MultiSim在电工与电子技术实验教学中的应用 电工电子技术实验教程
[摘 要]文章对MultiSim仿真软件进行了介绍,探讨了其在电工电子技术实验教学中的应用,利用该虚拟电子实验台辅助实验教学,可以克服传统实验中的一些不足,使实验教学更加方便、灵活、直观,能取得更好的教学效果。
[关键词]电子设计自动化(EDA) 虚拟电子实验台 MultiSim 仿真
[中图分类号]TP391.1[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0127-01
在科学技术日新月异的背景下,随着教育改革的深入,如何实现教育技术现代化、教学
手段现代化已经成为我国教育改革所面临的一个重要课题。目前,在电工电子技术实验教学方面,国内多数高校仍主要采用实物元器件进行硬件连线测试,大多数采用面包板或者各种现成的实验箱。这种传统的实验方式由于受实验室条件的限制,在给学生开设一些扩展型、设计型以及综合型实验时将会遇到困难,特别是新器件,新设备价格昂贵,一般院校的电子学实验室更是无法承受。
随着电子设计自动化(EDA)技术的发展,开创了利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前,在这类仿真软件中,“虚拟电子实验台”――MultiSim较为优秀,其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术,在创建实验电路时,元器件和测试仪器均可以直接从屏幕图形中选取,而且软件中的测试仪器的图形与实物外形基本相似。利用MultiSim仿真软件进行电工电子技术实验教学,不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素,还能利用软件中提供的各种分析方法,帮助学生更快、更好地掌握教学内容,加深对概念、原理的理解,并能熟悉常用的电工电子仪器的测量方法,进一步培养学生的综合能力和创新能力。
1 仿真实验操作步骤
(1)根据实验内容从元件库选择元件放到工作区;
(2)将工作区中的元件按照电路布局进行放置,并设置好元件参数,用导线将元件连接起来;
(3)在电路中需要观测的节点放置、连接电压、电流表计和示波器、信号发生器等观测仪器;
(4)根据测试要求设定仪器参数,进行电路仿真、观测。
2 电路仿真运行
电路创建完毕,点击“运行”开关后,就可以从万用表、示波器等测试仪器上读得电路中被测数据。整个仿真运行过程可分成以下几个步骤:
(1)数据输入:将已创建的电路图结构、元器件数据读入,选择分析方法;
(2)参数设置:检查输入数据的结构和性质,以及电路中的阐述内容,对参数进行设置;
(3)电路分析:对输入信号进行分析,形成电路的数据,并将所得数据送至输出级;
(4)数据输出:从测试仪器如示波器或万用表等上获得仿真运行的结果。记录测量的波形图。
3 MultiSim在电工电子实验教学中的应用举例
3.1 测试与非门的逻辑功能
(1)首先选择电子仿真软件元器件,再选择“Component”栏中选中“74LS00D”。完成相应设置,将它置于电子平台上;所示元件部件条其中有A、B、C、D四个按钮,表示集成4个独立的与非门部件。单击其中一个按钮选出“A～D”任一个钮,虚化表示被调出。
(2)单击电子仿真软件Multisim 10基本界面元器件栏符号(Place Source信号源库)按钮,选取弹出对话框中“Family”栏下的“POWER-SOURCES”系列,再在“Component”栏中分别选中“VCC”和“GROUND”。单击对话框右上角的“OK”按钮完成选择,将电源线和地线调出,置于电子平台上。
(3)单击电子仿真软件Multisim 10基本界面元器件栏符号(Place Basic)按钮, 选取弹出对话框中“Family”栏下的“SWITCH”系列,再在“Component”栏中选中“SPDT”,将单刀双掷开关调出,置于电子平台上,共需4个。调整开关水平转向,排列整齐,依次双击开关图标,分别将它们的“Key”设置成1、2(或者A、B)即可。将它们置于电子平台。
(4)单击电子仿真软件Multisim 10基本界面元器件栏符号(Place Indicator)按钮,选取弹出对话框中“Family”栏下的“PROBE”系列,再拉动“Component”栏下的流动条选中“PROBE-RED”如图一所示。单击对话框右上角的“OK”按钮,将红色指示灯调出1个,置于电子平台上。
(5)单击电子仿真软件Multisim 10基本界面虚拟仪器工具条上的“Muleimeter”按钮,调出虚拟万用表“XMM1”,将其放置在电子平台上,将所调出元件和仪器组建仿真电路。
(6)双击虚拟万用表图标“XMM1”,将出现它的放大面板,按下放大面板上的“电压”和“直流,即―”两个按钮,将它用来测量直流电压。将以上调出元件经移动整理后连好仿真电路如图二所示。
(7)打开仿真开关,按右表所示,分别按动键盘上的“A”和“B”键,使与非门的两个输入端为表中4种情况,从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位,并将电位转换成逻辑状态。
4 用与非门组成其他功能门电路
4.1 用与非门组成或门电路
按要求,分别按动键盘上的键,观察并记录指示灯的发光情况,并将其转换为逻辑状态。
4.2 用与非门组成异或门
调出元件,并组成异或门仿真电路。开启仿真开关,按表要求分别按动键盘上的A和B键,观察并记录指示灯的发光情况,并将其转换为逻辑状态。
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