2010年3月第15卷第2期 
西　安　邮　电　学　院　学　报
JOURNAL OF XI ’AN UNIVERS ITY OF POSTS AND TE L ECOMMUN ICATIONS Mar.2010
Vol 115No 12multisim示波器在哪
收稿日期5
作者简介冯维婷()，女，陕西西安人，西安邮电学院电子工程学院讲师。
Multisim 在电路分析动态电路教学中的应用
冯维婷
(西安邮电学院电子工程学院，陕西西安　710121)
摘要：电路分析课程的理论教学存在理论性强、内容抽象不易理解的问题。针对此问题，提出了课堂教学中结合
Multisim 软件进行电路仿真的一种教学新方法。以直流激励下动态电路分析为例进行教学实践，内容包括电容器
充放电、动态电路的零输入响应和零状态响应及利用三要素求解一阶动态电路。该教学方法可以加深学生对课程理论的理解，同时提高学习兴趣，从而获得良好教学效果。关键词：教学;Multisim ；电路分析；动态电路
中图分类号:TN701    　文献标识码:A      文章编号:1007-3264(2010)02-0169-04
引言
电路分析课程是高等院校中理工科专业一门重
要的专业基础课，它是信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术，自动控制原理等一系列重要课程学习的平台，在整个大学课程中有着重要的地位[1]。该课程有着广阔的应用背景，学习中又需要运用较多的数学和物理知识，具有实用性强而理论抽象的特点。该课程教学中遇到的一个问题就是，怎样才能使学生对理论知识易于理解，又能自己结合实际活学活用，积极主动学习。
将Multi sim 仿真软件引入课堂是一条行之有效的思路。Multisim 是加拿大II T 公司推出的电子线路仿真软件EW B 的升级版[2]，它把电路图的创建、电路的测试分析和仿真结果等内容集成在一个电路窗口中。
Mult isi m 的元器件库提供了数千种类型的元器件，其中的虚拟元器件可根据需要任意修改元件参数，甚至用户还可以创建新元件。Multi 2sim 还提供了众多的虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、安捷伦仪器、信号发生器等，其功能与实际仪表相同，可方便地进行电路的仿真测试分析。Multi 2sim 的电路分析功能十分强大，能进行直流工作点分析、交流分析、傅里叶分析、噪声分析等多种分析。
将Multisim 引入电路分析的教学中，利用其强大的仿真功能，对课程的重点难点电路进行电路仿
真，利用其虚拟仪表直观得到电路响应动态变化过程[3]，加深学生对基本概念的理解；同时，传统教学和Multi sim 的结合，可达到理论与实践结合的有效学习目的[4]。
在电路分析课程中，直流激励下动态电路的分析是课程的重要内容，该部分内容中要求学生掌握零输入响应、零状态响应和全响应的概念，以及一阶动态电路的三要素计算公式。在教学中，学生普遍反映基本概念难建立，三要素公式太抽象。针对这些问题，利用Multisim 建立电路进行仿真和验证，让学生直观地看到动态电路响应波形变化的全过程，验证理论，同时加深对理论的理解。下面给出理论教学与Multisim 仿真结合的教学方法实践过程。
1　电容的充放电
电容和电感这两个动态元件是动态电路学习的基础，分别具有储存电能和磁能的作用。下面以电容为例，
用Multi sim 仿真其充放电的动态过程。电路如图1所示，在t =0时刻，开关由“a ”切换到“b ”的位置，电容充电；经过一段时间后，将开关再由“b ”切换到“a ”，电容放电。图中在电容的上端连接一个示波器用来观测电容电压变化情况，示波器面板如图2所示。在面板的下方可以设置X 轴的时间基准扫描时间，设置X 轴方向每一大格所表示的时间，设置Y 轴每一大格的刻度，等等。电容充放电
:2009-11-2:1980-
时间的长短由时间常数来控制，在Multi sim 电路仿真中可以通过调整元件参数实现。若要改变元件参
数，在电路图中直接双击该元件，出现一对话框，在
此对话框中即可重新设置元件参数。
图1　
电容充放电电路图2　充放电过程示波器波形
2　动态电路的响应
动态电路中的激励有两类：动态元件的初始储
能，外加电源。根据激励类型的不同，动态电路中的响应分成了零输入响应，零状态响应和全响应。零输入响应是仅仅由动态元件的初始储能产生的响应，这类响应随着储能的消耗最终趋于零值。零状态响应是单独由外加电源产生的响应，这类响应是动态元件的储能从无到有的建立过程。全响应则是两类激励都存在共同作用产生的响应。动态电路的响应是电路分析教学的难点，学生对这部分内容理解不够透彻，现利用Multi sim 仿真软件分析一阶电路的响应。在图3(a)所示的电路图中，开关原处于
“a ”的位置，电路达到稳定状态，在时刻，开关切换到“b ”的位置，发生换路。这是两类激励都存在的全响应电路图，用示波器观察换路后电容端电压的变化。在图3(a )中开关接到“b ”位置后，把此时电路中的电源置零，得到图3(b)的电路图。图3(b)是对应的零输入响应电路。而图3(c )是将电容元件初始储能置零所对应的零状态响应电路。用示波器观察这三类响应的波形，如图3(d)所示。从示波器直观可见，零状态响应的波形从零值开始按照指数规律增长最终达到新的稳态值；零输入响应的波形从旧的稳态值开始按照指数规律趋于零值；全响应正是前两种响应的叠加。从示波器观察的波形与理论分析相吻合，验证了理论教学内容
。
3　一阶电路的三要素公式
在直流激励下的动态电路教学中，对一阶电路常采用三要素法分析。所谓“三要素法”是指：一阶电路中任何一处的电压，电流，只要求得其三个要素，初始值y (+)、稳态值y (∞)，时间常数τ，就能根据公式y ()=y (∞)+[y (+)y (∞)]τ,≥0。直接写出该电压，电流的表达式。所以该方法的关键在于正确求取三个要素。而在求解三个要素
的过程中，正确处理动态元件并画出等效电路图是学生不易掌握的。下面就以求解图3(a )中的电容电压
为例，借助Mult isi m 搭建求解其三个要素所需的电路图，加深学生对该部分知识的理解。
071西　安　邮　电　学　院　学　报            　2010年3月
0t 0-e -1
t
  首先利用Mult isi m 仿真软件搭建换路前t =0
-时刻的等效电路，并用万用表测出该时刻电容电
压值u C (0)，电路如图4(a )所示。从理论上说，换路前电路已经处于稳态，电容元件可视为开路。故在图4(a )中，电容元件作开路处理，测量的开路电压就是u C (0-)=-4V 。根据换路定律求得初始值u C (0+)=u C (0-)=-4V 。其次搭建稳态值u C (∞)的等效电路，如图4(b )所示。此电路是换路后经过了暂态过程，最终达到新稳态的电路，所以直流激励下，电容作开路处理，用万用表测得稳态值u C (∞)
=8V 。最后搭建求等效电阻的电路，如图4(c)所
示。此电路是换路后的等效电路，将换路后电路中
的电流源置零，即作开路处理，电容元件去掉，用万用表的欧姆档测电容元件所在位置处的电阻，万用表读数为202Ω。从理论上分析图4(b )电路，此时从动态元件端口看进去的等效电阻，先是3Ω与6Ω并联，再整体与200Ω串联，结果确是202Ω。根据公式τ=R C 即可求得时间常数，并将得到的三个
要素代入公式即可得电容电压响应的数学表达式。
图
3
图4
　结束语
M 仿真技术应用于电路分析课堂教学，使抽象的概念变得具体，使干枯的内容变得生动，加
深了学生对理论知识的理解掌握。从课堂教学效果
来看，活跃了气氛，调动了学生的学习积极性和学习兴趣。另一方面，学生可以利用仿真软件进行电路仿真、电路设计，利用虚拟仪器测量验证，拓宽了学
1
71　第2期
冯维婷:Multisim 在电路分析动态电路教学中的应用4ultisi m
生的知识面。仿真技术引入课堂，使理论与实践得到统一。
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Applic ation o f Multisim in dy namic cir cuit of Electr i cal Circuit A nalysis teachi ng
FEN G Wei -ting
(School of E lectronic Engineering ,Xi ’a n University of Posts and Telecommunications ,Xi ’a n 710121,China )
Abstract :To i nvesti gat e t he pr oblem that exi st s in Elect rical Circuit Anal ysis teachi ng ,namely abst ract and ab 2t ruse t heory ,a new method t hat uses t he si mulation sof tware Multi sim in t eachi ng is proposed.This paper inves 2
tigates t he application of Mult isi m on dynamic DC ci rcuit analysis ,which includes charge and recharge of a ca 2pacitor ,zero -input response ,zero -state response ,and t he calculation of circuit s by usi ng t he “t hree essential factors ”formulation.This met hod can st rengt hen t he understandi ng of st udent s to t he course t heory ,improve t he int erest of st udy ,and get bet ter teaching effects.
K ey w or ds :teachi ng ;Multisim ;Elect rical Ci rcui t Analysis ;dynamic ci rcui t (上接第165页)
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Thoughts on pr omoting the effect ive use of WB L platf or m
ZHAO Guang -yuan 1,ZHAN G Er -feng 2
(1.School of Automation ,Xi ’an University of Posts and Telecommunications ,Xi ’an 710121,China ;2.Information Center ,X i ’an University of Posts a nd Telecommunicati ons ,X i ’an 710121,China )
Abstract :In web -based learning ,t he WBL platform is a good bridge.Based on t he application stat us of web -based learning (W BL )and W BL platform ,t he lower utilization rat e of WBL platform i n camp
us is analyzed and discussed.A framework that facilitates t he use of WBL platform is given.B y strengt heni ng t he securit y of cam 2
,’y f ,ff ,2,y ,f K y W B L f ;f ;271西　安　邮　电　学　院　学　报            　2010年3月
pus network improving t he users lit erac in ormation establi shi ng e ecti ve eval uation mechanism st rengt h ening propaganda and t raining as well as polic support speci ic measures should be taken.e w or ds :eb -ased earning plat orm ramew ork countermeasures

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