仿真软件在《电路》教学中的应用.pdfVIP

《自动化技术与应用 2010年第29卷第4期 经 验 交 流 了e0hn{ca』COm muf]icafl()ns 环境界面，可方便放置元件和仪表。从 “Basic”元件箱 中调出电阻，从 “source”元件箱中调出电压源、电流 源和接地 ，启动Options／Preferences，打开参数设置框， 在 Circuit页将Show node names选中，电路就会自动 显示节点的编号，建立如下直流电路原理图 。 G 口̂ 图1 直流电路 启动Simulate菜单中的Analyses下的DC Analyses⋯ 命令选项。在 D C Analyses对话框中选取要分析的节 点号 ，这里将全部变量设置为分析变量 。点击 D C Analyses对话框上的Simulate按钮，出现一个 Grapher view窗口形式，如图2所示。 图2 直流电路仿真结果 采用 multisim提供直流工作点分析方法可以快速 得到各个节点电压和电压源支路的电流 ，从而可以方便 的求出其他各个支路的电流。学生由此产生了极高的 学习兴趣。 3．2 非正弦周期电路的仿真分析 利用Muhisim软件辅助电路理论教学，一方面可以 简化理论推导，突出知识点的实用性；另一方面，通过 Muhisim软件的仪器仪表显示，可以使电路的物理过程 更为形象直观。例如在介绍非正弦周期信号的谐波分 析时[4儿引，以往只能采用公式计算得出谐波的次数和幅 度，或者在下次实验时才能用频谱仪观察其频谱，这些 都不能很好地满足教学的需要。现在使用Multisim软 件，就可以当即取得频谱图，并且通过图形使学生可以 非常直观地看到它的变化规律及各个关键点的函数值。 图3 非正弦周期信号谐波 分析电路和信号发生器面板设置 启动 Simulate菜单中的Analyses下的 Fourier Analyses⋯命令选项，在弹出的对话框中设置参数，得到 矩形信号的频谱图如图4所示。 图4 矩形信号频谱图 从频谱图中可以观察得出频率 lkhz、占空比50％ 的矩形信号主要包含 lkHz、3kHz、5kHz等奇次谐波。 每次谐波的幅度也可以直接读出。随着谐波次数的增 加，幅度逐渐减小。 3．3 一阶RC电路过渡过程的仿真分析 微分电路和积分电路是 RC一阶电路中较典型的电 路 ，它对 电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要 求。下面以积分电路为例说明multisim仿真软件在教 学中的应用。首先在Muhisim平台上建立图5所示的 RC一阶电路，并接好示波器XSC1．在图5电路中 1 gc = 1 iidt=II u~dt= “ 当电路的时间常数 =RC很大，且U U 时， 一 一 经 验 交 流 TechnIcal Com munications 《自动化技术与应用》201 0年第 29卷第4期 输入电压 s与电阻电压 R近似相等。 耳 ≈ U月， @~AK uc=is lj ≈勺 即输出电压 Uc近似与输入电压 U 的积分成正 比， 所 以电路为积分电路。 图5 一阶RC积分电路 图6 一阶RC积分电路的输入、输出波形 ANA)~us幅度为5伏、频率为 lkHz、占空比为 50％的方波，打开仿真开关，双击示波器的图标，得到如 图6 所示波形，其中A通道为输入的方波信号u (红色 线条)，B通道为输出响应 c的波形(绿色线条)，从波形 比较看 ，仿真结果与理论分析基本一致。 4 结束语 在计算机上用Multisim建立虚拟仿真实验平台，可 以方便地搭建各种电路 ，以及对 电路进行仿真与测试。 它具有投资小、维护简单、现象直观、结果精确、图像 精彩等特点。因此将仿真软件 Muhisim 引入到 电路》 理论教学过程 中，激发了学生的学习兴趣 ，使学生的学 习积极性更高 ，对所学知识更易理解。有助于培养出 基础扎实、知识面广、能跟上时代发展、富有创新意 识的人才 。 参考文献： [1]于军．MultiSIM 9在电路理论教学中的应用[J]．科技信 息 ，2005，(31)：242． [2】邱关源．电路(第五版)[M】．北京：高等教育出版杜，2006． [3]王冠华，王伊娜．Multisim8电路设计及应用[M】．北京 ： 国防工业出版社，2006． [4】朱彩莲 ．Multisim电子电路仿真教程 ]．西安 ：西安电 子科技大学出版社 ，2007． [5]王安娜，申燕，刘泽军等．电路仿真设计软件Multisim在 电路实验中的应用[JJ．实验技术与管理 ，2005，22(12)：64-68． [6】李剑清．Multisim在电路实验教学中的应用[J]．浙江工 业大学学报，2007，35(5)：544—545． 作者 简介：郭丽颖 (1 9