摘要：文章以盧颯主編的《電路分析基礎》為例，詳細分析了針對通信工程專業(yè)電路分析基礎課程教學過程中，如何利用Multisim軟件將仿真實驗與理論教學聯(lián)系起來，通過Multisim仿真軟件實現(xiàn)基爾霍夫定律、網(wǎng)孔電壓法、節(jié)點電流法、疊加原理、戴維南等效、諾頓等效、零狀態(tài)和零輸入響應等相關核心內(nèi)容實踐驗證，通過理論教學結合實踐仿真，學生能夠從深層次理解電路的運行狀態(tài)以及變化過程，提高對復雜電路的感性認識，為后續(xù)模擬電子技術等課程做好鋪墊工作。

關鍵詞：電路分析基礎；Multisim；實驗仿真；實踐教學

電路分析基礎課程作為普通本科院校通信類、控制工程類等專業(yè)的專業(yè)基礎必修課程，以分析電路、研究電路的基本規(guī)律為主要內(nèi)容［1-2］。課程理論嚴密、邏輯性強，具有很強的實踐要求，通過對電路分析基礎課程的理論學習以及使用Multisim軟件進行實驗仿真，建立對電路的分析、設計能力，為后續(xù)模擬電子技術等課程準備必要的知識及能力［3-4］。

本文以電子工業(yè)出版社出版的盧颯主編的《電路分析基礎》（第2版）為例，通過理論與仿真相結合的方式著重講解在通信工程專業(yè)中如何將Multisim融入課堂教學中，通過講解理論知識，使得學生明白相關知識點，實驗課程通過仿真相關重點內(nèi)容及驗證部分作業(yè)習題從而使學生深刻理解相關知識點，通過仿真更為直觀地看到電路中各個參數(shù)的具體變化，提升學生知識的掌握程度、提高電路設計及仿真、解決電路相關問題的能力。

1 基本電路定律

基本電路定律包括基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電壓定律，該內(nèi)容高度契合高中電路相關內(nèi)容，通過聯(lián)系之前高中學過的知識，通過相關內(nèi)容的講解以及仿真實驗對其定律有更深入的了解和掌握，具體仿真同后續(xù)疊加定理圖4的驗證結果，能夠對基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電壓定律有更為清晰的認識。

2 電路的等效變換

電路的等效變換是電路分析中非常重要的概念，也是電路分析中常用的方法，能夠將復雜電路轉換為結構較簡單的電路，主要包括電阻能效、電源等效以及無源二端網(wǎng)絡等效電阻的計算。理論講解中主要利用串并聯(lián)電路中電流電壓特性、基爾霍夫電流、電壓定律進行計算分析，在仿真實驗中，可以使用外加電源法、開路短路法來求解等效內(nèi)阻，圖1（a）為原電路圖，需求解電流I，通過理想電壓源并聯(lián)電阻等效為理想電壓源，理想電流源串聯(lián)電阻等效為理想電流源，電壓源與電阻串聯(lián)可以等效為電流源的等效變換規(guī)則進行化簡，化簡最終得到圖1（b）與圖1（a）結果相同，通過計算與仿真的聯(lián)系，能夠對等效變換規(guī)則有更深層次的理解。

3 受控源電路

電壓源電壓或者電流源的電流受電路中其他部分的電壓或者電流控制，從而得到四種受控源，分別是電流控制電流源（CCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電壓控制電壓源（VCVS）。通過分析電流控制電流源（CCCS）的仿真電路圖來理解四種受控源類型特點、接線方式，驗證相關習題對應的求解答案，下圖2表示電流控制電流源（CCCS）的仿真電路圖。

4 網(wǎng)孔電流法、節(jié)點電壓法

作為電路分析中比較重要的兩種電路分析方法，從理論分析中推導網(wǎng)孔電流法及節(jié)點電壓法的內(nèi)在規(guī)律，明了網(wǎng)孔電流法的核心是遵循基爾霍夫電壓定律，閉合回路電壓升之和等于電壓降之和，節(jié)點電壓法是遵循基爾霍夫電流定律，節(jié)點電流流入之和等于節(jié)點電流流出之和。圖3進行網(wǎng)孔電流法的仿真實驗，通過理論實踐相結合，更為清晰地掌握具體問題的分析方法。

5 疊加定理

疊加定理作為電路分析的另一種方法，靈活使用會使得問題進一步簡化，當線性電路中同時存在電流源和電壓源時，如果要計算電路中電流或者電壓，可以將電路分成兩個部分計算，第一部分單獨計算電壓源的作用效果，將電流源當開路處理。第二部分單獨計算電流源的作用效果，將電壓源用導線代替，之后根據(jù)所要計算內(nèi)容以參考方向為基礎進行計算求解。圖4是疊加定理仿真圖，通過基爾霍夫電流定律及基爾霍夫電壓定律可驗證其正確性，通過實驗仿真及實際平臺測試更加感性地對定理有明確認識。

6 戴維南定理、諾頓定理

當外電路電阻存在變化時，通過戴維南、諾頓等效可以快速解決可變電阻參數(shù)計算問題，將可變電阻視作外電路，從可變電阻兩端看進去，求解內(nèi)電路的等效電壓和等效內(nèi)阻，即可得到戴維南等效結果，同樣從可變電阻兩端看，求解內(nèi)電路的等效電流和等效電阻即可得到諾頓等效的結果，戴維南等效是電壓源串聯(lián)等效內(nèi)阻，諾頓等效是電流源并聯(lián)等效內(nèi)阻，同樣兩個等效之間的規(guī)律是電壓源的電壓等于電流源的電流與等效內(nèi)阻相乘。圖5通過實驗仿真及與原電路圖的比較，能夠精準理解相關定理的規(guī)則及使用方法。

7 低通、高通濾波電路

通過公式推導講解低通、高通濾波電路，明了其中各個參數(shù)的具體含義，取頻率為1Hz，驗證幅頻、相頻特性曲線的正確性，正確理解低通、高通濾波電路的實現(xiàn)方法以及波形特點，圖6為RC低通濾波電路仿真結果。

8 零狀態(tài)響應、零輸入響應、全響應

動態(tài)電路的時域分析作為電路分析基礎課程中的重點內(nèi)容，零輸入響應和零狀態(tài)響應分別對應高等數(shù)學中齊次方程和非齊次方程相關內(nèi)容，通過電容電感特點分別推導在零輸入和零狀態(tài)條件下的響應，引出具體公式，通過零輸入和零狀態(tài)之和得到全響應結果，進而引出三要素法。通過仿真實驗能夠清晰地看到電流、電壓等相關參數(shù)在零輸入、零狀態(tài)下的變化規(guī)則，進而明白電路工作特點，理解實際應用，圖7是RC電路零狀態(tài)響應仿真圖。

結語

電路分析基礎作為電子信息類專業(yè)學生的第一門專業(yè)基礎課，本門課程的掌握程度直接影響后續(xù)課程的學習，通過理論結合實驗仿真的教學方式，從深層次改善學生對電路課程的畏難情緒，更加感性地理解電路工作過程中各個參數(shù)的具體變化，增加學生使用仿真軟件驗證問題的能力，提升自主學習及解決相關問題的能力。

參考文獻：

［1］盧颯.電路分析基礎［M］.第二版.北京：電子工業(yè)出版社，2022.

［2］庫瓦特拜克·馬木提，伊力亞爾·加爾木哈買提，霍加·托合塔森.Multisim仿真軟件在電路分析基礎實驗教學中的應用效果探索［J］.伊犁師范學院學報（自然科學版），2020，14（04）：67-74.

［3］沈旭東，吳湘蓮，秦國棟.基于Multisim仿真的電路分析基礎課程教學改革與實踐［J］.電子制作，2020（20）：46-47.

［4］趙文杰.Multisim仿真實驗在電路分析中的應用［J］.電子制作，2020（01）：45-46.

基金項目：新疆理工學院2023年校級教改課題：面向新工科培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的“PBL+競賽”教學體系研究（PT-2023026）

作者簡介：張原園（1996—），男，漢族，陜西人，碩士，助教，研究方向：通信信號處理、計算機視覺；李龍（1996—），男，漢族，湖南人，碩士，助教，研究方向：人工智能、自動控制。

通訊作者：楊珺菲（1997—），女，漢族，新疆人，碩士，助教，研究方向：信息與通信工程。