（二）RC振荡电路的实验

振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路。按照输出波形分为正弦振荡和非正弦振荡，而RC振荡电路又是正弦振荡电路中最基本的一种。

1.学生在传统实验中的问题。（1）实验方案与实验原理之间的关系认识不清晰；（2）电路器件不熟悉，电路连线错误，部分学生根本不懂如何连接电路；（3）实验过程中出现的问题过度依赖老师；（4）对实验结果的准确性无法判断。

2.实验前问题。（1）振荡电路起振的条件是什么？（2）起振后振荡波形是否理想？

3.RC振荡电路的Multisim电路仿真及结果。根据课本上的基本电路学生完成电路搭建，很多学生都改变了电路参数，并且依据相关原理对电路进行理论计算和软件仿真，甚至少数学生改变电路结构，验证自己的想法。图1是学生改变电路参数后RC正弦振荡电路原理图；图2是RC振荡电路的起振过程。

图1 RC振荡电路原理图

图2 RC振荡电路起振过程

4.实验结论。通过仿真验证学生总结出：（1）当反馈电阻R4：R3＞2时，起振迅速但波形失真不稳定；（2）当反馈电阻R4：R3≈2时，起振较慢，波形较好但非理想的正弦；当反馈电阻R4：R3＜2时，不能起振[4]。

图3、图4分别为结构改变后的原理图与波形图。

图3 RC振荡电路

图4 RC振荡波形

通过电路结构的改变学生总结出：（1）正反馈是电路起振并保持稳定的必要条件；（2）只有正反馈存在的条件下电路能够起振快几乎看不到起振过程，且饱和输出；（3）只有正反馈存在下的情况下振荡频率不稳定。

（三）差动放大电路的Multisim电路仿真及结果

1.学生在传统实验中的问题。（1）差动放大电路输出的条件理解不清；（2）差模输入与共模输入的意义理解不深；（3）共模验证与差模验证是分别验证，不够直观。

2.实验前问题。讨论：能否在差动放大实现同时验证差模输入和共模输入。

3.电路的Multisim电路仿真及结果。在老师给出提示考虑稳压管的情况下，学生设计出电路一，如图5所示。通过示波器可以看到在输入电压小于2.5v是放大电路两端输入相同即只有共模输入，当电压大于2.5v后，由于稳压电路的存在，放大电路两端电压出现差异即差模与共模同时存在。

从示波器看暂时满足了对信源的要求，但此时两路信号缺少公共的参考地，因此不能达到预想的效果。问题的关键就变为如何将信号共地，通过查资料，有同学提出电路二，如图6所示。

图5 电路一

图6 电路二

图7 电路三

电路二是基于惠斯通电桥的原理，理论上是可以解决问题，但在实际电路中发现效果并不理想，通过分析发现原因出在电桥的平衡问题，于是又将电路修改为电路三（如图7）。

4.实验结论。通过实验学生对于电桥电路、稳压电路和差模、共模的理解更加深刻，差模输入、共模输入的意义在于简化电路分析的工作量，本质上差模输入、共模输入均被放大[5]，由于电路中电压是相对存在的，结合高中电势的概念，学生对于电压量的输出有了新的认识。同时通过输出端的测量，理解差动放大电路单边分析的理论依据。

四、总结

电工技术是一门电类和非电类专业都要学习的基础课程，通过对利用Multisim软件对电工实验的改革尝试，发现相对于没有改革的学生来看有很大程度的提高，主要体现在三方面：一是从学生上课的积极性和课堂讨论的参与程度上看，大多数的学生对实验前的准备工作都很充足，讨论问题都积极发言，课堂气氛活跃；二是从学生对老师的评教结果看，改革的班级学生对教师的评价普遍高于未改革的班级；三是教师也明显地感到改革班的课程任务相对轻松。

[1]黄培根,任清褒.Multisim10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2]梁雪松,张容.Multisim10仿真软件在电子电路实验教学中的运用[J].四川教育学院学报,2011,27(3):116-118.

[3]张志立.基于Multisim技术的电路实验[J].实验科学与技术,2010,8(1):15-18.

[4]公茂法,刘庆雪,刘宁.浅谈Multisim在电路实验教学中的作用[J].中国电力教育,2011,(7):125-126.

[5]陈俊红,胡俊祥,孙维连.电工技术课程教学改革与实践[J].河北农业大学学报(农林教育版),2010,12(2):259-262.

文章来源：《电工技术学报》 网址: http://www.dgjszzs.cn/qikandaodu/2020/0722/396.html