電工技術(shù)Multisim作用論文
1Multisim10簡(jiǎn)介及特點(diǎn)
NIMultisim10是美國國家儀器公司(NI,NationalInstruments)推出的Multisim最新版本,是以Windows為平臺的仿真工具,可以設計、測試、仿真和演示各種電子電路,包括電工學(xué)、模擬電路、數字、電路、射頻電路及微控制器和接口電路等�？梢詫Ρ环抡娴碾娐分性骷O置各種故障,如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等,從而觀(guān)察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真時(shí),軟件還能存儲測試點(diǎn)的所有數據,列出被仿真電路的所有元器件清單,以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數據等。NIMultisim10具有詳細的電路分析功能,可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線(xiàn)性和非線(xiàn)性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法,以幫助設計人員分析電路的性能。與傳統的電子電路設計與實(shí)驗方法相比,具有如下特點(diǎn):設計與實(shí)驗可以同步進(jìn)行,可以邊設計邊實(shí)驗,修改調試方便。設計和實(shí)驗用的元器件及測試儀器儀表齊全,可以完成各種類(lèi)型的電路設計與實(shí)驗�？煞奖愕貙﹄娐穮颠M(jìn)行測試和分析。因此,特別適合課堂教學(xué)。
2使用Multisim10進(jìn)行仿真的步驟
(1)打開(kāi)Multismi10,首先進(jìn)行簡(jiǎn)單的'設置。選擇Options|GlobalPreferences菜單命令打開(kāi)參數設置喜好選擇(GlobalPreferences)窗口,可以進(jìn)行各種選擇設置。創(chuàng )建電路。1)選擇電路元件,選擇元件時(shí)單擊元件工具欄中的工具按鈕,彈出元件庫窗口,選擇需要的元件,在電路窗口中可看見(jiàn)鼠標拖動(dòng)著(zhù)該元件,將其拖動(dòng)到要放置的位置,再次單擊,即放到當前位置上。雙擊該元件,彈出一個(gè)虛擬元件設置對話(huà)框,可以進(jìn)行參數設置
2)元件的連接,單擊要連接的元件的引腳一端,當出現一個(gè)小黑點(diǎn)時(shí),拖動(dòng)光標至另一元件的引腳處并單擊,系統就會(huì )用導線(xiàn)自動(dòng)將兩個(gè)引腳連接起來(lái)。電路中可以使用多個(gè)接地符號,但至少要使用一個(gè)接地符號,因為沒(méi)有接地符號的電路不能通過(guò)仿真。
3)放置要使用的儀表并進(jìn)行相應的設置。與使用實(shí)際儀表非常相似,放置儀表后要進(jìn)行測試線(xiàn)的連接。按以上方法連接、設置完電路后,將電路保存。
4)調試、仿真。單擊仿真開(kāi)關(guān)或單擊Simulate菜單的RUN,調節儀表設置,觀(guān)察到合適的波形。
(1)利用分析功能。Multismi10提供了18種分析方法,可以通過(guò)選擇Smiulate菜單中的Analysis命令項來(lái)實(shí)現,點(diǎn)擊設計工具欄也可以彈出該電路分析菜單。
(2)后處理和傳輸。后處理功能可以對分析的數據結果進(jìn)行各種運算處理,可以將已經(jīng)設計好的電路傳輸到布線(xiàn)軟件進(jìn)行PCB設計,也可以導出各種電路數據。
3Multisim仿真在《電工技術(shù)》教學(xué)中的應用
在電工技術(shù)中,動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程[1],通常在教學(xué)中都是以理論講解為主,涉及到的瞬態(tài)變化波形,一般直接呈現給學(xué)生,如果利用仿真電路來(lái)展示瞬態(tài)過(guò)程的變化以及參數對于過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(cháng)短的影響,將有助于激發(fā)學(xué)生的興趣并加深理解。下面以一階RC電路為例說(shuō)明Multisim仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中的應用[3]。在Multisim環(huán)境中創(chuàng )建一階RC電路。零輸入響應:一階電路僅有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件,如果在換路瞬間動(dòng)態(tài)元件已儲存有能量,那么即使電路中無(wú)外加激勵電源,電路中的動(dòng)態(tài)元件將通過(guò)電路放電,在電路中產(chǎn)生響應,即零輸入響應。對于圖1所示電路,當開(kāi)關(guān)J1閉合時(shí),電容通過(guò)R1充電,電路達穩定狀態(tài),電容儲存有能量,電容電壓值恒定為8V,如圖2前半段波形所示。當開(kāi)關(guān)J1打開(kāi)時(shí),電容通過(guò)R2放電,在電路中產(chǎn)生響應,即零輸入響應,仿真波形如圖2所示,后半段波形所示,電壓從8V按指數規律變?yōu)?[4]。零狀態(tài)響應:當動(dòng)態(tài)電路初始儲能為零時(shí),僅由外加激勵產(chǎn)生的響應就是零狀態(tài)響應。對于圖1所示的電路,若電容的初始儲能為零,即開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。當開(kāi)關(guān)J1閉合時(shí)電容通過(guò)R1充電,響應由外加激勵產(chǎn)生,即零狀態(tài)響應。全響應:當一個(gè)非零初始狀態(tài)的電路受到激勵時(shí),電路的響應稱(chēng)為全響應。對于線(xiàn)性電路,全響應是零輸入響應和零狀態(tài)響應之和。電容電壓全響應電路如圖4所示,反復按下空格鍵使開(kāi)關(guān)反復切換,通過(guò)示波器XSC2就可觀(guān)察到電容電壓全響應波形。在教學(xué)中電路直接使用Multisim軟件創(chuàng )建,先引入零輸入響應和零狀態(tài)響應的概念,然后進(jìn)行仿真讓學(xué)生觀(guān)察波形的變化,加深對概念的理解,再講解全響應的概念,并對電路進(jìn)行仿真,讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)察仿真波形,加以分析、總結,得到全響應是零輸入響應和零狀態(tài)響應之和的結論。為了進(jìn)一步講解時(shí)間常數對響應速度的影響,可分別改變參數R和C改變時(shí)間常數,觀(guān)察波形,得出結論。
4結束語(yǔ)
教學(xué)實(shí)踐證明,將仿真軟件進(jìn)入電工技術(shù)的課堂教學(xué)中,可以把抽象的理論知識通過(guò)實(shí)驗形象化,許多實(shí)際中不易接觸到的儀器可以方便地從軟件中選用,能夠增強課堂教學(xué)的直觀(guān)性和生動(dòng)性,加深學(xué)生對概念、原理的理解,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性,提高教學(xué)效果。
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