李銳敏

摘? ?要：文章應(yīng)用Multisim設(shè)計仿真軟件，教導(dǎo)高職學(xué)生對二極管單向?qū)щ娞匦赃M行探索，了解二極管的主要參數(shù)，掌握二極管的選用，對單相整流濾波電路進行設(shè)計與仿真，培養(yǎng)應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：Multisim;高職;模電課程;教學(xué)

高職電子專業(yè)課程中的“模擬電子技術(shù)”可以說是專業(yè)的核心課程，也是最基礎(chǔ)的課程，學(xué)好這門課程，掌握好基本電子元器件（二極管、三極管）、基本電路（基本放大電路、信號發(fā)生電路、基本穩(wěn)壓電路）的應(yīng)用，是為后續(xù)課程學(xué)習(xí)及就業(yè)深造打下良好的基礎(chǔ)[1]。在教學(xué)過程中應(yīng)用Multisim設(shè)計仿真平臺進行教學(xué)，可以很方便地實施理實一體化教學(xué)，改善教學(xué)效果[2]。下面以教學(xué)實例來展示。

1? ? 仿真驗證二極管的單向?qū)щ娦?/p>

晶體二極管是一種半導(dǎo)體元器件，由P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體在其接觸面接觸而形成，具有單向?qū)щ娦裕蒔向N，電路符號D表示。二極管加正向電壓如圖1所示。為驗證二極管的單向?qū)щ娦裕贛ultisim中選用元件連線得到如圖2所示的電路，Multisim電路中必須接地，否則仿真不了，會提示仿真錯誤。圖2電路仿真燈亮，顯示二極管D導(dǎo)通，電壓表讀數(shù)0.872 V。二極管加反壓，二極管截止如圖3所示。當(dāng)D接反壓如圖4所示，仿真顯示燈不亮，D不通即截止，二極管反向壓降12 V。直觀地驗證了二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>

一般，小電流的硅二極管正向?qū)▔航导s0.6～0.8 V，鍺二極管正向壓降約0.2～0.3 V。大功率的硅二極管的正向壓降?？芍? V。

2? ? 二極管的參數(shù)

二極管的主要特性可以用正向壓降UD、最大整流電流IF、反向電流IR、最高工作頻率fM表示。常用二極管的主要參數(shù)可查電子元器件手冊獲得[3]。

在選用整流二極管組成整流電路時，要注意元器件的離散型和其測試的條件。參數(shù)選擇要留有一定的裕量以保證在工作條件及參數(shù)有較大改變時，電路也能正常工作，一般電壓留有1/3裕量即可。

3? ? 整流濾波電路的設(shè)計與仿真

設(shè)計一個如圖5的單相橋式整流濾波電路。已知交流電源220 V，50 Hz，負(fù)載電阻RL=20 ?，要求輸出UO（AV）=18.5 V。實際的設(shè)計任務(wù)是確定變壓器的次級電壓U2或變壓器的變壓比，選擇二極管、電容器。

濾波電容C1的選擇，在保證良好濾波效果要求下取，式中T是輸入交流電的周期。輸出電壓的平均值UO（AV）≈1.2 VS。

二極管只有在時才導(dǎo)通，考慮電容C充電的瞬間形成很大的浪涌電流，為防止二極管損壞，選擇二極管常還需按考慮電流裕量。

由上可知， V，即變壓比。

二極管通過的平均電流：

二極管應(yīng)承受的最大反向電壓：

綜上所述，應(yīng)選，URM>22 V的二極管，查手冊選4只IN54000二極管即可。

在式中，取，計算，實際可選2 200 μF/50 V的鋁電解電容器。

對于濾波效果與C的關(guān)系，可仿真直觀地考察。

當(dāng)濾波電容C=1 000 μF，UO=17.103 V;C=2 200 μF，UO=18.295 V;C=3 300 μF，UO=18.667 V;C=4 700 μF，UO=18.872 V。通過輸入、輸出波形可見，隨著濾波電容增大，輸出電壓增大，濾波效果變好，超出界定的C值，效果改變不大。

4? ? 結(jié)語

以上展示了目前在“模擬電子技術(shù)”的教學(xué)過程中，應(yīng)用Multisim設(shè)計仿真軟件，教導(dǎo)高職學(xué)生完成對二極管單向?qū)щ娞匦缘奶剿鱗4]。通過了解二極管的主要參數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生掌握二極管的選用，通過對單相整流濾波電路的設(shè)計與仿真，使學(xué)生理解電路設(shè)計的要點，即元器件的選擇，仿真直觀地了解元器件參數(shù)對電路特性的影響，培養(yǎng)高職學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

[參考文獻]

[1]周少華.基于項目驅(qū)動的高職模擬電子技術(shù)的課程教學(xué)設(shè)計[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2018（16）：38-39.

[2]周少華.基于Multisim的RC振蕩器的高職教學(xué)設(shè)計[J].吉首大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2017（2）：200-203.

[3]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].5版.南京：高等教育出版社，2015.

[4]從宏壽，李紹銘.電子設(shè)計自動化—Mulisim在電子電路與單片機中的應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

Abstract：In this paper， Multisim design simulation software is used to teach higher vocational students to explore the unidirectional conductive characteristics of diode， to understand the main parameters of diode， master the selection of diode， design and simulate the single-phase rectifier filter circuit， and cultivate the application ability.

Key words：Multisim; higher vocational education; model electricity course; teaching