为了达到解决电子技术课堂教学脱离实践问题的目的,采用EDA工具Multisim仿真的方法,以单级阻容耦合共射放大电路为例,搭建仿真电路,建立虚拟实验环境。通过运行仿真,描述利用此环境开展教学的过程,探讨电子技术虚拟实验环境的创设,得到在此环境下开展理论与实战相结合的教学,可以解决课堂教学存在问题,提高教学效果的结论。
1 Moltisim简介
Multisim是最新EDA工具之一,是以Windows为基础的仿真工具,包含原理图和硬件描述语言输入工具,具有丰富的仿真分析能力,用于板级的电子电路设计。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,设计者无需深入了解SPICE技术就可进行仿真、分析和设计。
Multisim的重要特征包括:通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路;通过交互式SPICE仿真,迅速了解电路行为;借助高级电路分析,理解基本设计特征;通过一个工具链,无缝地集成电路设计和虚拟测试;通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短建模时间。
Multisim经过多个版本的发展,目前普遍使用Multisim 10。Multisim与Labview完美结合,用户可以根据需求制造出属于自己的仪器,教育工作者可以方便地把理论知识用计算机仿真真实的再现出来,解决理论教学与实验相脱节的问题。
2 电子技术虚拟实验环境创设
电子技术课程理论系统性强,概念抽象,对学生实践能力要求高。利用EDA工具,选择课程中的重点和难点内容进行实验仿真,创设虚拟实验环境,开展以模拟、仿真实验为基础的计算机辅助课堂教学,通过实验验证理论和“实验结果”的反复重现,增强抽象概念的直观性,加强学生的认知、理解和记忆强化;通过学生参与实验过程,增强课堂的互动性和趣味性,达到培养能力,提高教学效果的目的。
模拟电子技术课程可创设的虚拟实验环境有:阻容耦合放大电路、差分放大电路、两级阻容耦合放大电路、负反馈放大电路、电压比较器、互补功率放大电路、正弦波振荡电路、和整流-滤波-串联稳压电路。
数字电子技术课程教学中可以创设:集成门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、555定时器及其应用、D/A及A/D转换器。
3 应用举例
本文以单级阻容耦合共射放大电路为例,介绍基于Multisim技术的虚拟实验环境的创设。
通过阻容耦合放大电路实验环境,可以开展工作在放大状态下三极管电流分配关系,静态工作点与三极管饱和、放大、截止三个状态之间的关系,工作点与温度的关系,元件参数对放大倍数、输入电阻和输出电阻的影响等实验演示教学。
根据教学需求,创设实验环境,在Multisim上搭建测试电路,图1为单级阻容耦合共射放大电路,图2为静态测试电路。设置实验所需的信号发生器、电流表和示波器,调整好测试参数。