应用Multisim的高职“模拟电子技术”课程教学研究

李锐敏

摘   要：文章应用Multisim设计仿真软件，教导高职学生对二极管单向导电特性进行探索，了解二极管的主要参数，掌握二极管的选用，对单相整流滤波电路进行设计与仿真，培养应用能力。

关键词：Multisim;高职;模电课程;教学

高职电子专业课程中的“模拟电子技术”可以说是专业的核心课程，也是最基础的课程，学好这门课程，掌握好基本电子元器件（二极管、三极管）、基本电路（基本放大电路、信号发生电路、基本稳压电路）的应用，是为后续课程学习及就业深造打下良好的基础[1]。在教学过程中应用Multisim设计仿真平台进行教学，可以很方便地实施理实一体化教学，改善教学效果[2]。下面以教学实例来展示。

1    仿真验证二极管的单向导电性

晶体二极管是一种半导体元器件，由P型半导体与N型半导体在其接触面接触而形成，具有单向导电性，由P向N，电路符号D表示。二极管加正向电压如图1所示。为验证二极管的单向导电性，在Multisim中选用元件连线得到如图2所示的电路，Multisim电路中必须接地，否则仿真不了，会提示仿真错误。图2电路仿真灯亮，显示二极管D导通，电压表读数0.872 V。二极管加反压，二极管截止如图3所示。当D接反压如图4所示，仿真显示灯不亮，D不通即截止，二极管反向压降12 V。直观地验证了二极管的单向导电性。

一般，小电流的硅二极管正向导通压降约0.6～0.8 V，锗二极管正向压降约0.2～0.3 V。大功率的硅二极管的正向压降常可至1 V。

2    二极管的参数

二极管的主要特性可以用正向压降UD、最大整流电流IF、反向电流IR、最高工作频率fM表示。常用二极管的主要参数可查电子元器件手册获得[3]。

在选用整流二极管组成整流电路时，要注意元器件的离散型和其测试的条件。参数选择要留有一定的裕量以保证在工作条件及参数有较大改变时，电路也能正常工作，一般电压留有1/3裕量即可。

3    整流滤波电路的设计与仿真

设计一个如图5的单相桥式整流滤波电路。已知交流电源220 V，50 Hz，负载电阻RL=20 ?，要求输出UO（AV）=18.5 V。实际的设计任务是确定变压器的次级电压U2或变压器的变压比，选择二极管、电容器。

滤波电容C1的选择，在保证良好滤波效果要求下取，式中T是输入交流电的周期。输出电压的平均值UO（AV）≈1.2 VS。

二极管只有在时才导通，考虑电容C充电的瞬间形成很大的浪涌电流，为防止二极管损坏，选择二极管常还需按考虑电流裕量。

由上可知， V，即变压比。

二极管通过的平均电流：

二极管应承受的最大反向电压：

综上所述，应选，URM>22 V的二极管，查手册选4只IN54000二极管即可。

在式中，取，计算，实际可选2 200 μF/50 V的铝电解电容器。

对于滤波效果与C的关系，可仿真直观地考察。

当滤波电容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。通过输入、输出波形可见，随着滤波电容增大，输出电压增大，滤波效果变好，超出界定的C值，效果改变不大。

4    结语

以上展示了目前在“模拟电子技术”的教学过程中，应用Multisim设计仿真软件，教导高职学生完成对二极管单向导电特性的探索[4]。通过了解二极管的主要参数，引导学生掌握二极管的选用，通过对单相整流滤波电路的设计与仿真，使学生理解電路设计的要点，即元器件的选择，仿真直观地了解元器件参数对电路特性的影响，培养高职学生良好的学习习惯。

[参考文献]

[1]周少华.基于项目驱动的高职模拟电子技术的课程教学设计[J].计算机与网络，2018（16）：38-39.

[2]周少华.基于Multisim的RC振荡器的高职教学设计[J].吉首大学学报（社会科学版），2017（2）：200-203.

[3]胡宴如.模拟电子技术[M].5版.南京：高等教育出版社，2015.

[4]从宏寿，李绍铭.电子设计自动化—Mulisim在电子电路与单片机中的应用[M].北京：清华大学出版社，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