電路課程中的“多路直流電源設計”綜合性實驗

陳媛媛

摘 要：在電路課程延續教學中引入“多路直流電源設計”的綜合性實驗。通過Multisim仿真觀察和分析電路的結構、功能，加強了學生對設計電路的全面理解，仿真通過后在面包板上進行電路元件的搭接實現電路。虛實結合、軟硬兼顧，既鍛煉了學生動手能力，又培養了學生的綜合素質和創新精神，也為后續電子技術課程的學習打下了良好基礎。

關鍵詞：電路 延續教學 Multisim

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0225-02

電路是高校電子與電氣信息類的重要專業基礎課。課程主要分析電路中的電磁現象，研究電路的基本規律和電路的分析方法。為學生學習后續的電子與電氣信息類后續課程準備必要的電路知識，在整個課程體系中具有承前啟后的重要作用。而隨著課程教學改革的發展，在技術基礎課程中也越來越強調對學生實驗研究能力、動手操作能力、實踐創新能力的培養。電路課程作為一門重要的技術基礎課，在課程延續教學部分也應加強開展綜合性復雜實驗的教學。為此我們嘗試將“多路直流電源設計”的綜合性實驗引入了電路課程延續教學中。

延續教學作為課程正常教學的有益補充，采用什么樣的教學形式開展是教師們在設計教學方案時深深思考的問題。除了常規的通過習題課、答疑講解加深對理論知識的理解，開展各種形式的實驗教學也是十分有必要的。實驗教學除了課內的基礎實驗、驗證性實驗，課后的延續教學部分進行一些電子設計制作，對鍛煉學生的動手能力，提高學生的學習熱情和積極性都是十分有好處的。

直流電源在原來的教學安排中我們是在模擬電子技術基礎課程中介紹的。但實際上，學生對二極管的單向導電性在高中階段就有所接觸。在電路課程中學習過電容、電感特性，變壓器原理后，向學生介紹直流電源的組成原理學生也比較容易接受。這時候在課后延續中引入多路直流電源設計的綜合性實驗，與實際聯系緊密，在理論學習之后，將電路具體實現出來，學生興趣比較大。電路課程與后續的模擬電子技術基礎課程都屬于電子電路，本就有著千絲萬縷的聯系。在電路課程中就開始學習Multisim軟件仿真，對后續模電的學習也是十分有幫助的[1]。

1 原理介紹

在實驗進行之前，教師需要對實驗的理論基礎即直流電壓源的工作原理加以介紹。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4部分組成，如圖1所示。其中交流變壓器負責降壓，把220 V的交流電網電壓降低到合適的交流電壓值；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；濾波電路則將脈動的直流電壓轉變為較為平滑的直流電壓；最后的穩壓電路負責清除電網波動及負載變化的影響，保持輸出電壓的穩定。教師可以重點講解整流電路[2]。而整流電路的關鍵在于方向的變化，因此很容易引導學生想到利用二極管的單向導電性來實現整流。接下來主要介紹單相橋式整流電路的結構，講解橋式整流電路4個二極管構成橋臂，兩兩交替導通的工作原理。濾波電路部分簡單地使用電容元件進行濾波即可。穩壓電路則采用三端集成穩壓元件W7800和W7900系列來實現。

2 仿真

在學習完實驗理論知識部分之后，學生還需要進一步熟悉實驗使用的各種元器件，熟悉電路的工作原理和組成。電子分析的仿真軟件在這里能夠給我們帶來極大的幫助。Multisim電路仿真軟件是美國國家儀器（NI）有限公司推出的電路仿真軟件，具有界面友好，元器件和測量儀器豐富，分析工具強大等優點，是進行電子設計分析的好幫手。學生通過在電腦上采用虛擬的電子元件連接電路，可以掌握常用電子元器件的功能作用、基本參數和測量方法。而且在軟件中可以隨時根據仿真結果調整電路參數，避免了實驗失敗帶來元器件燒毀的風險。仿真軟件提供了豐富的分析儀器，彌補了實驗室可能缺少某些不常用儀器的不足。通過軟件仿真，學生可以完成從電路設計、元件選取、測試優化、參數調整的一系列過程，鍛煉了學生的動手能力和分析能力，也為實際電路的實現打下了良好的基礎。多路直流電源的Multisim仿真電路如圖2所示。

3 電路實現

學生在認真研究了電路原理并進行電路仿真之后，對每一個電路元件的作用、電路的組成結構都比較熟悉了，這時我們就可以進入實驗室進行實物操作了。教師可以先向學生介紹一下面包板和各種電路元器件的使用注意事項。學生通過原理學習和電路仿真，對電路元件已經有了一個感性認識，通過實物操作，更增強了對電路的理性認識。電路逐級連接，逐級測試。遇到問題分析解決。哪一級電路不能出現仿真預計的結果，問題在哪里，需要通過學生自己動手分析解決，鍛煉了學生分析問題解決問題的能力。而且由學生自己解決的問題，學生印象更為深刻。在解決各種繁瑣問題的過程中，也培養了學生細致耐心的實驗習慣。各種常用測量儀器，萬用表、雙蹤示波器的使用，對學生后續電子課程會十分有幫助。原理學習、電路仿真、實物操作整個過程的完成，對培養學生的綜合素質和創新意識、工程意識都會大有裨益。學生能夠獨立完成一個常用電路的制作，也是非常有成就滿足感的，促進了學生對電路學習的興趣。由學生自己連接的多路直流電源電路實物照片如圖3所示。

4 結語

直流電源是模擬電子技術課程中很重要的一個知識點。我們在電路課程中開展多路直流電源設計的綜合性實驗，在電路課中就讓學生對直流電源的基本原理和概念有所了解。而Multisim仿真的使用學習，早早接觸電路仿真，對于學生后續課程模擬電子技術和數字電子技術課程的學習都很有好處。通過多路直流電源的綜合性實驗的原理學習、軟件仿真、電路實現這樣一個完整的過程，學生能夠自己完成一個實用電路的制作，極大地激發了學生學習的熱情和積極性，同時加深了學生對理論知識的理解，鍛煉了學生的動手能力和操作能力，對理論教學也會起到良好的促進作用。

參考文獻

[1] 付揚.依托課后延續教學平臺提升學生實踐能力[J].實驗技術與管理，2014（31）：262-264.

[2] 王琴.單相橋式整流電路教學反思[J].黑河教育，2013（4）：86.