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基于Multisim的电工电子学综合设计性实验

时间:2022-10-25 09:45:03 来源:网友投稿

[摘 要]文章利用Multisim10 软件实现电工电子学综合设计性实验的教学改革,以测量放大器的设计说明为例,基于Multisim仿真平台完成电路参数的测试和调试,分析电路性能,可以克服综合设计性实验传统教学存在的不足,实现先仿真后操作,节省时间和成本。

[关键词]Multisim 10 综合设计性实验 电工电子学

[中图分类号] [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)06-0135-02

随着电子技术和计算机信息技术的发展,我们可以借助美国国家仪器有限公司(National Instruments,简称NI)最近推出的功能强大的EDA电路仿真软件 Multisim 10来做仿真实验,使用软件提供的元件、仪器完成电路搭接和结果观察,从而可以把抽象深奥的理论知识直观形象地展现在学生面前。同时实验的过程也可以展示在多媒体屏幕前,与电工电子技术理论课教学融为一体,从而使得电工电子实践教学更加方便和灵活。

一、Multisim仿真软件的特点

Multisim 是用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件之一,属于Electronics Workbench(EWB)系列软件的高版本。EWB 由加拿大Inter active Image Technologies公司(IIT)于1988 年推出。IIT 公司从EWB 5.0版本开始,将电路图输入仿真与设计的模块更名为Multisim。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。它具有直观的图形界面,丰富的元器件库和测试仪器,通过完备的分析手段实现强大的仿真功能。其特点是:易学实用性强,界面简洁,元件库齐全,仿真功能强大。

二、综合设计性实验仿真实例

本文以测量放大器综合设计性实验为例,讲述Multisim仿真软件在电工电子学综合设计性实验的应用。

(一)测量放大器设计要求

a.差模电压放大倍数AVD1~500,可手动调节;

b.最大输出电压为±15V,非线性误差 < 0.5%;

c.在输入共模电压+7.5V~-7.5V范围内,共模抑制比 KCMR >105。

(二)电路原理图组成

根据设计要求,设计的原理图如图1所示,由信号变换放大电路、两级放大电路组成。

1.信号变换放大电路

由图1中的U1、U2构成,将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号,用作测量电压放大器的输入信号。为了使信号不失真,就必须保证电路的对称性。所以采用单端输入双端输出的差动放大器进行信号的变化。同时用高精度、低漂移的运放来代替晶体三极管。

同相放大器U1接成射极跟随器,前端输入进行分压,从而使Vo(+)=(1/2)Vin,反向放大器U2的AV=-R15/R13=-50/100=-1/2,使得Vo(-)=-(1/2)Vin,从而实现不失真变换。 误差分析:第一级放大电路误差为:-0.27%,第二级放大电路误差为:-0.056%,可知,实验仿真结果与理论值吻合程度很高。

三、实验数据分析结论

通过对综合设计性实验——测量放大电路的仿真分析可以看出,利用虚拟实验平台,能方便地调节电路参数,测试设计电路的特征参数,观察波形,验证设计电路的性能,对故障电路的分析有助于提高学生独立思考的能力。Multisim仿真软件不仅能将实验室搬到理论课堂的教学中,防止理论与实践的脱节,先进行仿真,再实际操作,可以少走弯路,节省时间,减少器件的损耗。因此,将仿真技术引入电工电子技术教学中,不仅能够很好地培养学生的动手能力,更会加强学生的电路分析水平和综合应用能力,把电工电子技术实践教学提高到一个新的水平。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 周爱华.Multisim 10在电工电子设计性实验中的应用[J].重庆电子工程职业学院学报,2010,(3):165~166.

[2] 聂典,丁伟.Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009,(7).

[3] 王海波.基于Multisim仿真软件的电工电子实践教学改革[J].数字技术与应用,2011,(9):220~222.

[4] 谢斌盛,邓文婷.Multisim 在电类实验教学中的应用[J].实验室研究与探索,2009,(6):213~214.

[5] 罗盛明,焦长海.高校电工电子学综合设计研究[J].大学教育,2012,(3).

[责任编辑:左 芸]

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