電工技術Multisim作用論文
1Multisim10簡介及特點
NIMultisim10是美國國家儀器公司(NI,NationalInstruments)推出的Multisim最新版本,是以Windows為平臺的模擬工具,可以設計、測試、模擬和演示各種電子電路,包括電工學、類比電路、數字、電路、射頻電路及微控制器和介面電路等。可以對被模擬的電路中元器件設定各種故障,如開路、短路和不同程度的漏電等,從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進行模擬時,軟體還能儲存測試點的所有資料,列出被模擬電路的所有元器件清單,以及儲存測試儀器的工作狀態、顯示波形和具體資料等。NIMultisim10具有詳細的電路分析功能,可以完成電路的瞬態分析和穩態分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的.噪聲分析和失真分析、離散傅立葉分析、電路零極點分析、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效能。與傳統的電子電路設計與實驗方法相比,具有如下特點:設計與實驗可以同步進行,可以邊設計邊實驗,修改除錯方便。設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全,可以完成各種型別的電路設計與實驗。可方便地對電路引數進行測試和分析。因此,特別適合課堂教學。
2使用Multisim10進行模擬的步驟
(1)開啟Multismi10,首先進行簡單的設定。選擇Options|GlobalPreferences選單命令開啟引數設定喜好選擇(GlobalPreferences)視窗,可以進行各種選擇設定。建立電路。1)選擇電路元件,選擇元件時單擊元件工具欄中的工具按鈕,彈出元件庫視窗,選擇需要的元件,在電路視窗中可看見滑鼠拖動著該元件,將其拖動到要放置的位置,再次單擊,即放到當前位置上。雙擊該元件,彈出一個虛擬元件設定對話方塊,可以進行引數設定
2)元件的連線,單擊要連線的元件的引腳一端,當出現一個小黑點時,拖動游標至另一元件的引腳處並單擊,系統就會用導線自動將兩個引腳連線起來。電路中可以使用多個接地符號,但至少要使用一個接地符號,因為沒有接地符號的電路不能通過模擬。
3)放置要使用的儀表並進行相應的設定。與使用實際儀表非常相似,放置儀表後要進行測試線的連線。按以上方法連線、設定完電路後,將電路儲存。
4)除錯、模擬。單擊模擬開關或單擊Simulate選單的RUN,調節儀表設定,觀察到合適的波形。
(1)利用分析功能。Multismi10提供了18種分析方法,可以通過選擇Smiulate選單中的Analysis命令項來實現,點選設計工具欄也可以彈出該電路分析選單。
(2)後處理和傳輸。後處理功能可以對分析的資料結果進行各種運算處理,可以將已經設計好的電路傳輸到佈線軟體進行PCB設計,也可以匯出各種電路資料。
3Multisim模擬在《電工技術》教學中的應用
在電工技術中,動態電路的過渡過程是十分短暫的單次變化過程[1],通常在教學中都是以理論講解為主,涉及到的瞬態變化波形,一般直接呈現給學生,如果利用模擬電路來展示瞬態過程的變化以及引數對於過渡過程時間長短的影響,將有助於激發學生的興趣並加深理解。下面以一階RC電路為例說明Multisim模擬技術在課堂教學中的應用[3]。在Multisim環境中建立一階RC電路。零輸入響應:一階電路僅有一個動態元件,如果在換路瞬間動態元件已儲存有能量,那麼即使電路中無外加激勵電源,電路中的動態元件將通過電路放電,在電路中產生響應,即零輸入響應。對於圖1所示電路,當開關J1閉合時,電容通過R1充電,電路達穩定狀態,電容儲存有能量,電容電壓值恆定為8V,如圖2前半段波形所示。當開關J1開啟時,電容通過R2放電,在電路中產生響應,即零輸入響應,模擬波形如圖2所示,後半段波形所示,電壓從8V按指數規律變為0[4]。零狀態響應:當動態電路初始儲能為零時,僅由外加激勵產生的響應就是零狀態響應。對於圖1所示的電路,若電容的初始儲能為零,即開關斷開。當開關J1閉合時電容通過R1充電,響應由外加激勵產生,即零狀態響應。全響應:當一個非零初始狀態的電路受到激勵時,電路的響應稱為全響應。對於線性電路,全響應是零輸入響應和零狀態響應之和。電容電壓全響應電路如圖4所示,反覆按下空格鍵使開關反覆切換,通過示波器XSC2就可觀察到電容電壓全響應波形。在教學中電路直接使用Multisim軟體建立,先引入零輸入響應和零狀態響應的概念,然後進行模擬讓學生觀察波形的變化,加深對概念的理解,再講解全響應的概念,並對電路進行模擬,讓學生通過觀察模擬波形,加以分析、總結,得到全響應是零輸入響應和零狀態響應之和的結論。為了進一步講解時間常數對響應速度的影響,可分別改變引數R和C改變時間常數,觀察波形,得出結論。
4結束語
教學實踐證明,將模擬軟體進入電工技術的課堂教學中,可以把抽象的理論知識通過實驗形象化,許多實際中不易接觸到的儀器可以方便地從軟體中選用,能夠增強課堂教學的直觀性和生動性,加深學生對概念、原理的理解,激發學生的學習興趣和積極性,提高教學效果。
