Multisim10在模拟电子技术课程实验中的应用

Multisim10在模拟电子技术课程实验中的应用
吴志敏;朱正伟;何宝祥
【摘要】在Multisim10软件环境下,以电子油量表的设计为例,说明了该软件在模拟电子技术课程实验中的具体运用.仿真结果表明,该电路设计方案正确,能达到预期的设计目标.通过该例说明,应用Multisim10进行电子电路的设计,设计效率很高,对实际电路的制作能带来很大的帮助,具有较高的实践指导意义.
【期刊名称】《实验室科学》
【年(卷),期】2012(015)004
【总页数】4页(P113-116)
【关键词】Multisim10;模拟电子技术;电子油量表
【作者】吴志敏;朱正伟;何宝祥
【作者单位】常州大学信息科学与技术工程学院,江苏常州213164;常州大学信息
科学与技术工程学院,江苏常州213164;常州大学信息科学与技术工程学院,江苏常
州213164
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.6
高校实验教学改革的目的是提高学生的实践技能和创新能力，而模拟电子技术课程实验是在结合我校电子信息工程、自动化、电气自动化和通信工程专业的培养目标对学生进行综合训练的一个实践教学环节，它不仅是学好该门课程的重要环节，更是给学生提供了一次独立设计的实践机会，对提高学生的设计能力、综合应用能力、
动手能力、分析问题、解决问题的能力也都有很大的帮助［1］。

传统的设计方法具有容易受人和设备的限制、设计效率不高等问题，难以达到设计现代电子系统的要求标准［2－3］。

随着计算机技术的发展和电路设计仿真软件不断出现，运用电路设计仿真软件设计电路，是提高电子电路设计水平和设计能力的有效方法［4］。

Multisim10软件是专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件，在模拟电子技术试验课程设计中引入EDA技术对于培养创新和实用人才，改革传统的教学模式，提高教学质量有着重要的意义。

Multisim10软件是美国国家仪器公司(NI公司)2007年推出的，是目前最新版本的电子电路仿真软件，也是交互式SPICE仿真和电路分析软件的最新版本，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试［5］。

Multisim10具有以下主要特点。

(1)Multisim10采用直观的图形界面就可以完成电路的创建［6］。

绘制电路图所需要的元器件、电路仿真需要的虚拟测试仪器可以直接从图形界面的工作平台上选取，整个操作过程与在实验平台上进行的实际操作几乎完全一样。

(2)Multisim10本身具有非常丰富的元器件库［7］。

Multisim10为使用者提供了数以千种元器件供设计选用，同时还可以根据自己的需要新建或扩展已有的元器件库。

(3)Multisim10拥有庞大的虚拟仪器。

Multisim10的虚拟测试仪器种类齐全，既有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、瓦特计等，还有一般实验室少有或者没有的仪器，如波特图示仪、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真分析仪、泰克示波器等仪器，这些仪器的使用方法和真实的试验仪器非常相似［8］。

(4)Multisim10具有完整的分析方法和超强的仿真能力。

Multisim可以对各种数字电路、模拟电路、模数混合电路和射频电路进行仿真分析，可以完成电路的瞬态分析、稳态分析、噪声分析、灵敏度分析等各种电路分析方法，基本能够满足一般
电路分析和设计的要求。

此外，Multisim10还引入了单片机仿真内容，支持汇编语言和C语言，使电路仿真显得更加实用和灵活［9］。

本设计的目的是训练学生利用分立元件进行模拟电路设计的能力，要求学生利用晶体管、发光二极管、蜂鸣器等主要电路器件设计一个具有声光报警功能的电子油量表。

设计要求电路能够通过6只绿色发光二极管显示油量刻度，当油量满时，6只发光二极管全部点亮;随着油量的减少，点亮的发光二极管的数目也随之减少，其
中当油量一半时，只有3只发光二极管点亮;当缺油时，6只发光二极管全部熄灭，此时红色发光二极管发光，蜂鸣器发声，提醒司机及时加油。

根据系统的设计要求，该系统主要由电源、油位检测、油位显示和缺油报警等单元电路组成，总电路如图1所示。

在设计和调试时可采用化整为零的方法，分步调试。

下面简单说明各单元电路的设计与调试方法。

系统电源取自车内12 V电瓶，为防止因为电瓶电压偏高影响显示的准确性，12 V 电源经7809三端稳压器后供给电路工作，仿真结果如图2所示。

油位的检测通过车辆油箱内浮筒式可变电阻传感器RP2来实现，油位显示电路由
6只三极管VT3～VT8组成级联电路，驱动相应的绿色发光二极管LED1～LED6
发光，仿真结果如图3所示。

由于各车型采用可变电阻阻值不一致，所以加设
RP1作辅助调整，以保证在油量满时，RP2因浮子的作用滑片指向最上方，C5两端的电阻阻值最大，此时VT3的基极电位最高，LED1～LED6六只发光二极管全亮;随着油位的降低，VT3的基极电位也随之降低，经级联点亮的LED的数目也将减少;当油量减少到一半时，只有LED1～LED3三只发光二极管全亮。

C4、用于防止行车中的油位波动而影响显示的准确性。

缺油报警电路主要由晶体管VT1～VT2、蜂鸣器和红色发光二极管LED7组成，仿真结果如图4所示。

当油位降到最低时，VT3的基极电位降低至0.7 V以下时，LED1熄灭，VT1截止，VT2的基极电位约为9 V，使得LED7发光，蜂鸣器发声，
从而实现缺油时的声光报警功能，提醒司机及时加油。

模拟电子技术课程实验是一门实践性很强的课程实验，在选题、设计和元器件的选择上，面临理论如何与实际有效结合的问题。

结果表明，利用Multisim10软件具有成千上万的元器件及各类虚拟仪器的特点，不仅可以使学生突破实验室元器件短缺、实验经费有限的限制，并且学会从不同角度思考同一个问题，提出多种不同的解决方案，充分发挥学生自主学习的能力，提高学生解决实际问题的能力，最终达到提高学生实际动手能力和科技创新意识的目的。

【相关文献】
［1］雷跃，谭永红.基于Multisim10的电子线路课程设计［J］.实验室研究与探索，2009，
28(10):179－182.
［2］刘艳，朱昌平，宋凤琴，等.模拟电子技术实验教学中的学生实践能力培养［J］.实验室技术
与管理，2010，27(2):110－112.
［3］陈跃华，杜明茜，向启荣.基于计算机仿真技术的电子电路探究性学习［J］.实验室研究与探索，2007，26(9):49－55.
［4］付杨.Multisim仿真在电工电子实验中的应用［J］.实验室研究与探索，2011，30(4):120－122.
［5］黄培根，任清褒.Multisim10计算机虚拟仿真实验室［M］.北京:电子工业出版社，2008:4－7.
［6］王荔芳，余磊，周晓华.放大电路的Multisim10仿真分析［J］.现代电子技术，2011，
34(18):172－174.
［7］赵家松，严伟榆，张海涛.基于Multisim10的汽车尾灯控制电路设计与仿真［J］.苏州大学
学报(工科版)，2011，31(2):30－34.
［8］胡伟，李勇帆.基于Multisim的RC文式电桥振荡电路虚拟仿真实验［J］.实验室研究与探索，2011，30(5):13－15.
［9］李佶莲.Multisim在模拟电路实验教学中的应用［J］.江苏教育学院学报(自然科学版)，2011，27(4):45－47.。