Multisim10在医学电子学教学中的应用

周洪练　夏仁江

【摘 要】本文介绍了在医学电子学教学中引入Multisim 10仿真软件的必要性。以共射极单管放大电路和RLC谐振电路为例研究了Multisim 10在医学电子学教学中的应用，说明Multisim 10仿真软件是化解教学难点、提高教学效果的重要教学辅助工具。

【关键词】Multisim10；医学电子学；仿真

医学电子学是医学信息工程、医学影像技术等专业的一门专业基础课，是应用电子技术解决生物医学工程中问题的一门交叉学科，教学内容涵盖了理工科院校多门电子学课程的相关知识，而且它又有别于理工科的电子学课程。通过学习，可以提高学生运用电子学技术来解决生物医学中相关事情的能力[1-2]。

1 Multisim10仿真软件引入医学电子学教学的必要性

医学电子学课程由理论课和实验课两部分组成，课程内容主要包括电路基础、模拟电子技术和数字电路三部分。该课程的很多重点教学内容抽象、难懂，成为教学难点，目前理论课的主要教学手段是利用传统教学与幻灯片结合在课堂上完成，不能实时、动态显示电路的功能，对复杂的内容，教师难于讲解，学生不易接受。随着计算机仿真技术的发展，利用计算机构造一个虚拟的实验环境，通过建立电路、设定参数、自动建立电路方程并计算结果，最后以图形和动画的形式将电路功能表现出来，可达到与传统实验的效果和目的，大大增强教学效果[3]。这类仿真软件很多，现在比较流行的仿真软件有Matlab、Orcad/Pspice、Multisim和Protel等。在众多的电路仿真软件中，Multisim是最容上手的。multisim10属于较新的版本，具有界面直观、操作简单等优点。将Multisim10引入教学，对于帮助教师课堂上阐述、验证医学电子学的基本原理以及学生深入理解概念和掌握规律有着重要作用[4]。将Multisim10软件引入到理论课教学中，对电路进行仿真，使学生很直观的看到由于参数变化引起的电路各项指标的变化，使课堂教学变得形象、直观，学生易于理解，化解了教学难点。学生可以在业余时间利用Multisim10仿真软件设计各种电路并判断电路的可行性与结果，仿真验证正确后，再进行实物的设计，可以有效提高效率，避免浪费。

2 Multisim10软件简介

Multisiml0仿真软件是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟、数字电路板的设计工作，它含了电路原理图的图形输入，电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，作为专业的应用软件，它具有以下功能特点[5-6]：直观的图像界面、丰富的元件库、强大的分析功能、高效的“实时仿真”模式。由于 Multisim10具有以上特点，被广泛应用于电子类课程的辅助教学，成为提高电子类课程教学效果的重要工具。

3 应用思路

教师在备课时根据教学内容提前设计仿真电路，在理论课和实验课上进行传统教学、幻灯片教学的同时，在必要时刻将Multisim10软件仿真教学穿插到教学中，把三种教学手段有机结合起来，达到最佳的教学效果。由于Multisiml0具有界面直观、操作简单等优点，学生完全可以通过自学掌握该软件的使用方法并加以应用。教师在上第一次课时就将Multisiml0安装包包拷贝给学生让学生自行安装，要求学生利用课余时间自学该软件，掌握其使用方法并会设计简单电路。

4 Multisiml0在医学电子学教学中的应用

4.1 Multisiml0在医学电子学课堂教学中的应用

医学电子学中戴维南定理、RLC谐振电路、共发射极放大电路、负反馈放大电路等重点教学内容都很抽象、复杂，因而成为教学难点。下面就以共发射极放大电路为例介绍Multisiml0在医学电子学课堂教学中的应用。

教师在利用传统教学和幻灯片讲解完共发射极放大电路的静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻后，打开如图1所示的仿真电路并进行仿真，通过投影仪把仿真结果展示给学生看。

图1 共发射极放大电路的仿真电路

图2 静态工作点仿真结果

4.1.1 设置静态工作点

4.2 Multisiml0在医学电子学实验教学中的应用

医学电子学实验是培养学生基本技能的重要环节，是实践能力培养的重要手段，为学生以后学习专业课程奠定必要的实验基础。我校医学电子学课程开设有：电路元器件伏安特性的测绘、RLC串联谐振电路、整流滤波电路、共发射极放大电路四个实验项目。下面就以实验电路比较简单，学生能比较容易的搭建电路的RLC串联谐振电路为例介绍Multisiml0在医学电子学实验教学中的应用。在开设此实验前一周，要求学生利用仿真软件按照实验讲义预做实验并记录仿真结果。教师在讲授完实验目的、原理、实验步骤等内容后，将提前设计仿真电路进行仿真，把仿真结果展示给学生看后才让学生进行实物实验。学生可以将自己的仿真结果与老师的仿真结果进行比较，实物实验完成后还可以将实物实验数据、仿真数据与理论值进行对比，验证仿真数据、实验数据的正确性。

4.2.1 测定谐振频率与品质因数

4.2.2 绘制幅频特性曲线

幅频特性曲线是在信号源电压值不变的情况，电路中的电流随频率变化的规律。在输入信号的电压值为1V不变的情况下，在13kHz-23kHz之间取11个值对电路进行仿真，用万用电表测出各个频率值相对应的电流值如表1所示。

由表1所示仿真数据看出随着信号频率的增加，输出电阻R上的电流先增大然后减小，在输入信号频率为17.9kHz时输出电流最大，说明这一频率点电路发生了谐振。利用表1所示的数据可以绘制幅频特性曲线。

通过上述两个实例可以看出把Multisim10仿真软件引用到医学电子学教学中，够让学生形象、直观的理解教学重点并化解教学难点，激发学生学习兴趣，提高教学效果。

【参考文献】

[1]张立平，金成，薛俭雷，张淑荣，王晓东.激趣与仿真实效—关于医学电子学多媒体教学的思考[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2010，23（9）：103-104.

[2]甘平.提高医学电子学教学质量的探索[J].医学教育探索，2006（9）：829-830.

[3]黄耀庭.multisim在《医用电子技术》教学中的应用[J].科技信息，2009（23）：118-119.

[4]周爱华.Multisim10在电工电子设计性实验中的应用[J].重庆电子工程职业学院学报，2010，19：（2）.165-166.

[5]蒋先伟，鲁世斌.Multisim10在模拟电子技术教学中的应用[J].合肥师范学院学报，2014，32（3）：83-85.

[6]沙春芳.multisim10在模拟电子技术教学中的应用[J].现代教育装备，2011（3）：125-126.

[7]高翠霞.医学电子学基础[M].北京：人民卫生出版社，2005：36.

[责任编辑：杨玉洁]