基于Mulitisim10软件的电子电路故障仿真维修

摘要：电路维修实践教学是应用电子专业的必修课程，但教学难度较大，教学效果不佳。通过Multisim 10仿真软件中故障设置功能，通过设置不同类型的故障，模拟真实故障现象，结合虚拟仪器显示，能够高效、低成本地开展电路维修教学，培养、提高学生的维修能力。

关键词：电路维修教学；Mulitisim 10软件；故障仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）25-5924-02

应用电子技术专业实践教学中，电路维修是难度较大的实践教学项目，如何开展维修教学一直是实践性教学需要解决的难题。笔者通过对Multisim10仿真软件的学习与研究，利用Multisim 10软件中的故障设置功能，简单方便地设置、模拟电子电路故障，学生通过虚拟仿真方式维修电路，进而进入实际维修过程，能够快速掌握电路维修知识与技能。

1 掌握电子电路维修技术的重要性

维修是指设备技术状态劣化或发生故障后，为恢复其功能而进行的技术活动，是理论知识与实践技能高度结合的工作，通过检测、代换、试误等技术手段，分析判断故障产生的原因并替换损坏的元件，从而解决问题的过程。 通过电子电路维修过程，学生能够学习掌握相关电路的理论知识与实践技能：

1） 掌握各种电子元器件的测量与检测技术，熟悉常用电子测量仪器的使用。

2） 加深对模拟电子电路、数字电路理论的理解。

3） 掌握电路分析能力、维修方法，提高维修的技能水平。

4） 培养学生自主学习能力，锻炼克服困难的品质，为未来的发展夯实基础。

2 电子电路维修实践的困难

2.1 电路故障复杂多样

电路故障产生原因多种多样，一种元器件的损坏会出现不同的故障现象，同一故障现象也可能由不同元件引起。探究未知的问题对于职业院校的学生来讲是个不小的挑战。

2.2 在实物电路中模拟电路故障比较困难。

要学习维修技术，必须在电路中设置的故障，引导学生运用所学习的知识和技能，使用仪器，通过仪器测量检测，判断故障产生的原因。教师要为众多学生的实训电路设置故障，工作强度大，教学中设置的故障应明确、安全、隐蔽，对于教师能力要求也比较高，在实践教学中较难实现。

2.3 教学成本高效率低

为了培养学生的维修能力，教师必须为每个学生准备相应的电路产品，而且需要设置多种各种不同的故障。由于学生没有任何维修经验，必然的会犯不少错误，维修过程中会造成电路板、元器件损坏报废，影响以后维修实践教学开展。

3 应用multisim 10电子仿真软件破解维修教学难题

Multisim 10是美国国家仪器有限公司推出电子仿真软件，具有强大的SPICE仿真和原理图捕获、电路分析、仿真仪器测试等功能。通过应用该仿真软件模拟维修过程，学生学习电路维修的方法、步骤，培养理论分析能力、仪表的应用能力。在经过软件仿真训练后，再用实物电路维修训练，能够较好的解决维修教学中的难题。

下面通过串联稳压电源电路展示软件仿真维修的过程。

3.1 绘制电路原理图

通仿真软件绘制串联稳压电源电路如图，在电路中安装虚拟万用表用于电路工作室读数。串联稳压电路由整流、滤波、调整、取样等单元电路组成。

3.2 电路仿真

按下电路仿真按钮

通过测量的数据，学生可以了解到实际电路正常情况下的电压及其变化规律。

3.3 故障设置

软件可以设定元件的四种状态，三种故障模式，“Open”表示元件相关电极之间开路，“Short”表示元件相关电极之间短路，“Leakage”表示元件相关电极之间漏电（有电阻），“None”表示元件正常无故障。故障设置步骤：双击需要设置故障的元件，本电路选择Q3，打开故障设置界面。在工具栏中选择“Fault”，元件出现四种状态选项。

3.3.1 设置短路性故障

选择“Short”同时钩选B、E电极，表示三极管Q3的B、E极两极短路，设置完毕退出故障设置状态。按下仿真按钮，出现故障现象，电位器为50%时电路输出为14.06V，而且输出电压在电位器RP变化时不变化。附表中记录了四只虚拟万用表的电压值。

数据分析：通过表2的数据分析，输出电压基本不随RP变化而变化，一直为14V，基准电压基本不变化，比较表1中电路正常工作时的电压数据，发现Q3的B、E极电压VBE=0，不正常，正常应该为0.6V左右，说明三极管Q3的B、E极短路。电路故障是由于Q3的B、E极短路引起的，Q3不工作，使得Q3对调整管Q1的基极没有分流作用，Q1饱和导通，输入端电压通过Q1的C、E极直接加到输出端，使得输出端电压升高而且一直不变化。将Q3的B、E极设置正常后电路恢复正常。

3.3.2 设置开路性故障

选择“Open”同时选择B、E电极，表示三极管Q3的B、E极两极开路，设置完毕退出故障设置状态。按下仿真按钮，出现故障现象，电位器50%时电路输出为14.09V，而且输出电压不随电位器RP变化而变化。附表中记录四只虚拟万用表的电压值。

数据分析：通过表2的数据分析，输出电压基本不随RP变化而变化，一直为14V，基准电压基本不变化，比较表1电路正常工作时的电压数据，取样管Q3的B极电压从低到高变化，基准电压基本不变化， Q3的B、E极电压VBE不能保持放大状态的0.6V电压，而且VBE之间的电压值大于0.7V，不正常，表明三极管Q3的B、E两极之间开路。Q3不工作，使得Q3对调整管Q1的基极没有分流作用，Q1饱和导通，输入端电压通过Q1的C、E极直接加到输出端，使得输出端电压升高而且一直不变化。将Q3的B、E极设置正常后电路恢复正常。

4 结论

我们看到同一元件的不同类型的故障，虽然故障现象一致，但是却有着不同的工作机理，特别是关键点电压有诸多不同。通过这两例简单故障的仿真维修过程，学生能够更好地了解电路工作原理，提高维修能力。

5 结束语

Multisim10 软件功能强大，除了电路设计，还有故障仿真功能。在维修实践教学中通过故障模拟仿真，结合虚拟仪表测量的数据，运用所学电子电路的理论知识，比较直观地分析判断故障产生原因，通过掌握故障电路电压变化的规律，能够解决实际维修问题。当然，在维修实践教学中不能一味依赖仿真教学，轻视实操训练。实践证明，仿真与实操训练课时比例为7：3时，实践成本下降、教学效果明显。虚拟仿真维修教学作为应用电子技术专业电路维修教学手段值得在职业院校推广。

参考文献：

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