摘要：晶閘管調光電路是模擬電路的課程教學和中級維修電工電子技術實訓教學中的一個重點和難點內容。在教學中應用Multisim 10仿真軟件，研究控制角對輸出電壓的影響，仿真結果與理論分析計算一致。計算機仿真輔助教學可以使課堂教學更形象、更直觀，使復雜深奧的知識簡單化，從而加深學生對理論知識的理解，提高教學效率，取得很好的教學效果。
關鍵詞：Multisim 10；晶閘管；調光電路；計算機仿真

調光電路在日常生活中應用較為廣泛。在教學中，它不僅是學習晶閘管應用的入門電路，也是中級維修電工電子技能實訓的經典項目。調光電路內容涉及廣，具體包括晶閘管、單相半波可控整流電路、單結晶體管觸發電路等工作原理，以及控制角和同步觸發的概念、控制角對被控電壓的影響等。對于學生來說，要理解和掌握這些知識點，借助傳統的儀器儀表獲取波形圖來分析無疑具有很大的挑戰性。利用Mult isim 10軟件進行實驗仿真，可以動態直觀地觀察不同參數對調光電路性能的影響，對于理解原理，熟悉調試過程具有很大的幫助。

1 Multisim 10簡介
Multisim 10是美國國家儀器公司最新推出的版本。Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”，是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。
Multisim 10的元器件庫提供了千種電路元器件供實驗選用，也可以新建或擴充已有的元器件庫，因此也很方便的在工程設計中使用。Mu ltisim 10的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數信號發生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發生器等。
Multisim 10不僅可以設計、測試和演示各種電子電路，而且還具有較為詳細的電路分析功能。可以完成電路的瞬態分析和穩態分析、時域和頻域分析等電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能。

2 調光電路設計
2．1 電路組成
調光電路如圖1所示，由整流電路、觸發電路和主電路3部分組成。VD1～VD4組成的橋式整流電路和穩壓管VD2組成的穩壓電路產生一個梯形波電壓，用來作為單結晶體管的電源電壓，也用來保證觸發電路與主電路同步。充電回路(R2+R3)C1和可編程單結晶體管PUT構成觸發電路，用來產生晶閘管的同步觸發脈沖。主電路由晶閘管VT1和照明燈X1組成，電源直接由220 V市電提供。
2．2 調光原理
接通電源前，電容C1上電壓為零。接通電源后，電容C1經由R2、R3充電，電容的電壓uC逐漸升高。當達到峰點電壓UP時，PUT的e～b1間導通，電容上電壓uC經e～b1向電阻R5放電。當電容上的電壓uC降到谷點電壓UV時，PUT恢復阻斷狀態。此后，電容C1又重新充電，重復上述過程，結果在電容C1上形成鋸齒狀電壓，在R5上則形成脈沖電壓。此脈沖電壓作為可控硅VT1的觸發信號。在VD1～VD4橋式整流輸出的每一個半波時間內，振蕩器產生的第一個脈沖為有效觸發信號。調節R2的阻值，可改變觸發脈沖的相位，控制晶閘管VT1的導通角，調節負載電壓UX1的大小，從而控制燈泡亮度。

3 搭建仿真電路
按如圖1所示電路搭建仿真電路。

”→單結晶體管“”。程控單結晶體管PUT，又稱可編程單結晶體管，實質上是一個N極門控晶閘管的功能，但因它與單結晶體管BUJ的用途相近，故納入單結管之列。程控單結晶體管可用外部電阻取代內部基極電阻Rb1和Rb2，只需改變二者的電阻比，即可從外部調整其參數值。圖1中PUT的分壓比為：

照明燈的選擇與參數設置。選擇路徑為：指示器庫“”→虛擬燈“”。參數設置為：220V，5W。
電位器R2的增量步長“Increment”設為1％。其余元器件的型號和參數選擇與設置參考圖1。

4 仿真分析
單擊仿真按鈕“”，啟動仿真。開啟示波器的面板，設置合適的參數，觀察穩壓后的波形和電容C1的充放電波形。按鍵盤上的“A”鍵，改變R2的值，觀察電容C1兩端的電壓波形變化情況。圖2是R2為某一值時示波器的波形圖，可知，穩壓后的波形是梯形波，電容電壓uC是鋸齒波。

將示波器的輸入通道A連接到線號8，這樣通道A顯示的就是R5兩端的電壓波形，即觸發電壓的波形，如圖3所示。顯然，觸發脈沖是一系列尖脈沖。每半周的第一個尖脈沖是觸發脈沖。拉動2個游標坐標，使游標T1與梯形波的零點重合，游標T2與零點后的第一個尖脈沖重合，此時，T2-T1的讀數即為觸發控制角的時間t(單位：ms)。

根據公式α=2πt／T(T為交流電源的周期，這里T=1／50 Hz=20 ms)，即可求取控制角α的大小。記錄R2不同位置對應的觸發時間t。打開直流電壓表XMM1，記錄R2不同位置對應的負載電壓值UX1。根據公式，計算不同觸發角對應的負載電壓理論計算值。結果如表1所示。

根據表1數據分析，當充電時間常數(R2+R3)C1增大，觸發時間t也延長，觸發角α增大，負載電壓值UX1減小。負載上的電壓測量值與理論計算值在誤差允許范圍內近似相等。

5 結語
利用Multisim 10工具對電路環境和電路過程進行仿真，花費少，效率高，而且結果快捷、準確、形象。在晶閘管調光電路的教學中應用Multisim 10仿真軟件，研究電路參數對充電時間和波形的影響、控制角對輸出電壓的影響，仿真結果與理論分析計算一致，從而加深
學生對理論知識的理解，提高教學效率，取得很好的教學效果。計算機仿真輔助教學可以使課堂教學更形象、更直觀，使復雜深奧的知識簡單化。