導(dǎo)語：如何才能寫好一篇直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：Multisim 直流穩(wěn)壓電源

中圖分類號：G719.21 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)品組裝與調(diào)試》是《電子技術(shù)》這門課程在工學(xué)結(jié)合課程模式下所產(chǎn)生的一門新課程，在新模式下所產(chǎn)生的《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程與以往的《電子技術(shù)》課程相比優(yōu)點(diǎn)在于：瓦解以前學(xué)科式章節(jié)模式，重新組合教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容以工作過程為導(dǎo)向，項(xiàng)目為載體；整個課程內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)能力訓(xùn)練、工作經(jīng)歷相結(jié)合的教育模式；注重角色的變化，體現(xiàn)了學(xué)生為主體，教師為指導(dǎo)的角色扮演。高等職業(yè)教育開設(shè)《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該具備改造、設(shè)計(jì)電路；焊接、組裝電子產(chǎn)品；調(diào)試、維護(hù)產(chǎn)品的能力。現(xiàn)如今《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程內(nèi)容設(shè)計(jì)和組織課堂過程發(fā)現(xiàn)，這門專業(yè)核心課程整個內(nèi)容注重學(xué)生組裝與調(diào)試能力突出，而改造、設(shè)計(jì)電路能力欠缺，甚至沒有。對于大專層次的學(xué)生，如果改造、設(shè)計(jì)電路能力不加重視，從而培養(yǎng)出來的學(xué)生與中專層次的學(xué)生就沒有了區(qū)別。為此，在《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程中采用Multisim軟件，對每一電子產(chǎn)品原理圖的仿真分析可以提高學(xué)生對電路原理的理解，開拓學(xué)生電路設(shè)計(jì)的思路及其培養(yǎng)學(xué)生對電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，虛擬測試儀器儀表種類齊全，可以設(shè)計(jì)、測試和演示各種電子電路。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法比較，具有設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際元器件，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高，設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用等特點(diǎn)。其解決理論教學(xué)與實(shí)際動手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問題，并很好的將設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展現(xiàn)在教學(xué)中。

2 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路整體設(shè)計(jì)分析

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路為基礎(chǔ)，利用晶體管的電路放大作用，增加負(fù)載電流；在電路中引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定；并且通過改變的反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。本文以具有放大環(huán)節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路為例進(jìn)行分析，如圖1所示。

2.1 穩(wěn)壓設(shè)計(jì)原理

當(dāng)由于某種原因（如電網(wǎng)電壓波動或負(fù)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(yùn)放的反向輸入端，并與同相輸入端電位UZ進(jìn)行比較放大；集成運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（升高）；因?yàn)殡娐凡捎玫纳錁O輸出形式，所以輸出電壓UO必然降低（升高），從而使UO得到穩(wěn)定。

2.2 輸出電壓的可調(diào)范圍

在理想運(yùn)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(diào)整管的選擇

根據(jù)電路中元件選擇，變壓器二次側(cè)電壓有效值39.239 V，橋式整流及電容濾波電路得到V。調(diào)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(shù)，

，

。

3 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路模塊設(shè)計(jì)分析

串聯(lián)直流穩(wěn)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(yùn)算電路模塊，電壓串聯(lián)負(fù)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(shè)變壓器二次側(cè)電壓為當(dāng)為正半周時，電流由2點(diǎn)流出經(jīng)1點(diǎn)到R1，再經(jīng)4點(diǎn)到達(dá)3點(diǎn)，負(fù)載R1上的電壓當(dāng)為負(fù)半周時，電流由3點(diǎn)流出經(jīng)1點(diǎn)到R1，再經(jīng)4點(diǎn)到達(dá)2點(diǎn)，負(fù)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(dāng)二次側(cè)電壓處于正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓時，電流一路經(jīng)負(fù)載R1，另一路對電容C充電，理想情況下，當(dāng)上升到峰值后開始下降，電容通過負(fù)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(shù)規(guī)律放電，所以當(dāng)下降到一定數(shù)值后，的下降速度小于，使得大于，從而導(dǎo)致二極管截止，電容C繼續(xù)通過R1放電，按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)?shù)呢?fù)半周與以上原理相同。由圖3中波形圖可以看出，經(jīng)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(shí)際電路中，應(yīng)選擇濾波電容的容量滿足的條件，此時電容的耐壓值應(yīng)大于。

3.2 同相比例運(yùn)算電路

同相比例運(yùn)算電路工作原理如圖4所示，左圖中根據(jù)理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)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(lián)負(fù)反饋電路

同相比例運(yùn)算電路和電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路是一體，但此電路承擔(dān)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(wǎng)絡(luò)。其是從輸出電壓取樣，通過反饋網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行放大，故此反饋類型是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由可得此反饋類型僅僅決定于，而與負(fù)載電阻無關(guān)，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(lián)負(fù)反饋，由：

可得是控制的電壓源，穩(wěn)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(fā)射極輸出的，所以簡稱射極輸出器，此電路的電壓放大倍數(shù)。

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(wěn)壓-放大電路

采樣-電壓比較-穩(wěn)壓-放大模塊也就是以上同相比例運(yùn)算電路構(gòu)成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路、射極輸出器電路綜合體模塊。主要采用集成運(yùn)放構(gòu)成了深度電壓負(fù)反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當(dāng)穩(wěn)定。輸出電壓如圖6所示，輸出電壓通過三極管構(gòu)成的射極輸出器將其穩(wěn)定，其穩(wěn)壓電源可通過電阻R3調(diào)節(jié)其輸出電壓范圍，最大約為30 V，最小10 V。

4 結(jié)語

由上述仿真結(jié)果可知，先是具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路整體設(shè)計(jì)思路作以分析，然后對電路的每一模塊進(jìn)行詳細(xì)的分析，電路的元器件其取值都將影響穩(wěn)壓電源性能，從變壓、整流、濾波、電壓比較、穩(wěn)壓到最終輸出電壓的可調(diào)，體現(xiàn)了電路整個設(shè)計(jì)思想和工作原理，結(jié)論與理論相一致。

現(xiàn)如今各高職院校在教學(xué)中，仿真軟件應(yīng)用有兩種形式：Multisim以一門單獨(dú)EDA即電子自動化設(shè)計(jì)課程展開教學(xué)；《電子技術(shù)》課程在實(shí)驗(yàn)部分有所應(yīng)用，（教材中以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)編寫，但真正很少實(shí)現(xiàn)）。問題所在：軟件和實(shí)體沒有有效的結(jié)合起來，理論中電路原理教學(xué)沒有應(yīng)用到仿真軟件，不能快速有效提高學(xué)生理解能力；Multisim實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)，在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于軟件的配備、時間的分配等問題的存在不能夠?qū)崿F(xiàn)仿真教學(xué)；《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》作為一門基于工學(xué)結(jié)合的課程，現(xiàn)還是試探和完善階段，Multisim的應(yīng)用還是個空白。

如果在教學(xué)中采用Multisim軟件，如以上串聯(lián)直流穩(wěn)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(yù)測電路的結(jié)果；大大縮減理論知識的教學(xué)時間，較短的時間將理論融會貫通，提高學(xué)生對電路工作原理的認(rèn)識與理解的能力；使整個教學(xué)環(huán)節(jié)有一個完整的工作過程，即設(shè)計(jì)―焊接―組裝―調(diào)試的過程，更加完善工了學(xué)結(jié)合課程模式；為電路的改造和設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，為學(xué)生將來的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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篇2

關(guān)鍵詞：變壓；整流濾波；穩(wěn)壓；

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、引言

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)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(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 但均存在以下問題: 當(dāng)輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個小范圍內(nèi)改變時(如1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。二是穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路, 對過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù), 電路構(gòu)成復(fù)雜,穩(wěn)壓精度也不高。

傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調(diào)整精度不高,讀數(shù)欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領(lǐng)域,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。

從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。

在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)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(tǒng)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(wěn)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(guān)電源，由220V交流整流后，經(jīng)開關(guān)電源穩(wěn)壓輸出。但此方案所產(chǎn)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(shè)計(jì)的失敗與技術(shù)參數(shù)的超標(biāo)。

方案二：并聯(lián)式穩(wěn)壓電源，電路簡便易行，所用元器件相對較少，當(dāng)負(fù)載電流恒定時穩(wěn)定性相對較好，其突出優(yōu)點(diǎn)就是可承受輸出短路。但是效率低于串聯(lián)式穩(wěn)壓電源，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍較小，尤其是在小電流時調(diào)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(lián)式穩(wěn)壓電源，利用可調(diào)的三端式集成穩(wěn)壓器先提供穩(wěn)壓電壓和小電流，再通過三極管擴(kuò)流的方式使之提供大功率。由于集成穩(wěn)壓器通常內(nèi)部已有各種保護(hù)電路，輔助電路就可以簡化。其次想采用經(jīng)典的分立式元件形式，因?yàn)樵诶碚撜n及實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)也較多。

比較以上幾種方案，決定采用方案三，即經(jīng)典的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源，穩(wěn)扎穩(wěn)打，力爭做好。

3、硬件電路的組成與設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。

我國電網(wǎng)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(wǎng)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(jīng)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(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。

3.1電源變壓器

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

本設(shè)計(jì)方案所需要用到的降壓變壓器是將電網(wǎng)交流電壓220V變換成復(fù)合需要的交流電壓，此交流電壓經(jīng)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(wǎng)的交流電壓在數(shù)值上相差較大，考慮到穩(wěn)壓部分中的集成穩(wěn)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(shè)為10V～12V，才能達(dá)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?yōu)榧s10V 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(shù)比為：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

電路中的保險(xiǎn)絲可起到保護(hù)電源的作用，當(dāng)電流大于0.5A 時，保險(xiǎn)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(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)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(jīng)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(shè)計(jì)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(yōu)點(diǎn)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(zhì),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(guān)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(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數(shù)RC應(yīng)滿足：

其中：T = ms是50Hz交流電壓的周20期。

3.3穩(wěn)壓電源電路

三端穩(wěn)壓器各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試

輸入電壓u2受負(fù)載和溫度發(fā)生變化到影響而發(fā)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(wěn)定不變，需要對電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的電壓輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。

三端穩(wěn)壓器的引腳及其應(yīng)用電路見附錄圖3。

7806為三端式集成穩(wěn)壓器，這種集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。W78系列三端穩(wěn)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(dá)1.5A（加散熱片）。若要求輸出負(fù)電壓，可選用W79系列穩(wěn)壓器。圖3是7806的外型和三個引出端，其中：

1―輸入端（不穩(wěn)定直流電壓輸入端）；

2―輸出端（穩(wěn)定直流電壓輸出端）；

3―公共端；

圖3三端式集成穩(wěn)壓器

它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓Uo=6±5%；最大輸入電壓Uimax=35V； 電壓最大調(diào)整率Su=50mV；靜態(tài)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(wěn)壓系數(shù)的測量(調(diào)節(jié)輸出電壓為5V時)

按圖所示連接電路， 在u1=220V時，測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Vo，應(yīng)改變電源電壓上升和下降10%，分別測量穩(wěn)壓電源的輸出電壓VO，RL=100Ω。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)節(jié)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(jié)果填入表5中。則穩(wěn)壓系數(shù)為：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5輸出內(nèi)阻的測量(調(diào)節(jié)輸出電壓為5V時)

按圖4所示連接電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓不變 ，在不接負(fù)載RL時測出開路電壓Vo1，此時Io1=0，然后接上負(fù)載RL，測出輸出電壓Vo2和輸出電流Io2，測量結(jié)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(diào)節(jié)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(tǒng)原理圖

篇3

關(guān)鍵詞：單片機(jī)直流穩(wěn)壓電源A/D LCD1602

中圖分類號：F42文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

前言

隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 直流電源應(yīng)用非常廣泛， 其性能好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)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(fù)雜度高。其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來自電源，因此作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件，電源受到越來越多的重視。不同的電子設(shè)備，要求的電壓值、電流也有所不同。所以將常用的符合規(guī)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(yīng)用價值的。

1、設(shè)計(jì)方案

選用全波橋式整流電路進(jìn)行整流。然后要對輸入的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)方面。可選用可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)（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(jìn)行濾波。用ADC0832對濾波后的電壓進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換,傳入單片機(jī)進(jìn)行處理,然后讓單片機(jī)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(shè)計(jì)要求

一種基于STC89C52單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源應(yīng)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(xù)可調(diào) 。采用直流電壓源為核心，通過滑動變阻器來調(diào)節(jié)直流電源的輸出電壓，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832采集并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，再經(jīng)STC89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，并由LCD1602顯示實(shí)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(wěn)壓電源整體電路

圖2可控直流穩(wěn)壓電源整體電路

3、結(jié)論

隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)控直流穩(wěn)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(xiàn)代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，向智能化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]《電子電路》（第五版）高等教育出版社

[2]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分（第五版）高等教育出版社

[3]康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分（第五版）高等教育出版社

篇4

關(guān)鍵詞：電子技術(shù) Proteus仿真 高等職業(yè)教育

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

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高職電子類專業(yè)的核心課程之一，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它包括了模擬電路和數(shù)字電路兩部分的內(nèi)容，在教學(xué)過程中，學(xué)生對知識點(diǎn)的理解比較困難。如何針對職業(yè)教育的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，深入淺出地講解內(nèi)容，使學(xué)生熟練掌握電子技術(shù)方面的知識，是電子技術(shù)課程教學(xué)需要解決的重要問題。基于高職電子技術(shù)教學(xué)中存在的問題，教學(xué)與Proteus仿真方法結(jié)合起來，可有效提高教學(xué)效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發(fā)的EAD工具軟件。它是一個集模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路以及多種微控制器系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進(jìn)、最完整的電子類仿真平臺之一。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗(yàn)證到PCB板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過程。Proteus的功能特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機(jī)軟件調(diào)試。

（4）單片機(jī)與電路的協(xié)同仿真。

（5）PCB自動布局與布線。

2 直流穩(wěn)壓電源的原理

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

（1）電網(wǎng)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(wǎng)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(jīng)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(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變動而變化。再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩(wěn)壓電源教學(xué)中的應(yīng)用

從上面直流穩(wěn)壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學(xué)比較抽象，學(xué)生對各部分產(chǎn)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(jìn)行講解，由利于學(xué)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(lián)型穩(wěn)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(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，主要組成部分包括：調(diào)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(zhǔn)電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過流保護(hù)電路。整個穩(wěn)壓電路是一個具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變動引起輸出直流電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調(diào)整管Q1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)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(yīng)分別接四路輸入信號，信號的另一端應(yīng)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(diǎn)擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會出現(xiàn)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(jīng)過濾波過后的波形；最下面的波形表示經(jīng)過穩(wěn)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(dāng)穩(wěn)定的低壓直流信號。

4 結(jié)語

從直流穩(wěn)壓電源的教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，Proteus軟件在教學(xué)中的優(yōu)勢，它能把比較抽象的知識點(diǎn)通過仿真結(jié)果直觀的展示在學(xué)生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[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(shù)基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

篇5

摘要：《低頻電子技術(shù)》是以高職應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，按照“以能力為本位，以職業(yè)實(shí)踐為主線，以項(xiàng)目課程為主體的模塊化專業(yè)課程體系”的總體設(shè)計(jì)要求，以形成掌握低頻電子技術(shù)的基本知識和操作技能為基本目標(biāo)，緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來選擇和組織課程內(nèi)容，突出工作任務(wù)與知識的聯(lián)系，讓學(xué)生在完成職業(yè)任務(wù)的過程中，掌握知識、技能；養(yǎng)成適應(yīng)電子企業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)內(nèi)容；課程設(shè)計(jì)；組織與安排

一、傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

（一）教材內(nèi)容安排不合理。有些地方該詳?shù)牟辉?該簡的不簡,學(xué)生學(xué)習(xí)難度大，造成厭學(xué)情緒。教學(xué)內(nèi)容沒有做好基礎(chǔ)課程與后續(xù)專業(yè)課程的銜接，也未能針對學(xué)生畢業(yè)后可能從事的工作進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。課程單調(diào)，缺少實(shí)踐性題目，課程內(nèi)容大部分比較陳舊，多年的老習(xí)題不變，已跟不上時代的要求。

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

二、課程設(shè)計(jì)思路

對電子企業(yè)生產(chǎn)一線的元器件檢測、電子產(chǎn)品調(diào)試、電子產(chǎn)品開發(fā)、測試技術(shù)員、物料采購與準(zhǔn)備、品質(zhì)檢驗(yàn)與管理等崗位群的典型工作任務(wù)進(jìn)行所需低頻電子技術(shù)的相關(guān)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(shí)用音頻功率放大電路的組裝與測試”、“實(shí)用直流穩(wěn)壓電源的組裝與測試”、“實(shí)用功放的制作與綜合測試”等五個項(xiàng)目為載體實(shí)施教學(xué)。項(xiàng)目按照由簡單到復(fù)雜，從相對單一到綜合應(yīng)用的邏輯關(guān)系排序。綜合項(xiàng)目以完成一個有實(shí)用價值的產(chǎn)品為目標(biāo)成果，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和完成工作任務(wù)的成就感。

三、教學(xué)內(nèi)容組織與安排

1、會用萬用表測量二極管的電阻，判斷正負(fù)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(shù)簡單測試。

活動2：二極管應(yīng)用電路。

半導(dǎo)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(shù)進(jìn)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(shù)進(jìn)行測試

兩級放大電路組裝測試 1、會元器件參數(shù)測試。

2、會多級放大電路的組裝。

3、會多級放大電路靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)的測量。

4、會對多級放大電路進(jìn)行調(diào)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(shù)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(diào)控制電路 1、會音調(diào)控制電路分析。

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

活動2：測量反饋式音調(diào)控制電路在低頻出（100Hz）和高頻處（5KHz）音調(diào)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(shù)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(shí)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(jìn)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(jì)算。

3、會OTL、OCL功率放大電路的參數(shù)測試。 活動1：OCL功率放大電路的電路連接、靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)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(tài)工作點(diǎn)調(diào)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(gòu)成功率放大電路。

3、會集成功率放大電路參數(shù)的測試。 活動1：LA4100構(gòu)成的集成功率放大電路的裝接。

活動2：LA4100構(gòu)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(shí)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(diào)整。 活動1：一款實(shí)用音頻功率放大電路的組裝。

活動2：一款實(shí)用音頻功率放大電路的測試與調(diào)整。

實(shí)用直流穩(wěn)壓電源的組裝與測試 串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源測試 1、會分析串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源電路。

2、會串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的測試。 活動1：串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的電路連接。

活動2：串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的測試（紋波電壓、輸出電阻等）。

線性集成穩(wěn)壓器 1、掌握常用三端集成穩(wěn)壓器電路的結(jié)構(gòu)。

2、會三端集成穩(wěn)壓器電路性能指標(biāo)的測試。 活動1：三端集成穩(wěn)壓器電路性能指標(biāo)的電路連接。

活動2：三端集成穩(wěn)壓器電路性能指標(biāo)的測試（紋波電壓、輸出電阻等）。

開關(guān)集成穩(wěn)壓器 1、掌握開關(guān)集成穩(wěn)壓器電路的結(jié)構(gòu)。

2、會開關(guān)集成穩(wěn)壓器電路性能指標(biāo)的測試。 活動1：開關(guān)集成穩(wěn)壓器的使用及性能指標(biāo)的電路連接。

活動2：開關(guān)集成穩(wěn)壓器的使用及性能指標(biāo)的仿真分析（紋波電壓、輸出電阻等）。

實(shí)用直流穩(wěn)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(shí)用直流穩(wěn)壓電源電路的測試與調(diào)整。 活動1：實(shí)用直流穩(wěn)壓電源電路的組裝。

活動2：實(shí)用直流穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的測試紋波電壓、輸出電阻等）。

通過幾年來的探索和教學(xué)實(shí)踐，我們在《低頻電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)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(xué)方法。但如同科技的進(jìn)程是無止境一樣，課程的建設(shè)也是一個長期、艱巨的過程。在這個長期艱巨的任務(wù)中，為達(dá)到“讓學(xué)生滿意的課程”這一目的，還應(yīng)有每一時期的階段性建設(shè)目標(biāo)，這就是先建設(shè)“合格課程”，再進(jìn)一步建設(shè)“精品課程”，即使某一階段結(jié)束了，也還要進(jìn)一步完善和改進(jìn)，各個環(huán)節(jié)也要不斷地補(bǔ)充和修改。我們希望通過持續(xù)不斷的努力，使課程建設(shè)取得最佳效果，為培養(yǎng)適應(yīng)時代，具有高素質(zhì)的技術(shù)人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

文獻(xiàn)參考：

⑴付植桐. 電子技術(shù)（第2版）〔M〕北京：高等教育出版社，2004

⑵賈立新. 電子技術(shù)課程建設(shè)探索與實(shí)踐〔J〕電子電氣學(xué)報(bào)，2004，

篇6

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；穩(wěn)壓；開關(guān)電源；溫度傳感器

1 引言

直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前使用的直流穩(wěn)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(hù)功能不夠，因而故障率高。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)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(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)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(wěn)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(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)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(wěn)壓電源以開關(guān)電源為基礎(chǔ)電路，以高性能單片機(jī)為控制核心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測與控制軟件支持下，通過對開關(guān)電源輸出電流、電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)，同時監(jiān)測開關(guān)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(jīng)整流、濾波變成直流電送入開關(guān)調(diào)整電路，開關(guān)調(diào)整電路在單片機(jī)的控制下輸出穩(wěn)定的直流電。用戶可根據(jù)需要通過鍵盤給定穩(wěn)壓電源輸出的電壓值及最大輸出電流值，單片機(jī)系統(tǒng)自動對電源輸出電壓和電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并與用戶給定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后根據(jù)設(shè)置的調(diào)整算法控制開關(guān)調(diào)整電路，使電源輸出電壓符合給定值，單片機(jī)在調(diào)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(hù)電路。

圖1 智能穩(wěn)壓電源框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)組成系統(tǒng)

智能穩(wěn)壓電源的單片機(jī)系統(tǒng)是以8031為CPU，包括8kRAM(芯片6264數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)以及溫度、脈寬調(diào)整數(shù)據(jù)等，每次開機(jī)時單片機(jī)從EEROM中讀出數(shù)據(jù)控制電源輸出。另外還擴(kuò)充一片集成電路8155來補(bǔ)充8031的I/O口，其中8155的A口作輸出，提供LED顯示數(shù)據(jù)口，B口作鍵盤輸入口，C口作為輸出，提供開關(guān)調(diào)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(zhuǎn)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(jī)系統(tǒng)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(zhuǎn)換器相匹配的信號，經(jīng)多路選擇開關(guān)CD4051送給A/D轉(zhuǎn)換器。由單片機(jī)CPU控制選擇有關(guān)通道進(jìn)行分時切換，實(shí)現(xiàn)二選一，依次將兩路模擬信號送至AD1674轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再經(jīng)光電耦合器送入8031單片機(jī)。

3.3 開關(guān)管控制信號發(fā)生電路

為了精確控制開關(guān)電路的電壓輸出，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開關(guān)管的工作狀態(tài)。8155把單片機(jī)的高頻脈沖信號分頻后變成適宜的開關(guān)脈沖信號，作為8155的計(jì)數(shù)脈沖和門控信號，單片機(jī)把給定值與傳感器采集的信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號，根據(jù)電壓控制算法設(shè)置8155產(chǎn)生不同占空比(0～90％)的方波信號，經(jīng)過光電耦合器控制開關(guān)調(diào)整電路輸出設(shè)定的電壓。

3.4 監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)

為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設(shè)置了多重監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)，主要包括過熱保護(hù)、過流保護(hù)和短路保護(hù)，其中過熱保護(hù)采用中斷方式控制。單片機(jī)系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)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(jī)系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵信號并啟動聲光報(bào)警。單片機(jī)對短路保護(hù)采用電壓和電流雙重檢測，只有當(dāng)電壓很低，電流很大時才啟動短路保護(hù)。

3.5 鍵盤及顯示電路

智能穩(wěn)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(shù)碼管，3個LED指示燈以及16只鍵構(gòu)成，其

中4位數(shù)碼管顯示電源電壓，4位數(shù)碼管顯示電流，3個燈作為報(bào)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(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件是由一個主程序，兩個中斷服務(wù)程序和一個子程序組成，它控制著智能穩(wěn)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(fù)位，然后從EEROM中讀出上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù)，控制開關(guān)電路，并進(jìn)行顯示。初始化完成后，開中斷。若有中斷請求則響應(yīng)，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若有短路或過流情況發(fā)生，則調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序，若沒有短路或過流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設(shè)置脈寬，激勵開關(guān)電路。兩個中斷服務(wù)程序分別是過熱檢測保護(hù)報(bào)警程序和鍵盤設(shè)定程序，子程序是保護(hù)報(bào)警程序。

篇7

關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電路；功耗；工作效率

0引言

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

1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從實(shí)用性、精確度和檢測設(shè)備實(shí)際等多方面考慮，采用單片機(jī)技術(shù)對電路進(jìn)行處理，具有低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，采用單片機(jī)技術(shù)的穩(wěn)壓電路。

總體設(shè)計(jì)方案主要為利用AT89C52單片機(jī)作為控制模塊，電源模塊運(yùn)用直流穩(wěn)壓電源的工作原理，為轉(zhuǎn)換電路提供所需的工作電壓；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊運(yùn)用數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器等元件將電信號進(jìn)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(shí)現(xiàn)低電壓直流0到30V可調(diào)輸出。

硬件設(shè)計(jì)由AT89C52單片機(jī)作為控制中心。由電源電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和鍵盤電路等部分共同組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。

2T89C52型單片機(jī)簡述

單片機(jī)的主控系統(tǒng)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(diào)電容的一端，在片內(nèi)為振蕩器倒相放大器的輸入，XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)為振蕩器倒相放大器的輸出。1KST引腳為復(fù)位端，接在電容與P1.0P1.1、電阻并聯(lián)處EA引腳為接地端。

P1.2三端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器5615相連，右側(cè)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(jī)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(dāng)有鍵按下時，電路中出現(xiàn)通路產(chǎn)生電流，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，單片機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分別將數(shù)字信號傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器5615和LCD顯示器。

4顯示電路

設(shè)計(jì)的顯示電路主要應(yīng)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(biāo)識端口D0到D7端口作為數(shù)據(jù)輸入端，標(biāo)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(shù)值，“Input”為單片機(jī)發(fā)送給5615的數(shù)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(shè)計(jì)的電源電路主要包括降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓共四部分。工作主要通過外接電源輸入220V、50Hz交流電，經(jīng)過處理后，為轉(zhuǎn)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(jìn)行分析闡述。

電源電路（上）如下所示，其工作目標(biāo)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?yōu)檎麟娐匪璧牡蛪航涣麟姟?/p>

（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(zhuǎn)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(diǎn)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(fù)載變化較大。

（4）穩(wěn)壓。經(jīng)過濾波電路，輸出電壓雖已變得平滑，但輸出電壓會隨負(fù)載變化較大，后面需接穩(wěn)壓電路。

根據(jù)本設(shè)計(jì)條件，穩(wěn)壓器選用型號為LM7815、LM7915和LM7805的三端固定穩(wěn)壓器各一個，分別用于輸出三個電壓值電源的穩(wěn)壓。

電源電路如下所示，其工作目標(biāo)為輸出32V和30V兩個電壓值。

經(jīng)濾波之后，一條支路直接將32V電壓輸出，供數(shù)模轉(zhuǎn)換電路LM317穩(wěn)壓器使用；另一支路連接LM317穩(wěn)壓器，并與電阻R2和R1并聯(lián)，所輸出電壓為：U新=32V×R2/（R1+R2）=30V，通過計(jì)算可得R1：R2=1：23，由電路需滿足負(fù)載要求，應(yīng)選阻值較大電阻，使電壓更穩(wěn)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(shù)模轉(zhuǎn)換電路OPA454運(yùn)算放大器輸入。

6數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

本電路用于將數(shù)控部分傳遞來的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，也就是我們通常說的數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)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(yīng)用的幾個元件。

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

（2）LM324四運(yùn)算放大器：具有真正的差分輸入，其最主要的優(yōu)點(diǎn)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(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。其應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器。

（3）OPA454運(yùn)算放大器：它是一種低成本的運(yùn)算放大器，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，可以有效輸出10～100V范圍內(nèi)的電壓值，并允許運(yùn)用在標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)壓模塊：最廣泛的電源集成電路之一，有固定式三段穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點(diǎn)。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(wěn)壓器非常易于使用。

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關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓；雙向流動彩燈控制器；時鐘脈沖；循環(huán)顯示；Multisim 電路板

中圖分類號：TM923

文獻(xiàn)標(biāo)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(huán)控制電路的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)為12V的交流電壓，再經(jīng)過直流穩(wěn)壓電源電路為整個系統(tǒng)提供直流5V電壓。

由以555為核心的時鐘發(fā)生器電路產(chǎn)生的時鐘脈沖送入計(jì)數(shù)器，隨著時鐘脈沖的不斷輸入，計(jì)數(shù)器的各輸出端的信號通過反饋到芯片的同步置數(shù)端，從而開始從0000到0111四位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)，形成時序控制信號。

時序控制信號經(jīng)驅(qū)動電路送入發(fā)光二極管，從而控制相應(yīng)彩燈被依次點(diǎn)亮（熄滅），實(shí)現(xiàn)循環(huán)。

此外，我運(yùn)用Multisim仿真軟件，對該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

2　設(shè)計(jì)要求

控制五路彩燈，每路以100W、220V的白熾燈為負(fù)載或以霓虹燈為負(fù)載，也可以用發(fā)光二極管為負(fù)載，要求彩燈雙向流動點(diǎn)亮，其閃爍頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

3　設(shè)計(jì)方案的選擇

方案采用555定時器連接成多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)的時鐘信號，將時鐘信號輸出，通過計(jì)數(shù)器接受。然后，經(jīng)過八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的循環(huán)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)雙向流動功能。最后，通過譯碼器譯碼，選擇某一彩燈進(jìn)行亮燈。

4　硬件電路的設(shè)計(jì)

4.1　單元電路的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)電路由直流穩(wěn)壓電源電路、時鐘發(fā)生器電路、彩燈點(diǎn)亮方向控制電路等部分組成。

4.1.1　直流穩(wěn)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(xiàng)橋式整流電路形成脈動直流電壓，再通過單項(xiàng)橋式整流電容濾波形成平滑的直流電壓，最后通過穩(wěn)壓電路給負(fù)載提供穩(wěn)定電壓。

4.1.2　時鐘發(fā)生器電路。時鐘發(fā)生器電路，即為555定時器構(gòu)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(shù)計(jì)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(chǎn)生時鐘信號，然后，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使多諧振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求得知頻率為1～10Hz，經(jīng)計(jì)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(fā)生電路。本部分電路的核心器件為74LS160。74LS160是一個BCD碼的計(jì)數(shù)器。74LS160具有同步置數(shù)端與異步置數(shù)端，它受時鐘脈沖控制，當(dāng)下一個計(jì)數(shù)脈沖的有效到來時，才能實(shí)現(xiàn)置數(shù)。循環(huán)脈沖發(fā)生電路即利用74LS160制作八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器從0000～0111正常運(yùn)行，到0111時，計(jì)數(shù)狀態(tài)經(jīng)四輸入與非門反饋到同步置數(shù)端，此時同步置數(shù)端為低電平有效信號，當(dāng)下一個有效脈沖來的時候，進(jìn)行同步置數(shù)使其變?yōu)?000，再從0000依次遞加，實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。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(diǎn)亮方向控制器電路。由循序脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生從0000到0111的信號進(jìn)入譯碼器74LS138D，產(chǎn)生相應(yīng)的彩燈控制信號，設(shè)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(diǎn)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(huán)，又因?yàn)?4LS138D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(shí)現(xiàn)五路彩燈雙向流動功能。

5　實(shí)驗(yàn)仿真及運(yùn)行

圖1　制作成品圖

篇9

所謂項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)法，學(xué)生綜合素質(zhì)和各種能力的提高都需要通過項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式來實(shí)現(xiàn)。該教學(xué)方法要求在教學(xué)過程中以項(xiàng)目為主線來展開，把相關(guān)的知識點(diǎn)融入到項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié)中去，層層推進(jìn)項(xiàng)目。通過對問題的深化或功能擴(kuò)充，來拓寬知識的廣度和深度，直至得到一個完整的項(xiàng)目解決方案，從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力的目的。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法屬探究式教學(xué)法，老師根據(jù)學(xué)生已有的知識、水平、經(jīng)驗(yàn)和興趣，與學(xué)生共同擬定、實(shí)施一個項(xiàng)目來進(jìn)行教學(xué)活動。在教學(xué)實(shí)施過程開始，教師引導(dǎo)學(xué)生選定“有意義”的項(xiàng)目，所謂“有意義”是指項(xiàng)目能夠?qū)⒄n程中的理論知識融入到項(xiàng)目中并具有開放性;在項(xiàng)目實(shí)施過程中，老師在課堂教學(xué)中將融于項(xiàng)目的理論知識適當(dāng)加以講解，學(xué)生可以在項(xiàng)目實(shí)施過程中用理論指導(dǎo)實(shí)踐，同時在實(shí)踐過程中強(qiáng)化對理論知識的理解和掌握，兩者有機(jī)結(jié)合，既能提高學(xué)生的興趣，又可以在制定修改設(shè)計(jì)方案、分工協(xié)作中鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，極大地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在項(xiàng)目完成的基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生對項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)、交流和討論，強(qiáng)化項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)到的知識和技能，不但如此，可以引導(dǎo)學(xué)生在已實(shí)施項(xiàng)目上提出新問題、優(yōu)化性能、擴(kuò)充功能，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。

二、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

本文以直流穩(wěn)壓電源為例，介紹項(xiàng)目驅(qū)動法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用，該方法可以推廣到該課程中的其它知識點(diǎn)，如功率放大電路、信號處理和信號產(chǎn)生電路等。

(一)項(xiàng)目的選擇。項(xiàng)目的選擇在項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法中起著舉足輕重的作用，項(xiàng)目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩(wěn)壓電源涉及的所有知識點(diǎn)，如整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等，項(xiàng)目完成后學(xué)生能理解和掌握直流穩(wěn)壓電源所涉及所有理論知識，掌握運(yùn)用這些理論知識的技能;二是項(xiàng)目要具有開放性，主要體現(xiàn)在項(xiàng)目的可拓展性，學(xué)生能夠在已完成的項(xiàng)目上開展進(jìn)一步的研究工作，包括性能的優(yōu)化、功能的擴(kuò)展等，如穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換效率的提高、穩(wěn)壓性能的提高等。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，學(xué)生可以充分發(fā)揮其主觀能動性，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和協(xié)作精神。三是選擇實(shí)際的工程項(xiàng)目，可以鍛煉學(xué)生從事工程項(xiàng)目開發(fā)能力，畢業(yè)后無需崗前培訓(xùn)直接擔(dān)任設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù)，從而拓寬學(xué)生畢業(yè)就業(yè)渠道。按照以上原則，選擇直流穩(wěn)壓電源作為項(xiàng)目開展教學(xué)活動。在課程中的其它知識點(diǎn)，也可根據(jù)以上原則選擇合適的項(xiàng)目，如在功率放大電路中選擇擴(kuò)音器作為項(xiàng)目、信號處理和信號產(chǎn)生中選擇信號發(fā)生器作為項(xiàng)目等。

(二)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法中項(xiàng)目實(shí)施遵循層層推進(jìn)的原則，按“搭積木”的方法，將項(xiàng)目分解成不同層次的小項(xiàng)目，每個小項(xiàng)目包含在不同知識點(diǎn)里，由不同的理論知識進(jìn)行指導(dǎo)，由淺入深、由小到大，該章節(jié)課程結(jié)束時項(xiàng)目也就完成了。在整流濾波課程結(jié)束后，項(xiàng)目小組可以利用該章節(jié)所學(xué)的理論知識作為指導(dǎo)，討論如何實(shí)現(xiàn)整流濾波環(huán)節(jié)，以整流電路為例，項(xiàng)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(jìn)行性能測試，測試的結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生差異的原因，尋找改進(jìn)的措施。在整流電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行濾波電路的選擇和設(shè)計(jì)，討論采用電容濾波還是電感濾波，各有什么優(yōu)勢，如果采用電容濾波，電容的取值應(yīng)該多大、耐壓性如何，紋波電壓多大等，設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行測試，將測試結(jié)果與理論值比較并進(jìn)行相應(yīng)的處理。經(jīng)過整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設(shè)備供電，因此需要進(jìn)一步穩(wěn)壓，這正是整流濾波后續(xù)課程內(nèi)容，在這部分課程結(jié)束后，項(xiàng)目小組就可以討論穩(wěn)壓電路方案，將所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中，確定采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路還是集成穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，或設(shè)計(jì)兩種方案并進(jìn)行對比，方案確定后選擇元器件搭建電路并進(jìn)行測試，以此類推，在課程結(jié)束時完成項(xiàng)目。

(三)討論和總結(jié)。項(xiàng)目完成后，各項(xiàng)目小組將項(xiàng)目過程中形成的設(shè)計(jì)方案、圖紙、電路系統(tǒng)整理后，結(jié)合項(xiàng)目的心得體會撰寫項(xiàng)目報(bào)告，在班級進(jìn)行成果展示并匯報(bào)，其他小組成員可以對該組的項(xiàng)目展開討論，如設(shè)計(jì)方案是否得當(dāng)，元器件的選擇是否合理，是否考慮了功能、性能和經(jīng)濟(jì)性要求等，項(xiàng)目小組可根據(jù)其他同學(xué)的建議對項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

(四)項(xiàng)目的拓展。項(xiàng)目的基本功能實(shí)現(xiàn)后，學(xué)生能夠較好地掌握了直流穩(wěn)壓電源的基本知識，利用基本知識開展直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的基本技能，該章節(jié)的教學(xué)任務(wù)也就基本完成，取得較好的教學(xué)效果，在此基礎(chǔ)上可以鼓勵學(xué)生進(jìn)一步對已完成項(xiàng)目進(jìn)行功能和性能的拓展。老師可引導(dǎo)學(xué)生對項(xiàng)目提出新要求，如功能上的擴(kuò)展:不可調(diào)單向電壓輸出擴(kuò)展為可調(diào)雙向電壓輸出;性能上的擴(kuò)展:電壓穩(wěn)定性的提高、電源轉(zhuǎn)換效率的提高等，通過功能和性能的拓展，可進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，挖掘他們的創(chuàng)造潛力。

三、項(xiàng)目驅(qū)動法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中取得的成效和存在的問題及對策

(一)取得的成效。將項(xiàng)目驅(qū)動法應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，取得了以下成效:

1．學(xué)生對模擬電子技術(shù)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，學(xué)習(xí)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(tài)，課堂氣氛變得活躍，與老師的互動明顯增加，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)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(huán)，使課堂教學(xué)效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業(yè)敷衍了事的狀態(tài)，項(xiàng)目組成員分工查閱資料，討論項(xiàng)目方案，加強(qiáng)與老師的交流，課后學(xué)習(xí)的目的性很強(qiáng)，有效地提高了課后學(xué)習(xí)的效率。

2．學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能得到系統(tǒng)訓(xùn)練。因項(xiàng)目選擇有針對性，涵蓋了模擬電子技術(shù)的所有知識點(diǎn)，學(xué)生全程參與項(xiàng)目實(shí)施的每個環(huán)節(jié)，所以學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能能夠得到系統(tǒng)訓(xùn)練。另外，項(xiàng)目的實(shí)施如方案的確定、元器件的選型、電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試是在理論指導(dǎo)下完成的，使得學(xué)生所學(xué)的理論能夠得到實(shí)際應(yīng)用，而在項(xiàng)目實(shí)施過程中通過查閱資料、討論、老師的指導(dǎo)，使得學(xué)生能夠在實(shí)踐中強(qiáng)化對理論知識的理解、掌握和拓展。

3．學(xué)生的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力得到很大提高。因?yàn)檫x擇的項(xiàng)目都是實(shí)際工程項(xiàng)目，所以項(xiàng)目的實(shí)施完成對于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力起著很大的作用，同時因?yàn)轫?xiàng)目的開放性特點(diǎn)，可以鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生畢業(yè)后無需進(jìn)行崗前培訓(xùn)即可直接上崗?fù)瓿砷_發(fā)任務(wù)。另外，通過項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、綜合運(yùn)用知識的能力等都會得到培養(yǎng)。

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

1．項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)要求老師有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而教師隊(duì)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(qiáng)校企科研和項(xiàng)目合作，可以派遣在職教師到企業(yè)掛職，為企業(yè)解決實(shí)際問題的同時鍛煉自己的工程經(jīng)驗(yàn);其二是可以聘請企業(yè)中的資深工程師到學(xué)校擔(dān)任兼職教師。

2．項(xiàng)目選擇的問題。任課教師參與開發(fā)過的項(xiàng)目數(shù)量是有限的，不一定是“有意義”的項(xiàng)目，而且不一定適合教學(xué)。針對這個問題，除了要加強(qiáng)校企合作，多培養(yǎng)雙師型人才，還要按項(xiàng)目選擇的原則認(rèn)真篩選、規(guī)范定題，不斷積累，提高項(xiàng)目的數(shù)量和質(zhì)量。

3．組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問題。項(xiàng)目的實(shí)施可以鍛煉項(xiàng)目小組組長的組織能力，培養(yǎng)組員的協(xié)作精神，但如果組長在項(xiàng)目實(shí)施過程中只由一個人承擔(dān)，其他組員的組織能力就得不到鍛煉，有可能引發(fā)矛盾，更談不上相互協(xié)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(shè)計(jì)和實(shí)施過程中由不同組員擔(dān)任組長，可有效地解決組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問題。

四、結(jié)語

篇10

關(guān)鍵詞 整流電路；橋式整流；電工電子；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(wěn)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(yīng)用。電工電子學(xué)課程中，在電子技術(shù)部分介紹了二極管之后就可以進(jìn)入單相橋式整流電路的學(xué)習(xí)。單相橋式整流電路是指應(yīng)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(shí)現(xiàn)將交流電變?yōu)槊}動的直流電的整流功能。對單相橋式整流電路的學(xué)習(xí)是電子技術(shù)部分非常重要的一個知識點(diǎn)。為了將抽象難懂的電路原理講清楚明白，課堂教學(xué)就需要進(jìn)行合理有效的教學(xué)設(shè)計(jì)。

首先應(yīng)明確教學(xué)的目的是要幫助學(xué)生掌握單相橋式整流電路的組成和特點(diǎn)，會分析單相橋式整流電路的工作原理，并能畫出相應(yīng)的輸出電壓、電流的波形，會分析計(jì)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(xué)的重點(diǎn)是橋式整流電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，難點(diǎn)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(shè)計(jì)

教學(xué)安排上這部分內(nèi)容通常用1課時即45分鐘來完成。在目前高校的教學(xué)模式中，采用的教學(xué)方法主要是利用現(xiàn)有的多媒體教學(xué)設(shè)備，通過PPT課件的講解來組織課堂教學(xué)。教師可以通過課件講解、黑板板書、引導(dǎo)提問、軟件演示和實(shí)物展示等多種教學(xué)手段來幫助學(xué)生理解掌握知識點(diǎn)。具體教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置：通過穩(wěn)壓電源的組成結(jié)構(gòu)引入整流電路的需求，引導(dǎo)學(xué)生思考整流電路的實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)而介紹單相半波整流電路工作原理、電路參數(shù)計(jì)算；提出半波整流電路的不足，通過疑問如何改進(jìn)電路，引入單相橋式整

流；用多媒體課件展現(xiàn)橋式整流工作原理、電路電流電壓分析；小結(jié)單相橋式整流電路的工作過程，通過練習(xí)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(yōu)劣；最后給出學(xué)生搭的直流電源實(shí)物照片，激發(fā)學(xué)生興趣。

在整個教學(xué)過程中，在教師的講解下，引導(dǎo)學(xué)生去思考，啟發(fā)學(xué)生的思路，從而達(dá)到幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識要點(diǎn)的教學(xué)目的[1]。

在引入環(huán)節(jié)，以日常常見的穩(wěn)壓電源的組成結(jié)構(gòu)入手，吸引學(xué)生興趣，啟發(fā)學(xué)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(wěn)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(guān)鍵在于方向的變化，而影響方向的電路元件，學(xué)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(gòu)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?qū)щ娦浴６O管正向?qū)ㄊ沟谜胫艿碾妷耗軌騻鬟f過去，負(fù)載上得到正向電壓。而二極管反向截止使得負(fù)半周電壓時電路開路，負(fù)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(shù)進(jìn)行計(jì)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(jù)單相半波整流電路的不足，提出進(jìn)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(jié)構(gòu)。對4個二極管的橋式連接基本結(jié)構(gòu)，學(xué)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(dǎo)學(xué)生觀察二極管和電源及負(fù)載連接的二極管的個數(shù)和極性，教給學(xué)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(jié)構(gòu)之后，運(yùn)用PPT動畫演示向?qū)W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(dǎo)通變?nèi)ㄝ敵龅脑恚鐖D1所示。計(jì)算電路中各元件的電壓電流參數(shù)，對單相橋式整流電路做個小結(jié)回顧。給出練習(xí)題，讓學(xué)生分析橋式整流電路中二極管出現(xiàn)短路或者斷路故障帶來的問題。

作為補(bǔ)充，通過例題講解圖2所示單相全波整流電路，計(jì)算電路中各元件參數(shù)。最后通過板書比較3種整流電路的優(yōu)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(diǎn)，因此獲得最為廣泛的應(yīng)用。

最后布置課外作業(yè)，讓學(xué)生使用Multisim仿真軟件搭建橋式整流電路，進(jìn)而進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)仿真電路模型如圖3所示，鼓勵有能力的學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室實(shí)際搭建實(shí)現(xiàn)直流電源電路。給出往屆學(xué)生作品實(shí)物（圖4），吸引學(xué)生興趣，也堅(jiān)定學(xué)生制作成功的信心。同時也是為后面濾波穩(wěn)壓電路的學(xué)習(xí)做好教學(xué)鋪墊。

3 結(jié)語

課堂教學(xué)是高校教學(xué)活動中的核心和主要環(huán)節(jié)。單相橋式整流電路作為電工電子學(xué)課程中電子技術(shù)部分的一個重要知識點(diǎn)，教師多開動腦筋，通過多媒體、軟件和實(shí)物多種教學(xué)手段來幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，對完成教學(xué)目標(biāo)是十分有益的。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)創(chuàng)新探索，教師對整個電子技術(shù)課堂教學(xué)進(jìn)行反思，相信對教學(xué)水平的提高有所幫助。參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)萍.單相橋式整流電路的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].時代教育，

2012（6）：18.