Multisim在電路課程中的價(jià)值

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本文作者：謝東壘、張磊、田亞超 單位：河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院

電路課程是電氣自動(dòng)化、通訊、電子信息工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，電路課程理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng)，物理概念多，與工程聯(lián)系緊密，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力都有重要作用。但是由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，不能很好地將所學(xué)理論知識(shí)與相關(guān)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，為此可以借助軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。

multisim軟件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的Windows環(huán)境下的電路仿真軟件，是一個(gè)專門(mén)用于仿真與設(shè)計(jì)的工具軟件，而且還適用于板級(jí)的模擬／數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。利用Multisim軟件進(jìn)行電路仿真分析與設(shè)計(jì)，首先可以省去價(jià)格高昂的電子元器件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的費(fèi)用，其次還可以搭建一些實(shí)驗(yàn)室難以完成的電路，而且還可以完成各種電路的設(shè)計(jì)、性能分析和有關(guān)參數(shù)的測(cè)試等大量的工作，提高學(xué)生的綜合分析、設(shè)計(jì)電路的能力。

1Multisim在頻率特性分析中的應(yīng)用

為了直觀觀察電路的頻率特性，需要準(zhǔn)確描繪出頻率響應(yīng)曲線，這往往不是一件容易的事。通過(guò)運(yùn)用Multisim軟件不僅能夠有效地解決這個(gè)問(wèn)題，而且可以十分便捷地調(diào)整參數(shù)以分析各個(gè)參數(shù)對(duì)于頻率特性的影響。建立如圖2的仿真電路，以節(jié)點(diǎn)（3）為輸出節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交流分析，得到如圖3的頻率響應(yīng)曲線，從圖中可以很直觀地發(fā)現(xiàn)在諧振頻率處出現(xiàn)峰值，即電阻兩端電壓達(dá)到最大，在諧振頻率處，輸出輸入同相位。為分析不同的電路參數(shù)對(duì)頻率特性的影響，利用參數(shù)掃描分析，分別取電容值為51nF、1.1nF，得到如圖4所示的掃描結(jié)果，從圖中可以清楚的看出當(dāng)電路參數(shù)、保持不變，改變電容值，只是改變了電路的中心頻率，對(duì)于電路的通頻帶、選頻特性等其他性能影響不大。同樣分別取電阻值為100Ω、200Ω，利用參數(shù)掃描分析，得到如圖5所示的掃描結(jié)果，從圖中可以直觀地看出，當(dāng)電阻值發(fā)生變化時(shí)，中心頻率不變，即中心頻率與無(wú)關(guān)；但電路的通頻帶、選頻特性都將隨著的改變而改變。

2Multisim在三相電路分析中的應(yīng)用

三相電路是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的電路系統(tǒng)，因此三相電路的學(xué)習(xí)是電路課程的重要內(nèi)容。但是由于三相電路的電壓一般都比較高，在進(jìn)行三相電路實(shí)驗(yàn)時(shí)危險(xiǎn)性比較大，因此有些實(shí)驗(yàn)很難在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成，而利用Multisim進(jìn)行仿真可以有效解決這個(gè)難題。在三相系統(tǒng)中，短路故障最多，而且會(huì)使電路系統(tǒng)發(fā)生復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在一般的實(shí)驗(yàn)課程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，利用Multisim強(qiáng)大的元器件庫(kù)可以仿真多種故障現(xiàn)象，而且可以清楚地觀察到故障發(fā)生前后電路電壓和電流的變化情況。利用Multisim搭建如圖6所示的三相仿真電路圖，首先通過(guò)觀察四通道示波器XSC2所顯示的如圖7所示的波形來(lái)判別三相電源的相序。然后以A相直接接地短路為例，在某一時(shí)刻按下開(kāi)關(guān)，發(fā)生A相接地短路故障，通過(guò)示波器觀察故障前后輸出波形和電壓的變化，如圖8所示?？梢园l(fā)現(xiàn)A相電壓發(fā)生抖動(dòng)后趨于0，B、C兩相電壓發(fā)生抖動(dòng)后數(shù)值變大，再在某一時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，故障排除，電壓又重新恢復(fù)正常。此外，利用以上的仿真電路，通過(guò)增加元器件，還可以仿真如兩相短路、兩相接地短路、三相接地短路等更加復(fù)雜的三相電路故障，從而幫助學(xué)生加深對(duì)三相系統(tǒng)的理解與認(rèn)識(shí)。

3結(jié)束語(yǔ)

Multisim軟件不僅在電路課程中發(fā)揮著重要作用，而且在電子電路和通信電路等課程中也得到了廣泛的應(yīng)用。利用Multisim軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，方便安全，并且結(jié)果精確，現(xiàn)象直觀，雖然不能完全取代實(shí)際實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)于實(shí)驗(yàn)的綜合分析與設(shè)計(jì)能力卻是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用