电工技术Multisim作用

1Multisim10简介及特点

NIMultisim10是美国国家仪器公司(NI,NationalInstruments)推出的Multisim最新版本,是以Windows为平台的仿真工具,可以设计、测试、仿真和演示各种电子电路,包括电工学、模拟电路、数字、电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中元器件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等,从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真时,软件还能存储测试点的所有数据,列出被仿真电路的所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。NIMultisim10具有详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法,以帮助设计人员分析电路的性能。与传统的电子电路设计与实验方法相比,具有如下特点:设计与实验可以同步进行,可以边设计边实验,修改调试方便。设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验。可方便地对电路参数进行测试和分析。因此,特别适合课堂教学。

2使用Multisim10进行仿真的步骤

(1)打开Multismi10,首先进行简单的设置。选择Options|GlobalPreferences菜单命令打开参数设置喜好选择(GlobalPreferences)窗口,可以进行各种选择设置。创建电路。1)选择电路元件,选择元件时单击元件工具栏中的工具按钮,弹出元件库窗口,选择需要的元件,在电路窗口中可看见鼠标拖动着该元件,将其拖动到要放置的位置,再次单击,即放到当前位置上。双击该元件,弹出一个虚拟元件设置对话框,可以进行参数设置。2)元件的连接,单击要连接的元件的引脚一端,当出现一个小黑点时,拖动光标至另一元件的引脚处并单击,系统就会用导线自动将两个引脚连接起来。电路中可以使用多个接地符号,但至少要使用一个接地符号,因为没有接地符号的电路不能通过仿真。3)放置要使用的仪表并进行相应的设置。与使用实际仪表非常相似,放置仪表后要进行测试线的连接。按以上方法连接、设置完电路后,将电路保存。4)调试、仿真。单击仿真开关或单击Simulate菜单的RUN,调节仪表设置,观察到合适的波形。(2)利用分析功能。Multismi10提供了18种分析方法,可以通过选择Smiulate菜单中的Analysis命令项来实现,点击设计工具栏也可以弹出该电路分析菜单。(3)后处理和传输。后处理功能可以对分析的数据结果进行各种运算处理,可以将已经设计好的电路传输到布线软件进行PCB设计,也可以导出各种电路数据[2]。

3Multisim仿真在《电工技术》教学中的应用

在电工技术中,动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程[1],通常在教学中都是以理论讲解为主,涉及到的瞬态变化波形,一般直接呈现给学生,如果利用仿真电路来展示瞬态过程的变化以及参数对于过渡过程时间长短的影响,将有助于激发学生的兴趣并加深理解。下面以一阶RC电路为例说明Multisim仿真技术在课堂教学中的应用[3]。在Multisim环境中创建一阶RC电路。零输入响应:一阶电路仅有一个动态元件,如果在换路瞬间动态元件已储存有能量,那么即使电路中无外加激励电源,电路中的动态元件将通过电路放电,在电路中产生响应,即零输入响应。对于图1所示电路,当开关J1闭合时,电容通过R1充电,电路达稳定状态,电容储存有能量,电容电压值恒定为8V,如图2前半段波形所示。当开关J1打开时,电容通过R2放电,在电路中产生响应,即零输入响应,仿真波形如图2所示,后半段波形所示,电压从8V按指数规律变为0[4]。零状态响应:当动态电路初始储能为零时,仅由外加激励产生的响应就是零状态响应。对于图1所示的电路,若电容的初始储能为零,即开关断开。当开关J1闭合时电容通过R1充电,响应由外加激励产生,即零状态响应。全响应:当一个非零初始状态的电路受到激励时,电路的响应称为全响应。对于线性电路,全响应是零输入响应和零状态响应之和。电容电压全响应电路如图4所示,反复按下空格键使开关反复切换,通过示波器XSC2就可观察到电容电压全响应波形。在教学中电路直接使用Multisim软件创建,先引入零输入响应和零状态响应的概念,然后进行仿真让学生观察波形的变化,加深对概念的理解,再讲解全响应的概念,并对电路进行仿真,让学生通过观察仿真波形,加以分析、总结,得到全响应是零输入响应和零状态响应之和的结论。为了进一步讲解时间常数对响应速度的影响,可分别改变参数R和C改变时间常数,观察波形,得出结论。

4结束语

教学实践证明,将仿真软件进入电工技术的课堂教学中,可以把抽象的理论知识通过实验形象化,许多实际中不易接触到的仪器可以方便地从软件中选用,能够增强课堂教学的直观性和生动性,加深学生对概念、原理的理解,激发学生的学习兴趣和积极性,提高教学效果。