導語：如何才能寫好一篇直流穩壓電源設計思路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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北京工商大學計算機與信息工程學院 付 揚

【摘要】設計一種多路輸出的直流穩壓電源。通過對220V電網電壓進行降壓、整流、濾波，并以三端可調和固定輸出的集成穩壓器穩壓，得到多路電壓輸出。設計中依據Multisim仿真，通過不斷調試修改電路參數，取得了理想的設計效果。該電源可以滿足多種工作電壓系統的需求，并在實際中得到很好地使用，具有很強的實用價值。

【關鍵詞】Multisim仿真;穩壓電源;多路輸出

1.引言

在電子電路和電子設備中常常需要各種不同電壓的直流電源，但有些電源只有某一固定電壓輸出，或有些電源體積偏大，給一些便攜式電子產品及小型的電子系統使用帶來不變，基于此本設計研究一種多輸出便于攜帶的直流穩壓電源，它將電網交流電變為各種需要的直流穩壓電源。

為保證設計實現，電路基于Multisim仿真進行設計。Multisim是美國國家儀器公司推出的原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，它具有較為詳細的電路分析功能，可以設計、測試和演示各種電子電路。

2.設計任務及方案

設計多路輸出直流穩壓電源，即輸出±（1.25V～20V）任意可調電壓;輸出±12V電壓;輸出±5V電壓。

設計的直流穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成，如圖1所示。其各部分主要完成的作用是：電源變壓器將交流電網電壓u1變為合適的交流電壓u2;整流電路將交流電壓u2變為脈動的直流電壓u3;濾波電路將脈動直流電壓u3轉變為平滑的直流電壓u4;穩壓電路清除電網波動及負載變化的影響，保持輸出電壓uo的穩定。

圖1 直流穩壓電源框圖

3.單元電路設計

3.1 變壓器降壓和整流電路

220V交流電首先要降壓，以得到合適的電壓值，其降壓和整流電路如圖2所示。根據設計任務，需要降壓電路具有2路輸出，電源變壓器可選一次輸入220VAC，二次輸出2個繞組均為20V，其A點仿真波形如圖3所示，圖中兩條曲線分別為輸入交流電壓波形和降壓后的波形，A點相位與輸入相同，B點相位與輸入相反。

圖2 降壓和橋式全波整流電路

圖3 輸入波形和A點降壓波形

利用整流二極管的單向導電性，將降壓后雙向變化的交流電變成單向脈動的直流電，常用的整流電路有單相半波整流電路與單相橋式整流電路兩種，本設計采用單相橋式整流電路，其仿真結果如圖4所示，圖中上面曲線為C點整流波形，下面曲線為D點整流波形。

圖4 整流電路仿真波形

設變壓器副邊電壓為：

（1）

整流輸出電壓平均值Uo：

（2）

由于每個周期內，D1、D4串聯與D2、D3串聯各輪流導通半周，所以每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，二極管截止時，每個二極管承受的最高反向電壓就是變壓器次級交流電壓u2的最大值。

3.2 濾波

整流輸出的直流電壓脈動分量比較大，為減小脈動，在整流電路之后加上濾波電路。本設計采用電容濾波，電容在高頻時容抗小，和負載并聯，從而達到減小紋波的目的，電容濾波電路如圖5所示。

圖5 整流濾波電路

若濾波電路負載開路，則輸出電壓為。接入負載后，其輸出電壓取決于時間常數RLC，RLC 越大，Uo越高，脈動越小，同時負載電流的平均值越大，整流管導電時間越短，二極管 iD的峰值電流越大，當時，工程上常取：

（3）

仿真波形如圖6所示，濾波后輸出電壓的脈動程度大大減少，而且輸出電壓平均值U0提高了，上面曲線是C點波形，此時C為10μF電容，下面近乎直線是D點波形，C為4700μF電容濾波波形。

圖6 10μF和4700μF電容濾波波形

3.3 穩壓電路

穩壓電路采用三端集成穩壓器，三端集成穩壓器只有三個引腳，即輸入端、輸出端、公共端。輸出電壓固定的三端集成穩壓器有正輸出（LM78××）和負輸出（LM79××）兩個系列，以上各型號中的××表示輸出固定電壓值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8種。輸出電壓可調的三端集成穩壓器有LM317、LM117（輸出正電壓），LM337、LM137（輸出負電壓），其最大輸入電壓40V，輸出電壓范圍為⒈25～37V。

4.整體電路設計實現

整體電路設計如圖7所示，輸出±可調電壓由LM317和LM337的E、F輸出，其通過調節滑動變阻器RW，輸出電壓可調，其輸出電壓計算公式：

（4）

LM7812和LM7912輸出G、H分別為±12V，LM7805和LM7905輸出M、N分別為±5V，其正電壓E、G、M點輸出仿真如圖8所示，負正電壓F、H、N點輸出仿真如圖9所示，由仿真可見，實現了預期的設計。

圖7 多路輸出穩壓電源電路

圖8 分別為E、G、M點輸出電壓

圖9 分別為F、H、N點輸出電壓

5.結論

基于multisim的實現了直流穩壓電源的降壓、整流、濾波和穩壓設計，實現了多種穩壓輸出，其設計調試方便，達到理想設計。該設計已經使用到我們電子技能實訓的各種電子系統中，使用方便，效果很好。

參考文獻

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關鍵字： 直流電源； 低紋波； 雙電池； 通斷原則

中圖分類號： TN86?34； TP303+.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）14?0150?04

Design and implementation of low?ripple dual battery DC regulated power supply

LI Jie， CHENG Weibin， FENG Du， MAN Rongjuan

（School of Electronic Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China）

Abstract： In order to realize the low?ripple output of the power supply， a low?ripple dual battery DC power supply was designed with the ripple control method， which can switch from the low power state to full power state automatically. The ripple characteristic test for the power supply was performed. The original signal is transmitted to the main control circuit through the voltage acquisition circuit， and then the main control circuit is used to control the charging and supplying power selection circuit according to the on?off principle of the relay switch and collected voltage signal. The power supply battery can realize +5V voltage output in one channel and adjustable voltage output in two channels through the linear voltage adjustment circuit. The low ripple DC voltage regulator output from charging state to supplying power state was implemented. A coaxial?cable testing device was adopted in power supply ripple test. The test data shows that the low ripple DC regulated power supply has good running condition and greater advantage in ripple control in combination with other DC power supply， and its output voltage is stable.

Keywords： DC power supply； low ripple； dual battery； on?off principle

0 引 言

提高參數測量精確度的重要方法是降低各類誤差，其中直流電源紋波是產生誤差的主要根源之一。二極管工頻整流后直流電源有較大的工頻紋波，需要較大容量濾波器件；開關電源采用高頻工作，濾波器件體積和容量降低[1]，但存在高頻紋波，雖然通過增加電路濾波器件可降低紋波，有時可達幾毫伏，但仍達不到高精度測量的要求[2]。

本身沒有紋波的直流電池供電是一種較好的選擇，可以得到高質量的直流電源供應，但單一電池的容量有限，需要充電。有些電源采用交流供電、電池備用的方式，可保證交流失電后一段時間內的供電，交流供電時的紋波仍然存在。

為了克服了現有工頻整流穩壓電源和開關電源紋波控制技術的不足，以及電池容量有限不能持續低紋波輸出的問題，本文設計了一種基于STC89C54的低紋波雙電池直流穩壓電源。

1 硬件電路原理

系統的硬件主要包括控制主電路、電壓采集電路、充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調整電路、可充電電池以及電源適配器，電路結構如圖1所示。

控制主電路包括單片機STC89C54、A/D轉換器PCF8591和LCD12864。PCF8591把模擬型的電壓信號轉換成數字信號，供單片機進行信號處理；單片機根據當前電池的充、供、欠、滿4種狀態和繼電器通斷原則，實現對雙電池充電和供電的最優控制；液晶顯示器顯示各個電池的充、供、欠、滿4種狀態，并且實時顯示各個電池當前電壓以及充電電池的充電電流，為使用者提供便捷。

電壓采集電路由分壓電阻、運算放大器和充電電流采樣電阻組成，電池端電壓首先通過分壓電阻分壓，再由運算放大器調整到可采集的電壓范圍，最后傳輸到PCF8591進行A/D轉換，而充電電流采樣電阻的作用是把充電電流信號轉換成電壓信號。

充電選擇電路和供電選擇電路分別是由兩個繼電器開關和兩個二極管組成[3]，控制主電路遵循通斷原則控制繼電器閉合與斷開，在保障持續供電的前提下，盡可能使穩壓電源低紋波輸出。線性電壓調整電路采用線性穩壓模塊、濾波電路和緩沖電路來穩定輸出和降低開關調整產生的諧波，以此實現穩定的低紋波輸出。可充電電池選擇12 V電池，并配備相應的電源適配器。雙電池低紋波直流穩壓電源供電原理圖如圖2所示。

2 硬件電路設計

2.1 控制主電路設計

控制主電路是以自帶看門狗的單片機STC89C54為控制核心，A/D轉換器PCF8591輸出的數字信號和充供繼電器開關的通斷情況作為單片機的輸入信號，LCD12864為顯示輸出，單片機遵循以下幾個通斷原則控制雙電池的充供電：

（1） 該電池充電開關需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于未充滿狀態；

② 該電池的供電開關處于斷開狀態（即該電池不供電）；

③ 另一電池的充電開關處于斷開狀態（即兩個電池不同時充電）。

（2） 該電池充電開關需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于充滿狀態；

②該電池的供電開關即將閉合（即需要該電池供電）；

③另一電池的充電開關即將閉合（即兩個電池不同時充電）。

（3） 該電池供電開關需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于不欠電狀態；

② 該電池的充電開關處于斷開狀態（即該電池不充電）；

③ 另一電池的供電開關即將斷開（即兩個電池不同時供電，但為了保證后級供電，需要該電池供電開關閉合后，另一電池供電開關才能斷開）。

（4） 該電池供電開關需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于欠電狀態；

② 該電池的充電開關即將閉合（即該電池需要充電）；

③ 另一電池的供電開關已經閉合（為保證后級供電，另一電池供電開關閉合后，該電池供電開關才能斷開）。

如圖2所示，以上四條通斷原則邏輯關系可總結為：

式中：B1Q，B1M分別代表B1電池欠電和B1電池滿電。

以通斷原則為根本控制思想，完成軟件程序的編寫和調試，是實現低紋波、穩定、持續供電的核心思路。

2.2 電壓采集電路設計

由于電池充電時，采集到的電池端電壓是充電器的端電壓，不能只用電池端電壓值來判斷電池是否滿電，所以需要電池端電壓信號采集電路和充電電流信號采集電路配合使用[4?5]。

電池端電壓信號采集電路又可分為正極性電池電壓信號采集和負性電池電壓信號采集，由于所選擇的串行A/D轉換芯片PCF8591可識別0～5 V電壓信號[6]；故正極性電池電壓信號需通過一組分壓電阻分壓為0～5 V，再接電壓跟隨器即可采集成功；而負極性電池電壓信號由于負電壓的特殊性，需先通過分壓電阻分壓為反相運算放大器可識別的電壓范圍內，然后選擇合適的放大倍數，反向放大到合適的電壓區間[7]。負極性電池端電壓信號采集電路如圖3所示。

充電電流信號采集電路也可分為正極性充電電流信號采集和負性充電電流信號采集。采集到信號實際上是電壓信號，但是考慮到功耗問題，所選用的采樣電阻十分小，故采集到的電壓信號十分微弱，所以分別需要通過同相比例放大器和反向比例放大器來放大采集到的微弱電壓信號，并且在放大器輸入端加入了RC濾波電路來抑制干擾。

這樣就使得所有電壓信號滿足PCF8591芯片的采集范圍，為后級控制主電路的信號輸出提供參考。正極性充電電流信號采集電路如圖3所示。

2.3 其他電路設計

除了控制主電路和電壓采集電路，該系統還包括充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調整電路、可充電電池和電源適配器。

這幾部分電路中，充電選擇電路和供點選擇電路分別是由兩個5 V繼電器和兩個二極管組成，由單片機根據通斷原則依次輸出高低電平來控制各個繼電器的導通和斷開，二極管的單向導通性，保證了充電電流或者供電電流的單向性；線性電壓調整電路通過三塊線性穩壓模塊分別可實現一路5 V和兩路可調電壓輸出，穩壓模塊前級輸入和后級輸出分別并聯0.1 μF普通電容和100 μF電解電容來對輸入/輸出電流濾波和緩沖，達到穩定輸出和降低開關調整諧波的目的，以此實現穩定的低紋波輸出。

線性穩壓模塊的性能要求輸入電壓比輸出電壓高2～3 V，所以本設計選擇無紋波的12 V可充電電池為后級電路提供低紋波直流電壓，前級交流充電選擇與之匹配的電源適配器提供充電電流。

3 軟件系統設計

低紋波雙電池穩壓電源開始上電，程序初始化完成，接著將采集到的電壓信號A/D轉換并顯示于LCD12864，然后控制主電路判斷雙電池是否均欠電，若均欠電，則充滿一個電池，再依次執行A/D轉換子程序、電池狀態掃描子程序、供電子程序、充電子程序以及液晶顯示子程序；若至少一個電池不欠電，則直接執行后級子程序。設計流程圖如圖4所示。

4 電源紋波測試分析

電源制作并調試完畢后，采用同軸電纜測試裝置來對電源進行紋波測試，在被測電源的輸出端接RC電路后經輸入同軸電纜后接示波器的AC輸入端，具體連接方法如圖5所示[8]。

示波器選用RIGOL公司的DS1204B，在示波器的設置方面，應注意盡量使用示波器最靈敏的量程檔，打開AC耦合和帶寬限制功能，表筆選用同軸電纜，并設置衰減比為1倍[9?10]。

根據以上方法，分別對普通直流電源（興隆NS?3）、可編程直流電源（RIGOL DP832）和本設計的低紋波直流電源進行紋波對比，三種電源輸出電壓均為5 V，測量結果如圖6所示。

由圖6可知，普通直流電源輸出紋波為5.36 mV，可編程直流電源輸出紋波為2.88 mV，低紋波直流電源輸出紋波為400 μV。

紋波對比試驗結果可知，同環境、同電流以及同負載情況下，本文設計的低紋波直流電源輸出紋波電壓低于500 μV，在輸出紋波方面優于其他直流電源。

5 結 語

設計的低紋波直流電源可以準確識別電池電壓和充電電流，并能遵循開關通斷原則實時控制繼電器，控制狀況良好。輸出紋波對比試驗表明：本設計在紋波控制方面具有較大優勢，是實現高精度參數測量的有效途徑。

目前，該低紋波雙電池直流穩壓電源已成功應用到旋轉導向鉆井測斜儀中，電源工作穩定可靠，參數測量精確度明顯提高。

注：本文通訊作者為程為彬。

參考文獻

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關鍵詞 整流電路；橋式整流；電工電子；教學設計

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0092-02

Teaching Design of Single Phase Bridge Type Rectifier Circuit in Electric and Electronic Course//CHEN Yuanyuan

Abstract The single phase bridge type rectifier circuit is a kind of commonly used practical circuit in DC stabilized power supply. The

teaching process is designed to guide student to comprehend and

master circuit structure principle and work characteristics in the elec-

tric and electronic course. Many teaching way， such as multimedia courseware， software simulation and visual demonstration， are used to help student to consolidate knowledge. And the analysis and eli-mination of circuit possible faults are learned.

Key words rectifying circuit； bridge rectifier； electric and electro-nics； teaching design

1 前言

整流電路是直流穩壓電源中不可缺少的組成電路。而單相橋式整流電路是單相整流電路中最常見的一類電路，在日常生活中得到廣泛的應用。電工電子學課程中，在電子技術部分介紹了二極管之后就可以進入單相橋式整流電路的學習。單相橋式整流電路是指應用于單相電路中由4個二極管連接而成的一種橋式整流電路，它可以實現將交流電變為脈動的直流電的整流功能。對單相橋式整流電路的學習是電子技術部分非常重要的一個知識點。為了將抽象難懂的電路原理講清楚明白，課堂教學就需要進行合理有效的教學設計。

首先應明確教學的目的是要幫助學生掌握單相橋式整流電路的組成和特點，會分析單相橋式整流電路的工作原理，并能畫出相應的輸出電壓、電流的波形，會分析計算單相橋式整流電路中輸出電壓、電流并了解晶體二極管的選擇要求。教學的重點是橋式整流電路的結構和工作原理，難點則在于橋式整流電路的連接方式和工作波形分析。

2整體設計

教學安排上這部分內容通常用1課時即45分鐘來完成。在目前高校的教學模式中，采用的教學方法主要是利用現有的多媒體教學設備，通過PPT課件的講解來組織課堂教學。教師可以通過課件講解、黑板板書、引導提問、軟件演示和實物展示等多種教學手段來幫助學生理解掌握知識點。具體教學環節設置：通過穩壓電源的組成結構引入整流電路的需求，引導學生思考整流電路的實現方法，進而介紹單相半波整流電路工作原理、電路參數計算；提出半波整流電路的不足，通過疑問如何改進電路，引入單相橋式整

流；用多媒體課件展現橋式整流工作原理、電路電流電壓分析；小結單相橋式整流電路的工作過程，通過練習分析橋式整流電路二極管斷路故障；例題講解單相全波整流電路；板書比較3種整流電路的優劣；最后給出學生搭的直流電源實物照片，激發學生興趣。

在整個教學過程中，在教師的講解下，引導學生去思考，啟發學生的思路，從而達到幫助學生掌握相關知識要點的教學目的[1]。

在引入環節，以日常常見的穩壓電源的組成結構入手，吸引學生興趣，啟發學生思考直流電源的組成部件。一個直流電壓源通常由交流變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成，其中整流電路的作用是將方向變化的交流電壓變成方向單一的脈動直流電壓。電路的關鍵在于方向的變化，而影響方向的電路元件，學生通過思考，很容易想到二極管。

接下來很自然地介紹由二極管所構成的單相半波整流電路。單相半波整流電路工作原理很好理解，就是利用二極管的單向導電性。二極管正向導通使得正半周的電壓能夠傳遞過去，負載上得到正向電壓。而二極管反向截止使得負半周電壓時電路開路，負載電壓為零。分析完電路原理后，再對電路中各元件的電壓電流參數進行計算，了解所需二極管的基本要求。之后通過對電路輸出波形的分析，根據單相半波整流電路的不足，提出進行單相全波整流的必要性。

隨后介紹單相橋式整流電路的結構。對4個二極管的橋式連接基本結構，學生很容易記住，但是接頭的連接方式比較容易混淆。可以引導學生觀察二極管和電源及負載連接的二極管的個數和極性，教給學生“兩兩相連，源反阻同”這樣的口訣來記憶電路連接方式[2]。搞清楚電路結構之后，運用PPT動畫演示向學生展示橋式整流電路的工作原理，理解橋臂上二極管兩個一組、兩兩分別導通變全波輸出的原理，如圖1所示。計算電路中各元件的電壓電流參數，對單相橋式整流電路做個小結回顧。給出練習題，讓學生分析橋式整流電路中二極管出現短路或者斷路故障帶來的問題。

作為補充，通過例題講解圖2所示單相全波整流電路，計算電路中各元件參數。最后通過板書比較3種整流電路的優劣，如表1所示。綜合來看，單相橋式整流電路兼具性能好和對元器件要求低的特點，因此獲得最為廣泛的應用。

最后布置課外作業，讓學生使用Multisim仿真軟件搭建橋式整流電路，進而進一步設計實現多路直流電源輸出。通過軟件自帶示波器觀測橋式整流電路輸出波形變化。系統仿真電路模型如圖3所示，鼓勵有能力的學生去實驗室實際搭建實現直流電源電路。給出往屆學生作品實物（圖4），吸引學生興趣，也堅定學生制作成功的信心。同時也是為后面濾波穩壓電路的學習做好教學鋪墊。

3 結語

課堂教學是高校教學活動中的核心和主要環節。單相橋式整流電路作為電工電子學課程中電子技術部分的一個重要知識點，教師多開動腦筋，通過多媒體、軟件和實物多種教學手段來幫助學生理解教學內容，對完成教學目標是十分有益的。通過這樣的教學設計和教學創新探索，教師對整個電子技術課堂教學進行反思，相信對教學水平的提高有所幫助。參考文獻

[1]嚴萍.單相橋式整流電路的教學設計[J].時代教育，

2012（6）：18.

篇4

關鍵詞：聲控電路　電子元件測量　實習教學

中國分類號：G63　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)004-159-05

1　聲控電路示教板和實物圖

為了讓學生理解聲控電路的原理，學會聲控電路所用的電子元件的選用、檢測方法，掌握聲控電路的安裝、調試、制作方法，我設計制作了聲控電路示教板和聲控電路示教裝置。

2　聲控電路的原理

2.1聲控電路原理圖

2.2聲控電路的原理

(1)本電路由電容降壓橋式整流直流穩壓電源、信號轉換放大電路、雙穩態觸發電路、功放推動電路等組成。

(2)由電容C1、電阻R1、二極管D1～D4、濾波電容C2、穩壓管D5組成電容降壓橋式整流直流穩壓電源，將220V交流電變為12V直流電，供電路使用。由駐極體電容傳聲器MIC、三極管VTl和VT2、電阻R2、～R7、電容C3～C5組成信號轉換放大電路，R 2、C3將電路頻響限制在3kHz左右，使其對掌聲玲敏；由三極管VT3和VT4、電阻R8～R13、二極管D6和D7、電容C6和C7組成雙穩態觸發電路；由二極管D8、電阻R14和三極管VT5組成功放推動電路。

當拍手(擊掌)聲被駐極體電容傳聲器MIC轉換成電信號，經VTl、VT2放大后，這個放大脈沖信號又通過電容C6、C7耦合到晶體三極管VT3和VT4組成的雙穩態觸發器的計數輸入端(CP端)，使觸發器翻轉。此時如晶體三極管VT4截止，其集電極電位升高，促使晶體二極管D3正向導通，給晶體三極管VT5加了正向偏置，于是VT5飽和導通，則繼電器K得電吸合，常開觸點K閉合，接通交流接觸器J的線圈電源，再由交流接觸器J的常開觸頭去控制各種電器設備，以實現聲控。本示教裝置控制220V的燈泡，使之發亮。

3　相關理論知識講解

3.1電容降壓

3.1.1電容降壓原理

當一個正弦交流電源U(如220VAC 50HZ)施加在電容電路上時，電容器兩極板上的電荷，極板間的電場都是時間的函數。也就是說：電容器上電壓電流的有效值和幅值同樣遵循歐姆定律。

即加在電容上的電壓幅值一定，頻率一定時，就會流過一個穩定的正弦交流電流ic。容抗越小(電容值越大)，流過電容器的電流越大，在電容器上串聯一個合適的負載，就能得到一個降低的電壓源，可經過整流，濾波，穩壓輸出。

電容在電路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以電容降壓型電路的效率很高。

電容降壓電路由降壓電容，限流，整流濾波和穩壓分流等電路組成。

(1)降壓電容：相當于普通穩壓電路中的降壓變壓器，直接接入交流電源回路中，幾乎承受全部的交流電源電壓，因此降壓電容應選用無極性的金屬膜電容(METALLIZED POLY，ESTER FILM CAPACITOR)。

(2)限流電路：在合上電源的瞬間，有可能是電源電壓的正或負半周的峰一峰值，此時瞬間電流會很大，因此在回路中需串聯一個限流電阻，以保證電路的安全。

(3)整流濾波：有半波整流和全波整流，與普通的直流穩壓電源電路的設計要求相同。

(4)穩壓分流：電壓降壓回路中，電流有效值I是穩定的，不受負載電流大小變化的影響，因此在穩壓電路中，要有分流回路，以響應負載電流的大小變化。

3.1.2電容降壓半波整流電路

市電經過cl降壓后到D2，D2完成半波整流，C2對整流后的脈動直流濾波，D3穩壓，輸出穩定的直流電壓給負載。R1是電源關閉后C1的電荷泄放電阻。DI是為了在市電的負半周給C1提供充放電通路，因為要保證Cl在整個交流電周期內都是工作的。

3.1.3電容降壓橋式整流電路

3.1.4電容降壓注意事項

電容降壓是一種低成本，不安全的應用，沒有和220V隔離，電路應該放在一般接觸不到的地方。

(1)不能應用在大功率場合，不能用在負載變化或者不確定的場合；

(2)降壓電容一般要接在火線上(純交流電路除外)，電路的零，火線不能接反，這一點可以用三腳插頭來強制，或者標注清楚：

(3)降壓電容必須是無極性電容，耐壓值要大于400V(常用金屬膜CBB)：

(4)主要根據負載的電流大小和交流電頻率來選擇電容；

(5)需要直流輸出，穩壓管一定要有。

3.2駐極體話筒

3.2.1結構與原理

話筒的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極(背稱為背電極)構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙。形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層。

作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發生變化，由手駐極體上的電荷數始終保持恒定，根據公式：Q=CU所以當c變化時必然引起電容器兩端電壓u的變化，從而輸出電信號，實現聲一電的變換。由于實際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達數百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和一個二極管復合組成阻抗變換器。內部電氣原理

這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極s，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。

3.2.2駐極體話筒的輸出接點形式

(1)二接點形式

A、漏極輸出一將S與外殼地相接的輸出

B、源極輸出―將D與外殼地相接的輸出

(2)三點輸出一三個腳分別輸出

3.3雙穩態電路

在電子電路中雙穩態電路的特點是：它有兩個穩定狀態，在沒有外來觸發信號的作用下。電路始終處于原來的穩定狀態。由于它具有兩個穩定狀態，故稱為雙穩態電路。在外加輸入觸發信號作用下，雙穩態電路從一個穩定狀態翻轉到另一個穩定狀態。

4　相關工藝知識講解

4.1聲控電路所用材料一覽表

4.2元件選擇

VTl～VT2選用9014高增益三極管，其穿透電流要小，β>150，晶體三極管VT3～VT4選用9011，β≥100，要求VT3和VT4配對使用，其β值誤差不超過5％，VT5選用8050，B≥80，其它元件按電路圖選擇。

4.2.1三極管

(1)特性及參數

90系列三極管大多是以90字為開頭的，但也有以ST90、c或A90、S90、SS90、UTC90開頭的，它們的管腳排列如下：

(2)用數字萬用表測量測三極管的hFE值

根據被測管的類型(PNP或NPN)的不同，把量程開關轉~"PNP”或"NPN”處，再把被測管的三個腳插入相應的e、b、c孔內，此時，顯示屏將顯示出hFE值的大小。

4.2.2駐極體話筒的測量

(1)判別駐極體話筒的漏極D和源極S

將萬用表撥至Rxlkfl檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。再對調兩表筆，比較兩次測量結果，阻值較小時，黑表筆接的是源極，紅表筆接的是漏極

(2)話筒靈敏度簡單測試。

將萬用表撥至Rxl00檔，兩表筆分別接話筒兩電極(注意不能錯接到話筒的接地極)，待萬用表顯示一定讀數后，用嘴對準話筒輕輕吹氣(吹氣速度慢而均勻)，邊吹氣邊觀察表針的擺動幅度。吹氣瞬間表針擺動幅度越大，話筒靈敏度就越高，送話、錄音效果就越好。若擺動幅度不大(微動)或根本不擺動，說明此話筒性能差，不宜應用。

4.2.3電容器

(1)用萬用表測量電容

判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量。具體方法為：將電容兩管腳短路進行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對指針式萬用表，用數字式萬用表測量時表筆互調)，正常時表針應先向電阻小的方向擺動，然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動幅度越大或返回的速度越慢，說明電容的容量越大，反之則說明電容的容量越小，如表針指在中間某處不再變化，說明此電容漏電，如電阻指示值很小或為零，則表明此電容已擊穿短路，因萬用表使用的電池電壓一般很低，所以在測量低耐壓的電容時比較準確。

(2)電解電容極性的判別

測量時，先假定某極為“+”極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一電極與萬用表的紅表筆相接，記下表針停止的刻度(表針靠左阻值大)，然后將電容器放電(既兩根引線碰一下)，兩只表筆對調，重新進行測量。兩次測量中，表針最后停留的位置靠左(阻值大)的那次，黑表筆接的就是電解電容的正極。

(3)用數字萬用表檢測電容器，可按以下方法進行。

A、用電容檔直接檢測

某些數字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔，選取適當的量程后就可讀取顯示數據。2000p檔，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容：2μ檔，宜于測量200nF至2心之間的電容；20μ檔，宜于測量2μF至20μF之間的電容。經驗證明，有些型號的數字萬用表(例如DT890B+)在測量50pF以下的小容量電容器時誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價值。此時可采用串聯法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數字萬用表測出其實際容量C1,然后把待測小電容與之并聯測出其總容量C2，則兩者之差(C1-C2)即是待測小電容的容量。用此法測量I～20pF的小容量電容很準確。

B、用蜂鳴器檔檢測

利用數字萬用表的蜂鳴器檔，可以快速檢查電解電容器的質量好壞。將數字萬用表撥至蜂鳴器檔，用兩支表筆分別與被測電容器Cx的兩個引腳接觸，應能聽到一陣短促的蜂鳴聲，隨即聲音停止，同時顯示溢出符號“1”。接著，再將兩支表筆對調測量一次，蜂鳴器應再發聲，最終顯示溢出符號“1”，此種情況說明被測電解電容基本正常。此時，可再撥至20MΩ或200MG高阻檔測量一下電容器的漏電阻，即可判斷其好壞。

4.2.4二極管和穩壓管的區分

根據二者反向擊穿電壓在數值上的差異及穩定性，可以區分標記不清楚的穩壓管和普通二極管。利用兆歐表提供合適的反向擊穿電壓，將被測管反向擊穿。選擇萬用表的10VDC檔或50VDV檔測出反向擊穿電壓值，數值在40V以上的是二極管，低于40V的穩壓管。

注意，這也有例外情況。例如2AP21的反向擊穿電壓低于15V，2AP8的反向擊穿電壓最小值為20V。此外，2DWl30～2DWl43型穩壓管的Vz值為50～200V，2CW362～2CW378的Vz值是43～200V(以上均為標稱值)。遇到這類情況也不難區分。同樣都按額定轉速搖兆歐表，由于二極管反向擊穿區域的動態電阻較大，曲線不陡，因此電壓表指針的擺動幅度就比較大。而穩壓管的Rz很小，曲線很小，曲線很陡，表針擺動很小。

利用萬用表的電阻檔也可以區分穩壓管與半導體二極管。具體方法是，首先用R×1k檔測量正、反向電阻，確定被測管的正、負極。然后將萬用表撥于Rxlok檔，如圖所示，黑表筆接負極，紅表筆接正極，由表內9～15V疊層電池提供反向電壓。其中，電阻讀數較小的是穩壓管，電阻為無窮大的二極管。此方法只能測量反向擊電壓比Rxlok檔電池電壓低的穩壓管。

4.3點陣板的焊接方法

(1)先在紙上做好初步的布局，然后用鉛筆畫到洞洞板正面(元件面)，繼而也可以將走線也規劃出來，方便自己焊接。

(2)善于利用元器件的引腳，洞洞板的焊接需要大量的跨接、跳線等，不要急于剪斷元器件多余的引腳，有時候直接跨接到周圍待連接的元器件引腳上會事半功倍。另外，本著節約材料的目的，可以把剪斷的元器件引腳收集起來作為跳線用材料。

(3)掌握好電烙鐵的溫度和焊接時間，選擇恰當的烙鐵頭和焊點的接觸位置，采用五步焊接的方法才可能得到良好的焊點。

4.4用數字萬用表檢查線路的通、斷

量程開關撥至蜂鳴器檔，紅、黑表筆分別接“V.W”和“COM”。若被測線路電阻低于規定值(20士10W)，蜂鳴器可發出聲音，說明電路是通的。反之，則不通。由于操作者不需讀出電阻值，僅憑聽覺即可作出判斷，所以利用蜂鳴器來檢查線路，既迅速又方便。

4.5評分標準

5　聲控電路的調試

按要求選出元件后在電子萬能板上焊接好，經仔細檢查即可進行調試。

第一步：測量電容降壓橋式整流直流穩壓電源，用萬用表直流電壓檔測量穩壓管D5二端電壓為12V，電源電路正常。

由于本電路使用220V交流，因此在測量調試時必須注意安全，為了安全起見，以下步驟可以斷開電容降壓電源，在調試時用12V直流電源代替。

第二步：調試雙穩態觸發電路。用萬用表直流電壓檔，分別測量VT3和VT4管的集電極對地電壓，飽的時應為0.3伏左右，截止時應為7～9伏左右。然后用小起子快速碰觸CP端，這時電路應翻轉。

第三步：調試信號轉換放大電路。斷開VT2的負載，用萬用表直流電壓擋測量VT2的集電極電壓為12V，當MIC接收到聲控信號，電壓很快下降到6V左右，并又回復到原來12V即為正常調整R3的阻值可以改變VTl、VT2的工作點，一般選在200～500KO范圍內，阻值太大電路對掌聲反映遲鈍。調整R2、C3的阻值可以改變聲控的頻率。

第四步：末級調試時在VT5集電極串入100mA直流電流表，調節R14，使吸合電流達到繼電器的額定值。

6　聲控電路示教裝置在實習教學中的作用

(1)通過演示聲控電路，讓學生用掌聲來控制電燈，激發了學生的學習積極性，極大地提高了學生實習興趣。一旦學生對學習發生了濃厚興趣，就會充分發揮自己的積極性和主動性，就能收到事半功倍的效果。

(2)通過講解聲控電路，學生掌握了聲控電路的組成和各部分的作用。本示教裝置由電容降壓橋式整流直流穩壓電源電路、信號放大電路、雙穩態觸發電路等組成，而對這些單個電路學生都已安裝過了，將這樣簡單電路巧妙地結合在一起組成聲控電路，學生的思路更清晰，學習興趣更能厚。

(3)通過安裝聲控電路，首先學生學會了電子元器件的符號、作用和識別方法，并能與實物一一對應：其次學生掌握了電子元器件的檢測方法判斷方法，能選擇電子元件：第三學生學會了焊接電子元器件的方法和步驟，會使用電烙鐵焊接電子元器件；第四學生學會了電子線路的布局和安裝。

(4)通過調試聲控電路，學生學會了常見電子線路的測試方法及故障檢修方法和檢修步驟。在實習教學中可以提出以下問題供學生選擇和實際安裝操作：電容降壓橋式整流電路如何改為電容降壓半波整流電路?電阻R3用電位器來代替如何調節聲音放大電路的工作點?改變R2或C3電路會有什么現象?雙穩態電路二種穩態如何測量?如何將電路改為有掌聲來繼電器得電延時一段時間又矢電?

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【關鍵詞】項目教學法；中職；電子專業課；串聯型穩壓電源

中等職業教育培養目標是為社會提供大量的操作技能型技術人才，要實現以服務為宗旨，以就業為導向，以技能為核心的目標，除了要求學生具備一定的理論基礎，更重要的是要加強學生的實操能力，所以在職校教學中應通過項目教學結合項目實訓加強對相應專業所涉及的實際工作中各崗位的實操技能傳授給學生，從而提高職校生工作后的適應能力。本文就項目教學法在電子專業課的應用的概念、必要性、實施過程及困難展開初淺的論述。

一、什么是項目教學法

項目教學法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。在教學活動中結合實踐技能教學，教師將需要解決的問題或需要完成的任務以項目的形式交給學生，在教師的指導下，以小組工作方式，由學生自己按照實際工作的完整程序，共同制定計劃、協作完成整個項目。基于建構優先的項目教學法與傳統指導優先教學法相比，有很大的區別，主要表現在改變了傳統的三個中心，由以教師為中心轉變為以學生為中心，由以課本為中心轉變為以項目實踐為中心，由以課堂為中心轉變為以實驗室實驗實習車間實訓為中心。所以，在運用項目教學法進行教學設計的時候，要遵循建構優先與指導優先的融合，創設集理論教學與實踐教學一體化的學習場所。

二、實施項目教學法的必要性

首先是中等職業教育培養目標的要求。培養能迅速適應一線生產具有較高操作技能水平的工人，必須構建以情景教學為主的教學環境。傳統的三段式教學課程設置把基礎課、專業基礎課、專業理論課、專業實踐課分別開設且遵循指導優先的教學理念。老師不停的講，學生動手機會少，學理論時不知實物是什么，抽象難以理解，等實踐操作時理論早忘到哪去了，往往理論與實際聯系不上，效果可想而知。項目教學法遵循建構優先的指導原則，創建盡可能接近實際職業情景的學習環境，實踐為主，理論為輔，通過完整的項目教學實踐增強了同學們動手能力，加深了知識理解和適應能力，從而達到較好的教學效果。

其次是職校生學習能力的要求。當前我國的現狀職校生都是普通中學淘汰下來的生源，他們往往不適應傳統的教學，學習能力差，主動性不足，興趣不足。而項目教學法與傳統教學法（比較表如表1所示）相比有諸多優勢。

項目教學法注重學生動手實踐能力的培養，倡導做中學，學中做，提高學生的主動學習興趣和積極性。

再其次是職校生智力結構的要求。人類所具有的智力類型大致分為兩大類：一是抽象思維，二是形象思維，智力類型為抽象思維者可成為研究型、學術型、設計型的專家，智力類型為形象思維者可成為技術型、技能型、技藝型的專家。現實說明，職校生主要具有形象思維的特點，其課程開發應以情景性原則為主，科學性為輔，而項目教學法正好符合這一要求。

三、項目教學法在中職電子專業課的運用淺析

電子專業課中打破原有的先理論后實踐的教學模式，本人以電子技能與訓練課和電子技術課為例，融合二者，以項目教學為平臺，施行先實踐后理論的教學方法，增強同學們的動手能力和學習興趣。本人把上述兩門課程大體整合選取以下幾個教學項目：（1）串聯型穩壓電源裝配制作及原理；（2）單級小信號放大器裝配制作及原理；（3）LM324電平指示器裝配制作及原理；（4）低頻功放電路裝配制作及原理；（5）六管收音機裝配制作及原理；（6）電子PCB板制作方法實踐；（7）防盜報警器裝配制作及原理；（8）調光燈電路裝配制作及原理；（9）多數表決器裝配制作及原理；（10）多路控制開關電路裝配制作及原理；（11）搶答器裝配制作及原理；（12）數字循環顯示電路裝配制作及原理等項目。在教學過程中，先實踐完成項目制作，配以儀表儀器的使用與測量，再予以電路的識別與原理的講解，極大地調動了同學門的學習熱情和主動性。

1.項目教學的實施設計步驟

（1）確定項目任務；（2）各工作小組擬訂活動計劃與方案，教師審核計劃；（3）項目小組的活動實施，學生動手實踐，教師指導；（4）項目答辯與師生總結評價。

2.項目教學法在電子專業課運用的教學實施實例分析

項目：串聯型直流穩壓電源的原理及制作。

（1）教學項目任務確定分析

串聯型直流穩壓電源是常見基本的電路，該電路主要有變壓、整流、濾波、基準電壓、比較放大、電壓調整等部分組成，電路結構簡單，容易制作，制作材料價格低廉，調試方便，廣泛運用于各種電子產品中。教學中，緊扣串聯型直流穩壓電源制作這一項目，堅持以學生產品裝配為實踐訓練主線，教師指導為輔，通過直接感性認識增強學生對變壓、整流、濾波、穩壓電路的基本原理及電路圖的理解和識讀，掌握元器件的符號、識別檢測、工作特點，熟練電子產品的裝配、檢測和調試這一基本工藝流程，并能結合所學知識解決制作過程中出現的問題，真正做到現學現用，實理結合，從而充分調動學生學習的主動性和積極性。

（2）確定工作小組，教師指導擬訂活動計劃

可自由確定小組，教師根據不同層次學生的能力，好差搭配，盡量使各組的水平相當。結合學生的特點和教學任務，把整個項目分成5個步驟：電烙鐵焊接訓練、元器件識別與檢測、電路裝配與制作、電路檢測與故障排除、電路識別及原理分析。教學思路是通過實踐訓練獲取感性知識，再提升到理性知識。

（3）實施項目，穿插講解，及時指導

學生實施項目，教師要進行適當的引導，告訴學生實踐操作要領，項目實施過程的先后順序及注意事項。這樣可使學生盡快進入學習的狀態，為項目制作做好充分的準備。在項目實施過程中，學生可能會遇到各種困難，比如，在元器件識別與檢測環節，有的同學在老師的指導下很快就掌握了焊接技巧，找到所需的元件，甚至能熟練使用萬用表檢測電路，而有的同學連電阻、二極管、三極管都識別不清，這時候通過互相討論、互相學習，使同學們盡快掌握電子焊接和元件測量技術。在電路測試與故障排除環節中，這是學習的難點，老師應當邊介紹電路原理，邊指導調試檢測，對照實際電路教他們找測試點和測試相關數據，判斷故障點，并指導學生盡量自行解決問題，使教師真正起咨詢者、指導者的作用。對新知識盡量要結合的實例穿插講解，對重點教學內容要精練，可以通過電路實物展示和多媒體演示，讓全體學生理解串聯型穩壓電路的工作原理、電路作用、元器件布局。

（4）項目答辯與師生評價總結

項目教學任務完成后，每組對自己的作品在元器件的管腳成型、布局、焊接工藝、走線的正確性等方面進行評價，并相互交換作品進行點評，教師則對整個項目實施進行總評，除了指出問題，盡可能多表揚，提高興趣和信心。通過討論、互評、同學之間、師生之間的交流，總結經驗教訓，進一步鞏固了同學們的技能水平，加深了學生對知識的理解，促使同學們在電子電路項目制作過程中不斷進步。

四、實施項目教學法的困難

1.師職力量的不足。項目教學法要求老師不僅具有扎實的理論知識，還要有豐富的實踐經驗，而現實是許多教師只具有理論水平，實踐水平不足，因此雙師型教師的培養迫在眉睫，可通過下企業，校企結合等方法培養。

2.傳統教材無法適應現代的教學方法。職校應在資金和政策上鼓勵教師編寫符合本校實際的校本教材。

3.實訓場所、設備不足制約以實訓為主的項目教學法的開展。國家應加大實訓基地的建設，整合教學資源，形成規模化教學，提高利用率。

總之，項目教學法是符合當今中等職業教育發展方向的，運用該教法于電子專業課教學中能極大提升同學們的學習興趣和效率，相比于傳統教學以老師為主在項目教學中凸顯學生為主體的地位，通過項目實踐教學提高學生電子專業課操作技能，激發學生的學習主動性，因此項目教學法是符合教學規律的，這樣的教學就能吸引住學生，留住學生，提升了學生對電子專業課課程的學習興趣，突出地體現了現代職業教育以實踐能力為根本的教學目標，極大地提高了課堂教學效率和教學水平。

參考文獻

[1]陳振源.電子技術基礎[M].高等教育出版社，2001，7.

[2]朱國興.電子技能與訓練[M].高等教育出版社，2005，7.

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關鍵詞:模擬電子技術;教學改革;教學內容;教學方法

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

文章編號:1009-0118(2012)09-0123-02

一、引言

高職教育是高等教育的重要組成部分,它有別于本科教育,更有別于中職教育。傳統的教學是以理論教學為主、實踐教學為輔;注重理論知識的傳授、淡化實踐能力的培養,而高等職業教育的培養目標是培養面向基層、面向生產第一線的高等技術應用型人才,因此,高職院校的《模擬電子技術》的課程教學也應具有高職教育特色、突出高職教育的培養目標。在該課程教學計劃、教學大綱的制定、教學內容的選擇、實踐教學的安排等方面都應區別于本科教育的系統性和學科性,以及中職教育的技能性培養。應以高職教育理論為指導,在教學內容、教學方法、實驗教學等方面進行了大膽的探索和實踐,以適應高職教育的發展需要。

二、教學內容的調整

(一)模塊化教學

下面以二極管為主線的單元電路構成的一個教學模塊為例說明其知識點構成及教學思路:

1、半導體的基本知識及二極管的特性。

2、晶體二極管的結構、特性曲線、功能、主要參數。借助Multisim軟件建立一個半波整流電路,利用虛擬示波器觀察波形,說明二極管的單向導電性。

3、全波整流電路、橋式整流電路、濾波電路,由學生利用Multisim軟件模擬連接電路,再使用虛擬示波器觀察波形,分析試驗結果,最后得出電路的工作原理。

4、集成穩壓器W7800系列、W7900系列、LM317、LM337功能及用法。

5、二極管、電容、集成穩壓器的識別及性能測試。

6、利用Multisim軟件設計直流穩壓電源電路,并進行調試。在此過程中可人為設置一些故障,如二極管接反等,培養學生排除故障的能力,以此提高學生對電子電路更深的理解。

7、直流穩壓電源的制作一般思路和方法,進而理解電子電路的設計的一般方法。

(二)高質量教學課件

采用現代化的教學手段是理論教學改革的重要內容之一。好課件不在于版面的美觀,也不在于課堂內容的充實,而是根據課程的需要,能夠引領教師有效的將知識傳授給學生,并且,學生能夠通過課件理解課堂內容的前因后果的邏輯關系。針對課程的特點,需要教師根據課堂內容和順序安排設計課件。高質量的教學課件是模擬電子電路教學改革的必要前提。

三、實驗教學的改革

(一)實驗教學內容的改革

1、理論驗證性實驗要求驗證課堂理論教學內容,通過實驗鞏固對理論內容的理解,大多數實驗的內容、實驗的原理比較簡單,所以可以采用任務式教學方式,,教師只需給出實驗的要求和實驗的可行性電路,,至于實驗的步驟,,具體的實驗操作可由學生在教師的指導下自己完成。實驗室在實驗的時間和空間上可以對學生雙重開放。將實驗時間交給學生,讓他們自行安排,在教學中體現學生為本位的思想,,迫使學生開動腦筋,運用所學的知識分析問題、解決問題,,有利于學生理論聯系實際和獨立工作的能力。

2、對于實踐制作性的實驗可以由學生在課外完成。做好這類的實驗要求教師有豐富的電子制作的實踐經驗,廣泛收集與現實生活和教學內容緊密聯系的電子小制作。教師在課外可以組成興趣小組,綜合運用模擬電路學過的相關知識,設計制作一些學生感興趣的小制作。這樣,既提高了學生的動手能力和對模擬電路知識綜合運用的能力,還可以讓學生學以致用,激發學生學習模擬電子技術的積極性。

(二)充分發揮EDA技術在實驗教學中的作用

將EDA技術引入實驗教學,可以彌補演示實驗的不足,也可以克服實驗儀器、實驗設備和時空的限制。在教學中運用計算機輔助教學手段,可以根據教學內容的需要,將實驗任務布置給學生,在教師的指導下先進行理論設計,然后按照設計要求進行仿真,完成仿真設計后,按照仿真電路裝配實際電路進行調試。

通過仿真實驗,學生學習了電子設計自動化的方法,為其今后設計電路奠定了良好的基礎,對培養學生的綜合素質起到積極和促進作用。

四、教學方法和教學手段的改革

(一)改革教學模式,實施以學生為主體的多種教學方法

1、通過師生互動調動學生學習的主動性。課堂教學是一個動態開放的系統,教師講授效果好壞,不在于教師講了多少,而在于學生吸收和消化了多少。因此,教師應運用生動形象的語言和比喻來增強課堂教學的形象性,吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣,加強學生對教學內容的理解,改變學生被動接受知識的局面;開展討論式教學,教師先提出問題,讓學生預習,鼓勵學生大膽提出自己的看法,然后圍繞問題展開課堂討論,形成師生互動關系。再由教師根據學生的討論情況進行歸納整理,對重點、難點內容詳細講解;應用現場教學,教師在現場將理論知識與實際應用聯系起來,激發學生的好奇心和學習興趣,加深理解和記憶,從而培養學生的觀察能力和分析解決實際問題的能力。

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【關鍵詞】模擬電路；數字電路；探討

1）模擬電路，在現今這個時代，雖然數字電路發展的非常快，但作為電子電路的一個分支，模擬電路仍然有它的實用性，那么，什么叫模擬電路，非專業人士不懂，模擬電路就是對模擬信號進行傳輸或處理的電路。所謂模擬信號，是指幅值隨時間連續變化的信號，比如，我們日常生活中用的調幅/調頻的接收機，晶體管小信號放大器，低頻功率放大器，負反饋放大器，MOS集成運放，諧振放大器，直流穩壓電源等。都是用模擬電路制作的，收音機、通過接收處理無線電廣播信號，包括混頻、放大、解調等環節，完成音樂和新聞報道。

2）那么什么是數字電路呢？數字電路是對數字信號進行傳輸或處理的電路、所謂數字信號，是指在時間上和取值上都是離散的不連續的信號，數字電路能夠對輸入的數字信號進行各種算術運算和邏輯運算。所謂邏輯運算，就是按照人們設計好的規則，進行邏輯推理和邏輯判斷。所以，數字電路不僅具有算術運算的能力，而且還具備一定的“邏輯思維”能力。因此，人們才能夠制造出各種智能儀表，數控裝置和電子數字計算機等。利用數字電路羅輯功能，可以設計出各式各樣的數字控制裝置，用來實現對生產過程的自動控制。

3）在實際工作中，一塊集成電路板，往往即有模擬電路，又有數字電路，只有把兩種電路結合在一起，才能完成一個具體的工作任務，例如，TC1153集成電路板就是由模擬和數字兩部分電路組成的CMOS專用集成電路，用于過載電路保護器上。

在電力供電系統，過流或短路時對任何電氣設備（線路）來說都是危險的，輕則損壞開關，重則波及變壓器及電網、系統，使控制單元完全毀壞。盡管傳統保險管或繼電器保護、電路可以避免或減輕損失，但其毫秒級的動作速度，對一些敏感的電子器件而言，還是太慢，電路往往損壞于跳閘的瞬間，于是快速保險絲，各種電子快速保護器應運而生。

以前，各種斷路保護器多為常規電路組合，往往體積龐大，線路復雜，功率較少，可靠性差。而TC1153它的靜態電流僅為8.μA，工作電壓范圍寬（4.5―18）用它構成的保護器具有以下特點：①可預設延遲跳閘時間（15μS到100ms以上）預設跳閘電流（1mA到20A以上）和預置跳閘后自動恢復時間（1ms到10s以上）；②電路十分簡潔，占用空間很小；③故障狀態的指示輸出和外控輸入，適于電腦電源管理；④具有帶PTC限溫器的過熱保護功能；⑤微功耗。

TC1153可以廣泛用于電源總線電路斷路器，過熱保護器，電源（電池）短路保護器，直流馬達“失速”保護器以及各種敏感電路系統的電源中斷裝置等場合。

因TC1153由模擬和數字電路兩部分組成，具有MOS管柵極電荷泵及控制單元，過流檢測及自動復位電路，故障狀態指示和輸入控制單元，以及分別為模擬和數字電路部分提供隔離的穩壓電源的穩壓器等功能電路，當串聯在負載上的檢測電阻Rsen兩端電壓高于100mv（即內部基準電壓源的數字值）時，比較器輸出信號，最終通過引腳G端到外接N溝道MOSFET功率管，切斷負載與電源的通路，達到保護負載的目的。檢測電阻（Rsen）的數值，根據斷路器動作電流（限流值用Ic表示）確定，即滿足RsenIc=100mv的條件。

以上所述是TC1153的過流檢測的簡單工作原理，這是目前過流保護裝置最常用的基本思路。具體而言，TC1153可以實現的功能還有：利用外控輸入信號控制負載的通/斷、高電平有效，狀態端子是一個漏極開路輸出，使用時應接一上拉接電阻，不用時該腳浮空即可。自動復位定時電路作用是當外部負載過流故障排除后自動延時上電，恢復正常。延遲時間由外接的定時電容確定，值為0.033―3.3μF時，自動復位的延遲時間為20ms―2S。當然，如果過流故障不排除，電路是不會復位的，如不需此功能，則應將該引腳接地。延遲跳閘功能是為一些有沖擊電流的負載而設的，例如大的濾波電路、燈泡、電機等會有瞬間的浪涌電流，如果沒有延遲功能，系統在工作時就會頻頻出現跳閘現象。因此，選擇該延時數值很重要，既要考慮不同負載的正常工作，也要顧及準確及時判斷過流而保護負載。需要指出的是：TC1153的各信號端子（包括定時電容端）均有防靜電保護二極管，以確保在各種應用環境下的正常穩定使用。

用于不同負載時，TC1153典型應用電路也不相同，如用于感性負載電路，接有繼電器、電磁鐵、步進馬達等，對延遲跳閘時間沒有嚴格要求，IC內部已經10μS的延遲而不必外接阻容元件于Ds端。但電路要對MOS管進行反壓保護，如在GSD端并接穩壓管，在負載兩端并接續流二極管。

如用于容性負載電路，需要在GSD端外加阻容電路，用來減小MOS管開啟時的電壓上升速率，使負載電壓緩慢上升。

篇8

論文關鍵詞：課程改革；工作任務；課程項目；技術情境；教學導航

隨著我國科技和經濟的迅猛發展，社會對人才的需求正在發生著深刻的變化，教育行業受到各方面的重視。在教育部和財政部實施的國家示范性院校建設政策鼓舞下，高等職業技術學院以服務為宗旨，以就業為導向，以培養高級應用型、技藝型人才為目標。這類人才主要是在不同行業、企業的工作和生產過程中負責管理、監督、檢測、分析、技術服務等幾項工作。因此，高等職業技術學院正進行較大規模的專業建設和課程改革，要求高職專業的學生除了具備必要的基礎理論、專業技術知識外，還必須具有解決工作生產中實際問題的能力，以適應今后的工作。

“電子技術”分為模擬電子和數字電子兩大部分，在教學中從職業崗位工作任務分析著手以掌握知識和技能為根本、以工作方向為培養目標、以工作過程為導向，強調把完整的工作過程及其操作要求作為課程內容。當工作過程導向課程運用項目載體設計學習情境時，這一工作過程實際上就成了完成具體項目的自始至終的步驟。通過課程分析和知識、能力、素質分析，打破傳統的教學模式，構建了“以工作任務為中心、以課程項目為主體的教學方法”。在教學中掌握課程技術原理及應用方面知識體系的完整性是非常重要的，使學生在完整的工作過程中培養應對復雜技術情境的能力。在教學中以典型電子電路制作的工作任務為中心，以多模塊應用為切入點，引入對學生創新能力的培養，讓學生在具體應用電路的制作過程中開發創新思維，完成相應工作任務，并構建相關的理論知識，發展職業能力。

一、模擬電子技術教學導航

模擬電子技術是研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學科。它以半導體二極管、半導體三極管和場效應管為關鍵電子器件，包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產生電路、電源穩壓電路等研究方向。

理論知識：基本半導體知識、放大電路、集成運算放大電路、直流穩壓電源。

技能訓練：常用元件的識別與測量、放大電路性能分析、集成運算放大電路基本應用。

1.模塊1：半導體器件

（1）知識重點：半導體基礎知識；半導體二極管外部特性；晶體三極管外部特性。（2）知識難點：半導體PN結。（3）教學方式：從半導體PN結入手，簡單介紹半導體的基本結構與工作原理。結合實踐教學，重點掌握半導體的外部特性。（4）技能要求：二極管與三極管的簡易測試。

2.模塊2：放大電路

（1）知識重點：放大電路的基本組成；放大電路的分析；多級放大電路的極間耦合；負反饋對放大電路的性能的影響。（2）知識難點：放大電路的分析；放大電路的負反饋。（3）教學方式：從基本放大電路入手，介紹放大電路的靜態與動態分析、多級放大、電路反饋；結合實踐教學，重點掌握放大器的外部特性。（4）技能要求：放大電路靜態工作點的調整與動態參數測試。

3.模塊3：集成運算放大器

（1）知識重點：集成運放的結構和特點；基本運算電路；集成運放的線性應用電路。（2）知識難點：集成運放的線性應用電路。（3）教學方式：從理論集成運放條件入手，掌握各基本運算電路和電壓比較器的功能；結合實踐教學，重點掌握集成運放的外部特性。（4）技能要求：電路的調整與測試。

4.模塊4：直流穩壓電源

（1）知識重點：整流與濾波電路；穩壓電路；開關電源。（2）知識難點：開關電源。（3）教學方式：從二極管整流特性、電容器充放電入手，講解整流、濾波電路；穩壓電源重點講授集成穩壓電路和開關電源。（4）技能要求：電路的調整與測試。

二、數字電子技術教學導航

數字電子技術主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應用，邏輯門電路組合和時序電路的分析和設計、集成芯片各腳功能。隨著計算機科學與技術突飛猛進地發展，用數字電路進行信號處理的優勢也更加突出。為了充分發揮和利用數字電路在信號處理上的強大功能，可以先將模擬信號按比例轉換成數字信號，然后送到數字電路進行處理，最后再將處理結果根據需要轉換為相應的模擬信號輸出。

理論知識：集成門電路與組合邏輯電路、時序邏輯電路、波形產生與整形電路、中規模集成電路應用。

技能訓練：組合邏輯電路應用、時序邏輯電路應用、邏輯電路限定符號識圖。

1.模塊1：數字電路基礎

（1）知識重點：數字脈沖信號；二進制與8421BCD碼；基本函數與邏輯運算；邏輯函數的化簡和變換。（2）知識難點：邏輯函數的化簡和變換。（3）教學方式：從二進制與邏輯函數基本規則入手，學習邏輯運算規則、邏輯函數化簡與變換。（4）技能要求：邏輯函數的化簡和變換。

2.模塊2：組合邏輯電路

（1）知識重點：基本邏輯符號及意義；門電路的邏輯功能和基本特性；組合邏輯電路的分析常用組合邏輯電路的邏輯功能。（2）知識難點：基本邏輯符號及意義；組合邏輯電路。（3）教學方式：從基本原理與邏輯符號讀解入手，重點介紹電路的邏輯功能與外部特性。（4）技能要求：基本邏輯符號讀圖；門電路和組合邏輯電路。

3.模塊3：觸發器

（1）知識重點：各類觸發器的邏輯功能；觸發器限定符號及其意義。（2）知識難點：觸發器之間的轉換關系。（3）教學方式：借助限定符號意義讀解，幫助理解各種觸發器的邏輯功能與控制方式；結合實踐教學，重點掌握電路的外特性。（4）技能要求：觸發器的邏輯功能測試。

4.模塊4：時序邏輯電路

（1）知識重點：時序邏輯電路的特點；時序邏輯電路的限定符號及其意義；寄存器；集成計數器應用。（2）知識難點：集成計數器應用；限定符號及其意義。（3）教學方式：從觸發器入手，由D觸發器構成寄存器；由T和Tˊ觸發器分別構成同步和異步二進制計數器。借助限定符號的意義來理解時序邏輯電路的邏輯功能。結合實踐教學，重點掌握電路的外特性。（4）技能要求：常用的相關集成電路的應用。

5.模塊5：波形產生與整形電路

（1）知識重點：555定時器；多諧振蕩器與單穩態電路；施密特觸發器；石英晶體振蕩器。（2）知識難點：555定時器；多諧振蕩器。（3）教學方式：以555定時器為重點，介紹多諧振蕩器、單穩態電路和施密特觸發器的功能。重點掌握電路的外特性。石英晶體振蕩器從阻抗頻率特性入手。（4）技能要求：常用的相關電路的應用入手。

三、電路組裝、測量與調試教學導航

電子電路組裝、測量與調試在電子工程技術中占有重要的地位，任何一個電子產品都是由設計焊接組裝調試形成的，焊接是保證電子產品質量和可靠性最基本環節，調試是保證電子產品正常工作的最關鍵環節。

理論知識：常用電子儀表、電路的裝配、調試與測量知識。

技能訓練：常用電子測量儀表的使用、常用電路元件與數字集成電路測量、電路的裝配與調試。

1.模塊1：常用電子儀器知識重點

（1）知識重點：雙蹤示波器；半導體管特性圖示儀；毫伏表；信號發生器；集成電路測試儀。（2）知識難點：雙蹤示波器；半導體管特性圖示儀。（3）教學方式：重點講授電子儀器的操作和使用方法。（4）技能要求：儀器的基本操作方法；半導體特性測量。

2.模塊2：電子元器件的識別與簡易測量

（1）知識重點：電子無源元器件；電子有源元器件；表面安裝元器件。（2）知識難點：表面安裝元器件。（3）教學方式：重點講授各種電子元器件的識別與選用方法。（4）技能要求：元器件的識別與選用方法、常用數字集成電路測試。

3.模塊3：電路的裝配、調試與測量

（1）知識重點：裝配、焊接工藝；電路測試與測量。（2）知識難點：電路測試。（3）教學方式：介紹電路裝配工藝，分析電路測試與測量基本方法，結合實訓進行教學。（4）技能要求：電路裝配、測試與測量。

四、電子電路仿真教學導航

電路仿真技術是近十年來在電子技術研究領域的一場革命。設計人員利用計算機及其軟件的強大功能，在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗，從而得到準確的結果，然后再付諸生產，極大地減少了實驗周期和試制成本，提高了生產效率和經濟效益，受到了電子生產廠家的一致歡迎。現在，電子仿真技術已成為電子工業領域不可缺少的先進技術，因此為了確保電路設計的成功，消除代價昂貴并且存在潛在危險的設計缺陷，就必須在設計流程的每個階段進行周密地計劃與評價。電路仿真給出了一個成本低、效率高的方法，能夠在進入更為昂貴費時的原型開發階段之前，找出問題所在。

理論知識：EWB與Multisim平臺基本知識，Multisim在電子仿真實驗中的應用。

技能訓練：模擬電路電子仿真和數字電路電子仿真。

模塊：電子電路仿真。

（1）知識重點：Multisim平臺的使用；Multisim在電子仿真實驗中的應用。（2）知識難點：Multisim軟件的使用。（3）教學方式：從電子實驗實例入手，學習Multisim軟件的使用，在學會使用的基礎上，結合電子知識，完成電子實驗的仿真。（4）技能要求：用Multisim進行電子仿真的方法。

五、綜合實訓項目——有源多媒體音箱的設計與制作

1.知識要求

掌握模擬電子技術和數字電子技術的綜合應用思路；掌握電子產品綜合設計的基本思路。

2.技能要求

能進行電子電路的綜合制作調試；能有條理地撰寫設計說明書；能對設計項目進行總結展示。

3.教學任務

通過有源多媒體音箱的設計、制作及測試，掌握電子產品的設計流程及注意事項，學會元器件的特性測試和電路組裝、測試，熟悉電子產品組裝的工藝要求及生產過程。

4.教學活動設計

（1）通過讓學生利用圖書館、上網等手段查閱相關資料，在教師指導下對有源多媒體音箱進行設計，掌握電子產品的設計流程及注意事項。

（2）在校內生產線的工作崗位上，根據所設計電路選擇元器件，進行元器件的性能、參數測試。規劃電路板，進行元器件的布局和印制電路板的制作。完成各部分電路的焊接、組裝，對已經組裝的電子產品進行參數測試及調試，使其達到設計要求。

（3）要求學生撰寫實踐報告及產品說明書。

5.相關知識

（1）理論知識。元器件的識別、測試方法；印制電路板的制作，元器件的布局；焊接工藝、電路調試方法；產品說明書的撰寫。

篇9

1 虛擬實訓項目的教學設計

教學需求分析 好的教學軟件需要好的教學設計，好的教學設計需要先進的教學理念指導。目前教育界普遍認為要取得好的教學效果，既要強調學生的主體地位，又要充分發揮教師的主導作用。教學軟件的設計中也要貫徹這種教育理念，既要提供充足的圖文、動畫、視頻等演示資源來支持教的功能，又要有良好的界面導航及虛擬實訓交互設計來調動學生自主學習的能動性。中職《電子產品裝配實訓》課程主要以項目教學為主，通過10個典型的電子產品裝配讓學生獲得電子技術基礎知識，掌握電子產品裝配的基本技能。因此，在虛擬實訓教學軟件中應具有4種功能：漫游功能，能夠多角度觀察虛擬實訓器件及儀器設備，操作場景；演示功能，能夠演示電子產品裝配實訓中的操作程序、操作方法及錯誤操作結果；交互功能，能夠利用鍵盤、鼠標對屏幕中的虛擬器件、儀器工具等進行理想的自主操作，該功能是虛擬實訓軟件的核心功能；考核功能，能夠進行理論與虛擬實訓操作的考核，驗證學生學習水平，并給予反饋。

軟件系統功能模塊設計 通過上面的需求分析，結合中職學生學習特點，本文以直流穩壓電源的虛擬組裝項目為例，對軟件功能模塊加以說明。

實訓指導模塊，重點以文字說明形式幫助學生熟悉實訓目的，進行實訓指導，使學生能夠了解實訓過程及注意事項；知識鏈接模塊，重點以圖文、視頻動畫的形式，對理論性較強的知識如元件器、電路圖的識讀等加以詳細說明；裝配演示模塊，以二維、三維動畫交互的形式，向學生演示相關操作，如元器件的檢測、安裝等，使學生熟悉操作程序，牢記錯誤操作導致的嚴重后果；虛擬裝配模塊，通過鼠標、鍵盤的組合，學生可以進行多角度觀察，自主拾取器件、工具進行虛擬實訓，并給出相應提示；實訓考核模塊，分為理論考核與虛擬操作考核兩部分，理論考試采取隨機抽題方式，由后臺題庫支持，可自主更新，實操考核借鑒游戲過關記分的方法，根據操作的正確與否，扣除相應的分值。

2 虛擬實訓教學軟件的實現

根據本虛擬實訓軟件模塊的劃分，主要進行兩方面的系統設計，一是登錄和用戶管理系統，二是虛擬實訓系統。

登錄及用戶管理 登錄及用戶管理的實現，主要應用動態網頁及數據庫技術。在數據庫中建立一張具有用戶名、用戶密碼等字段的表，用于記錄相關信息。當用戶從前臺網頁登錄時，將用戶名、密碼借助PHP動態網頁技術提交至后臺，驗證用戶信息正確后再將學習時間、學習成績等信息返回前臺顯示。

虛擬實訓系統的實現

1）基于Unity3D的虛擬教學軟件實現流程。Unity3D是能夠比較方便的創建諸如3D游戲、建筑可視化等內容綜合開發工具，包含了圖形、音頻等方面的引擎支持，并以C#或者一種類似JavaScript的語言為腳本語言，來實現交互設計。Unity3D開發虛擬實訓主要分為4個步驟：首先，創建仿真模型；其次，利用3DS max優化模型；再次，利用Unity3D對模型進行交互設計；最后調試，完善并。

2）虛擬元器件模型的建立。在電子產品裝配虛擬實訓中，主要涉及到電子元器件及印制電路板的模型創建。例如在直流穩壓電源裝配實訓中需要準備的虛擬元器件有電阻、電容、二極管、三極管等，還要有一塊虛擬印制電路板。如果這些虛擬物件直接在3Ds MAX中創建相當麻煩，Proteus軟件中預置了上千種元件的3d模型，我們可以利用其印制電路板設計模塊，方便的生成印制板電路和元器件的3D模型。然后再導入3Ds Max中進行組合優化，最終得到虛擬實訓所需虛擬元器件模型，再以FBX文件的形式導出備用。

3）漫游功能的實現。在Unity3D中我們可以利用鼠標、鍵盤事件對攝像機的視角進行控制來實現對元件和場景的漫游功能。例如，利用按住鼠標右鍵拖動實現視角的旋轉，具體方法如下。

首先，將Unity3D中預置的Camera Scripts

下的MouseOrbit.js導入到工程中；其次，將MouseOrbit.js附加到Main Camera上，然后在其Inspector面板中對MouseOrbit.js組件的Target參數進行設置，本實訓項目中選擇印制電路板作為該參照物；最后，將鼠標右鍵觸發事件添加到MouseOrbit.js代碼中去，實現按下鼠標右鍵才觸發視角旋轉的功能。

4）裝配演示功能的實現。在本項目的裝配演示模塊中，我們主要實現元器件在印制電路板上的安裝與分解。單擊裝配演示界面上的分解按鈕時，各元器件從電路板上分解出來；單擊組裝演示按鈕，系統將自動將各元器件按照一定的順序安裝在電路板相應的位置，如圖1所示。該功能的實現利用附加在Main Camera上的裝配演示腳本來實現。具體方法如下：

①在腳本中Awake（）函數里獲取所有元件的名稱及正確坐標，并記錄在數組中。

②在腳本中OnGUI（）函數里利用Button控件創建分解與組裝演示按鈕。當檢測到分解按鈕被按下時，將所有元器件的位置進行偏移，完成元器件位置分解操作；當檢測到裝配演示按鈕被按下時，首先根據數組中存的元器件名獲取元器件的當前坐標，若其與數組中所存的元件在電路板上的安裝位置不同，則利用Vector3.MoveTowards方法將當前元器件移動到數組中所存的該元件的安裝位置。移動完成后，進行下一個元件的安裝演示，如圖1所示。

5）虛擬裝配功能的實現。本軟件中單擊手動組裝操作按鈕進入虛擬裝配實訓，這時可以通過鍵盤、鼠標對屏幕中的虛擬元器件、儀器工具等進行自主操作，組裝到正確位置時，元器件會吸附到電路板上。當鼠標指向待安裝的元器件時，會在電路板上正確的安裝位置顯示元器件虛影進行提示。該功能實現的關鍵技術是鼠標拖放和碰撞檢測。具體方法如下。

①準備兩套虛擬元器件，一套是輔助安裝的元器件虛影。當按下手動組裝按鈕時，將電路板上的輔助安裝元器件的renderer.enabled屬性設置為false，并全部添加Box collider組件。然后分組顯示將要安裝的元器件。

②在Main Camera上附加Unity3D中預置的DragRigidbody.js腳本，為需要安裝的元件添加Rigidbody和Mesh collider組件。

③在將要安裝的元器件上附加手動組裝腳本。編程思路是在Update（）中獲取當前鼠標拖動的元器件，然后利用OnTrggerEnter進行碰撞觸發檢測，若碰撞的是與之對應輔助元器件則將其在安裝位置顯示出來。

3 作品

在Unity3D中經過功能測試無誤后，開發的作品最后能成web網頁、可執行EXE文件等多種形式。在本實訓教學軟件中，為便于與其他教學資源整合，采用網頁的形式。

4 結束語

本文以直流穩壓電源虛擬實訓項目為例，展示綜合運用Proteus、3DS MAX、Unity3D開發電子產品虛擬實訓軟件全過程。該虛擬實訓教學軟件已經在實際教學中進行應用，取得了初步的成效，經過不同班級對比，使用該軟件可以明顯增加學生的學習興趣，提高學習效率，但虛擬實訓教學并不能完全替代實踐實訓項目。

參考文獻

[1]姬洪強.《現代教育技術》虛擬實驗室的設計與實現[D].杭州：浙江師范大學，2009.

[2]石小法.電子技能與實訓[M].北京：高等教育出版社，

2006.

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關鍵詞：關鍵詞：電子負載；直流；工作模式

中圖分類號：TP601    文獻標識碼：A     文章編號：

    前言

    負載檢測是電源、通信、蓄電池、能源等領域的重要環節。傳統的測試電源負載常將電阻、電感、電容等進行串并聯組合來模擬實際負載情況，這種方法的缺點是負載形式單一，負載大小不能進行連續調節，且占用較大的安裝空間，電能損耗量大。直流電子負載利用功率場效應管、絕緣柵雙極型晶體管( I G B T ) 等功率半導體電子元件吸收電能并將電能消耗掉，實現了負載參數可調的功能，并具有很高的精度和穩定性，在測試電源設備方面得到了廣泛的應用。

    1. 系統組成和幾種工作模式的原理

    如下圖所示，系統以AVR ATmega64單片機微處理器作為控制核心，外圍配置有檢測電路、檢測顯示設備、鍵盤輸入控制設備、功率控制單元等組成。

 

    該系統的鍵盤控制輸入部分可以根據檢測需要設定參數，選擇是恒流、恒壓、恒阻或者是恒功率等工作模式。其中恒流模式是通過鍵盤編程設置電流值，使得流過電子負載的電流保持恒定不變，不隨電壓的變化而變化。系統工作于恒壓模式時，流入電子負載的電流依據所設定的負載電壓而定，此時負載電流將會增加，直到負載電壓等于設定值為止，在此之后，電子負載的電壓保持不變。恒阻模式，這種模式下，流入電子負載的電流依據鍵盤輸入的電阻值和電壓值大小來確定，此時的電子負載就相當于一個固定電阻，流過電子負載的電流與輸入電壓成正比，比值為鍵盤設定的電阻值，保持不變。在恒功率模式下，流過電子負載的負載電流依據鍵盤所設定的負載功率的大小而定，此時負載電流與輸入電壓乘積等于負載功率的設定值，即負載功率保持設定值不變。

    2. 系統硬件設計

    該系統的硬件設計采用的技術方案為“PIC單片機處理器控制核心+電力電子功率器件+通信監控”。系統設計除了AVR ATmega64單片機控制模塊的設計外還有采樣電路的設計、顯示模塊的設計、鍵盤輸入電路的設計、電源電路的設計、保護電路的設計以及通信電路的設計，各模塊分別設計，然后連接組合，使得系統運行穩定，易于檢查維修與升級。下面對幾個重要模塊的設計做一介紹：

    2.1  A/D采樣電路

    在系統的檢查和測量環節中，需要使負載準確地工作在不同的模式下，這時在設計時就要對電源的輸出電壓和MOS管的電流進行實時采樣。采樣過程電路需要使得電子負載的輸入電壓與A/D采樣端的輸入電壓信號一致，這就需要先進行分壓設計。設計時首先將采樣電路進行分壓，用采樣電阻將電流信號轉換為電壓信號，然后再進行檔位切換，經過積分運算后用ATmega64自帶的具有10位精度的逐次逼近型A／D對采樣電壓信號進行A/D采集。這樣的設計既可滿足采樣要求，又可以簡化電路。

    2.2 鍵盤編程電路

    系統的鍵盤編程電路可以設計5個按鍵來供工作人員操作。這5個按鍵分別為“恒流模式”、“恒壓模式”、“恒阻模式”、“恒功率模式”、“OK”、“右移”、“+”、“—”。

    開機進入系統后首先按鍵從四種模式中選擇一種，然后點擊“OK”，系統自動進入參數設置界面，然后用“右移”鍵將光標停留在需要設置的參數上面，再用“+”或“—”按鍵進行參數設定，設定完成后按下“OK”，系統就退出設定狀態，自動進入工作狀態。系統的鍵盤編程電路設計方便了工作人員對系統的調節控制。

    2.3 顯示模塊

    本系統選用的顯示模塊為LCD，型號為 NHDC12864MZ-NSW-BTW，這款LCD可以顯示漢字，字符和圖形，還可以實現屏幕的滾動和翻頁，具有功耗低、體積小、易編程操作的優點。在編程設計時應先對顯示區域進行規劃，然后再進行編程驅動。本系統中采用分頁顯示的思路，將顯示界面分為三頁進行設計，即模式界面、參數設置界面和測量結果顯示界面。這種設計方法不但輕松地實現了顯示功能，還具有可以與按鍵同步、調試簡單的優點。

    2.4 通信模塊

    為了在系統運行時可以在上位機上進行實時監測，需要將電子負載和電腦連接起來。該系統在信息傳遞時采用RS485串行通信方式，RS485為半雙工通信方式，具有可長距離傳輸信號（可達1200m）、多站傳輸、抗噪聲干擾強等優點。系統選用美信公司的MAX485收發芯片，將芯片的R1OUT引腳和T1IN引腳與ATmega64的RXD引腳和TXD引腳相連，將傳輸過來的數據用于上位機電子負載工作曲線的繪制和系統運行狀態監測。

    3. 系統軟件設計

    在系統的軟件設計中，將采集回來的電壓數據和電流數據經AVR ATmega64單片機的A/D轉換接口進入微處理器，再與預先設定的數值進行比較，最后按照鍵盤輸入的功率進行控制，將參數顯示到LCD12864顯示模塊上，并將數據通過串口發送到上位機進行實時監測。

    系統程序中設定了四個工作模式的數據采集函數集、LCD12864顯示函數集、串口發送數據函數集和中斷服務函數等，供主函數的調用。主程序開始執行時先對數據采集模塊、LCD顯示模塊、A/D采集模塊、通信模塊等各個模塊進行初始化，然后再依據選擇順序執行，以下為主程序的流程圖，可以清晰、有條理地理清系統運行流程。

 

    4. 上位機監控系統

    系統的上位機監控系統在設計時可采用功能強大又易于操作的VB語言，用MSComm控件設計了串口通信程序，采集由下位機ATmega64發送來的數據，并將數據用于實時監控界面圖表的繪制，便于工作人員進行調整。

 

    5. 結語

    本文系統以AVR ATmega64單片機為控制核心，給出了可以在恒流、恒壓、恒阻和恒功率四種工作模式下工作的多功能直流電子負載設計方案。系統可以實現對被測直流電源和一些功率電子元器件的特性進行測試，希望能為電子負載的設計人員提供參考。

參考文獻：