【MultiSIM在电子技术课程教学中的应用】 电子技术应用期刊
时间：2019-01-09 03:17:27 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文探讨了一种使用最新电子设计自动化软件平台MultiSIM进行虚拟电子仿真的教学方法。 针对不同的教学对象、教学目的，进行验证性、综合性、设计性等不同形式的实验，解决了传统实验中设备、器件和课时不足等问题，可有效地提高学生的综合实验能力。
关键词： 电子技术实验教学 电子设计自动化（EDA） MultiSIM软件
1.引言
随着教育改革的不断深入，教育技术现代化、教学手段现代化已成为我国教育改革所面临的十分重要的课题。传统的电子技术实验教学模式为加深学生对理论的深入理解，拓宽视野，培养实践能力起到了十分重要的作用。然而，鉴于目前我国各院校电子学实验室的条件，给学生开设一些设计型及综合型实验还有一定困难，特别是新器件、新设备价格昂贵，使一般院校的电子学实验室无法承受。这样无疑对学生潜能的发挥和创新能力的培养带来了很大的影响，很难满足现代电子领域对高校培养具有高层次专业技术人才的需求。
目前，国际上电子工业和计算机技术飞速发展，电子产品已与计算机系统紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成从电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动生成，其中包括印制板的温度分布和电磁兼容性测试。EDA技术比早期的计算机辅助设计（CAD）功能更强、性能更高、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。不同厂商的EDA软件可相互兼容，所以目前EDA技术已为世界上各大公司、企业和研究单位广泛使用，成为目前国际上电子设计领域发展的潮流，并为现代电子工业的发展发挥着巨大作用。
在计算机硬件强有力的支持下，虚拟设备的研究开发与应用也在迅猛地发展，成为异于传统测控设备的另一支生力军。通过计算机模拟各种设备，无论是对工程设计的模拟还是对现场的检测都表现了很强的优势，特别是它那强大的数据处理能力使一般传统测控设备望尘莫及。它那种与真实仪器相近的控制和显示方式倍受使用者青睐，因此该技术成为了现代电子仪器发展的重要分支。
面对电子领域这种日新月异的发展形势，人才培养方式也不可墨守成规，应该在教学中向学生多介绍新技术，使他们了解该领域发展的前沿；多应用新手段，使他们尽早地接触和掌握新“工具”和新方法，以缩短社会对学生要求的差距。因此，我们尝试了一种将MultiSIM软件应用在电子技术实验教学中的方法，既传授了EDA技术，又解决了实验课时和实验条件不足的困难，收到了满意的效果。
2.MultiSIM的功能及在教学中的应用
MultiSIM软件是EDA与虚拟仪器两种技术是由加拿大Interactive Image Technologies公司推出的电路分析和设计的应用软件，为电气工程师提供了一个电路设计与仿真平台，功能强大，拥有超过16000个组件的元件库，并且采用开放式的库管理模式，能自动地由技术参数生成模拟和数字组件模型，这对新器件的补充十分有利。采用图形方式生成电路，易学易用。
电子技术的学习不仅应要求学生掌握基本原理和计算公式，而且应着重培养学生对电路的分析、设计和应用开发能力。在电子技术高速发展的今天，新电路、新器件不断涌现，由于实验室受条件的限制，无法及时满足各种电路的设计和实验要求。采用软件仿真的方法，在计算机上虚拟出一个测试仪器先进、元器件品种齐全的电子工作台，一方面能克服实验室的条件限制，避免使用中仪器损坏等不利因素，另一方面又能以验证性、综合性、设计性等不同形式的针对性训练，培养学生的分析、应用、和创新能力。同时，通过计算机完成电路的功能设计、性能分析、时序测试，以及印刷线路板的自动布线，学生能了解使用EDA技术进行产品设计的基本过程。它与传统的实验方式相比较，采用计算机虚拟技术进行电子线路的分析和设计，突出了实验教学以学生为中心的开放模式，不仅实验的效率得到提高，而且在训练学生掌握正确的测量方法和熟练使用仪器的能力，电路的综合分析能力和创新能力上都有比较明显的改善和提高。
MultiSIM还可以应用到课堂演示教学中，它可以制作在课件中，对所讲述电路的各种参数进行即时分析，并且可即时模拟出各种实验过程，具有极好的演示效果，可提高电子技术课程的趣味性和直观性，激发学生学习兴趣。
MultiSIM更适合在开放性实验室中使用，它对学生进行的设计内容没有任何限制，不需要进行任何实验设备和元器件的准备工作，为学生提供了一个极好的设计平台，可充分发挥学生的想象力，完成多种综合性设计，培养学生的创造性思维，锻炼学生的创新能力。
3.应用MultiSIM进行电子实验的方法
MultiSIM在实验中的应用一般有三种形式。
第一种是验证性实验，采用教学大纲中规定题目的固定实验方式，实验前由教师将规定的实验按题目做成各个原理图文件（*.MSM），并存入各计算机教师专用子目录中。实验时在教师的指导下由学生在自己专用的子目录中复制各指定的原理图文件，并根据实验指导书的要求选择各种虚拟设备进行实验。该种实验形式最适用于实验学时缺少的情况，在学时数相同的条件下，它可比实际实验的数目至少增加一倍，可明显提高实验效率。
第二种形式是综合性实验，可以由教师在规定的典型实验中设置一些隐含故障（如：各种元器件引线的短路、开路和漏电等），要求学生根据电路原理和实验现象来判断故障所在并加以排除。这类实验在原有的实验设备中很难实现，必须采用专用设备，而用软件模拟却轻而易举，它可帮助学生深入理解电路原理并能有效地培养学生的分析和解决问题的能力。
第三种形式是设计性实验，它可由指导老师提出设计题目，也可以由学生自拟题目，实验时由学生自行设计原理图并进行仿真，最后输出各参数的分析报告及PCB线路版图。该方法最适合在开放性实验室和学生的毕业论文中使用，它能有效地培养和训练学生的创性思维和电子线路的开发能力。
4.实验举例
5.结论
从文中举例看，利用MultiSIM软件辅助电子技术实验教学，尤其是在实验教学方面有很强的优势，操作方便、结果准确、图形直观，并且节省大量的实验成本，减少损耗。但是，MultiSIM毕竟是一种软件，虽然它与实际实验很接近，但是它缺乏实际操作环节，而这一点对目前我国的学生来说显得更加重要，故不容忽视。由于实验课的目的一方面是为了加强学生对理论的深入理解，另一方面是为了培养和提高学生的实践能力，在后方面MultiSIM显得力不从心，因此，MultiSIM软件不能完全取代实际实验课程，应该根据具体情况，合理安排不同的实验方式，以充分发挥各自的优势，达到事半功倍的效果。
参考文献：
［1］郑步生，吴渭.MultiSIM电路设计及仿真入门与应用［M］.北京：电子工业出版社，2002.2.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
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