沈 欢 王云秀 沈钻杨 肖 俊

（西华师范大学电子信息工程学院，四川 南充 637000）

Multisim在电子类教学中的应用

沈 欢 王云秀 沈钻杨 肖 俊

（西华师范大学电子信息工程学院，四川 南充 637000）

数字电子技术基础和模拟电子技术基础是电子类专业学生必修的两门专业基础课，在教学中引入Multisim仿真软件有助于加深学生对理论知识的理解。文章以数字电子技术中计数器和模拟电子技术中基本共射放大电路为例介绍了利用Multisim设计这两种器件的过程，通过软件仿真可激发学生的学习热情，培养其实际的设计能力，提高教学质量。

Multisim；电路仿真；计数器；基本共射放大电路

传统的电子类课程基本是教师通过黑板、课本结合特定的多媒体教学设备口头授课。学生从教师的口头表述、枯燥的文字和繁琐的图表中获得信息，学生理解知识较为困难，也很难把握其中的精髓。随着计算机科学技术的迅猛发展，在教学中引入计算机辅助软件能够取得良好的教学效果。Multisim软件是美国国家仪器公司（NI公司）开发的实用性强的电路仿真软件，在课堂教学中利用Multisim对一些知识点采用现场演示分析，学生能够更直观形象地理解理论知识，调动学生主动学习的积极性，培养他们的设计能力。

1 Multisim的特点

Multisim是一款利用Windows为平台开发的仿真工具，能快速、轻松、高效地进行电路设计、原理图绘制、电路分析和电路仿真，可以对模拟电路、数字电路、电工电路、单片机电路等多种电路进行设计与仿真。该软件功能强大且简单易懂，其配备多种虚拟仪器和丰富的元件库，根据需要可对设计的电路进行实时修改，在电子领域得到了广泛应用。

2 引入Multisim的教学优势

（1）教学内容方面：电子类科目的实验课程分为基础性实验、提高性实验、综合性实验三个层次。在完成基本要求之后，学生可以在允许范围内选择自己感兴趣的方向进行实验，扩展了实验教学的广度和深度。

（2）教学方法方面：教师采用讲授法和演示法相结合，通过演示实验可使学生获得感性认识，通过观察和思考实验结果，进行思维活动，加深对理论知识的理解，发展观察力、想象力和思维能力。

（3）学习方法方面：教师用较少的时间精细讲解知识点，给学生留下充分的思考时间，让学生有明确目标，带着问题去看书，学生从被动学习变成主动学习。

（4）教学资源方面：制作实际电路之前先用软件仿真，通过不断调整元件参数达到最理想的仿真结果，避免了重复制作电路板和购买元件的资源浪费。实验需要的大量测试仪器、硬件设备问题也可以得到完美解决。

（5）实验安排方面：在安装有Multisim的电脑上即可进行实验，摆脱了时间和空间的限制。教师可以根据学生的学习情况，变动实验课程安排，增加了实验的灵活性，学生接触数电模电的机会，以及学生的见识。

3 Multisim仿真步骤

具体的仿真调试过程如图1所示。首先，启动 Multisim软件，建立电路文件后保存到指定文件夹下。其次，放置元件，在组的下拉菜单中选择需要的元件组，再从族中选择不同的类别，选择合适的规格，点击确定按钮后鼠标出现了虚线框的元件，将其放在电路窗口中即可，可以根据电路需要，将元件水平翻转、垂直翻转等。然后，绘制原理图，即连接元件，按照电路图排列好元件，将鼠标移动到元件连接端口，出现小黑点时单击鼠标左键，移动鼠标到下一元件的端口再单击即可。最后，单击仿真按钮进行仿真验证，仿真数据可用文档形式保存。

从电路窗口的右侧仪器库中选择需要的仪器，将仪器连接到电路中，双击仪器可直接观察仿真结果。若仿真结果和预期理想结果相差较大，可返回原理图进行分析，调整元件参数，直到达到满意的结果为止。

图1 Multisim仿真过程

4 Multisim教学实例应用

4.1 数字电路应用——计数器

在数字电路中，计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频、执行数字运算等逻辑功能。计数器种类很多，按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数方式不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，可以分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。

下面以74290为主要元件的十进制计数器为例进行实验。74290是二-五-十进制异步计数器，具有异步清0、置9的功能。该计数器由四个JK触发器和一些控制门组成，QA、QB、QC、QD是计数输出，QD为最高位，INA和INB是两个计数脉冲输入端，R0（1）和R0（2）是直接清零端，R9（1）和R9（2）是直接置9端，其外部引脚排列及芯片逻辑符号参见图2所示。其中时钟INA和输出QA组成二进制计数器，时钟INB和输出端QB、QC、QD组成五进制计数器，若将QA连接到INB就得到十进制计数器。在计数或清零时，均要求R9（1）和R9（2）中至少一个必须为0，只有在R0（1）和R0（2）同时为1时，才能清零。上述功能可以用表1所示的功能表来描述。

7447芯片是BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动集成芯片，其主要功能是输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极7段LED数码管显示相应的数字，由与非门、输入缓冲器和7 个与或非门组成。A、B、C、D是BCD码输入端，QA～QG为数据输出端，连接对应的数码管输入端。功能端口有三个，分别是LT试灯输入端，RBI动态灭灯输入端，BI/RBO灭灯输入/动态灭灯输出端，其外部引脚排列和逻辑符号如图 2所示。

异步清零十进制计数器具体电路如图3，将信号频率为2 Hz，电压为3 V的脉冲信号送入74290计数芯片，按十进制计数的连接方式，将INB和QA端口连接在一起，然后将计数结果送入7447译码驱动芯片。为避免电流过大而烧毁LED显示器，在使用时须加 入330Ω左右电阻限流，最后连接LED数码管显示器。

图2 74290和7447引脚及芯片逻辑符号

表1 74290的功能表

图3 十进制计数器

4.2 模拟电路应用——单管共射放大电路

图4所示为晶体管共射放大电路。在电路的输入回路中，必须使得晶体管基极和发射极之间的电压 UBE大于开启电压Uon；在输出回路中，集电极所加电压VCC应足够高，使晶体管的集电结反向偏置，保证晶体管工作在放大状态。同时，设置合适的静态工作点使放大电路不失真，当静态工作点偏高时，Ui幅度较大时输出信号易产生饱和削底失真；静态工作点偏低时，Ui幅度较强时输出信号易产生截止压缩失真。

图4 共射放大电路

该共射放大电路中输入信号Ui是频率为1 kHz，有效值为10 mV的正弦波电信号，在单管共射放大器中Rb1和Rb2组成分压偏置电路，Re可以稳定放大器的静态工作点，静态工作点为：

电压放大倍数为：

调节Rb1的值，可以设置合适的静态工作点，当Rb1减小时，静态工作点提高，反之降低。在输入信号Ui后，放大器输出端可得到与Ui反相、振幅放大的输出信号Uo，实现了电压放大。仿真波形如图5，其中A通道是输入电压Ui，红色波形，比例为20 mV/Div，B通道是输出电压Uo，绿色波形，比例为1 V/Div，由万用表测得输入Ui=10 mV，Uo=1.234 V，该放大电路将电压放大了12倍左右。

图5 共射放大电路仿真波形图

5 总结

利用电路仿真软件Multisim丰富了电子类课程的教学内容，加深学生对知识的理解，激发学生学习的积极性和主动性，通过仿真软件对电路中各个元器件参数的不断改变，可以使学生更清楚地了解电路性能的改变情况，培养了学生设计电路和调试电路的能力，课后学生也可以在自己的电脑上进行综合型和创新型实验的设计，为学生开展创新科技活动营造了良好的条件。

［1］ 童诗白，华成英.模拟电子技术基础［M］.第四版.北京:高等教育出版社，2006.

［2］ 杨颂华，冯毛官，孙万蓉.数字电子技术基础［M］.第二版.西安:西安电子科技大学出版社，2009.

［3］ 黄倩，芦莉.基于Multisim模电新型实验教学的探究［J］.中国电力教育，2014，36:184-185.

［4］ 郑凯.Multisim 在电子技术课程中应用的研究［J］.信息化建设，2013（5）:200.

［5］ 王荔芳，余磊，周晓华.放大电路的Multisim仿真分析［J］.现代电子技术，2011（18）:172-174.

The application of multisim in electronic technology teaching

Digital electronic technology and analog electronic technology are two basic courses for the students majoring in electronic. Multisim simulation software is applied in the teaching which is useful for the students to understand the theory knowledge . Using the Multisim simulation software， counter and basic common-emitter amplify circuit has been designed. It verified that this can stimulate students' learning enthusiasm， cultivate their design ability， and improve the teaching quality.

Multisim；circuit simulation；counter；basic common-emitter amplify circuit

G642

A

1008-1151（2016）08-0117-03

2016-07-12

沈欢（1993-），女，西华师范大学研究生，研究方向为职业技术教育。