,又束縛了設計人員的手腳。本文以Multisim軟件在電路分析和數字電路中的應用為例,介紹該軟件在電工電子實驗中的應用。

1 Multisim軟件在電工電子實驗中的應用

1.1 復雜電路分析的Multisim仿真

1.1.1 實驗內容

計算如圖1所示電路的各節(jié)點電壓Un1、Un2、Un3、Un4、Un5。

圖1 復雜電路分析仿真電路

1.1.2 仿真分析

在Multisim11軟件的主窗口上,繪制如圖2所示的電路。在simulate下拉菜單中選擇Analyses,再在Analysis的下拉菜單中選擇DC Operating Point.開始直流工作點分析。在output variables翻頁標簽中選擇Un1,Un2。Un3,Un4和Un5五個節(jié)點,單擊simulate,分析結果如圖2所示。

圖2 復雜電路分析仿真結果

1.1.3 仿真結果

從圖2中讀得Un1=7.93340V,Un2=2.00403V,Un3=1.82062V,Un4=-2.06660V,Un5=-998.92589mV;而通過節(jié)點電壓法理論計算結果為Un1=7.933V,Un2=2.004V,Un3=1.82lV,Un4=2.067V,Un5=一0.999V。由此可以看出,計算結果與實驗結果相同。

1.2 時序邏輯功能測試與仿真

1.2.1 實驗內容

用二進制計數器74161實現一個模7計數器。

1.2.2 仿真分析

本節(jié)用同步置數異步清零的二進制計數器74161實現一個模7計數器,通過該模7計數器來介紹時序邏輯電路的測試。

(1)待測電路的邏輯功能

采用置數法,模7計數器的有效循環(huán)是:0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0000,共7個狀態(tài),其余計數狀態(tài)為偏離態(tài)。

計數器在時鐘CLK的驅動下進行計數,當計數器計數到0110時,通過與非門反饋給置數使能端(~LOAD,低電平有效) “0”,在下一個時鐘有效沿到來時,計數器將置數端DCBA(“0000”)送給QA、QB、QC、QD, 即實現了0000-0110的模7計數。

(2)測試電路

測試電路如圖3所示。

圖3 測試電路圖

設定連線顏色,可以通過如下方式進行設置:選中相應連線,單擊右鍵,從菜單中選擇 “Change Color”或“Color Segment…”,命令進行設置,前者為改變選中連線的等電位導線顏色,后者為改變選中導線段的顏色。

1.2.3 仿真結果

運行仿真按鈕,在邏輯分析儀面板上可觀測到輸入輸出的時序圖,如圖4所示。

圖4 測試時序圖

由邏輯分析儀的面板測試結果可以看出,模7計數器的有效循環(huán)是:0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0000,共7個狀態(tài)。實現了模7計數的功能。

2 結束語

Multisim軟件是一種非常優(yōu)秀的電子技術實訓工具[5-6]。掌握電子技術,不僅需要理論知識,更重要的是通過實際操作來加強對內容的理解。Multisim軟件作為電子類相關課程的輔助教學和實訓手段,它不僅可以彌補實驗儀器、元器件缺乏帶來的不足,而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素,可以幫助學生更快、更好地掌握課堂講述的內容,加深對概念、原理的理解,彌補課堂教學的不足,而且通過電路仿真,可以熟悉常用電子儀器的測量方法,提高了對電路的認知能力,進一步培養(yǎng)學生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)、創(chuàng)新能力。

【參考文獻】

[1]蒲永紅,余粟,王維榮.Multisim輔助電工電子實驗教學的探討[J].實驗室研究與探索,2013(09).

[2]郭華,郭霞,田超.Multisim在電類專業(yè)課程中的應用研究[J].電子測試,2013(20).

[3]帥曉勇.基于電子線路虛擬實驗教學環(huán)境促進學習遷移的策略研究[D].華東師范大學,2008.

[4]白玉成.基于MULTISIM仿真電路的設計與分析[D].哈爾濱工程大學,2010.

[5]張莉.Multisim仿真軟件在電子技術實訓教學中的應用[D].哈爾濱工程大學,2011.

[6]孫立輝.Multisim軟件在電路理論教學中的應用[J].硅谷,2010(19).

[責任編輯:薛俊歌]

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