Multisim在测控电路教学中的应用共6页文档
Multisim电路仿真软件在教学中的应用word精品文档5页
Multisim电路仿真软件在教学中的应用Abstract:National Instruments Multisim is (NI) Ltd introduced to Windows-based simulation tools, Multisim can interactively build circuit schematics and simulate circuit is very suitable for teaching electronics. This article describes how to use Multisim circuit simulation software to conduct a unipolar amplifier quiescent operating point of simulation and dynamic analysis of amplifier circuits, and the corresponding simulation waveforms and simulation results, so that students understand the common emitter amplifier characteristics so that combination of theoretical and experimental teaching, so that classroom teaching is more vivid, flexible, and more close to the actual project, to help students understand the principle, increase the analytical purposes. Enhancing student interest in creative thinking ability of students to comprehensively improve the professional quality of great significance.随着电子技术的不断发展，微电子技术日趋成熟，电子技术的应用已经渗透到各个领域，电子电路设计也趋向自动化。
MultiSIM在电子线路实验教学中的应用word精品文档7页
MultiSIM在电子线路实验教学中的应用一、前言传统电子线路的实验教学是使用电子线路的分析方法，在最简易的电路图上，根据需要的指标设计电路、选择元件参数并进行手工估算。
然后才开始搭建电路，使用选好的仪器或仪表进行测试，验证是否满足指标要求。
但是设计出具有高实用价值的电子电路需要考虑的因素和问题很多，在众多类型中选用合适的器件的确不容易，特别是对于职业院校学生，设计之初往往经验不足。
而且，大规模集成电路的功能较多，内部电路复杂，仅凭资料是很难掌握它们的各种用法。
这就需要一个可以模拟现实的仿真软件。
Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真软件，借助虚拟现实技术，使设计者能“如实”地选择、更换元件，能“如实”地操作各种仪器、设备，进行“现场”实验，能快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能。
往往用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
包括电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
使用Multisim仿真软件，与传统实验方法相比，这种虚拟技术既省时又经济，而且还可避免实验中发生的各种损坏和事故，在教学中更能节省时间和精力，有着广泛的应用前景。
二、MultiSIM软件的介绍Interactive Image Technologies公司曾推出了一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件EWB（Electronics Workbench）。
由于EWB具有许多突出的优点，引起了电子电路设计工作者的关注，迅速得到了推广使用。
但是随着电子技术的飞速发展，EWB5x版本的仿真设计功能已远远不能满足复杂电子电路的仿真设计要求。
被美国NI公司收购后，更名为NI Multisim，并将用于电路级仿真设计的模块升级为Multisim，于2001年推出了Multisim 2001。
Multisim 2001继承了EWB界面形象直观、操作方便、仿真分析功能强大、分析仪器齐全、易学易用等诸多优点，并在功能和操作上进行了较大改进。
Multisim仿真软件在《电子技术基础》课程教学中的应用共4页word资料
Multisim仿真软件在《电子技术基础》课程教学中的应用Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，是一个专门用于电子电路仿真与设计的工具软件，人们可以用它自由地搭建电路原理图，并用虚拟仪器技术对电路进行仿真。
职业学校的《电子技术基础》教学一般由理论教学和实验教学两个大的教学环节构成。
我们在教学过程中，结合理论教学的进程，利用Multisim 仿真软件在计算机上进行电子电路实验仿真，作为教学的补充，既帮助学生更好地理解电子技术的理论知识，又能确保电子实验电路参数的准确，实践证明，这种教学、设计手段的运用，有助于增强学生的感性认识，培养学生的创新能力和综合动手能力。
1.多媒体演示仿真实验，提高课堂教学效率以前的电子技术课程教学，多数教师主要进行理论课教学，注重原理分析、公式推导，学生听起来感觉枯燥无味，难以理解。
为了提高教学效率，有时需要配合演示实验。
但实物的演示实验，需要花费较多的准备时间，将多种仪器搬到教室，使用不便，而且电子元件或示波器屏幕比较小，坐在后排的同学难以看清演示的内容。
而且演示操作过程，也会占用过多时间，影响教学进度。
现在将仿真软件引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，提高教学的效率。
下面举两个应用的实例。
在讲授三极管共发射极放大电路时，三极管具有放大和反相的作用，有的学生理解起来比较困难。
我们利用仿真软件来仿真电路的实际效果，并用虚拟示波器观测波形。
学生有了感性认识后，理解起来就轻松了不少。
在讲授振荡电路的起振时，通过电路的正反馈作用，输出信号就会逐渐由小变大，当振荡幅度增大到一定的程度后，由于三极管的限幅作用，最后使得输出的波形稳定。
其中部分原理学生比较难理解，用实验室现有的仪器根本就不能显示出起振的波形来，现在利用Multisim仿真显示出振荡波形，振荡器起振的过程非常直观，这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效地提高了课堂教学效率。
Multisim软件在测控电路实践教学中的应用
以用 乘 法 电 路 实 现 信 号 的 调 制 ， 是 调 制 信 号 ， 率 为 １ Ｈ ， Ｖ１ 频 Ｋ ｚ Ｖ 是 载 波 信 号 ． 率 为 ＩＫ ， 据 香 农 定 理 ， 般 载 波 频 率 ２ 频 Ｏ Ｈｚ根 一 要 大 于 １ 的调 制 频 率 。 ０
图１ 用 乘 法 电路 实现 信 号调 制 的 电路 图
Ｍｕｔ ｉ ｌ ｓｍ软 件 在 测 控 电 路 实 践 教 学 中 的 应 用 ｉ
赵 茜
（ 京工程学院 ， 苏 南京 南 江
摘 要 ： 文 详 述 了Ｍｕｔ ｉ 本 ｌｓ ｉ ｍ软件 的 功 能 及 其 在 在 测 控 电 路 中 的应 用 ．通 过 测 控 电路 中的 两 个 实验 实例 说 明 了虚 拟 实 验 在现 代 教 育技 术和 实践 教 学 中所起 的作 用 。 实践 证 明 Ｍｕ ｉ ｍ软 件 在 教 学 中 广 泛 的 应 用 ． 可 以 给 学 生 提 供 独 立 思 ｈｓ ｉ 考、 自主 设 计 、 化 的 实验 环境 。 优 关 键 词 ： 测控 电路 Ｍｕｔ ｉ 件 》 实践 教 学 虚 拟 仪 器 《 ｌｓ ｉｍ软
《 控 电 路 》 测 控 技 术 与 仪 器 专 业 必 修 课 之 一 。通 过 本 测 是 课 程 的 学 习 ．学 生 可 以 熟 悉 如 何 运 用 电子 技 术 来解 决 测 量 与 控 制 中 的任 务 ，为今 后从 事 本 专业 的 技 术 和研 究 工 作 打 下 坚 实的基础。 为 了 能更 好 地 掌 握 测 控 电 路 ，学 生 需 要 进 行 验 证 性 实 验 和 设计 性 实 验 。 为更 好 地让 学生 完成 这些 实验 ， 统 的方 法 是 传 用 实 际 的 电子 元 件 进 行 搭 建 ， 后 进 行 电 路 调 试 ， 到 预 期 效 然 达 果 由于 经 费 和 时 间 等原 因 ， 难 让 每 个 学 生 都 能 独 立 完 成 每 很 个 实验 。在 调 试 过 程 中 ， 往 因为 元 器 件 的 参 数 、 触 等 诸 多 往 接 问 题 ， 响 到 实 验 的效 果 ， 至 由 于学 生 操 作 不 当 ， 成 仪 器 影 甚 造 和 元 器件 的损 坏 。 ｕ ｉｍ软 件 除 计 算 机 外 不 再 需 要 其 它 硬 件 Ｍ ｈｓ ｉ 电 路 ， 且 Ｍｕ ｉ ｍ软 件 具 有 强 大 的元 件 库 ， 且 可 以 随 时 扩 而 ｈｓ ｉ 并 充 ． 而 不 受 经 费 的 限 制 ， 再 需 要 其 它 仪 器 设 备 ， 以 采 用 从 不 所 Ｍ ｌｓ ｕｔｉ 件 进 行 测 控 电路 的 验 证 性 实 验 和 设 计 性 实 验 具 有 ｉ ｍ软 明 显 的优 点 。 ２Ｍｕｔ ｉ 件 简 介 ． ｌｓｍ软 ｉ 常用 的 电 子 线 路 仿 真 软 件 有 美 国Ｍｉｒ ｉ 司 的 Ｐｐｃ ， ｃｏ ｍ公 Ｓ ｓｉ ｅ 澳 大 利 亚 Ｐｏｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ 司 的 Ｐ ｏ ｌ 加 拿 大 Ｉ 公 司 的 ｒｔｌ ｅ ｈ ｏ ｇ 公 ｏ ｒｔ 和 ｅ Ｉ Ｔ Ｅ ＷＢ 是 Ｉ 公 司 在 １ ８ 年 推 出 Ｍｕｔ ｉ 软 件 ， 具 有 强 大 的 元 ， Ｉ Ｔ ９８ ｌｓ ｉｍ 它 件 库 ， 完 备 的 电路 分 析 手 段 ， 备 模 拟 、 字 及 模 拟／ 字 混 较 具 数 数 合 电路 仿 真 ， 提供 逻 辑 分 析 仪 、 特 图 仪 、 号 发 生 器 、 波 器 波 信 示 等 虚拟 仪 器 。 ｈｓ Ｍｕ ｉｍ软 件 另 一 优 势 是 能 和 Ｌ ｂ ＩＷ 软 件 相 连 ｉ ａＶ Ｅ
Multisim软件在电路分析课程中的应用
Multisim软件在电路分析课程中的应用Multisim是一款电路仿真软件，被广泛应用于电气和电子领域的教育、研究和工程设计等领域。
在电路分析课程中，Multisim可以帮助学生更深入地理解电路原理和设计，提高他们的实践能力和创新思维。
本文将详细介绍Multisim软件在电路分析课程中的应用。
一、Multisim软件概述Multisim是由美国电子制造商National Instruments公司开发的一款电路仿真软件，它提供了一个交互式环境，用于设计、仿真和分析电路。
它可以帮助工程师和学生设计和验证电路原理，评估电路性能，调试故障和优化设计。
Multisim拥有可视化的界面，可以让用户通过拖拉拽方式轻松搭建复杂的电路，同时提供了丰富的元器件库和模型选项，用户可以自己编写元器件参数和模型等。
Multisim还支持多种仿真模式，如直流分析、交流分析、时域分析、频域分析、傅里叶分析等，可以满足不同类型的电路分析需求。
二、Multisim在电路分析课程中的应用1.基础电路实验在基础电路实验中，Multisim可以替代传统的纸笔作图和计算，使学生能够更直观地理解电路原理和计算方法。
例如，学生可以通过Multisim绘制简单的电路图，计算电流、电压、电阻等基本参数，并观察电路中的元件如何作用。
此外，Multisim还支持多种交流和直流分析模式，可以方便学生进行各种不同类型的实验。
在学生完成实验后，Multisim还可以自动生成实验报告和结果图表，帮助学生更好地总结实验结果。
2.电路设计和优化Multisim可以帮助学生在设计和优化电路方案时更加高效和准确。
例如，在进行复杂电路的设计时，学生可以利用Multisim 的元器件库搭建电路，并通过多种分析模式进行仿真分析。
通过观察仿真结果，学生可以快速发现电路中可能存在的问题，如电路失稳、振荡、放大倍数低等，并进行相应的修正和优化。
此外，Multisim还可以帮助学生进行电路参数的计算和优化，如电容、电阻、电感等参数的选择和调整，从而实现电路性能的最大化。
Multisim在模拟电路教学改革中的应用分析word资料5页
Multisim在模拟电路教学改革中的应用分析模拟电路教学是电子专业教学中非常重要的一个环节，传统模式下的理论教学显得较为抽象，不易被学生理解及接受。
同时，针对教学过程中出现的一些复杂电路，教师单纯地采取理论授课方法效率低，难以使该项教学工作得到有效优化。
长期教学工作表明Multisim在模拟电路教学中有多方面的应用优势[1]。
鉴于此，本文对“Multisim在模拟电路教学改革中的应用”进行分析与探究意义重大。
1.Multisim在模拟电路教学中应用的优势分析《电路原理》、《模拟电子技术》等课程均是信息技术专业非常重要的课程。
以《模拟电子技术》为例，包括了放大、运算以及反馈等诸多组成内容和逻辑思维，这些思维和内容广泛的运用在微电子、自动化控制以及通信等领域。
模拟电子技术需进行电路分析，并以此为依据，增添了新半导体器件的应用，例如二极管、三极管以及场效应管等等。
学生要想对电子技术有深入的理解，便需要对新增加的半导体器件有一定的认识。
传统教学模式下，教师往往只是进行单纯的理论授课，这样的教学模式不便学生理解，抽象的知识点容易使学生进入学习误区，因此便有必要针对模拟电路教学进行改革。
长期教学经验发现，Multisim在模拟电路教学中具备多方面的应用优势。
Multisim是一类以PC平台作为基础的电子仿真设计软件，APICE数/模混合仿真系统是其内核部分，Multisim的优势包括：（1）Multisim软件界面简洁、直观，便于学生学习机使用。
对于其中的操作界面来说，如同单子实验工作平面，在使用基于软件仪器当中的控制面板过程中，跟真实仪器并无区别，这便有利于模拟电路教学工作的顺利开展。
（2）元器件库丰富。
在Multisim软件当中，元器件库丰富，像半导体期间、DAC、ADC 以及预算放大器等器件该软件均期间，同时元器件库还具备可扩展功能，显然能够为模拟电路教学的有效开展提供保障[2]。
（3）具备多样性的测试仪器。
Multisim仿真软件在模拟电路课程教学中的应用-精品文档
Multisim仿真软件在模拟电路课程教学中的应用0 引言在过去的二十年中，计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）得到了长足的发展，并在很多教学实践，尤其是工科专业的教学中取得了成功的应用[1]。
工科专业的课程教学中概念和方法通常都比较抽象复杂，并且往往需要实验的配合。
然而，实验本身也有困难，而且某些实验还存在一定的危险，因此，工科专业的教学一直比较困难。
连接理论教学和实验的桥梁是仿真，其优点是不需要实际的物理对象，而用计算机模拟，具有直观，操作方便和无危险等，比如Matlab和Labview等软件都取得很好的应用[2-3]。
作为电子类基础课程之一，模拟电路由于其涉及的理论基础难度大，逻辑性强，实验操作不易等问题，长期成为教学的难点[5]，尤其是在没有很好的电路基础和物理基础的情况下，学模电是难上加难。
无论是二极管和三极管的特性，基本放大电路，还是集成电路，其理论都非常不直观，需要从很多角度去看才能更好地理解。
模拟电路实验有助于对理论的理解，然而，模拟电路的实验设计和实现非常耗费时间，而且要求熟练使用示波器、万用表等工具，这对低年级的本科生而言有很大的难度。
电路仿真软件Multisim的出现，为理论和实验之间由架了一座桥，在模拟电路的教学中起到了非常好的促进作用[4]。
尤其是简单的工作界面，可以随意调整元件的参数，丰富的虚拟测量仪器库，使得该软件在越来越多的电路课堂教学中被使用。
本文首先对Multisim进行基本介绍，然后通过稳定工作点放大电路应用，说明如何通过仿真和理论结合，以加深学生的理解。
1 Multisim的介绍及其在模拟电路中的应用举例1.1 Multisim的基本介绍Multisim是美国国家仪器（NI）XX公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，目前使用比较广泛的是Multisim10。
其特点包括：界面友好，元器件和测量仪器丰富，以及分析工具强大等。
Multisim在电子设计教学中的应用6页word
Multisim在电子设计教学中的应用一、引言电子设计技术是当今发展变化最快的几个学科之一[1]。
同时也是电子、控制、计算机学科专业学生必须学好的的一门专业技术基础课[2-4]。
它不但要求学生必须系统的掌握模拟电路、数字电路、微控制器等课程的理论分析与设计，而且最重要的是要求学生具有很强的?邮质导?能力[5]。
纯粹的课堂理论教学显然不能满足现代电子设计技术课堂教学的要求。
因此，如何才能在课堂理论教学中实现以学生为主、以实践为主，同时教学采用的案例又不脱离工程实际的教学方式是很多从事电子教学的教师急需解决的研究课题[6， 7]。
本文首先讨论现如今电子教学的现状，研究它的不足之处，然后提出应用美国国家仪器公司出品的电子仿真软件Multisim的半实物仿真技术部分替代课堂中的纯理论教学，利用工程实际案例讨论如何在电子设计课堂教学中提高和改善学生的学习效果，最后提出论文研究的结论。
二、电子设计教学现状电子设计技术是电子通信、计算机嵌入式硬件设计专业一门综合性很强的应用实践课程，它的课程主要目的是强化以前开设的电子基础类课程，比如电路分析、模拟电路技术、数字电路技术以及各种控制器（单片机等）。
培养学生从系统的角度根据设计课题目标综合考虑设计方案。
对学生的分析问题的能力、工程实践的能力和创新设计能力都带来很大的挑战。
电子类课程一个很鲜明的特点就是重视理论实践与应用，纯粹的理论教学与学习是不可能很好掌握电子硬件设计知识的。
在CDIO工程能力培养环境下，该课程对动手实践和实际工程能力的训练应放在首要重视的地位[8]。
教学方式传统，一言堂式教学已不能满足现代教学特点的要求，以教师为主满堂灌的教学方式使大多数的学生不能跟上教师的思维，缺少互动，学生被动接收，囫囵吞枣，加入学生课后不及时复习消化，就不可能使学生牢固掌握课堂所学的理论知识。
这样日复一日的恶性循环势必影响学生的学习兴趣，兴趣没了学习新的知识就无从谈起。
教学内容陈旧，首先从教材的选用上就可以很明显体会到这一点，大多数的理论教材所选用的案例都是很久以前分立电路或者采用早已淘汰不再被采用的芯片，势必造成学生在遇到需要解决的设计问题时无从下手。
Multisim 10
【 中图分 类号】Ｇ６ ４ ２ ． ０［ 文献标 识码】 Ａ【 文 章编 号】 １ ０ ０ ４ — ４ ６ ７ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ０ ３ ５ — ０ ５
测 控 电路 》是测 控技 术与 仪器专 业 的一 门重 要 的专业 课 ． 该课 程 的主 要 内容是 如何 使用 电子 技 术
学 所用 的 实验 箱 由一 些设 备 公司 设计 制 作 ，并 附 带有 大量 指 导 学生 实 验 的资 料 ，教 师 可 以根 据 所提 供 的
资料 指 导学生 实验 ，大大 减少 教师 准备 实验 的工作 量． 但 是 ，实 验箱 的 电路 大 多都 是 固定 的 ，无法 改变 电
路 的结 构 ，实 验 内容 单一 ，对 于 学生 设 计 性实 验 的支 持 有 限 ；并且 在 实验 过 程 中往 往 因 为元 器 件参 数 、
【 摘 要】 《 测控电路》是测控技术与仪器专业的一门重要的专业课，而实践教学则是 《 测控 电路》课程教学中的一个关键环节．本文通过三个实例展示了如何在实践教学中 Ｉ 入ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ １ Ｏ 软件，ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ １ ０ 软件的 Ｉ 入可以很好的解决传统实践教学中对设计性实验支持少和后期维护经 费的问题．同时，还使学生将实践和理论相结合，有效地激发学生学习的积极性和主动． 【 关键 词】 Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ １ Ｏ ；测控电路；仿真；教学
对硬 件 维护 的费用 ． 所 以，在 实践 教学 中引入Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ Ｓ ｉ ｍ １ ０ 软件 ，可 以很 好 的解 决传 统 实践 教 学 中对 设计
性 实验 支持少 和后 期维护 经 费的 问题 ．
２ Ｍｕ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ １ ０ 概 述
Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用
Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用摘要：在电子电路实验教学中应用Multisim仿真软件，弥补了实验仪器价格高、维护困难、元器件短缺等问题；通过利用软件的分析、演示功能，帮助学生更直观、更快捷地掌握教学内容和学习方法，进一步掌握相关概念，了解电工电子仪器测量方法，对提高学生电路分析能力、设计能力及创新能力具有重要意义。
本文将对Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用进行具体分析与探讨。
关键词：Multisim仿真软件；电子电路实验教学；电路分析；电路设计1前言随着我国电子技术与计算机技术应用的不断发展，推动了电子电路分析与设计的变革，越来越多电子设计自动软件投入使用。
Multisim仿真软件的应用，为高校电子电路实验教学提供了全新平台，克服了以往实验教学中存在的弊端或不足，克服了主观与客观不利因素，同时仿真软件在实验教学中的应用，也突破了时间与地点的限制，学生可以在任何时间、任何地点使用软件进行实验学习。
另外，学生还可以根据不同的实验要求，融入个人的思路和观点，调整元件参数，进而获得更直观、更真实的实验数据，树立学生在实验学习中的主体地位，提高学生探究能力与思维能力。
因此，Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的应用，具有重要价值。
2 Multisim仿真软件应用概述Multisim仿真软件主要应用于电路设计、测试与分析的仿真模拟中，其中涉及到电路模拟、电路自动控制原理、微机接口电路等若干方面。
首先，在该仿真软件中，含有较为丰富的元件库，可满足于不同条件、不同要求的数据实验，与真实仪器的使用相似性较高；其次，在仿真软件中内置若干RF组件模型、元器件等，便于学生根据实验要求自行编程或者设计元器件；再次，Multisim软件的电子分析方法趋向多元化，包括参数扫描分析、傅里叶分析、瞬态分析等，还可满足直流电压表、直流电流表、信号发生器、瓦特表、数字万用表、失真分析仪等真实仪器的操作功能需求，应用范围十分广泛。
Multisim在测控电路教学中的应用
，
授理 论 知 识 的同 时 ， 助 实验 演 示 或 实验 ， 以大 大 提 高 课 堂 教 学 的 经济 负担 。另 外 ， 富 的虚 拟 仪 器 和 仪 表 和功 能也 是 现 实所 难 以 辅 可 丰 效 率 ， 到 事半 功 信 的效 果 。 本 文 介 绍 了利 用 Ｍ ｈｓ ０进 行 仪 表 具 备 的 。 收 ｕ ｉｍｌ ｉ 放 大器 的仿 真教 学 和 实验 思 路 ， 为学 生 学 习提 供 一 个应 用 范 例 。 ３ 典型 仪 表 放大 器 原 理 分 析 １ Ｍｕ ｉｍｌ ｌ ｉ Ｏ仿真 软 件 的 特 点 ｔ ｓ 测 量放 大 电路 是测 控 电路 教 学 和 实验 中 的重 要 内容 ， 是 获取 它 采 用 直 观 的 电路 图输 入 方 式 ， 面 友 好 、 界 操作 方 便 、 单 易 学 。 传 感器 信 号 的常 用 方 式 。在 一 个 典 型 的测 控 系统 中 ， 过传 感器 所 简 通 该软 件 采 用直 观 的 图形 界 面 创 建 电路 ， 屏 幕上 模 仿 真 实 实验 室 的 采 集 到 的 电信 号 常 为差 模 小 信号 ， 与 电路 之 间 的连 接 具 有 一定 的 在 且 工作台， 简单 直 观 。该 软 件 具 有 １０ 种 元件 模 型 和 多 达 １ ６ ０多 ７台虚 距 离 ， 往 往 伴 随着 很大 共 模 电压 （ 含 干 扰 电压 ） 由于 多数 传 感 还 包 。 拟仪器 ，而且仪器的操作开 关、 按键与 实际仪器仪表极 为相似 ， 可 器 的等 效 内 阻 随被 测 物 理量 的 变化 而 变 化 。 因 此 ， 放大 这 类 信 号 的 以对 模 拟 、数 字 电路 和 混合 电路 进 行 仿真 ， 时显 示测 量 结 果 。 实 放 大 器 应 具 有 高输 入 阻抗 、 输 出 阻抗 、 低 高增 益 和 高共 模 抑 制 比 的 ２ Ｍｕｔ ｉ ０仿 真 技 术在 测 控 电路教 学 中的应 用 ｌ ｍｌ ｉ ｓ 特点 ， 由三 运放 组 成 的 仪 表 放大 器 就 能 满足 上 述 要 求。 在 测 控 电路 教 学 中 ， 般 只 能 从 原 理 的 角 度 来 教 学 ， 果 学 生 一 如 图 １ 目前广 泛 应 用 的 高共 模 抑 制 比放 大 电路 。 由三 个集 成 是 它 动 手 不 多 ， 难理 解 相 应 理 论 。 虽 然都 有 实验 ， 多 为验 证 性 实验 ， 运 算放 大 器 组 成 ， 中 Ａ， Ａ 为两 个 性 能 一 致 （ 要指 输 入 阻 抗 、 很 大 其 和 主
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Multisim在测控电路教学中的应用
Abstract: The paper disucsses the teaching method of using multisim10 simulation technology to do the virtual experiment in circuit measure and control. The method is not only can enhance the teaching effect by applying multisim10 simulation technology in instrument amplifier to do the vivid simulation and analysis, but also can cultivate the innovate consciousness and design ability of students. From the practice result, this simulation application made a good effect in teaching and experiment reform of circuit measure and control.
0引言
《测控电路》是电子、测控、机电一体化等专业的一门综合性和实践性都很强的专业课,主要涉及到信号测量与调理、调制与解调、滤波、转换、细分和控制等。
这门课程教学目标要求理论与应用统一,如果没有动手实践来支撑,理论教学很难达到教学目标。
若在讲授理论知识的同时,辅助实验演示或实验,可以大大提高课堂教学效率,收到事半功倍的效果。
本文介绍了利用 Multisim10进行仪表放大器的仿真教学和实验思路,为学
生学习提供一个应用范例。
1Multisim10仿真软件的特点
采用直观的电路图输入方式,界面友好、操作方便、简单易学。
该软件采用直观的图形界面创建电路, 在屏幕上模仿真实实验室的工作台,简单直观。
该软件具有 1600多种元件模型和多达17台虚拟仪器,而且仪器
的操作开关、按键与实际仪器仪表极为相似,可以对模拟、数字电路和混合电路进行仿真,实时显示测量结果。
2Multisim10 仿真技术在测控电路教学中的应用
在测控电路教学中,一般只能从原理的角度来教学,如果学生动手不多,很难理解相应理论。
虽然都有实验,大多为验证性实验,而且课时有限,并且往往做实验时忘了理论分析,难以实现即时验证理论。
应用
Multisim10仿真软件辅助教学,能够快速、完整地构建出实验的原理图,并且能够完美地进行实验过程仿真,实时显示实验结果,是提高教学效率和效果的好方法。
另外,由于实验设备和耗材昂贵,所以有相当一部分实验项目是只能在理论上学习,不能实际开设的。
这在很大程度上扼杀了学生的创造能力的发展,而应用 Multisim10仿真软件,学生不必担心元器件的损坏,大大提高了学生敢于尝试的信心和积极创新的能力。
同时由于Multisim10 仿真软件能够用低成本搭建高档次的实验室,也大大减轻了学校的经济负担。
另外,丰富的虚拟仪器和仪表和功能也是现实所难以具备的。
3典型仪表放大器原理分析
测量放大电路是测控电路教学和实验中的重要内容,它是获取传感器信号的常用方式。
在一个典型的测控系统中,通过传感器所采集到的电信号常为差模小信号,且与电路之间的连接具有一定的距离,还往往伴随着很大共模电压(包含干扰电压)。
由于多数传感器的等效内阻随被测物理量的变化而变化。
因此,放大这类信号的放大器应具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益和高共模抑制比的特点,由三运放组成的仪表放大器就能满
足上述要求。
图1是目前广泛应用的高共模抑制比放大电路。
它由三个集成运算放大器组成,其中A1和A2为两个性能一致(主要指输入阻抗、共模抑制比和增益)的同相输入通用集成运算放大器,构成平衡对称差动放大输入级。
A3构成双端输入差动放大电路,用来进一步抑制A1、A2的共模信号,并适应接地负载的需要。
根据运算放大器的基本分析方法,容易得到A3的输出
u=(u-u)=1+(u-u)(1)
由式(1)可以看出,u与(u-u)成正比,故电路放大差模信号,抑制共模
信号。
4仪表放大器的实例应用与仿真
设计一个传感器放大器,如图2所示。
其中R5代表传感器,当R5相对于其他桥臂的偏差为1%时,放大器产生±5V的输出电压。
稳压管电压
VD=5.1V,ID=10mA,电桥电压基准为7.5V;运放的电源电压为15V;电桥中电阻均为100kΩ,R5=100(1+δ) kΩ,其中浮动范围δ≤±1%;电源电压15V。
从上图可以看出,电路分三部分:U3A、D2等组成稳压电路,它由5.1V 的稳压管产生7.5V的稳定电压,为传感器所在的桥式电路提供一个稳定的基准电压。
由后面的理论设计可知,该电压直接影响桥式电路的输出电压。
三个电阻R4、R6、R7和传感器R5组成桥式电路,将R的变化转化为输出电压。
U3B、U3C、U3D等组成仪表放大器,对桥式电路的输出电压进一步放大,并提高共模抑制比。
4.1 基准电压设计
从图2可以看出
R===1KΩ(2)
若R2取10kΩ,由
=1+(3)
可计算得R3=4.656kΩ。
4.2 仪表放大器设计
对于传感器所在的桥式电路,有
V=-V≈-V≈V(4)
当V1=7.5V,δ=1%时,桥式电路最大输出电压Vo1max=0.01875V。
根据设计要求,Vo=5V,则放大器增益为
A=≈≈266.7(5)
根据仪表增益公式(1)有
=1+(6)
一般来说,R14/R12与R9/R8具有相同的数量级。
为了尽量减少电阻规格,并且采用最常用电阻,可以取R14、R9为100 kΩ,取R12为10 kΩ,理论可计算得R8=7.7912 kΩ。
此时,R5为99 kΩ(δ=1%,5为101 kΩ
时,Vo=-5V)。
实际仿真调试时,当R8=7.832 kΩ时,输出电压为5V,如图2中所示,与理论计算结果有一定的误差。
此时的仿真结果见图2所示。
5系统仿真测试效果
通过multisim10的软件parameter sweep analysis功能获得图3所示数据。
该数据不够直观,因此再通过软件画图得到图4所示的图形效果。
从图4所示的图形效果可见,由三运放组成的仪表放大器的线性度较
好,能够满足传感器放大电路的测量。
这样,我们就能够从仪表放大器的原理、设计、应用、仿真以及测试结果一次性全部直观的展现出来,能够在课程教学和实验中引导学生学会分析和应用,利用仿真工具进行初步设计和验证。
6总结
基于Multisim10的测控电路教学,实现了理论与实践的紧密结合,启发和探究的教与学,利用计算机仿真,化难为易,变抽象为具体,使学生学习积极性大大提高。
但由于虚拟器件存在着虚拟的特点,在真实性方面与实际的硬件仪器仪表存在着比较大的差距,并不能完全替代传统的实验手段。
所以在实际的教学过程中,仿真只是锦上添花的一种教学手段。
而在实验的时候,应该先利用multisim10做预习报告,既能减少无谓手抄工作,又能激发学生的学习热情。
然后带着仿真结果再去做实验会有很高的效率和很好的效果。
摆脱了传统式的手抄预习报告,到实验现场才开始学习实验任务,搭建实验电路漏洞和错误百出,需要什么样的实验结果也不是很清楚等这个传统的实验模式。
像这样把Multisim10仿真软件和硬件的仪器仪表结合起来,把现代化手段与传统实验有机的结合起来,发挥各自的优势,才能收到事半功倍的效果。
希望以上资料对你有所帮助，附励志名3条：
1、积金遗于子孙，子孙未必能守；积书于子孙，子孙未必能读。
不如积阴德于冥冥之中，此乃万世传家之宝训也。
2、积德为产业，强胜于美宅良田。
3、能付出爱心就是福，能消除烦恼就是慧。