導語：如何才能寫好一篇直流穩壓電源電路的設計，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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關鍵詞：Multisim 直流穩壓電源

中圖分類號：G719.21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0181-04

Study of Circuit Design with Multisim Based on the Series

DC Regulated Power Supply

Li Yuelan

（Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce，Yinchuan Ningxia，750001，China）

Abstract：This article is to analyse the series DC regulated power supply with multisim，there are lot of advantages with multisim，The first，quick and easy to build the circuit；The second，it can make theory touch with practice and make students improved comprehension greatly to theory.The third， it can make teaching steps be had the working process of the complete，the same to say， designing―welding―assembling―debugging，it is important basis for students to design circuit.

Key Words：Multisim；Series DC Regulated Power Supply

本文撰寫的背景是，《電子產品組裝與調試》是《電子技術》這門課程在工學結合課程模式下所產生的一門新課程，在新模式下所產生的《電子產品組裝與調試》課程與以往的《電子技術》課程相比優點在于：瓦解以前學科式章節模式，重新組合教學內容，使得教學內容以工作過程為導向，項目為載體；整個課程內容重點體現能力訓練、工作經歷相結合的教育模式；注重角色的變化，體現了學生為主體，教師為指導的角色扮演。高等職業教育開設《電子產品組裝與調試》課程培養的學生應該具備改造、設計電路；焊接、組裝電子產品；調試、維護產品的能力。現如今《電子產品組裝與調試》課程內容設計和組織課堂過程發現，這門專業核心課程整個內容注重學生組裝與調試能力突出，而改造、設計電路能力欠缺，甚至沒有。對于大專層次的學生，如果改造、設計電路能力不加重視，從而培養出來的學生與中專層次的學生就沒有了區別。為此，在《電子產品組裝與調試》課程中采用Multisim軟件，對每一電子產品原理圖的仿真分析可以提高學生對電路原理的理解，開拓學生電路設計的思路及其培養學生對電子產品設計的能力。

1 Multisim簡介

Multisim源于加拿大后期被美國NI公司（美國國家儀器公司）收購，其具有數千種電路元器件供實驗選用，虛擬測試儀器儀表種類齊全，可以設計、測試和演示各種電子電路。實現計算機仿真設計與虛擬實驗，與傳統的電子電路設計與試驗方法比較，具有設計與實驗可以同步進行，可以邊設計邊實驗，修改調試方便；實驗中不消耗實際元器件，實驗成本低，實驗速度快，效率高，設計和實驗成功的電路可以直接在產品中使用等特點。其解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一老大難問題，并很好的將設計環節展現在教學中。

2 串聯直流穩壓電源電路整體設計分析

串聯型穩壓電路以穩壓管穩壓電路為基礎，利用晶體管的電路放大作用，增加負載電流；在電路中引入電壓負反饋使輸出電壓穩定；并且通過改變的反饋網絡參數使輸出電壓可調。本文以具有放大環節串聯型穩壓電路為例進行分析，如圖1所示。

2.1 穩壓設計原理

當由于某種原因（如電網電壓波動或負載電阻的變化等）使輸出電壓U0升高（降低）時，取樣電路將這一變化趨勢送到集成運放的反向輸入端，并與同相輸入端電位UZ進行比較放大；集成運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（升高）；因為電路采用的射極輸出形式，所以輸出電壓UO必然降低（升高），從而使UO得到穩定。

2.2 輸出電壓的可調范圍

在理想運放條件下，凈輸入電壓為零，即，則電位器滑到最上端時，輸出電壓最小，為：

，則電位器滑到最下端時，輸出電壓最大，為：

2.3 調整管的選擇

根據電路中元件選擇，變壓器二次側電壓有效值39.239 V，橋式整流及電容濾波電路得到V。調整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數，

，

。

3 串聯直流穩壓電源電路模塊設計分析

串聯直流穩壓電源電路如圖1所示，電路主要由整流濾波模塊，同相比例運算電路模塊，電壓串聯負反饋電路模塊，射極輸出器模塊組成。

3.1 橋式整流電容濾波電路

橋式整流電路工作原理如圖2所示，設變壓器二次側電壓為當為正半周時，電流由2點流出經1點到R1，再經4點到達3點，負載R1上的電壓當為負半周時，電流由3點流出經1點到R1，再經4點到達2點，負載R1的電壓。輸出電壓的平均值為。

橋式整流電容濾波電路工作原理如圖3所示，當二次側電壓處于正半周并且數值大于電容兩端電壓時，電流一路經負載R1，另一路對電容C充電，理想情況下，當上升到峰值后開始下降，電容通過負載R1放電，其電壓開始下降，趨勢與基本相同，但由于電容按指數規律放電，所以當下降到一定數值后，的下降速度小于，使得大于，從而導致二極管截止，電容C繼續通過R1放電，按指數規律緩慢下降。當的負半周與以上原理相同。由圖3中波形圖可以看出，經濾波后的輸出電壓不僅變得平滑，而且平均值也得到提高。為了獲得較好的濾波效果，在實際電路中，應選擇濾波電容的容量滿足的條件，此時電容的耐壓值應大于。

3.2 同相比例運算電路

同相比例運算電路工作原理如圖4所示，左圖中根據理想集成運放工作在線性區時，滿足“虛短”和“虛斷”的概念，

，

右圖中，由基本原理可推到出

3.3 電壓串聯負反饋電路

同相比例運算電路和電壓串聯負反饋電路是一體，但此電路承擔兩種功能，工作原理如圖4所示，左圖中由于R1是輸入端與輸出端的連接元件，所以R1是反饋網絡。其是從輸出電壓取樣，通過反饋網絡得到反饋電壓，然后與輸入電壓相比較，求得差值作為凈輸入電壓進行放大，故此反饋類型是電壓串聯負反饋。由可得此反饋類型僅僅決定于，而與負載電阻無關，因此，可以將電路的輸出看成為電壓控制的電壓源，且輸出電阻為零。右圖中電阻是反饋電阻并且類型是電壓串聯負反饋，由：

可得是控制的電壓源，穩定輸出電壓。

3.4 射極輸出器電路

共集電極放大電路工作原理如圖5所示，共集電極放大電路是從發射極輸出的，所以簡稱射極輸出器，此電路的電壓放大倍數。

因此，小于1但近似等于1，即略小于，電路沒有電壓放大作用，此外，跟隨變化，故電路又稱為射極跟隨器。

3.5 采樣-電壓比較-穩壓-放大電路

采樣-電壓比較-穩壓-放大模塊也就是以上同相比例運算電路構成的電壓串聯負反饋電路、射極輸出器電路綜合體模塊。主要采用集成運放構成了深度電壓負反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當穩定。輸出電壓如圖6所示，輸出電壓通過三極管構成的射極輸出器將其穩定，其穩壓電源可通過電阻R3調節其輸出電壓范圍，最大約為30 V，最小10 V。

4 結語

由上述仿真結果可知，先是具有放大環節的可調穩壓電源電路整體設計思路作以分析，然后對電路的每一模塊進行詳細的分析，電路的元器件其取值都將影響穩壓電源性能，從變壓、整流、濾波、電壓比較、穩壓到最終輸出電壓的可調，體現了電路整個設計思想和工作原理，結論與理論相一致。

現如今各高職院校在教學中，仿真軟件應用有兩種形式：Multisim以一門單獨EDA即電子自動化設計課程展開教學；《電子技術》課程在實驗部分有所應用，（教材中以獨立實驗的特點編寫，但真正很少實現）。問題所在：軟件和實體沒有有效的結合起來，理論中電路原理教學沒有應用到仿真軟件，不能快速有效提高學生理解能力；Multisim實驗教學形同虛設，在理論教學和實驗教學中由于軟件的配備、時間的分配等問題的存在不能夠實現仿真教學；《電子產品組裝與調試》作為一門基于工學結合的課程，現還是試探和完善階段，Multisim的應用還是個空白。

如果在教學中采用Multisim軟件，如以上串聯直流穩壓電源電路的分析過程，可以解決以上的問題。仿真軟件Multisim的引入，能夠快捷方便的搭建電路，預測電路的結果；大大縮減理論知識的教學時間，較短的時間將理論融會貫通，提高學生對電路工作原理的認識與理解的能力；使整個教學環節有一個完整的工作過程，即設計―焊接―組裝―調試的過程，更加完善工了學結合課程模式；為電路的改造和設計奠定基礎，為學生將來的可持續發展奠定基礎。

參考文獻

[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 張新喜，許軍.Multisim 10電路仿真及應用[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3] 戴樹春.電子產品裝配與調試[M].北京：機械工業出版社，2012.

[4] 劉曉書，.電子產品裝配與調試[M].北京：科學出版社，2011.

[5] 羅國強，羅偉.實用模擬電子技術項目教程[M].北京：科學出版社，2009.

[6] 朱向陽，羅國強.實用數字電子技術項目教程[M].北京：科學出版社，2009.

[7] 王國玉，李中顯.電子產品設計與制作[M].北京：科學出版社，2010.

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關鍵詞：變壓；整流濾波；穩壓；

中圖分類號：S611 文獻標識碼： A

1、引言

直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩壓電源品種很多, 但均存在以下問題: 當輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個小范圍內改變時(如1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。二是穩壓方式均是采用串聯型穩壓電路, 對過載進行限流或截流型保護, 電路構成復雜,穩壓精度也不高。

傳統的直流穩壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節,并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調整精度不高,讀數欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機控制的直流穩壓電源能較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。隨著科學技術的不斷發展,特別是計算機技術的突飛猛進,現代工業應用的工控產品均需要有低紋波、寬調整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領域,急需電腦或單片機控制的低紋波、寬調整范圍的電源。

從上世紀九十年代末起，隨著對系統更高效率和更低功耗的需求，電信與數據通訊設備的技術更新推動電源行業中直流/直流電源轉換器向更高靈活性和智能化方向發展。在80年代的第一代分布式供電系統開始轉向到20世紀末更為先進的第四代分布式供電結構以及中間母線結構，直流/直流電源行業正面臨著新的挑戰，即如何在現有系統加入嵌入式電源智能系統和數字控制。

在家用電器和其他各類電子設備中，通常都需要電壓穩定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V 的交流電網供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩壓電路將交流電轉換成穩定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。

2、方案論證與比較：

方案一: 采用單級開關電源，由220V交流整流后，經開關電源穩壓輸出。但此方案所產生的直流電壓紋波大，在其后的幾級電路中很難加以抑制，很有可能造成設計的失敗與技術參數的超標。

方案二：并聯式穩壓電源，電路簡便易行，所用元器件相對較少，當負載電流恒定時穩定性相對較好，其突出優點就是可承受輸出短路。但是效率低于串聯式穩壓電源，輸出電壓調節范圍較小，尤其是在小電流時調整管需承受很大的電流，損耗過大，因而不能采用。

方案三：串聯式穩壓電源，利用可調的三端式集成穩壓器先提供穩壓電壓和小電流，再通過三極管擴流的方式使之提供大功率。由于集成穩壓器通常內部已有各種保護電路，輔助電路就可以簡化。其次想采用經典的分立式元件形式，因為在理論課及實驗室中看到的大多是這種電源，并且具體電路形式很豐富，可借鑒的結構也較多。

比較以上幾種方案，決定采用方案三，即經典的串聯式穩壓電源，穩扎穩打，力爭做好。

3、硬件電路的組成與設計

直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩壓電路所組成。

我國電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。

3.1電源變壓器

電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。

本設計方案所需要用到的降壓變壓器是將電網交流電壓220V變換成復合需要的交流電壓，此交流電壓經過整流后可獲得后級電路所需要的直流電壓12V。

由于所需的直流電壓比起電網的交流電壓在數值上相差較大，考慮到穩壓部分中的集成穩壓器須在輸入電壓≥10V 時才能使輸出電壓為0.7V～9V。所以，降壓后的電壓設為10V～12V，才能達到要求輸出的電壓為0V～10V，即該部分電路采用變壓器把220V交流市電變為約10V 的低壓交流電，作為電源的輸入電壓。變壓器原輔線圈的匝數比為：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

電路中的保險絲可起到保護電源的作用，當電流大于0.5A 時，保險絲熔斷，從而防止電源燒壞。電源變壓器的效率為：

其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。

一般小型變壓器的效率如表1所示，因此，當算出了副邊功率后，就可以根據下表算出原邊功率。

表1小型變壓器的效率

3.2整流濾波電路

整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。

如圖所示，在本設計中采用四個二極管組成橋式整流電路，利用單相橋式整流電路把方向和大小都大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。其優點是電壓較高,紋波電壓較小,整流二極管所承受的最大反向交流電流流過,變壓器的利用率高。濾波電路：利用儲能元件-電容C兩端的電壓不能突變的性質,采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動成分大部分濾除,得到比較平滑的直流電。

圖2橋式整流橋電路

直流電壓與交流電壓的有效值間的關系為：

在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：

流過每只二極管的平均電流為：

其中：R為整流濾波電路的負載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數RC應滿足：

其中：T = ms是50Hz交流電壓的周20期。

3.3穩壓電源電路

三端穩壓器各項性能指標的測試

輸入電壓u2受負載和溫度發生變化到影響而發生波動時，濾波電路輸出的直流電壓VI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓VI穩定不變，需要對電壓進行穩壓。穩壓電路的作用是當外界因素（電網電壓、負載、環境溫度）發生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩定的電壓輸出。穩壓電路一般采用集成穩壓器和一些元件所組成。采用集成穩壓器設計的穩壓電源具有性能穩定、結構簡單等優點。

三端穩壓器的引腳及其應用電路見附錄圖3。

7806為三端式集成穩壓器，這種集成穩壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調整。W78系列三端穩壓器輸出正極性電壓，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，輸出電流最大可達1.5A（加散熱片）。若要求輸出負電壓，可選用W79系列穩壓器。圖3是7806的外型和三個引出端，其中：

1―輸入端（不穩定直流電壓輸入端）；

2―輸出端（穩定直流電壓輸出端）；

3―公共端；

圖3三端式集成穩壓器

它的主要參數有：輸出直流電壓Uo=6±5%；最大輸入電壓Uimax=35V； 電壓最大調整率Su=50mV；靜態工作電流Io=6mA； 最大輸出電流Iomax=1.5A；輸出電壓溫漂ST=0.6mV/oC。

3.4穩壓系數的測量(調節輸出電壓為5V時)

按圖所示連接電路， 在u1=220V時，測出穩壓電源的輸出電壓Vo，應改變電源電壓上升和下降10%，分別測量穩壓電源的輸出電壓VO，RL=100Ω。在實驗室調節交流不太方便時,可采用變壓器的次級變換的方法,如①②腳電壓為18V,測量一次,記下VO1.再更換到③①腳測量一次VO2, 將測量的結果填入表5中。則穩壓系數為：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5輸出內阻的測量(調節輸出電壓為5V時)

按圖4所示連接電路，保持穩壓電源的輸入電壓不變 ，在不接負載RL時測出開路電壓Vo1，此時Io1=0，然后接上負載RL，測出輸出電壓Vo2和輸出電流Io2，測量結果填入表3中。則輸出電阻為：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6紋波電壓的測量(調節輸出電壓為6V時)

用示波器觀察Vo的紋波峰峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量Vop-p的值（約幾mV）。

4、直流電源系統原理圖

篇3

關鍵詞：單片機直流穩壓電源A/D LCD1602

中圖分類號：F42文獻標識碼：A 文章編號：

前言

隨著電力電子技術的迅速發展， 直流電源應用非常廣泛， 其性能好壞直接影響著電氣設備或控制系統的工作性能。直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的多功能直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。其質量的好壞直接影響著電子設備的可靠性，而且電子設備的故障60%來自電源，因此作為電子設備的基礎元件，電源受到越來越多的重視。不同的電子設備，要求的電壓值、電流也有所不同。所以將常用的符合規格的直流供電模塊集成到一個供電電源上是具有廣泛的應用價值的。

1、設計方案

選用全波橋式整流電路進行整流。然后要對輸入的電壓進行調節。在調節方面。可選用可調節三端正電壓穩壓器進行調節（LM317）。通過整流后得電流幅值變化很大，所以需要用電容對電流進行濾波。用ADC0832對濾波后的電壓進行采集轉換,傳入單片機進行處理,然后讓單片機控制的LCD1602將處理后的電壓顯示即可。圖1為方案流程圖

圖1 方案流程圖

2、設計要求

一種基于STC89C52單片機的數控直流穩壓電源應滿足輸入電壓為220V AC50HZ輸出為直流電壓 ；.電壓變化范圍：0~27V；連續可調 。采用直流電壓源為核心，通過滑動變阻器來調節直流電源的輸出電壓，經過A/D轉換器ADC0832采集并轉換數據，再經STC89C52單片機進行處理，并由LCD1602顯示實際輸出電壓值。輸出電壓范圍0-27 V ，輸出電流為1A。圖2為可控直流穩壓電源整體電路

圖2可控直流穩壓電源整體電路

3、結論

隨著人們生活水平的不斷提高,數字化控制無疑是人們追求的目標之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數控直流穩壓電源就是一個很好的典型例子,但人們對它的要求也越來越高,要為現代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的設施就需要從數字電子技術入手，向智能化方向發展。

參考文獻

[1]《電子電路》（第五版）高等教育出版社

[2]康華光.《電子技術基礎》模擬部分（第五版）高等教育出版社

[3]康華光.《電子技術基礎》數字部分（第五版）高等教育出版社

篇4

關鍵詞：電子技術 Proteus仿真 高等職業教育

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《電子技術基礎》是高職電子類專業的核心課程之一，也是一門實踐性很強的專業基礎課程，它包括了模擬電路和數字電路兩部分的內容，在教學過程中，學生對知識點的理解比較困難。如何針對職業教育的特點和人才培養目標，深入淺出地講解內容，使學生熟練掌握電子技術方面的知識，是電子技術課程教學需要解決的重要問題。基于高職電子技術教學中存在的問題，教學與Proteus仿真方法結合起來，可有效提高教學效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發的EAD工具軟件。它是一個集模擬電路、數字電路、模/數混合電路以及多種微控制器系統為一體的系統設計和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進、最完整的電子類仿真平臺之一。它真正實現了在計算機上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機代碼調試與仿真、系統測試與功能驗證到PCB板生成的完整的電子產品研發過程。Proteus的功能特點有以下幾點。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機軟件調試。

（4）單片機與電路的協同仿真。

（5）PCB自動布局與布線。

2 直流穩壓電源的原理

直流穩壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩壓電路四部分組成，其原理框圖如圖1所示。

（1）電網供電電壓交流220 V（有效值）50 Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓，但其幅度變化大。

（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路去除它的交流分量，變成比較平直，脈動小的直流電壓，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，會隨著交流電網電壓的波動或負載的變動而變化。再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩壓電源教學中的應用

從上面直流穩壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學比較抽象，學生對各部分產生的波形只是停留在理論的理解上，不夠直觀。利用Proteus仿真對這部分進行講解，由利于學生能夠直觀的感受波形的變化過程。

圖2所示電路是由分立元件組成的串聯型穩壓電源的電路圖。其整流部分包括單相橋式整流電路、電容濾波電路。穩壓部分為串聯型穩壓電路，主要組成部分包括：調整元件Q1，比較放大器Q2、R1、R2、RW、組成的取樣電路，DW、R3、組成的基準電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過流保護電路。整個穩壓電路是一個具有電壓串聯負反饋的閉環系統，其穩壓過程為：當電網電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調整管Q1的基極，使調整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩定輸出電壓的目的。

在電路（圖2）中接示波器的四個接線端A、B、C、D應分別接四路輸入信號，信號的另一端應接地。該虛擬示波器能同時觀看四路信號的波形。

在該電路中定義了一個有效值為220 V，

頻率為50 Hz的正弦波激勵源。同時，在需要顯示波形的幾處接上了示波器的引腳，用來顯示輸入波形、輸出波形以及一些中間波形。

直接單擊仿真軟件中的仿真開始按鈕，可以開始全速仿真，此時，點擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會出現虛擬示波器以及輸入波形、輸出波形、以及中間波形。如圖3所示。

如圖3所示，自上至下各波形所表示的含義依次為，最上面的波形表示5∶1變壓后的波形；第二個波形表示橋式整流后的脈動波形；第三個波形表示經過濾波過后的波形；最下面的波形表示經過穩壓過后的波形。

從仿真波形上可以看出，通過這個波形顯示器顯示仿真后的一系列的波形得到一個相當穩定的低壓直流信號。

4 結語

從直流穩壓電源的教學中可以發現，Proteus軟件在教學中的優勢，它能把比較抽象的知識點通過仿真結果直觀的展示在學生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術實驗及課程設計中得到應用。

參考文獻

[1] 范貽潘.電子EAD（Proteus）[M].中國勞動社會保障出版社.

[2] 蘇麗萍.電子技術基礎[M].西安電子科技大學出版社.

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摘要：《低頻電子技術》是以高職應用電子技術專業的學生就業為導向，按照“以能力為本位，以職業實踐為主線，以項目課程為主體的模塊化專業課程體系”的總體設計要求，以形成掌握低頻電子技術的基本知識和操作技能為基本目標，緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容，突出工作任務與知識的聯系，讓學生在完成職業任務的過程中，掌握知識、技能；養成適應電子企業的職業素養。

關鍵詞：教學內容；課程設計；組織與安排

一、傳統教學中存在的問題

（一）教材內容安排不合理。有些地方該詳的不詳,該簡的不簡,學生學習難度大，造成厭學情緒。教學內容沒有做好基礎課程與后續專業課程的銜接，也未能針對學生畢業后可能從事的工作進行相應的調整。課程單調，缺少實踐性題目，課程內容大部分比較陳舊，多年的老習題不變，已跟不上時代的要求。

（二）教學方法沒能跟上時代的步伐。一些教師習慣在“粉筆+黑板”的教學模式下發揮其聰明才智，教學方法基本采用灌輸式，他們不熟悉和不適應新的教學方法和教學手段，課堂教學講得過多、過細，并且缺乏新意，沒有給學生充分的思考空間。學生學起來一點興趣也沒有，興趣是最好的老師，沒興趣也就沒有學習的動力。

二、課程設計思路

對電子企業生產一線的元器件檢測、電子產品調試、電子產品開發、測試技術員、物料采購與準備、品質檢驗與管理等崗位群的典型工作任務進行所需低頻電子技術的相關知識和技能的分析，選取“兩級小信號放大電路的組裝與測試”、“正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試”、“實用音頻功率放大電路的組裝與測試”、“實用直流穩壓電源的組裝與測試”、“實用功放的制作與綜合測試”等五個項目為載體實施教學。項目按照由簡單到復雜，從相對單一到綜合應用的邏輯關系排序。綜合項目以完成一個有實用價值的產品為目標成果，以提高學生學習的興趣和完成工作任務的成就感。

三、教學內容組織與安排

1、會用萬用表測量二極管的電阻，判斷正負極。

2、會分析使用二極管的恒壓降和理想模型。

3、會選用二極管 活動1：二極管參數簡單測試。

活動2：二極管應用電路。

半導體三極管特性及測試 1、會用萬用表測量三極管電阻。

2、會用圖示儀對三極管性能參數進行測試。 活動1：用萬用表測量三極管電阻，判斷極性和性能。

活動2：用圖示儀對三極管性能參數進行測試

兩級放大電路組裝測試 1、會元器件參數測試。

2、會多級放大電路的組裝。

3、會多級放大電路靜態、動態參數的測量。

4、會對多級放大電路進行調整。 活動1：兩級放大電路組裝。

活動2：兩級放大電路性能測試。

活動3：最大不失真輸出信號的測試。

活動4：通頻帶的測試

正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試 無源濾波電路 1、會半波整流電路的分析和測量。

2、會全波整流電路的分析和測量。 活動1：測量半波整流電路、全波整流電路對輸出信號的影響。

活動2：測量濾波電容容量變化對輸出信號的影響。

活動3：測量濾波方式變化對輸出信號的影響。

有源濾波電路 1、會低通、高通、帶通、帶阻濾波電路的分析和參數測試。 活動1：測量二階低通濾波器頻響特性。

活動2：測量二階高通濾波器頻響特性。

活動3：測量帶通濾波器頻響特性。

音調控制電路 1、會音調控制電路分析。

2、會音調電阻的變化對輸出電壓影響的測量。

3、掌握衰減式、反饋式音調控制電路電路的特性和測試方法。 活動1：測量衰減式音調控制電路在低頻出（100Hz）和高頻處（5KHz）音調電位器的變化對輸出電壓的影響。

活動2：測量反饋式音調控制電路在低頻出（100Hz）和高頻處（5KHz）音調電位器的變化對輸出電壓的影響。

正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會正弦波、方波、三角波變換電路的參數測試。 活動1：正弦波、方波、三角波變換電路的組裝。

活動2：正弦波、方波、三角波變換電路的測試。

實用音頻功率放大電路的組裝與測試 OCL和OTL放大電路 1、能對甲類、乙類、甲乙類功率放大電路的放大性能進行比較。

2、會乙類、甲乙類功率放大電路的最大不失真輸出功率、效率的計算。

3、會OTL、OCL功率放大電路的參數測試。 活動1：OCL功率放大電路的電路連接、靜態工作點調試、最大不失真輸出功率、效率測量。

活動2：OTL功率放大電路的電路連接、靜態工作點調試、最大不失真輸出功率、效率測量。

常用集成功率放大電路 1、了解常用功率放大器。

2、會用LA4100構成功率放大電路。

3、會集成功率放大電路參數的測試。 活動1：LA4100構成的集成功率放大電路的裝接。

活動2：LA4100構成的集成功率放大電路的最大不失真輸出功率、效率和頻響曲線測量。

實用音頻功率放大電路的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會音頻功率放大電路的測試與調整。 活動1：一款實用音頻功率放大電路的組裝。

活動2：一款實用音頻功率放大電路的測試與調整。

實用直流穩壓電源的組裝與測試 串聯型線性直流穩壓電源測試 1、會分析串聯型線性直流穩壓電源電路。

2、會串聯型線性直流穩壓電源性能指標的測試。 活動1：串聯型線性直流穩壓電源性能指標的電路連接。

活動2：串聯型線性直流穩壓電源性能指標的測試（紋波電壓、輸出電阻等）。

線性集成穩壓器 1、掌握常用三端集成穩壓器電路的結構。

2、會三端集成穩壓器電路性能指標的測試。 活動1：三端集成穩壓器電路性能指標的電路連接。

活動2：三端集成穩壓器電路性能指標的測試（紋波電壓、輸出電阻等）。

開關集成穩壓器 1、掌握開關集成穩壓器電路的結構。

2、會開關集成穩壓器電路性能指標的測試。 活動1：開關集成穩壓器的使用及性能指標的電路連接。

活動2：開關集成穩壓器的使用及性能指標的仿真分析（紋波電壓、輸出電阻等）。

實用直流穩壓電源的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會實用直流穩壓電源電路的測試與調整。 活動1：實用直流穩壓電源電路的組裝。

活動2：實用直流穩壓電源性能指標的測試紋波電壓、輸出電阻等）。

通過幾年來的探索和教學實踐，我們在《低頻電子技術》教學內容組織與安排方面取得了一些效果，探索出了一個行之有效的教學方法。但如同科技的進程是無止境一樣，課程的建設也是一個長期、艱巨的過程。在這個長期艱巨的任務中，為達到“讓學生滿意的課程”這一目的，還應有每一時期的階段性建設目標，這就是先建設“合格課程”，再進一步建設“精品課程”，即使某一階段結束了，也還要進一步完善和改進，各個環節也要不斷地補充和修改。我們希望通過持續不斷的努力，使課程建設取得最佳效果，為培養適應時代，具有高素質的技術人才做出應有的貢獻。

文獻參考：

⑴付植桐. 電子技術（第2版）〔M〕北京：高等教育出版社，2004

⑵賈立新. 電子技術課程建設探索與實踐〔J〕電子電氣學報，2004，

篇6

【關鍵詞】單片機；穩壓；開關電源；溫度傳感器

1 引言

直流穩壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛地應用于電子電路、教學實驗和科學研究等領域。目前使用的直流穩壓電源大部分是線性電源，利用分立器件組成，其體積大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保護功能不夠，因而故障率高。隨著電子技術的飛速發展，各種電子、電器設備對穩壓電源的性能要求日益提高，穩壓電源不斷朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化方向發展。以單片機系統為核心而設計制造出來的新一代智能穩壓電源不但電路簡單，結構緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機具有計算和控制能力，利用它對采樣數據進行各種計算，從而可排除和減少由于騷擾信號和模擬電路引起的誤差，大大提高穩壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了對模擬電路的要求。智能穩壓電源可利用單片機設置周密的保護監測系統，確保電源運行可靠。輸出電壓和限定電流采用數字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價值。

2 工作原理

本智能穩壓電源以開關電源為基礎電路，以高性能單片機為控制核心，組成數據處理電路，在檢測與控制軟件支持下，通過對開關電源輸出電流、電壓進行數據采樣與給定數據比較，從而調整和控制開關電源的工作狀態，同時監測開關電路的工作溫度和輸出電流大小，其工作原理框圖如圖1所示。是電經整流、濾波變成直流電送入開關調整電路，開關調整電路在單片機的控制下輸出穩定的直流電。用戶可根據需要通過鍵盤給定穩壓電源輸出的電壓值及最大輸出電流值，單片機系統自動對電源輸出電壓和電流進行數據采樣，并與用戶給定數據進行比較，然后根據設置的調整算法控制開關調整電路，使電源輸出電壓符合給定值，單片機在調整電源輸出電壓的同時還要檢測電路的工作溫度和輸出電流，倘若超過給定值，就啟動保護電路。

圖1 智能穩壓電源框圖

3 硬件設計

3.1 單片機組成系統

智能穩壓電源的單片機系統是以8031為CPU，包括8kRAM(芯片6264數據存儲器)和16kROM(芯片27128程序存儲器)，以及1kEEROM。EEROM是用來保存最后一次從鍵盤輸入的電壓、電流數據以及溫度、脈寬調整數據等，每次開機時單片機從EEROM中讀出數據控制電源輸出。另外還擴充一片集成電路8155來補充8031的I/O口，其中8155的A口作輸出，提供LED顯示數據口，B口作鍵盤輸入口，C口作為輸出，提供開關調整電路激勵脈沖信號。具體框圖見圖2。

3.2傳感器輸入通道及A/D轉換

電流傳感器是由一段康銅片串接在電源輸出電路中制成，電壓傳感器使用電阻分壓方式，單片機系統通過電流、電壓傳感器檢測電流和電壓，測得兩路模擬信號，先通過各自放大器放大成與A/D轉換器相匹配的信號，經多路選擇開關CD4051送給A/D轉換器。由單片機CPU控制選擇有關通道進行分時切換，實現二選一，依次將兩路模擬信號送至AD1674轉換器，進行A/D轉換后變成數字信號，再經光電耦合器送入8031單片機。

3.3 開關管控制信號發生電路

為了精確控制開關電路的電壓輸出，本系統采用脈寬調制的控制方式調節開關管的工作狀態。8155把單片機的高頻脈沖信號分頻后變成適宜的開關脈沖信號，作為8155的計數脈沖和門控信號，單片機把給定值與傳感器采集的信號進行比較，產生誤差信號，根據電壓控制算法設置8155產生不同占空比(0～90％)的方波信號，經過光電耦合器控制開關調整電路輸出設定的電壓。

3.4 監測和保護系統

為了使智能穩壓電源能可靠、安全地工作，本系統設置了多重監測和保護系統，主要包括過熱保護、過流保護和短路保護，其中過熱保護采用中斷方式控制。單片機系統通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機系統就切斷開關電路激勵信號并啟動聲光報警。單片機對短路保護采用電壓和電流雙重檢測，只有當電壓很低，電流很大時才啟動短路保護。

3.5 鍵盤及顯示電路

智能穩壓電源的鍵盤與顯示部分裝在儀器操作面板上，由8位LED數碼管，3個LED指示燈以及16只鍵構成，其

中4位數碼管顯示電源電壓，4位數碼管顯示電流，3個燈作為報警顯示。鍵盤與顯示電路通過8155接口電路與8031相接。

4 軟件設計

本系統軟件是由一個主程序，兩個中斷服務程序和一個子程序組成，它控制著智能穩壓電源有條不紊地工作。

在初始化過程中，先是將8031各個口復位，然后從EEROM中讀出上次關機前存入的數據，控制開關電路，并進行顯示。初始化完成后，開中斷。若有中斷請求則響應，否則進行數據采樣并讀給定值，然后進行數據處理，若有短路或過流情況發生，則調用報警保護子程序，若沒有短路或過流情況發生，則接照電壓控制算法重新設置脈寬，激勵開關電路。兩個中斷服務程序分別是過熱檢測保護報警程序和鍵盤設定程序，子程序是保護報警程序。

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關鍵詞：穩壓電路；功耗；工作效率

0引言

直流穩壓電源必須經過穩壓電路和濾波電路后才能得到電壓基本穩定、紋波相對較小的直流電，通過控制電路精確快速調整后，得到穩壓精度和性能符合標準的直流電壓。再經過濾波器濾波后，得到所需要的輸出直流電。

1硬件系統結構

從實用性、精確度和檢測設備實際等多方面考慮，采用單片機技術對電路進行處理，具有低功耗、高性能、抗干擾能力強等優點，采用單片機技術的穩壓電路。

總體設計方案主要為利用AT89C52單片機作為控制模塊，電源模塊運用直流穩壓電源的工作原理，為轉換電路提供所需的工作電壓；數模轉換模塊運用數模轉換器、運算放大器等元件將電信號進行處理，最終輸出滿足條件的電壓值。上述組合配合鍵盤掃描模塊、LCD顯示模塊等其他組件，把220V、50Hz交流電實現低電壓直流0到30V可調輸出。

硬件設計由AT89C52單片機作為控制中心。由電源電路、數模轉換電路、顯示電路和鍵盤電路等部分共同組成。系統的結構框圖如下圖所示。

2T89C52型單片機簡述

單片機的主控系統如下圖所示。XTAL1引腳和XTAL2引腳接時鐘電路，XTAL1接外部晶振和微調電容的一端，在片內為振蕩器倒相放大器的輸入，XTAL2接外部晶振和微調電容的另一端，在片內為振蕩器倒相放大器的輸出。1KST引腳為復位端，接在電容與P1.0P1.1、電阻并聯處EA引腳為接地端。

P1.2三端與數模轉換器5615相連，右側接口分別與顯示電路（ADO-AD7、A8-A10）和按鍵電路（A13、A14）相連。

3鍵盤電路

如圖所示，鍵盤電路有“+”、“-”兩個按鍵，分別同單片機P2.5、P2.6端口相連。按鍵功能顧名思義：“+”表示增加電壓值、“-”表示減少電壓值，按鍵一次改變的電壓值為0.1V。電路主要由2個10kΩ的電阻組成，當有鍵按下時，電路中出現通路產生電流，傳輸到單片機中，單片機軟件系統進行數據處理，分別將數字信號傳遞給數模轉換器5615和LCD顯示器。

4顯示電路

設計的顯示電路主要應用LCD液晶顯示屏，考慮到液晶顯示屏顯示效果好，清晰直觀，性價比高。標識端口D0到D7端口作為數據輸入端，標識端口E、1KW、1KS作為控制信號輸入端。顯示屏上面共顯示“Input”、“Output”兩個數值，“Input”為單片機發送給5615的數值，“Output”為外輸出的電壓值。其電路連接如圖所示：

5電源電路

本設計的電源電路主要包括降壓、整流、濾波、穩壓共四部分。工作主要通過外接電源輸入220V、50Hz交流電，經過處理后，為轉換電路輸出工作所需的5V、±15V、30V、32V五個電壓值，最大工作電流為IOMAX為1A，其主電路圖詳見附錄B。由于電路圖比較大，分為上下兩部分電路著重對各組成進行分析闡述。

電源電路（上）如下所示，其工作目標為輸出5V和±15V三個電壓值。

（1）降壓。此處的電源變壓器（TR1）起降壓作用，將220V交流電壓變為整流電路所需的低壓交流電。

（2）整流。電路的作用是將交流降壓電路輸出的大小、方向都變化的低電壓交流電轉換成單相脈動直流電。

（3）濾波。電路的主要元件是電容和電感，以電容濾波電路最常用，其特點是電路簡單，輸出脈動較小，輸出電壓平均值大，但輸出電壓隨負載變化較大。

（4）穩壓。經過濾波電路，輸出電壓雖已變得平滑，但輸出電壓會隨負載變化較大，后面需接穩壓電路。

根據本設計條件，穩壓器選用型號為LM7815、LM7915和LM7805的三端固定穩壓器各一個，分別用于輸出三個電壓值電源的穩壓。

電源電路如下所示，其工作目標為輸出32V和30V兩個電壓值。

經濾波之后，一條支路直接將32V電壓輸出，供數模轉換電路LM317穩壓器使用；另一支路連接LM317穩壓器，并與電阻R2和R1并聯，所輸出電壓為：U新=32V×R2/（R1+R2）=30V，通過計算可得R1：R2=1：23，由電路需滿足負載要求，應選阻值較大電阻，使電壓更穩定，因而選擇R1=200Ω，R2=4600Ω。電容C2在輸出前用于濾除小波紋，電路輸出直流30V電壓，供數模轉換電路OPA454運算放大器輸入。

6數模轉換電路

本電路用于將數控部分傳遞來的數據信號轉換成電壓信號輸出，也就是我們通常說的數模轉換（D/A轉換）。由于本電路圖較長，分為前后兩部分來闡述。

首先介紹下應用的幾個元件。

（1）TLC5615串行數模轉換器：輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準電壓值的兩倍，并帶有上電復位功能（把DAC寄存器復位至全零）。

（2）LM324四運算放大器：具有真正的差分輸入，其最主要的優點是可工作在低至3V或者高至32V的電源下，共模輸入范圍更是包括了負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。其應用領域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統的運算放大器。

（3）OPA454運算放大器：它是一種低成本的運算放大器，其最大的優點是，可以有效輸出10～100V范圍內的電壓值，并允許運用在標準低壓邏輯電路中。采用此器件，主要用于電路的最后一級放大。

（4）LM317集成穩壓模塊：最廣泛的電源集成電路之一，有固定式三段穩壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調的特點。此外，還具有調壓范圍寬、穩壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優點。其輸出電壓范圍為1.2V到37V，能夠提供超過1.5A的電流，此穩壓器非常易于使用。

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關鍵詞：直流穩壓；雙向流動彩燈控制器；時鐘脈沖；循環顯示；Multisim 電路板

中圖分類號：TM923

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374（2012）23-0046-02

1　工作原理

本文主要介紹彩燈循環控制電路的設計組成及工作原理。

電路中的220V電壓通過以小型交流變壓器轉為12V的交流電壓，再經過直流穩壓電源電路為整個系統提供直流5V電壓。

由以555為核心的時鐘發生器電路產生的時鐘脈沖送入計數器，隨著時鐘脈沖的不斷輸入，計數器的各輸出端的信號通過反饋到芯片的同步置數端，從而開始從0000到0111四位二進制加計數，形成時序控制信號。

時序控制信號經驅動電路送入發光二極管，從而控制相應彩燈被依次點亮（熄滅），實現循環。

此外，我運用Multisim仿真軟件，對該實驗項目完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。

2　設計要求

控制五路彩燈，每路以100W、220V的白熾燈為負載或以霓虹燈為負載，也可以用發光二極管為負載，要求彩燈雙向流動點亮，其閃爍頻率在1～10Hz內連續可調。

3　設計方案的選擇

方案采用555定時器連接成多諧振蕩器，產生頻率在1～10Hz內連續可調的時鐘信號，將時鐘信號輸出，通過計數器接受。然后，經過八進制加法計數器的循環計數實現雙向流動功能。最后，通過譯碼器譯碼，選擇某一彩燈進行亮燈。

4　硬件電路的設計

4.1　單元電路的設計

實驗電路由直流穩壓電源電路、時鐘發生器電路、彩燈點亮方向控制電路等部分組成。

4.1.1　直流穩壓電源電路。市電220V首先通過交流電源變壓器降壓為12V交流電，通過單項橋式整流電路形成脈動直流電壓，再通過單項橋式整流電容濾波形成平滑的直流電壓，最后通過穩壓電路給負載提供穩定電壓。

4.1.2　時鐘發生器電路。時鐘發生器電路，即為555定時器構成的多諧振蕩器電路，最核心的組成部分就是555定時器。

主要參數計算：

T＝（R1+2R2+R3）Cln2≈0.7（R1+2R2+R3）C

這樣，通過控制電容充放電時間，使多諧振蕩器產生時鐘信號，然后，通過調節滑動變阻器使多諧振蕩器產生的時鐘信號頻率在1～10Hz內連續可調。

實驗中由于元器件的限制，我們選擇C＝3.3uF，R2＝18千歐，R1＝7.3千歐，滑動變阻器R3＝500千歐，由實驗要求得知頻率為1～10Hz，經計算得滑動變阻器的使用范圍為0～390千歐。

4.1.3　循序脈沖發生電路。本部分電路的核心器件為74LS160。74LS160是一個BCD碼的計數器。74LS160具有同步置數端與異步置數端，它受時鐘脈沖控制，當下一個計數脈沖的有效到來時，才能實現置數。循環脈沖發生電路即利用74LS160制作八進制加法計數器。計數器從0000～0111正常運行，到0111時，計數狀態經四輸入與非門反饋到同步置數端，此時同步置數端為低電平有效信號，當下一個有效脈沖來的時候，進行同步置數使其變為0000，再從0000依次遞加，實現八進制循環計數。此電路的反饋部分還用到了四輸入與非門74LS20。

4.1.4　彩燈點亮方向控制器電路。由循序脈沖發生電路產生從0000到0111的信號進入譯碼器74LS138D，產生相應的彩燈控制信號，設定0000間接控制彩燈1，使0001和0111間接控制彩燈2，使0010和0110間接控制彩燈3，使0011和0101間接控制彩燈4，使0100間接控制彩燈5。循序脈沖輸出信號與彩燈點亮順序如下表所示：

控制

信號 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111

彩燈

序號 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED4 LED3 LED2

控制信號從0000到0111不斷循環，又因為74LS138D輸出端為低電平有效信號，故在控制LED2、LED3、LED4的兩種不同的信號由或非門74LS03D后，再接一級非門74LS04D，由此實現五路彩燈雙向流動功能。

5　實驗仿真及運行

圖1　制作成品圖

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所謂項目驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎之上的教學法，學生綜合素質和各種能力的提高都需要通過項目驅動教學模式來實現。該教學方法要求在教學過程中以項目為主線來展開，把相關的知識點融入到項目的各個環節中去，層層推進項目。通過對問題的深化或功能擴充，來拓寬知識的廣度和深度，直至得到一個完整的項目解決方案，從而達到學習知識、培養能力的目的。項目驅動教學法屬探究式教學法，老師根據學生已有的知識、水平、經驗和興趣，與學生共同擬定、實施一個項目來進行教學活動。在教學實施過程開始，教師引導學生選定“有意義”的項目，所謂“有意義”是指項目能夠將課程中的理論知識融入到項目中并具有開放性;在項目實施過程中，老師在課堂教學中將融于項目的理論知識適當加以講解，學生可以在項目實施過程中用理論指導實踐，同時在實踐過程中強化對理論知識的理解和掌握，兩者有機結合，既能提高學生的興趣，又可以在制定修改設計方案、分工協作中鍛煉學生的自學能力、實踐能力和創新能力，極大地發揮學生的主觀能動性。在項目完成的基礎上，可以引導學生對項目進行總結、交流和討論，強化項目實施過程中學到的知識和技能，不但如此，可以引導學生在已實施項目上提出新問題、優化性能、擴充功能，進一步培養學生的鉆研精神，挖掘學生的創造潛力。

二、項目驅動教學法在模擬電子技術課程中的應用

本文以直流穩壓電源為例，介紹項目驅動法在模擬電子技術課程中的應用，該方法可以推廣到該課程中的其它知識點，如功率放大電路、信號處理和信號產生電路等。

(一)項目的選擇。項目的選擇在項目驅動教學法中起著舉足輕重的作用，項目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩壓電源涉及的所有知識點，如整流電路、濾波電路、穩壓電路等，項目完成后學生能理解和掌握直流穩壓電源所涉及所有理論知識，掌握運用這些理論知識的技能;二是項目要具有開放性，主要體現在項目的可拓展性，學生能夠在已完成的項目上開展進一步的研究工作，包括性能的優化、功能的擴展等，如穩壓電源轉換效率的提高、穩壓性能的提高等。在項目的實施過程中，學生可以充分發揮其主觀能動性，增強團隊協作能力，培養學生的鉆研精神和協作精神。三是選擇實際的工程項目，可以鍛煉學生從事工程項目開發能力，畢業后無需崗前培訓直接擔任設計開發任務，從而拓寬學生畢業就業渠道。按照以上原則，選擇直流穩壓電源作為項目開展教學活動。在課程中的其它知識點，也可根據以上原則選擇合適的項目，如在功率放大電路中選擇擴音器作為項目、信號處理和信號產生中選擇信號發生器作為項目等。

(二)項目的實施。項目驅動教學法中項目實施遵循層層推進的原則，按“搭積木”的方法，將項目分解成不同層次的小項目，每個小項目包含在不同知識點里，由不同的理論知識進行指導，由淺入深、由小到大，該章節課程結束時項目也就完成了。在整流濾波課程結束后，項目小組可以利用該章節所學的理論知識作為指導，討論如何實現整流濾波環節，以整流電路為例，項目小組要確定選用單向半波、全波還是橋式整流或倍增整流，在確定了電路種類后要選擇元件，確定元件必須具備的功能和性能，搭建電路后，要進行性能測試，測試的結果與理論計算值進行比較，分析產生差異的原因，尋找改進的措施。在整流電路設計完成后，進行濾波電路的選擇和設計，討論采用電容濾波還是電感濾波，各有什么優勢，如果采用電容濾波，電容的取值應該多大、耐壓性如何，紋波電壓多大等，設計完成后進行測試，將測試結果與理論值比較并進行相應的處理。經過整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設備供電，因此需要進一步穩壓，這正是整流濾波后續課程內容，在這部分課程結束后，項目小組就可以討論穩壓電路方案，將所學的理論知識運用到實踐中，確定采用串聯反饋式穩壓電路還是集成穩壓器實現穩壓，或設計兩種方案并進行對比，方案確定后選擇元器件搭建電路并進行測試，以此類推，在課程結束時完成項目。

(三)討論和總結。項目完成后，各項目小組將項目過程中形成的設計方案、圖紙、電路系統整理后，結合項目的心得體會撰寫項目報告，在班級進行成果展示并匯報，其他小組成員可以對該組的項目展開討論，如設計方案是否得當，元器件的選擇是否合理，是否考慮了功能、性能和經濟性要求等，項目小組可根據其他同學的建議對項目進行改進和優化。

(四)項目的拓展。項目的基本功能實現后，學生能夠較好地掌握了直流穩壓電源的基本知識，利用基本知識開展直流穩壓電源設計的基本技能，該章節的教學任務也就基本完成，取得較好的教學效果，在此基礎上可以鼓勵學生進一步對已完成項目進行功能和性能的拓展。老師可引導學生對項目提出新要求，如功能上的擴展:不可調單向電壓輸出擴展為可調雙向電壓輸出;性能上的擴展:電壓穩定性的提高、電源轉換效率的提高等，通過功能和性能的拓展，可進一步開發學生的創新思維，挖掘他們的創造潛力。

三、項目驅動法在模擬電子技術教學中取得的成效和存在的問題及對策

(一)取得的成效。將項目驅動法應用于模擬電子技術課程教學中，取得了以下成效:

1．學生對模擬電子技術課程產生濃厚的興趣，學習效率得到明顯的改善。一方面一改以往課堂上無精打采的狀態，課堂氣氛變得活躍，與老師的互動明顯增加，因此學生的學習效率提高了，老師的積極性和效率也得到提高，形成了良性循環，使課堂教學效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業敷衍了事的狀態，項目組成員分工查閱資料，討論項目方案，加強與老師的交流，課后學習的目的性很強，有效地提高了課后學習的效率。

2．學生的理論知識和實踐技能得到系統訓練。因項目選擇有針對性，涵蓋了模擬電子技術的所有知識點，學生全程參與項目實施的每個環節，所以學生的理論知識和實踐技能能夠得到系統訓練。另外，項目的實施如方案的確定、元器件的選型、電路的設計、制作和調試是在理論指導下完成的，使得學生所學的理論能夠得到實際應用，而在項目實施過程中通過查閱資料、討論、老師的指導，使得學生能夠在實踐中強化對理論知識的理解、掌握和拓展。

3．學生的工程應用和創新能力得到很大提高。因為選擇的項目都是實際工程項目，所以項目的實施完成對于提高學生的工程應用能力起著很大的作用，同時因為項目的開放性特點，可以鍛煉和提高學生的創新能力，學生畢業后無需進行崗前培訓即可直接上崗完成開發任務。另外，通過項目的實施，學生的團隊協作精神、綜合運用知識的能力等都會得到培養。

(二)存在的問題及對策。盡管在模擬電子技術中進行了項目驅動教學法的嘗試，并取得了較好的效果。但是要將項目驅動教學法全面推廣，最大限度地發揮其功效，還存在一些問題需要解決。

1．項目驅動教學要求老師有豐富的工程實踐經驗，而教師隊伍中具備這種能力人的比例還不高。針對這個狀況，可以從兩方面開展工作，其一是較強校企科研和項目合作，可以派遣在職教師到企業掛職，為企業解決實際問題的同時鍛煉自己的工程經驗;其二是可以聘請企業中的資深工程師到學校擔任兼職教師。

2．項目選擇的問題。任課教師參與開發過的項目數量是有限的，不一定是“有意義”的項目，而且不一定適合教學。針對這個問題，除了要加強校企合作，多培養雙師型人才，還要按項目選擇的原則認真篩選、規范定題，不斷積累，提高項目的數量和質量。

3．組織能力和協作精神的培養問題。項目的實施可以鍛煉項目小組組長的組織能力，培養組員的協作精神，但如果組長在項目實施過程中只由一個人承擔，其他組員的組織能力就得不到鍛煉，有可能引發矛盾，更談不上相互協作了。針對這個問題，可以采用組員輪流值班的方法解決，即在每個模塊的設計和實施過程中由不同組員擔任組長，可有效地解決組織能力和協作精神的培養問題。

四、結語

篇10

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.