直流稳压电源电路的设计范文

导语：如何才能写好一篇直流稳压电源电路的设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：Multisim 直流稳压电源

中图分类号：G719.21 文献标识码：A 文章编号：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

本文撰写的背景是，《电子产品组装与调试》是《电子技术》这门课程在工学结合课程模式下所产生的一门新课程，在新模式下所产生的《电子产品组装与调试》课程与以往的《电子技术》课程相比优点在于：瓦解以前学科式章节模式，重新组合教学内容，使得教学内容以工作过程为导向，项目为载体；整个课程内容重点体现能力训练、工作经历相结合的教育模式；注重角色的变化，体现了学生为主体，教师为指导的角色扮演。高等职业教育开设《电子产品组装与调试》课程培养的学生应该具备改造、设计电路；焊接、组装电子产品；调试、维护产品的能力。现如今《电子产品组装与调试》课程内容设计和组织课堂过程发现，这门专业核心课程整个内容注重学生组装与调试能力突出，而改造、设计电路能力欠缺，甚至没有。对于大专层次的学生，如果改造、设计电路能力不加重视，从而培养出来的学生与中专层次的学生就没有了区别。为此，在《电子产品组装与调试》课程中采用Multisim软件，对每一电子产品原理图的仿真分析可以提高学生对电路原理的理解，开拓学生电路设计的思路及其培养学生对电子产品设计的能力。

1 Multisim简介

Multisim源于加拿大后期被美国NI公司（美国国家仪器公司）收购，其具有数千种电路元器件供实验选用，虚拟测试仪器仪表种类齐全，可以设计、测试和演示各种电子电路。实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与试验方法比较，具有设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；实验中不消耗实际元器件，实验成本低，实验速度快，效率高，设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用等特点。其解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题，并很好的将设计环节展现在教学中。

2 串联直流稳压电源电路整体设计分析

串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电路放大作用，增加负载电流；在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定；并且通过改变的反馈网络参数使输出电压可调。本文以具有放大环节串联型稳压电路为例进行分析，如图1所示。

2.1 稳压设计原理

当由于某种原因（如电网电压波动或负载电阻的变化等）使输出电压U0升高（降低）时，取样电路将这一变化趋势送到集成运放的反向输入端，并与同相输入端电位UZ进行比较放大；集成运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；因为电路采用的射极输出形式，所以输出电压UO必然降低（升高），从而使UO得到稳定。

2.2 输出电压的可调范围

在理想运放条件下，净输入电压为零，即，则电位器滑到最上端时，输出电压最小，为：

，则电位器滑到最下端时，输出电压最大，为：

2.3 调整管的选择

根据电路中元件选择，变压器二次侧电压有效值39.239 V，桥式整流及电容滤波电路得到V。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数，

，

。

3 串联直流稳压电源电路模块设计分析

串联直流稳压电源电路如图1所示，电路主要由整流滤波模块，同相比例运算电路模块，电压串联负反馈电路模块，射极输出器模块组成。

3.1 桥式整流电容滤波电路

桥式整流电路工作原理如图2所示，设变压器二次侧电压为当为正半周时，电流由2点流出经1点到R1，再经4点到达3点，负载R1上的电压当为负半周时，电流由3点流出经1点到R1，再经4点到达2点，负载R1的电压。输出电压的平均值为。

桥式整流电容滤波电路工作原理如图3所示，当二次侧电压处于正半周并且数值大于电容两端电压时，电流一路经负载R1，另一路对电容C充电，理想情况下，当上升到峰值后开始下降，电容通过负载R1放电，其电压开始下降，趋势与基本相同，但由于电容按指数规律放电，所以当下降到一定数值后，的下降速度小于，使得大于，从而导致二极管截止，电容C继续通过R1放电，按指数规律缓慢下降。当的负半周与以上原理相同。由图3中波形图可以看出，经滤波后的输出电压不仅变得平滑，而且平均值也得到提高。为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足的条件，此时电容的耐压值应大于。

3.2 同相比例运算电路

同相比例运算电路工作原理如图4所示，左图中根据理想集成运放工作在线性区时，满足“虚短”和“虚断”的概念，

，

右图中，由基本原理可推到出

3.3 电压串联负反馈电路

同相比例运算电路和电压串联负反馈电路是一体，但此电路承担两种功能，工作原理如图4所示，左图中由于R1是输入端与输出端的连接元件，所以R1是反馈网络。其是从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电压，然后与输入电压相比较，求得差值作为净输入电压进行放大，故此反馈类型是电压串联负反馈。由可得此反馈类型仅仅决定于，而与负载电阻无关，因此，可以将电路的输出看成为电压控制的电压源，且输出电阻为零。右图中电阻是反馈电阻并且类型是电压串联负反馈，由：

可得是控制的电压源，稳定输出电压。

3.4 射极输出器电路

共集电极放大电路工作原理如图5所示，共集电极放大电路是从发射极输出的，所以简称射极输出器，此电路的电压放大倍数。

因此，小于1但近似等于1，即略小于，电路没有电压放大作用，此外，跟随变化，故电路又称为射极跟随器。

3.5 采样-电压比较-稳压-放大电路

采样-电压比较-稳压-放大模块也就是以上同相比例运算电路构成的电压串联负反馈电路、射极输出器电路综合体模块。主要采用集成运放构成了深度电压负反馈，输出电阻趋近于零，因而输出电压相当稳定。输出电压如图6所示，输出电压通过三极管构成的射极输出器将其稳定，其稳压电源可通过电阻R3调节其输出电压范围，最大约为30 V，最小10 V。

4 结语

由上述仿真结果可知，先是具有放大环节的可调稳压电源电路整体设计思路作以分析，然后对电路的每一模块进行详细的分析，电路的元器件其取值都将影响稳压电源性能，从变压、整流、滤波、电压比较、稳压到最终输出电压的可调，体现了电路整个设计思想和工作原理，结论与理论相一致。

现如今各高职院校在教学中，仿真软件应用有两种形式：Multisim以一门单独EDA即电子自动化设计课程展开教学；《电子技术》课程在实验部分有所应用，（教材中以独立实验的特点编写，但真正很少实现）。问题所在：软件和实体没有有效的结合起来，理论中电路原理教学没有应用到仿真软件，不能快速有效提高学生理解能力；Multisim实验教学形同虚设，在理论教学和实验教学中由于软件的配备、时间的分配等问题的存在不能够实现仿真教学；《电子产品组装与调试》作为一门基于工学结合的课程，现还是试探和完善阶段，Multisim的应用还是个空白。

如果在教学中采用Multisim软件，如以上串联直流稳压电源电路的分析过程，可以解决以上的问题。仿真软件Multisim的引入，能够快捷方便的搭建电路，预测电路的结果；大大缩减理论知识的教学时间，较短的时间将理论融会贯通，提高学生对电路工作原理的认识与理解的能力；使整个教学环节有一个完整的工作过程，即设计―焊接―组装―调试的过程，更加完善工了学结合课程模式；为电路的改造和设计奠定基础，为学生将来的可持续发展奠定基础。

参考文献

[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 张新喜，许军.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 戴树春.电子产品装配与调试[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4] 刘晓书，.电子产品装配与调试[M].北京：科学出版社，2011.

[5] 罗国强，罗伟.实用模拟电子技术项目教程[M].北京：科学出版社，2009.

[6] 朱向阳，罗国强.实用数字电子技术项目教程[M].北京：科学出版社，2009.

[7] 王国玉，李中显.电子产品设计与制作[M].北京：科学出版社，2010.

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关键词：变压；整流滤波；稳压；

中图分类号：S611 文献标识码： A

1、引言

直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下问题: 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。二是稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

2、方案论证与比较：

方案一: 采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在其后的几级电路中很难加以抑制，很有可能造成设计的失败与技术参数的超标。

方案二：并联式稳压电源，电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性相对较好，其突出优点就是可承受输出短路。但是效率低于串联式稳压电源，输出电压调节范围较小，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用。

方案三：串联式稳压电源，利用可调的三端式集成稳压器先提供稳压电压和小电流，再通过三极管扩流的方式使之提供大功率。由于集成稳压器通常内部已有各种保护电路，辅助电路就可以简化。其次想采用经典的分立式元件形式，因为在理论课及实验室中看到的大多是这种电源，并且具体电路形式很丰富，可借鉴的结构也较多。

比较以上几种方案，决定采用方案三，即经典的串联式稳压电源，稳扎稳打，力争做好。

3、硬件电路的组成与设计

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。

我国电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

3.1电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

本设计方案所需要用到的降压变压器是将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得后级电路所需要的直流电压12V。

由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大，考虑到稳压部分中的集成稳压器须在输入电压≥10V 时才能使输出电压为0.7V～9V。所以，降压后的电压设为10V～12V，才能达到要求输出的电压为0V～10V，即该部分电路采用变压器把220V交流市电变为约10V 的低压交流电，作为电源的输入电压。变压器原辅线圈的匝数比为：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

电路中的保险丝可起到保护电源的作用，当电流大于0.5A 时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示，因此，当算出了副边功率后，就可以根据下表算出原边功率。

表1小型变压器的效率

3.2整流滤波电路

整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

如图所示，在本设计中采用四个二极管组成桥式整流电路，利用单相桥式整流电路把方向和大小都大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高,纹波电压较小,整流二极管所承受的最大反向交流电流流过,变压器的利用率高。滤波电路：利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质,采用RC滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。

图2桥式整流桥电路

直流电压与交流电压的有效值间的关系为：

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

流过每只二极管的平均电流为：

其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：

其中：T = ms是50Hz交流电压的周20期。

3.3稳压电源电路

三端稳压器各项性能指标的测试

输入电压u2受负载和温度发生变化到影响而发生波动时，滤波电路输出的直流电压VI会随着变化。因此，为了维持输出电压VI稳定不变，需要对电压进行稳压。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的电压输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

三端稳压器的引脚及其应用电路见附录图3。

7806为三端式集成稳压器，这种集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W78系列三端稳压器输出正极性电压，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。若要求输出负电压，可选用W79系列稳压器。图3是7806的外型和三个引出端，其中：

1―输入端（不稳定直流电压输入端）；

2―输出端（稳定直流电压输出端）；

3―公共端；

图3三端式集成稳压器

它的主要参数有：输出直流电压Uo=6±5%；最大输入电压Uimax=35V； 电压最大调整率Su=50mV；静态工作电流Io=6mA； 最大输出电流Iomax=1.5A；输出电压温漂ST=0.6mV/oC。

3.4稳压系数的测量(调节输出电压为5V时)

按图所示连接电路， 在u1=220V时，测出稳压电源的输出电压Vo，应改变电源电压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压VO，RL=100Ω。在实验室调节交流不太方便时,可采用变压器的次级变换的方法,如①②脚电压为18V,测量一次,记下VO1.再更换到③①脚测量一次VO2, 将测量的结果填入表5中。则稳压系数为：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5输出内阻的测量(调节输出电压为5V时)

按图4所示连接电路，保持稳压电源的输入电压不变 ，在不接负载RL时测出开路电压Vo1，此时Io1=0，然后接上负载RL，测出输出电压Vo2和输出电流Io2，测量结果填入表3中。则输出电阻为：

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

表3

3.6纹波电压的测量(调节输出电压为6V时)

用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的值（约几mV）。

4、直流电源系统原理图

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关键词：单片机直流稳压电源A/D LCD1602

中图分类号：F42文献标识码：A 文章编号：

前言

随着电力电子技术的迅速发展， 直流电源应用非常广泛， 其性能好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。不同的电子设备，要求的电压值、电流也有所不同。所以将常用的符合规格的直流供电模块集成到一个供电电源上是具有广泛的应用价值的。

1、设计方案

选用全波桥式整流电路进行整流。然后要对输入的电压进行调节。在调节方面。可选用可调节三端正电压稳压器进行调节（LM317）。通过整流后得电流幅值变化很大，所以需要用电容对电流进行滤波。用ADC0832对滤波后的电压进行采集转换,传入单片机进行处理,然后让单片机控制的LCD1602将处理后的电压显示即可。图1为方案流程图

图1 方案流程图

2、设计要求

一种基于STC89C52单片机的数控直流稳压电源应满足输入电压为220V AC50HZ输出为直流电压 ；.电压变化范围：0~27V；连续可调 。采用直流电压源为核心，通过滑动变阻器来调节直流电源的输出电压，经过A/D转换器ADC0832采集并转换数据，再经STC89C52单片机进行处理，并由LCD1602显示实际输出电压值。输出电压范围0-27 V ，输出电流为1A。图2为可控直流稳压电源整体电路

图2可控直流稳压电源整体电路

3、结论

随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，向智能化方向发展。

参考文献

[1]《电子电路》（第五版）高等教育出版社

[2]康华光.《电子技术基础》模拟部分（第五版）高等教育出版社

[3]康华光.《电子技术基础》数字部分（第五版）高等教育出版社

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关键词：电子技术 Proteus仿真 高等职业教育

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《电子技术基础》是高职电子类专业的核心课程之一，也是一门实践性很强的专业基础课程，它包括了模拟电路和数字电路两部分的内容，在教学过程中，学生对知识点的理解比较困难。如何针对职业教育的特点和人才培养目标，深入浅出地讲解内容，使学生熟练掌握电子技术方面的知识，是电子技术课程教学需要解决的重要问题。基于高职电子技术教学中存在的问题，教学与Proteus仿真方法结合起来，可有效提高教学效果。

1 Proteus仿真软件介绍

Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司研发的EAD工具软件。它是一个集模拟电路、数字电路、模/数混合电路以及多种微控制器系统为一体的系统设计和仿真平台。是目前同类软件中最先进、最完整的电子类仿真平台之一。它真正实现了在计算机上完成从原理图、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、系统测试与功能验证到PCB板生成的完整的电子产品研发过程。Proteus的功能特点有以下几点。

（1）智能原理布图。

（2）混合电路仿真与精确分析。

（3）单片机软件调试。

（4）单片机与电路的协同仿真。

（5）PCB自动布局与布线。

2 直流稳压电源的原理

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图1所示。

（1）电网供电电压交流220 V（有效值）50 Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，但其幅度变化大。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路去除它的交流分量，变成比较平直，脉动小的直流电压，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，会随着交流电网电压的波动或负载的变动而变化。再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。

3 Proteus仿真在直流稳压电源教学中的应用

从上面直流稳压电源的工作原理上可以看出，这部分的教学比较抽象，学生对各部分产生的波形只是停留在理论的理解上，不够直观。利用Proteus仿真对这部分进行讲解，由利于学生能够直观的感受波形的变化过程。

图2所示电路是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分包括单相桥式整流电路、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，主要组成部分包括：调整元件Q1，比较放大器Q2、R1、R2、RW、组成的取样电路，DW、R3、组成的基准电压控制电路和Q3、R4、R5、R6组成的过流保护电路。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入调整管Q1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

在电路（图2）中接示波器的四个接线端A、B、C、D应分别接四路输入信号，信号的另一端应接地。该虚拟示波器能同时观看四路信号的波形。

在该电路中定义了一个有效值为220 V，

频率为50 Hz的正弦波激励源。同时，在需要显示波形的几处接上了示波器的引脚，用来显示输入波形、输出波形以及一些中间波形。

直接单击仿真软件中的仿真开始按钮，可以开始全速仿真，此时，点击Proteus软件中的Debug下拉菜单中的3.Digital Oscilloscope命令，就会出现虚拟示波器以及输入波形、输出波形、以及中间波形。如图3所示。

如图3所示，自上至下各波形所表示的含义依次为，最上面的波形表示5∶1变压后的波形；第二个波形表示桥式整流后的脉动波形；第三个波形表示经过滤波过后的波形；最下面的波形表示经过稳压过后的波形。

从仿真波形上可以看出，通过这个波形显示器显示仿真后的一系列的波形得到一个相当稳定的低压直流信号。

4 结语

从直流稳压电源的教学中可以发现，Proteus软件在教学中的优势，它能把比较抽象的知识点通过仿真结果直观的展示在学生面前，取得比较好的效果。Proteus仿真还可在电子技术实验及课程设计中得到应用。

参考文献

[1] 范贻潘.电子EAD（Proteus）[M].中国劳动社会保障出版社.

[2] 苏丽萍.电子技术基础[M].西安电子科技大学出版社.

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摘要：《低频电子技术》是以高职应用电子技术专业的学生就业为导向，按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以形成掌握低频电子技术的基本知识和操作技能为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在完成职业任务的过程中，掌握知识、技能；养成适应电子企业的职业素养。

关键词：教学内容；课程设计；组织与安排

一、传统教学中存在的问题

（一）教材内容安排不合理。有些地方该详的不详,该简的不简,学生学习难度大，造成厌学情绪。教学内容没有做好基础课程与后续专业课程的衔接，也未能针对学生毕业后可能从事的工作进行相应的调整。课程单调，缺少实践性题目，课程内容大部分比较陈旧，多年的老习题不变，已跟不上时代的要求。

（二）教学方法没能跟上时代的步伐。一些教师习惯在“粉笔+黑板”的教学模式下发挥其聪明才智，教学方法基本采用灌输式，他们不熟悉和不适应新的教学方法和教学手段，课堂教学讲得过多、过细，并且缺乏新意，没有给学生充分的思考空间。学生学起来一点兴趣也没有，兴趣是最好的老师，没兴趣也就没有学习的动力。

二、课程设计思路

对电子企业生产一线的元器件检测、电子产品调试、电子产品开发、测试技术员、物料采购与准备、品质检验与管理等岗位群的典型工作任务进行所需低频电子技术的相关知识和技能的分析，选取“两级小信号放大电路的组装与测试”、“正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试”、“实用音频功率放大电路的组装与测试”、“实用直流稳压电源的组装与测试”、“实用功放的制作与综合测试”等五个项目为载体实施教学。项目按照由简单到复杂，从相对单一到综合应用的逻辑关系排序。综合项目以完成一个有实用价值的产品为目标成果，以提高学生学习的兴趣和完成工作任务的成就感。

三、教学内容组织与安排

1、会用万用表测量二极管的电阻，判断正负极。

2、会分析使用二极管的恒压降和理想模型。

3、会选用二极管 活动1：二极管参数简单测试。

活动2：二极管应用电路。

半导体三极管特性及测试 1、会用万用表测量三极管电阻。

2、会用图示仪对三极管性能参数进行测试。 活动1：用万用表测量三极管电阻，判断极性和性能。

活动2：用图示仪对三极管性能参数进行测试

两级放大电路组装测试 1、会元器件参数测试。

2、会多级放大电路的组装。

3、会多级放大电路静态、动态参数的测量。

4、会对多级放大电路进行调整。 活动1：两级放大电路组装。

活动2：两级放大电路性能测试。

活动3：最大不失真输出信号的测试。

活动4：通频带的测试

正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试 无源滤波电路 1、会半波整流电路的分析和测量。

2、会全波整流电路的分析和测量。 活动1：测量半波整流电路、全波整流电路对输出信号的影响。

活动2：测量滤波电容容量变化对输出信号的影响。

活动3：测量滤波方式变化对输出信号的影响。

有源滤波电路 1、会低通、高通、带通、带阻滤波电路的分析和参数测试。 活动1：测量二阶低通滤波器频响特性。

活动2：测量二阶高通滤波器频响特性。

活动3：测量带通滤波器频响特性。

音调控制电路 1、会音调控制电路分析。

2、会音调电阻的变化对输出电压影响的测量。

3、掌握衰减式、反馈式音调控制电路电路的特性和测试方法。 活动1：测量衰减式音调控制电路在低频出（100Hz）和高频处（5KHz）音调电位器的变化对输出电压的影响。

活动2：测量反馈式音调控制电路在低频出（100Hz）和高频处（5KHz）音调电位器的变化对输出电压的影响。

正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试 1、会元器件特性测试。

2、会电路组装。

3、会正弦波、方波、三角波变换电路的参数测试。 活动1：正弦波、方波、三角波变换电路的组装。

活动2：正弦波、方波、三角波变换电路的测试。

实用音频功率放大电路的组装与测试 OCL和OTL放大电路 1、能对甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的放大性能进行比较。

2、会乙类、甲乙类功率放大电路的最大不失真输出功率、效率的计算。

3、会OTL、OCL功率放大电路的参数测试。 活动1：OCL功率放大电路的电路连接、静态工作点调试、最大不失真输出功率、效率测量。

活动2：OTL功率放大电路的电路连接、静态工作点调试、最大不失真输出功率、效率测量。

常用集成功率放大电路 1、了解常用功率放大器。

2、会用LA4100构成功率放大电路。

3、会集成功率放大电路参数的测试。 活动1：LA4100构成的集成功率放大电路的装接。

活动2：LA4100构成的集成功率放大电路的最大不失真输出功率、效率和频响曲线测量。

实用音频功率放大电路的组装与测试 1、会元器件特性测试。

2、会电路组装。

3、会音频功率放大电路的测试与调整。 活动1：一款实用音频功率放大电路的组装。

活动2：一款实用音频功率放大电路的测试与调整。

实用直流稳压电源的组装与测试 串联型线性直流稳压电源测试 1、会分析串联型线性直流稳压电源电路。

2、会串联型线性直流稳压电源性能指标的测试。 活动1：串联型线性直流稳压电源性能指标的电路连接。

活动2：串联型线性直流稳压电源性能指标的测试（纹波电压、输出电阻等）。

线性集成稳压器 1、掌握常用三端集成稳压器电路的结构。

2、会三端集成稳压器电路性能指标的测试。 活动1：三端集成稳压器电路性能指标的电路连接。

活动2：三端集成稳压器电路性能指标的测试（纹波电压、输出电阻等）。

开关集成稳压器 1、掌握开关集成稳压器电路的结构。

2、会开关集成稳压器电路性能指标的测试。 活动1：开关集成稳压器的使用及性能指标的电路连接。

活动2：开关集成稳压器的使用及性能指标的仿真分析（纹波电压、输出电阻等）。

实用直流稳压电源的组装与测试 1、会元器件特性测试。

2、会电路组装。

3、会实用直流稳压电源电路的测试与调整。 活动1：实用直流稳压电源电路的组装。

活动2：实用直流稳压电源性能指标的测试纹波电压、输出电阻等）。

通过几年来的探索和教学实践，我们在《低频电子技术》教学内容组织与安排方面取得了一些效果，探索出了一个行之有效的教学方法。但如同科技的进程是无止境一样，课程的建设也是一个长期、艰巨的过程。在这个长期艰巨的任务中，为达到“让学生满意的课程”这一目的，还应有每一时期的阶段性建设目标，这就是先建设“合格课程”，再进一步建设“精品课程”，即使某一阶段结束了，也还要进一步完善和改进，各个环节也要不断地补充和修改。我们希望通过持续不断的努力，使课程建设取得最佳效果，为培养适应时代，具有高素质的技术人才做出应有的贡献。

文献参考：

⑴付植桐. 电子技术（第2版）〔M〕北京：高等教育出版社，2004

⑵贾立新. 电子技术课程建设探索与实践〔J〕电子电气学报，2004，

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【关键词】单片机；稳压；开关电源；温度传感器

1 引言

直流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛地应用于电子电路、教学实验和科学研究等领域。目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源，利用分立器件组成，其体积大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子技术的飞速发展，各种电子、电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化方向发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代智能稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对采样数据进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路引起的误差，大大提高稳压电源输出电压和控制电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限定电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。

2 工作原理

本智能稳压电源以开关电源为基础电路，以高性能单片机为控制核心，组成数据处理电路，在检测与控制软件支持下，通过对开关电源输出电流、电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制开关电源的工作状态，同时监测开关电路的工作温度和输出电流大小，其工作原理框图如图1所示。是电经整流、滤波变成直流电送入开关调整电路，开关调整电路在单片机的控制下输出稳定的直流电。用户可根据需要通过键盘给定稳压电源输出的电压值及最大输出电流值，单片机系统自动对电源输出电压和电流进行数据采样，并与用户给定数据进行比较，然后根据设置的调整算法控制开关调整电路，使电源输出电压符合给定值，单片机在调整电源输出电压的同时还要检测电路的工作温度和输出电流，倘若超过给定值，就启动保护电路。

图1 智能稳压电源框图

3 硬件设计

3.1 单片机组成系统

智能稳压电源的单片机系统是以8031为CPU，包括8kRAM(芯片6264数据存储器)和16kROM(芯片27128程序存储器)，以及1kEEROM。EEROM是用来保存最后一次从键盘输入的电压、电流数据以及温度、脉宽调整数据等，每次开机时单片机从EEROM中读出数据控制电源输出。另外还扩充一片集成电路8155来补充8031的I/O口，其中8155的A口作输出，提供LED显示数据口，B口作键盘输入口，C口作为输出，提供开关调整电路激励脉冲信号。具体框图见图2。

3.2传感器输入通道及A/D转换

电流传感器是由一段康铜片串接在电源输出电路中制成，电压传感器使用电阻分压方式，单片机系统通过电流、电压传感器检测电流和电压，测得两路模拟信号，先通过各自放大器放大成与A/D转换器相匹配的信号，经多路选择开关CD4051送给A/D转换器。由单片机CPU控制选择有关通道进行分时切换，实现二选一，依次将两路模拟信号送至AD1674转换器，进行A/D转换后变成数字信号，再经光电耦合器送入8031单片机。

3.3 开关管控制信号发生电路

为了精确控制开关电路的电压输出，本系统采用脉宽调制的控制方式调节开关管的工作状态。8155把单片机的高频脉冲信号分频后变成适宜的开关脉冲信号，作为8155的计数脉冲和门控信号，单片机把给定值与传感器采集的信号进行比较，产生误差信号，根据电压控制算法设置8155产生不同占空比(0～90％)的方波信号，经过光电耦合器控制开关调整电路输出设定的电压。

3.4 监测和保护系统

为了使智能稳压电源能可靠、安全地工作，本系统设置了多重监测和保护系统，主要包括过热保护、过流保护和短路保护，其中过热保护采用中断方式控制。单片机系统通过温度传感器和电流传感器检测开关电路的工作温度和电源输出电流，倘若温度和电流超过给定值，单片机系统就切断开关电路激励信号并启动声光报警。单片机对短路保护采用电压和电流双重检测，只有当电压很低，电流很大时才启动短路保护。

3.5 键盘及显示电路

智能稳压电源的键盘与显示部分装在仪器操作面板上，由8位LED数码管，3个LED指示灯以及16只键构成，其

中4位数码管显示电源电压，4位数码管显示电流，3个灯作为报警显示。键盘与显示电路通过8155接口电路与8031相接。

4 软件设计

本系统软件是由一个主程序，两个中断服务程序和一个子程序组成，它控制着智能稳压电源有条不紊地工作。

在初始化过程中，先是将8031各个口复位，然后从EEROM中读出上次关机前存入的数据，控制开关电路，并进行显示。初始化完成后，开中断。若有中断请求则响应，否则进行数据采样并读给定值，然后进行数据处理，若有短路或过流情况发生，则调用报警保护子程序，若没有短路或过流情况发生，则接照电压控制算法重新设置脉宽，激励开关电路。两个中断服务程序分别是过热检测保护报警程序和键盘设定程序，子程序是保护报警程序。

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关键词：稳压电路；功耗；工作效率

0引言

直流稳压电源必须经过稳压电路和滤波电路后才能得到电压基本稳定、纹波相对较小的直流电，通过控制电路精确快速调整后，得到稳压精度和性能符合标准的直流电压。再经过滤波器滤波后，得到所需要的输出直流电。

1硬件系统结构

从实用性、精确度和检测设备实际等多方面考虑，采用单片机技术对电路进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，采用单片机技术的稳压电路。

总体设计方案主要为利用AT89C52单片机作为控制模块，电源模块运用直流稳压电源的工作原理，为转换电路提供所需的工作电压；数模转换模块运用数模转换器、运算放大器等元件将电信号进行处理，最终输出满足条件的电压值。上述组合配合键盘扫描模块、LCD显示模块等其他组件，把220V、50Hz交流电实现低电压直流0到30V可调输出。

硬件设计由AT89C52单片机作为控制中心。由电源电路、数模转换电路、显示电路和键盘电路等部分共同组成。系统的结构框图如下图所示。

2T89C52型单片机简述

单片机的主控系统如下图所示。XTAL1引脚和XTAL2引脚接时钟电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内为振荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内为振荡器倒相放大器的输出。1KST引脚为复位端，接在电容与P1.0P1.1、电阻并联处EA引脚为接地端。

P1.2三端与数模转换器5615相连，右侧接口分别与显示电路（ADO-AD7、A8-A10）和按键电路（A13、A14）相连。

3键盘电路

如图所示，键盘电路有“+”、“-”两个按键，分别同单片机P2.5、P2.6端口相连。按键功能顾名思义：“+”表示增加电压值、“-”表示减少电压值，按键一次改变的电压值为0.1V。电路主要由2个10kΩ的电阻组成，当有键按下时，电路中出现通路产生电流，传输到单片机中，单片机软件系统进行数据处理，分别将数字信号传递给数模转换器5615和LCD显示器。

4显示电路

设计的显示电路主要应用LCD液晶显示屏，考虑到液晶显示屏显示效果好，清晰直观，性价比高。标识端口D0到D7端口作为数据输入端，标识端口E、1KW、1KS作为控制信号输入端。显示屏上面共显示“Input”、“Output”两个数值，“Input”为单片机发送给5615的数值，“Output”为外输出的电压值。其电路连接如图所示：

5电源电路

本设计的电源电路主要包括降压、整流、滤波、稳压共四部分。工作主要通过外接电源输入220V、50Hz交流电，经过处理后，为转换电路输出工作所需的5V、±15V、30V、32V五个电压值，最大工作电流为IOMAX为1A，其主电路图详见附录B。由于电路图比较大，分为上下两部分电路着重对各组成进行分析阐述。

电源电路（上）如下所示，其工作目标为输出5V和±15V三个电压值。

（1）降压。此处的电源变压器（TR1）起降压作用，将220V交流电压变为整流电路所需的低压交流电。

（2）整流。电路的作用是将交流降压电路输出的大小、方向都变化的低电压交流电转换成单相脉动直流电。

（3）滤波。电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最常用，其特点是电路简单，输出脉动较小，输出电压平均值大，但输出电压随负载变化较大。

（4）稳压。经过滤波电路，输出电压虽已变得平滑，但输出电压会随负载变化较大，后面需接稳压电路。

根据本设计条件，稳压器选用型号为LM7815、LM7915和LM7805的三端固定稳压器各一个，分别用于输出三个电压值电源的稳压。

电源电路如下所示，其工作目标为输出32V和30V两个电压值。

经滤波之后，一条支路直接将32V电压输出，供数模转换电路LM317稳压器使用；另一支路连接LM317稳压器，并与电阻R2和R1并联，所输出电压为：U新=32V×R2/（R1+R2）=30V，通过计算可得R1：R2=1：23，由电路需满足负载要求，应选阻值较大电阻，使电压更稳定，因而选择R1=200Ω，R2=4600Ω。电容C2在输出前用于滤除小波纹，电路输出直流30V电压，供数模转换电路OPA454运算放大器输入。

6数模转换电路

本电路用于将数控部分传递来的数据信号转换成电压信号输出，也就是我们通常说的数模转换（D/A转换）。由于本电路图较长，分为前后两部分来阐述。

首先介绍下应用的几个元件。

（1）TLC5615串行数模转换器：输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍，并带有上电复位功能（把DAC寄存器复位至全零）。

（2）LM324四运算放大器：具有真正的差分输入，其最主要的优点是可工作在低至3V或者高至32V的电源下，共模输入范围更是包括了负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。其应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器。

（3）OPA454运算放大器：它是一种低成本的运算放大器，其最大的优点是，可以有效输出10～100V范围内的电压值，并允许运用在标准低压逻辑电路中。采用此器件，主要用于电路的最后一级放大。

（4）LM317集成稳压模块：最广泛的电源集成电路之一，有固定式三段稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其输出电压范围为1.2V到37V，能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常易于使用。

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关键词：直流稳压；双向流动彩灯控制器；时钟脉冲；循环显示；Multisim 电路板

中图分类号：TM923

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）23-0046-02

1　工作原理

本文主要介绍彩灯循环控制电路的设计组成及工作原理。

电路中的220V电压通过以小型交流变压器转为12V的交流电压，再经过直流稳压电源电路为整个系统提供直流5V电压。

由以555为核心的时钟发生器电路产生的时钟脉冲送入计数器，随着时钟脉冲的不断输入，计数器的各输出端的信号通过反馈到芯片的同步置数端，从而开始从0000到0111四位二进制加计数，形成时序控制信号。

时序控制信号经驱动电路送入发光二极管，从而控制相应彩灯被依次点亮（熄灭），实现循环。

此外，我运用Multisim仿真软件，对该实验项目完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

2　设计要求

控制五路彩灯，每路以100W、220V的白炽灯为负载或以霓虹灯为负载，也可以用发光二极管为负载，要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在1～10Hz内连续可调。

3　设计方案的选择

方案采用555定时器连接成多谐振荡器，产生频率在1～10Hz内连续可调的时钟信号，将时钟信号输出，通过计数器接受。然后，经过八进制加法计数器的循环计数实现双向流动功能。最后，通过译码器译码，选择某一彩灯进行亮灯。

4　硬件电路的设计

4.1　单元电路的设计

实验电路由直流稳压电源电路、时钟发生器电路、彩灯点亮方向控制电路等部分组成。

4.1.1　直流稳压电源电路。市电220V首先通过交流电源变压器降压为12V交流电，通过单项桥式整流电路形成脉动直流电压，再通过单项桥式整流电容滤波形成平滑的直流电压，最后通过稳压电路给负载提供稳定电压。

4.1.2　时钟发生器电路。时钟发生器电路，即为555定时器构成的多谐振荡器电路，最核心的组成部分就是555定时器。

主要参数计算：

T＝（R1+2R2+R3）Cln2≈0.7（R1+2R2+R3）C

这样，通过控制电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号，然后，通过调节滑动变阻器使多谐振荡器产生的时钟信号频率在1～10Hz内连续可调。

实验中由于元器件的限制，我们选择C＝3.3uF，R2＝18千欧，R1＝7.3千欧，滑动变阻器R3＝500千欧，由实验要求得知频率为1～10Hz，经计算得滑动变阻器的使用范围为0～390千欧。

4.1.3　循序脉冲发生电路。本部分电路的核心器件为74LS160。74LS160是一个BCD码的计数器。74LS160具有同步置数端与异步置数端，它受时钟脉冲控制，当下一个计数脉冲的有效到来时，才能实现置数。循环脉冲发生电路即利用74LS160制作八进制加法计数器。计数器从0000～0111正常运行，到0111时，计数状态经四输入与非门反馈到同步置数端，此时同步置数端为低电平有效信号，当下一个有效脉冲来的时候，进行同步置数使其变为0000，再从0000依次递加，实现八进制循环计数。此电路的反馈部分还用到了四输入与非门74LS20。

4.1.4　彩灯点亮方向控制器电路。由循序脉冲发生电路产生从0000到0111的信号进入译码器74LS138D，产生相应的彩灯控制信号，设定0000间接控制彩灯1，使0001和0111间接控制彩灯2，使0010和0110间接控制彩灯3，使0011和0101间接控制彩灯4，使0100间接控制彩灯5。循序脉冲输出信号与彩灯点亮顺序如下表所示：

控制

信号 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111

彩灯

序号 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED4 LED3 LED2

控制信号从0000到0111不断循环，又因为74LS138D输出端为低电平有效信号，故在控制LED2、LED3、LED4的两种不同的信号由或非门74LS03D后，再接一级非门74LS04D，由此实现五路彩灯双向流动功能。

5　实验仿真及运行

图1　制作成品图

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所谓项目驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础之上的教学法，学生综合素质和各种能力的提高都需要通过项目驱动教学模式来实现。该教学方法要求在教学过程中以项目为主线来展开，把相关的知识点融入到项目的各个环节中去，层层推进项目。通过对问题的深化或功能扩充，来拓宽知识的广度和深度，直至得到一个完整的项目解决方案，从而达到学习知识、培养能力的目的。项目驱动教学法属探究式教学法，老师根据学生已有的知识、水平、经验和兴趣，与学生共同拟定、实施一个项目来进行教学活动。在教学实施过程开始，教师引导学生选定“有意义”的项目，所谓“有意义”是指项目能够将课程中的理论知识融入到项目中并具有开放性;在项目实施过程中，老师在课堂教学中将融于项目的理论知识适当加以讲解，学生可以在项目实施过程中用理论指导实践，同时在实践过程中强化对理论知识的理解和掌握，两者有机结合，既能提高学生的兴趣，又可以在制定修改设计方案、分工协作中锻炼学生的自学能力、实践能力和创新能力，极大地发挥学生的主观能动性。在项目完成的基础上，可以引导学生对项目进行总结、交流和讨论，强化项目实施过程中学到的知识和技能，不但如此，可以引导学生在已实施项目上提出新问题、优化性能、扩充功能，进一步培养学生的钻研精神，挖掘学生的创造潜力。

二、项目驱动教学法在模拟电子技术课程中的应用

本文以直流稳压电源为例，介绍项目驱动法在模拟电子技术课程中的应用，该方法可以推广到该课程中的其它知识点，如功率放大电路、信号处理和信号产生电路等。

(一)项目的选择。项目的选择在项目驱动教学法中起着举足轻重的作用，项目选择要遵循以下原则:一是尽可能覆盖直流稳压电源涉及的所有知识点，如整流电路、滤波电路、稳压电路等，项目完成后学生能理解和掌握直流稳压电源所涉及所有理论知识，掌握运用这些理论知识的技能;二是项目要具有开放性，主要体现在项目的可拓展性，学生能够在已完成的项目上开展进一步的研究工作，包括性能的优化、功能的扩展等，如稳压电源转换效率的提高、稳压性能的提高等。在项目的实施过程中，学生可以充分发挥其主观能动性，增强团队协作能力，培养学生的钻研精神和协作精神。三是选择实际的工程项目，可以锻炼学生从事工程项目开发能力，毕业后无需岗前培训直接担任设计开发任务，从而拓宽学生毕业就业渠道。按照以上原则，选择直流稳压电源作为项目开展教学活动。在课程中的其它知识点，也可根据以上原则选择合适的项目，如在功率放大电路中选择扩音器作为项目、信号处理和信号产生中选择信号发生器作为项目等。

(二)项目的实施。项目驱动教学法中项目实施遵循层层推进的原则，按“搭积木”的方法，将项目分解成不同层次的小项目，每个小项目包含在不同知识点里，由不同的理论知识进行指导，由浅入深、由小到大，该章节课程结束时项目也就完成了。在整流滤波课程结束后，项目小组可以利用该章节所学的理论知识作为指导，讨论如何实现整流滤波环节，以整流电路为例，项目小组要确定选用单向半波、全波还是桥式整流或倍增整流，在确定了电路种类后要选择元件，确定元件必须具备的功能和性能，搭建电路后，要进行性能测试，测试的结果与理论计算值进行比较，分析产生差异的原因，寻找改进的措施。在整流电路设计完成后，进行滤波电路的选择和设计，讨论采用电容滤波还是电感滤波，各有什么优势，如果采用电容滤波，电容的取值应该多大、耐压性如何，纹波电压多大等，设计完成后进行测试，将测试结果与理论值比较并进行相应的处理。经过整流滤波后的电压值还不能够给精密度较高的电子设备供电，因此需要进一步稳压，这正是整流滤波后续课程内容，在这部分课程结束后，项目小组就可以讨论稳压电路方案，将所学的理论知识运用到实践中，确定采用串联反馈式稳压电路还是集成稳压器实现稳压，或设计两种方案并进行对比，方案确定后选择元器件搭建电路并进行测试，以此类推，在课程结束时完成项目。

(三)讨论和总结。项目完成后，各项目小组将项目过程中形成的设计方案、图纸、电路系统整理后，结合项目的心得体会撰写项目报告，在班级进行成果展示并汇报，其他小组成员可以对该组的项目展开讨论，如设计方案是否得当，元器件的选择是否合理，是否考虑了功能、性能和经济性要求等，项目小组可根据其他同学的建议对项目进行改进和优化。

(四)项目的拓展。项目的基本功能实现后，学生能够较好地掌握了直流稳压电源的基本知识，利用基本知识开展直流稳压电源设计的基本技能，该章节的教学任务也就基本完成，取得较好的教学效果，在此基础上可以鼓励学生进一步对已完成项目进行功能和性能的拓展。老师可引导学生对项目提出新要求，如功能上的扩展:不可调单向电压输出扩展为可调双向电压输出;性能上的扩展:电压稳定性的提高、电源转换效率的提高等，通过功能和性能的拓展，可进一步开发学生的创新思维，挖掘他们的创造潜力。

三、项目驱动法在模拟电子技术教学中取得的成效和存在的问题及对策

(一)取得的成效。将项目驱动法应用于模拟电子技术课程教学中，取得了以下成效:

1．学生对模拟电子技术课程产生浓厚的兴趣，学习效率得到明显的改善。一方面一改以往课堂上无精打采的状态，课堂气氛变得活跃，与老师的互动明显增加，因此学生的学习效率提高了，老师的积极性和效率也得到提高，形成了良性循环，使课堂教学效果得到明显改善;另一方面一改课后作业敷衍了事的状态，项目组成员分工查阅资料，讨论项目方案，加强与老师的交流，课后学习的目的性很强，有效地提高了课后学习的效率。

2．学生的理论知识和实践技能得到系统训练。因项目选择有针对性，涵盖了模拟电子技术的所有知识点，学生全程参与项目实施的每个环节，所以学生的理论知识和实践技能能够得到系统训练。另外，项目的实施如方案的确定、元器件的选型、电路的设计、制作和调试是在理论指导下完成的，使得学生所学的理论能够得到实际应用，而在项目实施过程中通过查阅资料、讨论、老师的指导，使得学生能够在实践中强化对理论知识的理解、掌握和拓展。

3．学生的工程应用和创新能力得到很大提高。因为选择的项目都是实际工程项目，所以项目的实施完成对于提高学生的工程应用能力起着很大的作用，同时因为项目的开放性特点，可以锻炼和提高学生的创新能力，学生毕业后无需进行岗前培训即可直接上岗完成开发任务。另外，通过项目的实施，学生的团队协作精神、综合运用知识的能力等都会得到培养。

(二)存在的问题及对策。尽管在模拟电子技术中进行了项目驱动教学法的尝试，并取得了较好的效果。但是要将项目驱动教学法全面推广，最大限度地发挥其功效，还存在一些问题需要解决。

1．项目驱动教学要求老师有丰富的工程实践经验，而教师队伍中具备这种能力人的比例还不高。针对这个状况，可以从两方面开展工作，其一是较强校企科研和项目合作，可以派遣在职教师到企业挂职，为企业解决实际问题的同时锻炼自己的工程经验;其二是可以聘请企业中的资深工程师到学校担任兼职教师。

2．项目选择的问题。任课教师参与开发过的项目数量是有限的，不一定是“有意义”的项目，而且不一定适合教学。针对这个问题，除了要加强校企合作，多培养双师型人才，还要按项目选择的原则认真筛选、规范定题，不断积累，提高项目的数量和质量。

3．组织能力和协作精神的培养问题。项目的实施可以锻炼项目小组组长的组织能力，培养组员的协作精神，但如果组长在项目实施过程中只由一个人承担，其他组员的组织能力就得不到锻炼，有可能引发矛盾，更谈不上相互协作了。针对这个问题，可以采用组员轮流值班的方法解决，即在每个模块的设计和实施过程中由不同组员担任组长，可有效地解决组织能力和协作精神的培养问题。

四、结语

篇10

关键词 整流电路；桥式整流；电工电子；教学设计

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：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

整流电路是直流稳压电源中不可缺少的组成电路。而单相桥式整流电路是单相整流电路中最常见的一类电路，在日常生活中得到广泛的应用。电工电子学课程中，在电子技术部分介绍了二极管之后就可以进入单相桥式整流电路的学习。单相桥式整流电路是指应用于单相电路中由4个二极管连接而成的一种桥式整流电路，它可以实现将交流电变为脉动的直流电的整流功能。对单相桥式整流电路的学习是电子技术部分非常重要的一个知识点。为了将抽象难懂的电路原理讲清楚明白，课堂教学就需要进行合理有效的教学设计。

首先应明确教学的目的是要帮助学生掌握单相桥式整流电路的组成和特点，会分析单相桥式整流电路的工作原理，并能画出相应的输出电压、电流的波形，会分析计算单相桥式整流电路中输出电压、电流并了解晶体二极管的选择要求。教学的重点是桥式整流电路的结构和工作原理，难点则在于桥式整流电路的连接方式和工作波形分析。

2整体设计

教学安排上这部分内容通常用1课时即45分钟来完成。在目前高校的教学模式中，采用的教学方法主要是利用现有的多媒体教学设备，通过PPT课件的讲解来组织课堂教学。教师可以通过课件讲解、黑板板书、引导提问、软件演示和实物展示等多种教学手段来帮助学生理解掌握知识点。具体教学环节设置：通过稳压电源的组成结构引入整流电路的需求，引导学生思考整流电路的实现方法，进而介绍单相半波整流电路工作原理、电路参数计算；提出半波整流电路的不足，通过疑问如何改进电路，引入单相桥式整

流；用多媒体课件展现桥式整流工作原理、电路电流电压分析；小结单相桥式整流电路的工作过程，通过练习分析桥式整流电路二极管断路故障；例题讲解单相全波整流电路；板书比较3种整流电路的优劣；最后给出学生搭的直流电源实物照片，激发学生兴趣。

在整个教学过程中，在教师的讲解下，引导学生去思考，启发学生的思路，从而达到帮助学生掌握相关知识要点的教学目的[1]。

在引入环节，以日常常见的稳压电源的组成结构入手，吸引学生兴趣，启发学生思考直流电源的组成部件。一个直流电压源通常由交流变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其中整流电路的作用是将方向变化的交流电压变成方向单一的脉动直流电压。电路的关键在于方向的变化，而影响方向的电路元件，学生通过思考，很容易想到二极管。

接下来很自然地介绍由二极管所构成的单相半波整流电路。单相半波整流电路工作原理很好理解，就是利用二极管的单向导电性。二极管正向导通使得正半周的电压能够传递过去，负载上得到正向电压。而二极管反向截止使得负半周电压时电路开路，负载电压为零。分析完电路原理后，再对电路中各元件的电压电流参数进行计算，了解所需二极管的基本要求。之后通过对电路输出波形的分析，根据单相半波整流电路的不足，提出进行单相全波整流的必要性。

随后介绍单相桥式整流电路的结构。对4个二极管的桥式连接基本结构，学生很容易记住，但是接头的连接方式比较容易混淆。可以引导学生观察二极管和电源及负载连接的二极管的个数和极性，教给学生“两两相连，源反阻同”这样的口诀来记忆电路连接方式[2]。搞清楚电路结构之后，运用PPT动画演示向学生展示桥式整流电路的工作原理，理解桥臂上二极管两个一组、两两分别导通变全波输出的原理，如图1所示。计算电路中各元件的电压电流参数，对单相桥式整流电路做个小结回顾。给出练习题，让学生分析桥式整流电路中二极管出现短路或者断路故障带来的问题。

作为补充，通过例题讲解图2所示单相全波整流电路，计算电路中各元件参数。最后通过板书比较3种整流电路的优劣，如表1所示。综合来看，单相桥式整流电路兼具性能好和对元器件要求低的特点，因此获得最为广泛的应用。

最后布置课外作业，让学生使用Multisim仿真软件搭建桥式整流电路，进而进一步设计实现多路直流电源输出。通过软件自带示波器观测桥式整流电路输出波形变化。系统仿真电路模型如图3所示，鼓励有能力的学生去实验室实际搭建实现直流电源电路。给出往届学生作品实物（图4），吸引学生兴趣，也坚定学生制作成功的信心。同时也是为后面滤波稳压电路的学习做好教学铺垫。

3 结语

课堂教学是高校教学活动中的核心和主要环节。单相桥式整流电路作为电工电子学课程中电子技术部分的一个重要知识点，教师多开动脑筋，通过多媒体、软件和实物多种教学手段来帮助学生理解教学内容，对完成教学目标是十分有益的。通过这样的教学设计和教学创新探索，教师对整个电子技术课堂教学进行反思，相信对教学水平的提高有所帮助。参考文献

[1]严萍.单相桥式整流电路的教学设计[J].时代教育，

2012（6）：18.