李正東 李秀玲 洪政

摘要：虛擬仿真技術(shù)主要通過對電路系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真模擬，直觀呈現(xiàn)電路信號的運(yùn)行狀態(tài)，可解決理論授課時內(nèi)容抽象、難以理解等困難。本文主要以Multisim虛擬仿真軟件對施密特觸發(fā)器電路進(jìn)行仿真，分析了仿真軟件對課堂教學(xué)模式的影響。實(shí)踐表明，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)用仿真軟件，既能解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地的不足，也有助于學(xué)生深入理解抽象內(nèi)容，有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù);仿真;應(yīng)用;教學(xué)

中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

虛擬仿真技術(shù)是利用虛擬系統(tǒng)對現(xiàn)實(shí)生活以及真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真。在進(jìn)行電子技術(shù)教學(xué)中，虛擬仿真技術(shù)的使用對于提升課堂教學(xué)質(zhì)量以及教學(xué)效果有著非常積極的影響。電子技術(shù)是高等院校電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程專業(yè)性、實(shí)踐性較強(qiáng)，授課難度大。利用虛擬仿真軟件可以不受實(shí)驗(yàn)場地、儀器的影響，也可以避免元器件損壞及人身傷害風(fēng)險，提高了安全性。同時，通過虛擬仿真儀器，學(xué)生可以實(shí)時觀察電子電路各位置的信號波形，加深對原理的理解，從而極大提高課堂教學(xué)效果[14]。

1 Multisim仿真軟件簡介

Multisim是美國國家儀器（National Instruments）公司推出的一款電子設(shè)計自動化軟件，用來對模擬、數(shù)字電路進(jìn)行仿真。Multisim軟件操作界面直觀、操作方便，元件調(diào)用便捷，元件標(biāo)注直觀，仿真真實(shí)感較強(qiáng)，與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)平臺相似度極高。與其他仿真軟件相比，Multisim軟件界面形象直觀、儀表元件齊全、操作簡單易學(xué)，在模擬電子電路中分析仿真的效果也較好，是目前在電路分析中應(yīng)用較廣的仿真軟件[56]。

2 虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用范例——施密特觸發(fā)器

555定時器是一種非常有用且非常精確的定時器，它有三種工作模式：單穩(wěn)態(tài)模式、施密特觸發(fā)器模式、多諧振蕩器模式。本文重點(diǎn)以施密特觸發(fā)器為例，分析虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用。555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

施密特觸發(fā)器是一種雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。其工作原理是：當(dāng)輸入電壓高于正向閾值電壓，輸出為低電平;當(dāng)輸入電壓低于負(fù)向閾值電壓，輸出為高電平;當(dāng)輸入電壓在正負(fù)向閾值電壓之間時，輸出狀態(tài)不變。施密特觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于波形整形電路，能將模擬信號波形整形為數(shù)字電路能夠處理的方波波形。另外，由于施密特觸發(fā)器具有滯回特性，所以常常用于抗干擾場合。用555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器仿真電路如圖2所示。

在本電路中，6腳和2腳并接在一起，輸入信號采用三角波模擬接入到6腳和2腳，當(dāng)三角波電壓信號大于23VCC時，3腳輸出低電平。當(dāng)三角波電壓信號小于13VCC時，3腳輸出高電平。用模擬泰克示波器顯示輸入、輸出波形如圖3所示。

通過對555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器電路仿真分析，輸入波形與輸出波形的關(guān)系非常清晰明了。利用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)，能夠使學(xué)生非常直觀地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而加深對理論知識理解，從而有效提高課程的課堂教學(xué)效果。

3 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)引入電子技術(shù)課堂教學(xué)中，能夠使學(xué)生將理論知識和模擬仿真結(jié)果有效結(jié)合起來，將課堂上枯燥的知識變得生動、形象。在課堂中采用“仿真”“調(diào)試”的虛擬軟件，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣獲得激發(fā)，課程理論和實(shí)踐的教學(xué)條件獲得改善，課堂教學(xué)模式和方法獲得拓寬，教學(xué)內(nèi)容的局限獲得突破，學(xué)生對知識的理解程度也得到了加深，這極大地開發(fā)了學(xué)生內(nèi)在的潛力，達(dá)到優(yōu)化課堂教學(xué)效果的目的。

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基金項(xiàng)目：2019年重慶市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2019GX185）;2019年重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（193561，193564）

作者簡介：李正東（1978—），男，江蘇鹽城人，碩士，副教授，研究方向：電路與系統(tǒng)、通信與信息系統(tǒng)。