Multisim在模拟电子技术教学中的应用研究_本科毕业设计(论文).docx
《Multisim在模拟电子技术教学中的应用研究_本科毕业设计(论文).docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Multisim在模拟电子技术教学中的应用研究_本科毕业设计(论文).docx(41页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、西安石油大学本科毕业设计(论文)Multisim在模拟电子技术教学中的应用研究摘 要:模拟电子技术是电气工程及其自动化非常关键的一门专业基础课,该课程的教学效果直接影响后续专业课的学习。传统的教学模式已经无法满足课堂的教学质量,学生对基本概念和基本分析方法缺乏清晰的认识。为了弥补传统教学的不足,提高教学效果,加深学生对基础理论知识的掌握,从而引入Multisim仿真软件。可以帮助学生更好的接受课堂教学内容,感性理解模拟电路知识,将抽象变具体,激发学生学习模拟电子技术的兴趣,提高教学质量。实践结果表明,在教学过程中采用Multisim进行电路的仿真分析与计算,使理论教学更加直观灵活,从而学生能够
2、更好的掌握基础理论知识,取得良好的教学效果。本文应用Multisim仿真软件,贯穿教材中模拟电路的每个单元,对其中的重点、难点内容进行了仿真实验和分析。论文共分为五章:第一章主要介绍选题的背景、课题研究的目标及内容、研究的目的和意义,以及采用的主要研究方法;第二章简单介绍了Multisim技术的发展、软件特点及功能;第三章简单介绍了Multisim在教学中的应用与研究;第四章按照模拟电子技术基础课本顺序对各章主要内容进行具体的仿真和分析;最后一章是对毕业设计的总结。关键词:Multisim;模拟电子技术;仿真分析The Application and Research of Analog El
3、ectronic Technology Teaching in MultisimAbstract:Analog electronic technology is a basic course of the major electrical engineering and automation.The performance of this course largely affects studying effects of other courses.Now the traditional teaching mode can not satisfy the quality we wanted.
4、To overcome the defects of traditional teaching mode and improve teaching quality so that the learners can master the skills.Multisim simulation is introduced.Multisim is a tool that helps students better understand the details, comprehend the analog electronic technology, interest the students and
5、improve the teaching quality.The practice shows that applying Multisim in circuit simulation analysis and calculation makes teaching more intuitive and more flexible.The students would better master theoretical knowledge and the teaching effects get improved.In this paper,Multisim simulation tool is
6、 used in each unit of analog circuit of the course, it carries out simulation analysis and calculation in difficult parts.The paper includes five chapters:chapter 1 introduces the background, target, contents and significance of the topic and the main methods adopted.Chapter 2 presents the developme
7、nt, characteristics and functions of Multisim.Chapter 3 simply introduces Multisim applying in teaching.Simulation and analysis are executed according to sequence of the book titled Analog Electronic Technology in chapter 4.The last part is conclusion of the design.Keywords:Multisim;Analog electroni
8、c technology; Simulation analysis目 录1 绪论11.1 选题的背景11.2 研究的目标及意义11.3 可行性分析21.4 主要研究内容31.5 采用的研究方法32 Multisim软件介绍42.1 Multisim软件的技术发展42.2 Multisim软件的特点42.3 Multisim软件的功能73 Multisim在教学中的应用研究93.1 在理论教学中的应用研究93.2 在实验教学中的应用研究114 Multisim在模拟电子技术中的应用及效果分析144.1 三极管放大电路的仿真与分析144.1.1 共射极放大电路的仿真与分析144.1.2 共集电极放
9、大电路的仿真与分析194.2 负反馈电路的仿真与分析234.2.1 电压串联负反馈的仿真与分析234.2.2 负反馈放大电路的仿真与分析294.3 集成运放电路的仿真与分析324.3.1 加法运算的仿真与分析324.3.2 减法运算的仿真与分析365 总结38参考文献39致谢41III1 绪论1.1 选题的背景从20世纪80年代开始,随着信息技术的快速发展,电子电路的分析与设计方法发生了革命性的变化。虚拟仿真实验技术作为一种新兴的技术迅速崛起,诞生了一大批各具特色的电子电路自动设计(EDA)软件,改变了传统的定量估算及真实的电路实验为基础的电路分析和设计方法。摆脱了在常规电子电工实验室对电路的
10、验证和设计,轻松的把实验室搬到讲台、微机房。国外很多传统实验条件很好的学校,电子电路自动设计软件方面应用已非常广泛,虚拟仿真电子实验在电子类课程的教学中也已普遍使用,电子电路自动设计(EDA)软件作为教学手段和学习探索工具在教学中发挥了很好的功效。据国外研究报告表明,大约有70%以上的中低年级的学生非常乐于使用电子电路自动设计(EDA)软件进行电路的分析和设计,对电子产品的设计基本都要走过模拟仿真这一步,从概念的确立到包括电路原理、PCB版图、机内结构、单片机程序、FPGA的构建及仿真、热稳定分析、外观界面、电磁兼容性分析在内的物理设计,最后到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装
11、配图等生产所需资料等等全部都能在计算机上完成123。美国NI公司Multisim软件就是这方面很好的一个工具。在学习电子技术这门课时,往往受教学课时和实验室条件限制,不可能做大量的电子电路实验,脱离了实验,光学抽象的理论知识,非常枯燥。若能一边学习理论知识一边进行虚拟仿真实验验证,不仅可以加深对抽象枯燥概念的理解,同时从计算机屏幕上能直观地看到虚拟仪表显示的实验数据和虚拟示波器显示的波形。把书本上死的、静止的概念转化为活的、生动的、能看得见的数据和波形。解决理论电子技术难教与难学的矛盾问题。学生可以很好、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属
12、于自己的仪表,从而学生的成就感得以体现,激发了学生的学习兴趣。1.2 研究的目标及意义对Multisim与模拟电子技术课程教学整合问题进行探讨,具有实践意义。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,信息技术己经日益成为人类能力拓展的有力工具。信息技术与课程整合是我国教育教学改革的新视点,国家教育部门明确提出教育教学改革内容之一就是对信息技术与课程进行创造性整合4。它的研究与实施将对发展学生主体性、创造性和培养学生创新精神、实践能力具有重要意义。虚拟电子仿真工具与电子类课程的整合在国外已经大量应用于各级各类学校的相关课程的教学之中,并且各种教学资源也十分丰富,但是由于国内外教育制度、教学模式及经
13、济条件的不同,我们不能照搬照用。而应该制定出符合我国国情的具有特色的教学模式。而目前在国内,虚拟电子教学平台在教育教学领域己经得到了应用上的重视,但是还没有获得充分的发展,目前在这方面的探索大都只是理论研究和技术使用,而且对于课程教学整合方面的实践研究也比较少。因此,本课题从教学模式、教学方法的角度对Multisim虚拟电子工作平台与课程教学整合问题进行探讨5。培养学生综合职业能力,实现做学统一。中等职业学校学生培养目标中,强调要培养并提高学生综合职业能力,要加强理论和实践的有机结合,在电子线路教学中,Multisim软件为“理论”与“实训”的结合架起了桥梁,成为学生“做学统一”的纽带67。M
14、ultisim软件在课堂教学中作为教师教和学生学习探究的工具,不仅有助于学生深刻理解基本概念,掌握基本原理,而且还提供给每一个学生更多的实时动手操作机会。更有利于理论与实践的紧密结合和相互渗透,帮助学生提高综合职业能力。激发学生对模拟电子技术课程的学习兴趣,培养创新意识和创新精神。模拟电子技术课程是学生迈入职业教育接触到的第一门难度较大又比较抽象的专业基础课,其最大特点是理论与实践相结合。采用传统的教学方法,学生进入不了知识状态,在学习过程中对概念不容易理解,对知识的掌握不够深刻,有的学生半学期上完了还不知道三极管能干什么。它们对实验实习比较感兴趣,但由于理论的欠缺,实验操作不能达到预期的目的
15、。另外,传统的课堂实验内容大多都的是对理论结果的简单验证,不能引发学生对课程内容更深层的思考。加之真实实验中仪器及元件的损坏对学生的影响,久而久之,学生都懒得动手去做。因此,传统的教学模式很难激发学生的学习兴趣,教学效果欠佳,教学效率不高。Multisim软件的出现为我们改变传统教学模式提供了条件,应用它可以实时、交互地提供虚拟仿真,直观形象的仿真结果能帮助学生理解和巩固概念、原理,为学生提供探索的平台,使学生的“感”、“学”、“做”融为一体,有助于学生牢固掌握知识和技能,提高教学质量。并且,将Multisim软件引入课堂与模拟电子技术课程进行整合,可以引导学生发现并提出一些问题,让学生围绕问
16、题的解决进行探究,寻求解决问题的方法,通过同学之间的协作交流、教师的点评和指导,激发学生创新思维,进行科技创造,提高学生专业素养78。1.3 可行性分析国家大力发展职业教育,各地方投入办学经费大大增加,各学校的教室小媒体的普及及微型计算机房的增加,已经足够满足仿真软件对计算机系统的软件和硬件要求,学生集体在机房做虚拟仿真实验条件已经具备。家庭电脑的普及,学生能够有条件完成布置Multisim仿真作业及课前预习、拓展训练分析,为仿真软件教学进一步延伸到家庭提供了条件。学生文化基础知识往往比较薄弱、但对计算机操作能力相对比较强,感知能力,动手能力往往是他们的特长。这些都为开设Multisim软件提
17、供了教学的条件。学生己经厌倦了传统的教育方法,一种图文并茂,形象直观的教学方法更加符合学生的心理特征及其学习习惯,激发他们的学习积极性91.4 主要研究内容Multisim在模拟电子技术中的应用研究包含了许多内容,本设计主要对模拟电子技术基础这门课程里的主要章节进行具体的仿真和分析。模拟电子技术中最重要的是三极管放大电路部分,所以,本设计首先研究的内容就是对三极管放大电路进行仿真可分析。在三极管放大电路中选取了共射极放大电路和共集电极放大电路作为主要研究对象。其次研究的是负反馈放大电路,在模拟电子技术中,负反馈的应用,提高了放大电路的多种性能,所以,要了解模拟电路的精华,必须对负反馈环节有足够
18、的认识。在负反馈电路中选取了电压串联负反馈和电流串联负反馈来作为主要研究对象。接着研究的是集成运放,利用集成运放可以实现加法、减法、积分、微分、对数和反对数运算,不过在使用时要注意选型、调零、消振和加入各种保护 ,由此可见集成运放的重要性。集成运放中选取了加法电路和减法电路作为主要研究对象。最后对滤波电路进行主要研究。滤波电路中高通滤波器作为主要研究对象1011。1.5 采用的研究方法本研究采用的研究方法主要为文献法、理论分析法和实践经验研究法。文献法主要使用在研究的开始阶段,如查阅相关的文献资料,并对文献进行分析、整合,从中提取对自己有用的信息资料。理论分析法主要使用在研究的过程阶段,如三极
19、管放大电路的仿真与分析、负反馈放大电路的仿真与分析等,先通过理论分析,然后通过Multisim软件对理论进行验证说明,这样才可以更好的巩固理论知识。实践经验研究法也使用在研究过程阶段,指的是及时记录在课题研究中来自教师、学生等方面的信息,及时总结、分析每一个模块的成功与失败之处,从而调整模拟方针。通过这些方法,最后对研究的成果进行总结分析12。2 Multisim软件介绍2.1 Multisim软件的技术发展Multisim软件前身是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的EWB软件,早在20世纪90年代就在我国得到迅速推广,受
20、到电子行业技术人员的青睐。当系统版本到了Multisim7时候,己经相当成熟和稳定。以后IIT公司截止至今先后推出了Multisim8、Multisim9、Multisim10、Multisim11等几个版本1314。Multisim软件可以对电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路、单片机电路等电路进行仿真,克服了传统电子产品设计受实验室客观条件限制的局限性,用虚拟的元件搭建各种电路,用虚拟的仪表进行各种参数和性能指标的测试,花费少、效率高,而且结果快捷、准确、形象。2.2 Multisim软件的特点(1)采用直观的图形界面创建电路,操作方便。整个操作界面就像一个实验平台,软件中的仪器控制面板
21、和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线直观形象,连线快捷、方便、易学易用。如图2-1所示。图2-1 Multisim操作界面(2)Multisim 软件提供的电路元器件库有 13000 多个元器件。虽然元器件库很大,但由于被分为不同的“系列”,所以可以很方便地找到所需要的元件。它含有所有的标准器件及当今最先进的数字集成电路。数据库中的每一个器件都有具体的符号、仿真模型和封装,用于电路图的建立、仿真和印刷电路板的制作。还有大量的交互元器件、指示元器件、虚拟元器件、额定元器件和三维立体元器件。交互元件可以在仿真过程中改变元器件的参数,避免为改变元器件参数而停止仿真,节省了时间,也使仿真的
22、结果能直观反映元器件的参数的变化;指示元件可以通过改变外观来表示电平的大小,给用户一个实时视觉反馈;虚拟元器件的数值可以任意改变,有利于说明某一概念或理论观点;额定元器件通过“熔断”来加强用户对所设计的参数超出标准的理解;3D 元器件的外观与实际元器件相似,有助于理解电路原理图和实际电路之间的关系。Multisim 除了自带的主元器件库以外,用户还可以建立“公司元件库”,有助于一个团队的使用,简化仿真实验室的练习和工程设计。该软件与其它软件相比,提供更多方法向元器件库中添加个人建立的元器件模型。如图2-2所示。图2-2 Multisim元件库(3)Multisim 软件提供了逻辑分析仪、安捷伦
23、仪器、波特图仪、失真分析仪、频率计数器、函数信号发生器、数字万用表、网络分析仪、频谱分析仪、瓦特表和字信号发生器等 18 种虚拟仪器,这些仪器的功能不仅与实际仪器功能相同,而且控制面板外形和操作方式与实际仪器极为相似。Multisim 10.0 还提供了安捷伦数字万用表 34401A、函数信号发生器 33120A 和示波器 54622D 三个虚拟仪表,这三个仪表不仅与实际仪表具有相同的功能,而且具有完全相同的面板,能完成实际仪表的各种操作。 通过上述虚拟仪器,可以免去昂贵的仪表费用,用户们可以毫无风险地接触所有仪器,掌握常用仪表的使用。(4)元器件放置迅速和连线简捷方便。在虚拟电子工作平台上建
24、立电路的仿真,相对比较费时的步骤是放置元器件和连线,Multisim 可以使学生几乎不需要指导就可以轻易地完成元器件的放置。元器件的连线也非常简单,只需要单击源引脚和目的引脚就可以完成元器件的连接。当元件移动和旋转时,Multisim10.0 仍可以保持它们的连接,连线可以任意拖动和微调15。(5)具备模拟、数字及模数混合电路的仿真。在电路窗口中既可以对模拟、数字电路进行仿真还可以对模数混合电路进行仿真。Multisim10.0还提供了 RF(射频)电路的仿真,提供专门用于射频电路仿真的元器件模型库和仪表,以此搭建射频电路并进行实验,提高了射频电路仿真的准确性。(6)兼容性好。Multisim
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Multisim 模拟 电子技术 教学 中的 应用 研究 本科 毕业设计 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-3903007.html