時間:2023-03-20 16:28:33
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇模擬電子技術論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
二、改革探索更加有效的教學模式
(一)教學手段不斷改革
為了改進教學質量,提高教學效果,為培養應用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。
第一,引入計算機仿真技術,將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術,有效的改進了教學效果,增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術的使用,使教師在原有電子課件的基礎上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學生動直觀,加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合,使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題,有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后,引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用,了解了課程的作用,明確了學習目標,產生了好奇心,激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術,使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習,使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。
第二,開放實驗室,提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應用電路在掌握了基本理論后,都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論發現問題結合理論修正問題再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異,在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室,為學生提供了理論聯系實踐的場所,更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺,是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。
除集中實驗外,課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排,自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求,體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網絡資源,引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程。現有的精品課程網站,為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約,延伸了學生獲取知識的途徑,不僅使得學生的學習變得更加便捷,而且學習起來更加自主、高效,更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程,它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略,通過優化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下,我們不斷在教學方法上進行探索和改進,側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣,提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣,教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時,在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學,通過分析實際電路,引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節,引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識,充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析,并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項,由課題組選派一名同學在課堂上進行講解,并且接受老師和同學的提問,進行討論。在這個過程中,學生不僅從中領會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的,即講解之后還要接受老師和同學的提問,進行討論。在這個環節中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環節,及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學相長,教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后,在教與學的位置互換中,學生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習,拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的,除了課堂教學,課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間,是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學生閱讀,撰寫讀書報告;給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇,指導學生進行自主學習;訂好答疑時間,定期解答學習過程中遇到的問題;鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目;在學生自愿報名的基礎上,優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生,根據培養方案中規定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力,在強大的興趣驅動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發學習,分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優化教學內容,充分發揮課堂教學的效果
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好。現在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中,實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作,但是平臺電路有限,只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路,基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗,且操作過程中平臺電路元件易損壞,不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后,不利于工科應用型人才的培養,造成學生眼高手低,進一步影響學生的就業和發展。因此,模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合,先采用軟件對實驗進行設計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學生對理論的理解,又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分,第一部分是基本電路的驗證和演示實驗,加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學生主要在實驗平臺上進行操作,同時以Multisim仿真為輔,對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響,實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響,而在虛擬仿真平臺上,可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計,要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路,給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據,在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證,然后進行實際電路焊接,充分發揮學生的主體作用,調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性,提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好。現在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
二、課程教學探討
1.靈活運用多種教學手段。
學生上理論課普遍感覺比較抽象、較難理解與掌握,合適的教學手段顯得尤為重要,板書和多媒體相結合的教學手段對于一般本科學生比較合適。教師在黑板寫的時間,學生有短暫的時間進行消化和記筆記,有利于對內容的即時理解和課后復習,使得大部分學生能跟上老師的授課進度。比如,在講授到三極管基本共射極放大電路時,學生對于小信號等效電路畫法比較難于掌握,而僅僅用多媒體授課放映效果不理想。教學中可以結合板書,分步畫出三極管的H模型,結合小信號等效電路的依據,在黑板上一步步畫出來,學生理解起來就更方便。這在模擬電子技術中是比較基礎的理論內容,基礎內容講透了,有利于后續章節的順利展開。但是對于某些比較難用語言描述的概念或者復雜的演變過程,使用多媒體動畫效果進行講解可以更形象生動,使學生更易于理解。例如,P、N型半導體中電子的擴散與復合,晶體管、MOS管器件中的電子、空穴的運動,電流的運動以及器件的制造工藝過程等。這些內容如果采用板書,畫圖太多、耗時較長,也很難做到形象表達。若用多媒體加上Flash動畫的方式學生就會更感興趣,有利于知識的理解。需要注意的是多媒體教學課件畫面切換快,學生記筆記跟不上,授課時注意放慢速度,講清基本概念和基本分析方法,適當結合板書對內容作出提綱挈領性的總結。這樣結合多種教學手段既緩解了課程內容多與學時數明顯不足的矛盾,又發揮了多媒體教學省時、直觀、形象的優點,因此受到了學生們的普遍歡迎。
2.營造討論式教學環境,加強課外輔導。
為增強學生學習的主觀能動性,教師可結合實際的學習狀態引導學生思考問題,每節課上教師可以適當提出1-2個比較有代表性的問題,供學生探討,這一過程不僅激發了學生的興趣也提高了學生的思維能力。總結之前的教學效果,教材的后面章節,比如反饋、功率放大等,學生理解起來就很困難,學習興趣急劇下降。每周設置1-2個課外的時間段老師給學生們答疑解惑,在學與問的過程中,學生對每堂課的內容能及時消化和吸收,這樣學生對整體內容能更好地進行理解,學會融會貫通,達到較好的教學效果。
三、重視實踐教學,加強動手能力的培養
1.加強實驗教學過程管理。
模擬電子技術實驗大綱中包括驗證性和綜合性實驗,其中驗證性實驗總計有8個,選做5個;綜合性實驗有2個,選做1個。實驗采用自編的實驗指導書,書中包括實驗目的、實驗原理、實驗使用儀器、實驗操作步驟和思考題等等,要求學生結合實驗原理和思考題認真完成實驗預習報告,學生在每次實驗前對實驗項目有基本理解,教師批閱后再根據情況進行講授。在實驗過程中,摒棄傳統的“老師做、學生看”的教學模式,我們要求學生自己調試電路和操作實驗儀器,獨立排除實驗故障,找出問題、原因,必須在規定的時間內完成每個實驗項目。實驗報告中學生需對數據進行處理、分析誤差,對實驗現象做合理的分析及總結,提出改進意見與措施。這樣學生能結合理論與實踐,動腦動手相互結合,提高實驗的教學效果。
2.重視課程設計,解決實際問題。
課程設計是學生把理論知識應用于解決實際問題的一個重要的實踐環節,是培養學生實踐技能的重要手段,可以提高學生理論結合實際、分析問題和解決問題的能力。應用性本科學校培養學生的主要目標為未來的技術人員和工程師,動員和組織電類學生開學初準備基本的實踐工具,比如電烙鐵、萬用表、斜口鉗、焊錫等等。學校專門設置1周的時間進行本門課程的設計,如何充分利用有限的時間,引導學生綜合運用所學的基本理論知識,來分析問題、解決實際問題呢?教師可先給學生提出基本要求,給出一些參考題目,為發揮學生的主觀能動性,學生也可自擬題目。課程設計分組進行,要求每組限2名學生。在課程設計教學中要求學生充分利用圖書館和網絡資源,學生學會怎樣查資料、怎樣看資料,如何從資料中獲取有用的信息。對于興趣濃厚的學生可以結合每年的校園科技節活動和大學生創新訓練項目,給學生更大的平臺去實踐鍛煉,對于學生的科技成果,還應指導學生試著撰寫科技小論文,實踐聯系理論,提高其科研能力。
3.強調專業仿真軟件的運用。
隨著計算機的發展,利用計算機的仿真軟件對電路進行驗證、設計和分析已成為一種趨勢。主要原因有:(1)計算機仿真不局限于地點和時間,比較方便,用電腦裝好軟件就可以進行電路的設計;(2)其可替代采用簡化電路模型搭接實際電路進行驗證的傳統設計方式,同時可有效地對電路參數確定和方案選擇,并在設計初期對產品的性能進行可靠預估,從而提高設計質量、縮短設計時間、節省設計費用,因此成為了現代設計中重要的組成部分;(3)利用仿真結果得出電路性能受電路中某些關鍵參數的影響,可更好地理解電路的特性和性能指標,對實際電路設計和調試具有重要指導意義。目前電子技術中應用較廣泛的仿真軟件有Proteus、Pspice和EWB等等。教師對于剛剛接觸仿真軟件的學生,應先結合實際情況講解一個軟件的基本用法,系統地介紹相關的電子資料和軟件安裝的方法。隨著電子產品的普及,大學生基本上都有個人電腦,挖掘其自學能力,對引導其觸類旁通具有現實意義。對于課本上難理解的內容,比如放大電路的幅頻特性等可通過仿真實現,通過仿真過程與結果分析能更好地理解和掌握理論知識,而且學習好一門軟件對于今后的學習和工作起著很重要的作用。
四、重塑培養方案,改革評分機制
傳統的培養方案是理論課、實驗課和課程設計加起來是一門課程,教師評出總成績,實驗課和課程設計只是作為總成績中平時成績的一部分。改革后理論課、實驗課和課程設計分列為三門子課程,三門課程各給出總評成績。理論課評分是按照“3+7”的機制評分,實驗成績按照“3+4+3”機制評分,課程設計按照“1+4+5”機制評分,詳細評分機制如表1所示。改革前實踐成績比重偏低,很難考查出學生的動手能力,學生對實踐環節總是馬虎、敷衍,心里想著實踐成績不理想,還可以靠期末筆試成績提起來。評分機制改革后,學生比較重視實踐教學,做實驗和課程設計的積極性明顯提高。
五、總結
1.經過學校上述教學探索和實踐,使得教學形式多樣、生動活潑,學生自學能力和動手能力的培養收到了良好的效果。
二、PN結的失與得
PN結就是得與失的產物。P型半導體與N型半導體的交界面因多子極型以及濃度差別,形成多子擴散運動,N區的電子擴散到P區,P區的空穴擴散到N區,在交界區域原有的電中性被破壞,P區失去空穴留下了不能移動的雜質負離子,N區失去電子留下不能移動的雜質正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區與N區交界面附近,形成空間電荷區。空間電荷區的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態平衡時,交界面形成穩定的空間電荷區,即PN結。兩種不同極型的雜質半導體在交界面失去多子的過程,得到了一種導電性能獨特于雜質半導體導電能力的介質,帶來了半導體導電能力質的突變,這就是PN結的單向導電性,即正向偏置導通,反向偏置截止。復合的PN結,在制作工藝上的差別,分別有雙極型晶體管與單極型晶體管。晶體管在合理偏置下導電性能表現了特有的控制性能,即電流控制型的雙極型晶體管和電壓控制型的單極型晶體管。
三、放大電路的得與失
晶體管器件在“合理偏置以及順暢的交流通道”原則下就可以構建一個放大電路,一個微弱的輸入信號從輸入端引入,在輸出端得到一個幅值足夠的輸出信號,表現了小幅度的模擬量通過放大電路后得到了大幅值的模擬量,淋漓盡致地表現出信號幅值放大的概念。殊不知,這種放大電路的“放大”理解是表面的,是片面的,只看到“得”的現象,而沒看到“失”的本質。在放大電路中,工作電源不僅僅只是提供合理的偏置,更主要擔負著能源作用。放大電路僅僅只是一個信號幅值變換的平臺,微弱的輸入信號能源通過晶體管的控制作用改變著工作電源在輸出負載上的能量消耗。最常見的一個事例就是人們日常使用的收音機,收音機就是一個典型的放大電路。手持式收音機沒有電池,不可能發聲,裝上電池后就可以接收電臺信號,伴隨聽的時間與音量的大小,電池的消耗程度或使用時間就會不同。沒有收音機,人們不可能感受到空中的電磁波能量,有了收音機而沒有電源也聽不到悅耳的音樂,電池能耗使用殆盡了也享受不了。所以,嚴格意義上的放大電路是一個能源控制電路,放大電路的本質是弱小能量對大能量的控制。放大電路表面上得到了信號的幅值增大,實質上消耗了電源電能。
四、差分電路的失與得
單級放大電路的放大能力是有限的,總期望多級放大。多級放大電路是由若干級單級放大電路所組成,這樣單級放大電路之間就存在耦合關系,直接耦合是多級放大電路的典型結構形式,直接耦合的多級放大電路最突出的弊端就是零點漂移,零點漂移最核心的表現形式就是溫漂,解決零點漂移最有效的手段就是差分電路。差分電路由兩個特性完全一致的單級放大電路復合而成,表現在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數一致。差分電路從理論到實用經歷了三個演變,即基本式差分電路、長尾式差分電路、帶恒流源的差分電路,這三個演變唯一不變的就是基本結構不變。通過電路分析不難得出結論,差分放大電路的差模增益與單級放大電路的增益是一樣的,然而,差分電路的共模增益接近零,有較大的共模抑制比,可以很好地抑制溫漂,而單級放大電路就無法解決溫漂問題。第一級放大電路溫漂決定了多級放大電路的溫漂,所以,集成運放的第一級總是差分輸入級。可見,差分電路通過“失去”硬件(增加結構等價的電路,增大電路成本),得到了對共模信號的抑制能力,而并不改變對差模信號的放大能力。
五、帶寬增益積的得與失
考核放大電路的性能表現在增益、峰峰值、輸入電阻、輸出電阻、帶寬、失真度、輸出功率與效率等參數中,它們取決于放大電路組態、晶體管特性、電源以及應用的方式。在放大電路的時域分析過程中,總是期望放大電路的放大倍數越大越好,一級放大能力不夠就采取多級放大,以提高放大增益;在放大電路的頻域分析過程中,總是期望放大電路有很小的下限頻率和很大的上限頻率,頻率響應范圍越寬越好,即帶寬值越大越好。帶寬是上限頻率與下限頻率的差值,提高帶寬的有限手段就是盡可能提高放大電路的上限頻率值。通過電路的頻域分析可以發現,提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數,放大電路的放大倍數增大幾倍,相應地該電路的帶寬就會減小幾倍,實際中,既要提高放大電路的增益又要擴展放大電路的帶寬,總是選取基區體電阻小、發射結與集電結電容效應小的高頻放大管。可見,放大電路帶寬增益積概念表現了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應的范圍。
六、反饋放大電路的得與失
反饋是自動控制的一個重要概念,反饋放大電路是提高放大電路放大性能的重要手段,在電子技術應用中運用極為普遍。負反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端削弱輸入信號,使得閉環增益相對開環增益減小了反饋深度倍,表面上損失了放大電路的增益,然而,對放大電路的其他性能技術指標得到了極大的改善,表現在增益的穩定性得到了提高;環內的噪聲干擾抑制能力以及非線性失真得到了改善;電路的帶寬得到了擴展;輸入電阻與輸出電阻得到了相應的改善。如電壓串聯負反饋放大電路,增大了輸入電阻,有助于電壓輸入信號的放大;減少了輸出電阻,有利于輸出電壓的穩定性。正反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端增強輸入信號,閉環增益相對開環增益進一步增大,這是信號發生電路擾動起振的必然要求。信號發生器不會有輸入信號或者說就是一個零輸入電路,電路接通電源瞬間形成電路換路情形,通過正反饋選頻網絡(RC或LC選頻網絡)把輸出端的信號有頻率選擇性地反送到輸入端不斷放大,這種無止境的放大也必然帶來輸出信號的非線性失真,所以在電路中為了防止輸出信號的非線性失真,總是需要設置輸出穩幅網絡。可見,信號發生電路由放大電路、正反饋選頻網絡、穩幅網絡三部分組成。穩幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術指標的改善;正反饋放大電路得到了增益的“膨脹”,失去了輸出信號的線性度,實際中為了挽回這種“失”,再次引入負反饋特性。
七、橋式整流的得與失
小功率直流穩壓電源中整流的任務就是把交流電轉換成直流電,衡量整流電路性能的主要參數表現在兩個方面:(1)表征整流電路質量的參數,有輸出電壓和脈動系數;(2)表征整流電路對整流元件要求的參數,有正向工作電流和反向峰值耐壓。半波整流輸出電壓低,脈動系數大;全波整流輸出電壓高,脈動系數小。然而,全波整流不僅需要降壓變壓器的副邊引出中間抽頭,更主要對整流元件的反向耐壓提出了苛刻的要求,它是半波整流對整流元件反向耐壓值要求的兩倍。實際中,既要提高整流輸出電壓并減少紋波系數,又要對整流元件反向耐壓的要求不苛刻,有效的技術手段就是橋式整流,橋式整流相比全波整流,在電路結構上只是增加了兩個整流元件,但輸出效果等同于全波整流電路的整流;橋式整流電路對整流元件的要求等同于半波整流電路對整流元件的要求,把半波整流與全波整流各自的優勢整合在一個應用電路中。可見,橋式整流電路通過“失去”硬件(增加電路成本),得到了優于半波與全波整流電路的整流性能。
二、學習模擬電子技術的目標要求
首先是能力目標:學生能夠使用儀表對電子元件進行識別與檢測;能夠電路識圖、按圖進行電路焊接;能對典型電路安裝、調試、檢測、維護;能模仿設計簡單電子產品。其次是知識目標:學生熟悉二極管、三極管性能特點及其應用常識;掌握共射極放大器、共集電極放大器、差分放大器等分析和計算;掌握集成運放的線性和非線性的應用與分析;掌握直流穩壓電源的分析與設計。再次是素質目標:學生能夠運用現代信息技術,尋找、搜索素材并做相應的修改;在項目訓練過程中會出現各種差錯,能夠耐心處理,并能按照要求完成任務;項目業務操作過程中鍛煉善于交流、善于溝通的能力;項目實施中能夠執行安全的操作步驟。
三、模擬電子技術課程整體設計過程
(一)課程項目來源調研
通過模擬電子技術課程的學習,使學生掌握電子產品生產技工所需的理論知識和產品安裝、調試技能,培養良好的安全操作習慣和合作交流能力,為學生就業及持續發展打下扎實的基礎。因而課程項目的設計就是課程整體設計的重點與難點。課程項目設計需要先易后難,先簡后繁,循序漸進。
(二)項目設計
學習項目設計的基本依據是模擬電子技術課程涉及的工作領域和工作任務范圍,在具體設計過程中,以學生身邊常見的電子產品為載體,使工作任務具體化,產生了具體的學習項目。其編排依據是該職業所特有的工作任務邏輯關系,而不是知識關系。課程組最終以真實的項目為基礎,按照典型產品制作及典型電路的工作過程設計了LED閃光器、電子助聽器、呼吸燈三個個項目(如圖),共15個子項目,每個子項目完成是由若干任務所組成,針對每一個工作過程環節來實現相關課程內容的學習。每個項目的設置不宜過大,以免支撐的理論知識太多,導致教學組織比較困難,每個項目應該有其能力培養的側重點。
(三)項目實施
項目教學設計真正實現了以學生為主體,教師起指導作用,教學組織形式設計要有利于“教學做一體化”教學的實施。根據項目能力訓練的實施要求,設計學生學習訓練的組織形式,體現師生、生生互動合作,滲透式培養學生的職業素養。不僅要設計學生的學習組織形式,還要設計教師的教學指導組織形式。教師主要按照“行動引導教學法”的理念組織教學,不是主要按照“知識邏輯推導法”的思路組織教學。
(四)考核方案設計
一直以來“模擬電子技術”課程考試成績依照“期末+平時”按一定比例確定,并且期末考試成績占最大比重,與突出技能的要求相背離。而在該課程改革實踐中突出技能考核,重新確定考試成績比例,逐漸加大平時過程性考核的分值,期末爭取實現完全技能考核。項目的選取是學習的關鍵,創設學習資源和協作學習環境是教師最主要的工作,最終要以學生完成項目情況來評價學生的學習效果,但我們更要關注過程。課程考核評價的基本原則是:把能力評價與職業素養的評價相結合;多種評價方式的有機結合;評價主體多元化。課程考核時首先要從課程設置的目標出發,采取過程性考核和自主學習加分制相結合的動態管理方式,每次上課隨時公布成績,最后一次課總成績即刻產生。過程性考核占總成績90%,包括出勤、課堂表現、課堂報告、學生評價、知識點測試、項目制作等內容;學生除了要培養技能,還應該培養其持續性學習的能力和一定的相關理論知識,這部分采用自主學習,教師輔導測試,自主加分占總成績10%。
二、模擬電子技術的主要學習難點
(一)元器件特性難理解電子電路是由二極管、三極管等半導體器件和電阻、電容等無源元件組成的實用電路,包含模擬電路和數字電路兩大類。模擬電子技術主要學習模擬電路的分析計算方法,其基本思想是運用線性電路的基本理論和方法,通過求解電路中電壓、電流等物理量,來分析模擬電路的各項性能指標,或確定電路中元器件的參數值。由電路理論我們知道:基爾霍夫電壓電流定律(KVL、KCL)和元器件的電壓電流關系(VAR)是求解電壓、電流的兩個基本出發點。因此模擬電子技術課程首先介紹半導體器件的基本特性及VAR。常用的半導體元器件有二極管、三極管和場效應晶體管等。對器件工作特性的理解,涉及到半導體PN結微觀機理、器件端口非線性VAR、電容效應、主要參數和溫度特性等諸多內容,尤其是三極管和場效應晶體管是三端元件,端與端之間的VAR更加復雜。這些半導體元器件表現出的非線性VAR的復雜性及溫度特性讓初學者感到頭緒亂、難理解。
(二)工程近似方法難適應在接觸模擬電子技術之前,學生被訓練成的思維模式是習慣用精確計算方法分析解決問題。而在模擬電子技術中,常采用工程近似方法,即根據實際情況采用不同的簡化方法分析各種電子電路。近似體現在具體情況具體分析,突出主要矛盾,簡化電路的分析計算模型,這種近似雖然會造成計算精度上的誤差,但可以大大地簡化分析計算的難度和工作量,而且也完全符合實際電子電路的精度要求。在模擬電路的分析計算中,有多種近似處理方法,如基本放大電路的交直流分析,對三極管采用不同的近似模型;運放應用電路的分析,對運放采用理想化的近似;功放電路的功率計算,采用大信號圖解分析對功率管做有效的近似,等等。學生頭腦中本來還沒有這種工程近似分析的思維方式,一下子面對這么多近似化簡的具體情況,容易不知所措,難適應。
(三)交直流的作用和相互影響難想象最基本的模擬電路是放大電路,即對輸入的模擬信號進行放大處理。放大電路也是構成各種功能模擬電路的基本電路。在分析放大電路時,一般用正弦波表示輸入的模擬信號,而電路要起到正常的放大作用,需要加直流電源,以保證電路中的三極管處于放大的狀態,同時還需要設置合適的靜態工作點,以保證能對輸入信號進行不失真的放大。因此在實際的放大電路中,直流電源的作用和交流信號的作用總是共存的,但在分析計算時,往往采用分別計算方式,即在直流等效電路中計算靜態工作點,在交流等效電路中計算動態參數。在這些分析計算中,交直流電壓電流是如何相互影響的?何處體現出了這種影響?對用圖解法定性分析這種影響,學生往往不容易理解。另外模擬電路都是反饋電路,放大電路引入負反饋以改善電路的性能,信號產生器電路引入正反饋以實現振蕩。由于反饋作用,輸出端的電壓電流會影響輸入端的電壓電流,有的只有交流影響,有的只有直流影響,有的交直流影響共存,這種電壓電流相互影響關系使得電路分析計算更加復雜,學生更是難以想象這種作用對電路性能的影響。
(四)基本單元電路種類繁多性能各異難掌握盡管當今電子技術發展日新月異,新的電子產品層出不窮,電路系統的集成度越來越高,功能越來越全,但是構成這些電路系統核心的基本單元電路基本上沒有變化。掌握這些基本單元電路的電路結構,學會分析計算這些電路的性能指標,是模擬電子技術課程的學習目標。模擬電路系統的基本單元電路包括低頻電子電路和高頻電子電路。“模擬電子技術基礎”課程主要涉及低頻電子電路的分析與計算,其中包含了許多基本單元電路,如晶體三極管基本放大電路的三種組態;場效應管放大電路三種組態;功率放大電路;多級放大電路;差分式放大電路;電流源電路;反饋電路;集成運放電路及應用電路;穩壓電路等等。這些單元電路各有其基本的電路結構和性能特點,在分析計算時,考慮的細節問題不同,采用的近似方法也不同。如基本放大電路的作用是不失真地放大微小的輸入信號,采用微變等效電路模型進行分析計算,而功率放大電路的作用是輸出大功率,即在電路的輸出端得到盡量大的輸出電壓和輸出電流,常采用圖解法分析電路的功率問題;為了克服直接耦合多級放大電路的零點漂移問題,采用差分電路結構,等等。這么多的基本電路結構,在分析計算時要考慮的細節和方法,都是與實際需求相關,沒有統一的規律和方法可循,正因如此,學生在學習時往往感覺很凌亂,摸不著頭緒,不容易掌握其核心思想方法,碰到一些實際電路問題就容易不知所措。由于缺乏對實際電路的了解和見識,即便是照葫蘆畫瓢會計算各種電路的性能指標,但還是難以想象這些單元電路究竟是如何體現它的功能的。
三、化解難點的一些教學策略
(一)利用簡單二極管電路,引入非線性電路近似處理方法目前許多的模擬電子技術教材,在關于二極管、三極管和場效應管器件介紹這部分內容中,花了相當的篇幅描述器件的工作原理、特性曲線和主要參數,而在放大電路分析時才引入圖解法和微變等效電路模型方法。圖解法分析放大電路的工作過程是教學難點,學生往往對曲線之間的映射關系不清楚。其實圖解法是線性和非線性電阻電路的一種分析方法。我們可以在分析簡單二極管電路時,引入圖解法和一般非線性電阻電路的近似處理方法,使學生在頭腦中建立起非線性電阻電路分析的一般思路。
(二)強調單元電路分析的基本步驟,引導分析思路和方法前面提到,基本單元電路是構成各種實際電子系統的基石,掌握了基本單元電路的結構、工作原理和特性,就容易分析和設計具有實際功能的各種電子系統。面對眾多的結構和性能各異的基本單元電路,我們采用所謂“五步教學法”,即固定的5個步驟講解基本單元電路:
(1)電路功能和電路結構以實際功能需求為先導,或是在總結已學單元電路不足的基礎上,引出要學習的單元電路,強調電路結構的構思方法和特點,使學生在認識電路同時,也能對電路構成的基本規律有所了解。例如在學習功率放大電路時,一般的教學策略就是,先簡單說明單管甲類功放電路的效率低的原因,提高效率的途徑,從而引出互補對稱乙類功率放大電路結構。然后說明構成電路的結構要素和關鍵元件,以幫助學生認識和記憶。
(2)工作原理分析在這個環節,主要是定性分析電路中各個元件的作用,電路的工作過程,從而說明電路的功能。有些單元電路的學習,以定性分析為主,如負反饋放大電路的分類判斷,正弦波振蕩電路的分析等。反饋電路的分析和判斷,可以說是模擬電子技術學習的難中之難,針對具體電路進行判斷的過程是,首先要正確辨識反饋網絡和基本放大器的輸入端,然后判斷反饋網絡與輸入信號的位置關系,從而判斷是串聯或并聯反饋,再根據反饋量和輸出量的關系,判斷是電壓或電流反饋,最后根據瞬時極性法判斷是正反饋還是負反饋。以上判斷過程對負反饋放大電路和正弦波振蕩電路分析都適用,應該強調反饋量僅僅取決于輸出量,與輸入量無關這個基本出發點。
(3)主要參數分析計算在單元電路的學習中,有些電路要求掌握一些性能參數的計算,如放大電路靜態工作點和動態參數的計算、功放電路輸出功率和效率的計算,集成運放應用電路的分析計算,穩壓電路的輸出電壓計算等等。這些計算中都采用了工程近似方法,不同的電路分析采用不一樣的近似方法,如靜態工作點的計算在直流通路中進行,三極管的發射極正偏時,采用0.7V模型近似,而在求放大電路的放大倍數、輸入阻抗和輸出阻抗等動態參數時,三極管采用的是微變等效電路模型,這些問題,與前面討論的非線性電路近似處理方法聯系起來,就好理解啦。討論這些電路的計算問題時,一定要強調說明不同電路計算的近似方法和手段,學生才會有的放矢地加以運用。
(4)應用及注意事項單元電路都是構成實際電子產品的基本電路。為了加深學生對模擬電路的認識,提高學習興趣,激發探索精神,在講授一些單元電路時,可以適當舉例,說明這些電路在實際中的應用。如學習功放電路時,可以擴音器電路示例,在學習直流穩壓電源時,可以一個實際穩壓器電路為例,還有集成運放構成的各種應用電路等等。有兩種教學策略說明單元電路的應用,一是從引入實際電路開始進入單元電路的學習,在實際電路圖中框出單元電路;二是在學完后舉例說明單元電路的實際應用,這時應從應用的角度說明應用電路的構成原則、元器件參數的選擇、應用條件等注意事項,有條件的話,可在課堂上做實物演示或仿真演示。
(5)歸納小結對于每個單元電路講解的最后,都應該按照以上4個步驟進行歸納小結,使學生對該單元電路結構特點和功能的加深認識、對該電路的分析方法和手段加深印象。再通過例題講解或練習,使學生學會分析和應用。我們強調對單元電路結構的認識,這樣在分析一個具體的、復雜的實際電路圖時,就容易從中劃分出一個個的單元電路,然后根據單元電路的功能和連接關系,推測出該實際電路的功能,這也是分析實用電子系統的基本方法。
(三)仿真和實物實驗相配合,提高認知和動手能力電子技術是一門理論和實踐都很強的學科,要學好模擬電子技術,離不開配套的課后實驗環節。通過實物實驗,學生可以加深對知識的理解,同時學會使用常用電路測試儀表,了解電路測試技術,提高動手能力。但以往的課后實驗都是在單元電路學完后才開展的,在學習時仍然存在不好理解等問題。隨著計算機技術的飛速發展,以計算機輔助設計為基礎的電子設計自動化(EDA)技術已成為電子電路分析與設計的主要工具,EDA系統中所包含的虛擬仿真技術可以作為電子技術課堂教學有效的輔助手段,實現對單元電路的演示,幫助學生理解所學知識。我們在教學中采用了ElectronicsWorkbench(EWB)軟件,在課堂上演示基本放大電路、功放電路、振蕩電路等單元電路的功能,能夠形象地看到一些電路現象,如輸出波形的變化及影響因素等。現在有一種趨勢,就是電子技術的課程教學越來越軟化,甚至全部用EDA軟件仿真替代實物實驗,這是不可取的。我們認為模擬電子技術課程教學,一定要仿真和實物實驗相配合。在講授元器件時,把二極管、三極管、集成運放芯片等拿到課堂上展示。通過在面包板上搭建一個個實物電路,并通過實際儀器儀表對其進行測試和觀察,學生才能感受真實單元電路的魅力,提高認知和動手能力。
二、教學改革思路
(一)更新教學內容、加強教材建設針對模擬電子技術教學中存在的內容多、學時少的矛盾,以及教材理論多、應用少的矛盾。我們將理論知識與實踐技能相融合,改革傳統的理論與實踐相分離的情況,重新構建模擬電子技術課程教學內容,選擇與日常生活密切相關的實際的電子產品為項目,將模擬電子技術的知識點與技能點分散到項目中,讓學生邊做邊學,學做合一,有利于提高學生的動手能力和解決實際問題的能力。
1.構建教學內容的指導思想及基本理念。該課程是電類專業的重要專業基礎課,十分強調技術的實際應用,并且具有工程性質,對電類專業的人才培養起著至關重要的作用。我們以“強化能力、重在應用”為指導思想。課程設計的思路是以“職業能力培養為核心”,以“技能訓練為主線,以理論知識為支撐”。在教學內容選擇上以職業崗位能力分析和國家職業技能的要求為依據來進行教學內容的選取。在確定了《模擬電子技術》課程的技能要求后,再以各類電子電路為載體精選教學內容。
2.課程內容設計。首先深入企業調研,以市場調研為基礎,定位專業崗位,明確專業培養技能。我們將理論知識與實踐技能相融合,改革傳統的理論與實踐相分離的情況,為此我們打破了模擬電子技術這門課原有的知識體系,重新構建模擬電子技術課程教學內容,將模擬電子技術的知識點與技能點分散到項目中,本課程的所有項目均來自于實際的電子產品,與日常生活密切相關,學生易于接受。
3.教材建設。采用實際的電子產品作為教學載體,采用項目導向的編寫模式,對傳統的教學內容進行了精選與整合,精簡和優化了經典的模擬電子技術基礎知識,將各知識點融入到各項目中,合理安排學科所需的知識點,恰到好處地處理重點和難點內容。使完成工作任務和講授相關知識同步進行,有助于學生掌握模擬電子技術的相關知識和技能,重視培養學生的實際工程應用能力和創新能力。
(二)多種教學方法和教學手段并存,調動學生學習積極性
1.多媒體教學。多媒體教學是指在教學過程中,根據教學目標和教學對象的特點,通過教學設計,合理選擇和運用現代教學媒體,并與傳統教學手段有機組合,共同參與教學全過程,以多種媒體信息作用于學生,形成合理的教學過程結構,達到最優化的教學效果。課程教學中采用傳統板書與多媒體相結合,取得較好的教學效果。對于基本原理和公式采用板書推導,以便學生思考與分析;對于復雜的動態過程采用動畫來演示,如PN結中電子和空穴的擴散與復合,三級管內部多數載流子和少數載流子的運動等,采用flas演示學生可以清楚的理解其工作原理。
2.仿真教學與實物裝調相結合。仿真教學與實物裝調相結合極大的提高了學生的學習興趣,仿真教學是具有綜合作用的教育手段,學生置身于仿真環境中,可以充分調動感覺,運動和思維,提高了學習效率。課程講授中,針對項目首先進行仿真演示,使學生能夠直觀觀察到項目功能,對于項目中各單元電路功能進行分塊演示,學生對于電路的結構和功能有直觀的認識。如講授助聽器項目,采用multisim軟件進行仿真,一方面,讓學生通過仿真能看到調整時的變化過程,有利于學生對知識點的掌握;另一方面,現代企業電子電路的設計過程先進行仿真,然后進行實物測試,仿真教學與實物測試相結合,有利于學生與今后的工作過程聯系在一起,也為加強職業技能打下良好的基礎。
2要引導學生進行思維方式的轉變
模電作為一門技術基礎課,有其自有的特點和規律,其課程更重視理論與實踐的結合。一般教學計劃都是電工基礎安排在模電課程之前來作為模電的基礎課程,但如果不加分析地用電工基礎的分析方法去分析模電,可能不會得到正確的結論。模電的理論有其自身的特點,表現在:第一,模電主要的電子器件二級管、三級管都是非線性器件,這與線性電路的分析和計算是有很大區別。第二,模電的分析都是直流加交流的分析方法,即直流通道和交流通道。直流通道決定靜態工作點,而交流通道是信號的通道。第三,反饋網絡是模電經常使用的電路,不管是運算放大器還是振蕩器都必須有反饋網絡的構成。以上幾點正是學生學習模電的難點,因此在講課過程中,要讓學生了解這些特點與難點,調整思維方式和學習方法,使學生能夠正確把握這門課程的學習特點。以下通過幾個實例說明如何引導學生思維方式的轉變。
2.1非線性電路與估算
在模電中常用的二極管、三極管的伏安特性為非線性,一般稱為非線性元件,而電阻、直流電源的伏安特性為線性,一般稱為線性元件。在模電中線性元件與非線性元件共同組成各種電路,那么電路的計算問題在電工基礎中并未涉及,那么計算這種電路目前使用估算法、圖解法。有的同學往往提出為什么不用解析法,而那樣計算的不是更精確嗎?在講解這類問題時要給學生講清楚估算法在工程計算中是非常重要的,它能使有些計算問題變得簡單,能較快地解決實際問題,而用解析法,一是目前學生的數學知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數學的方法解決,但過程過于繁雜,雖然計算精度高,但與估算結果差距不大。因此在這里要讓學生思維方式有一個轉變。
2.2放大電路的直流通路與交流通路
在模電的放大電路中,直流通路和交流通路的分析也是模電獨特的電路分析方法,由于二極管、三極管中PN結死區電壓的存在,必須在交流信號通過放大電路時有一個直流電壓及電流的存在,這樣才能保證交流信號不失真地通過放大電路。這也是學生需思維轉變的一個重要方面。對于三極管、電阻、電容、電感、電源等電子元器件,它們分別在直流電及交流信號激勵作用下的不同響應決定了它們在直流電及交流信號中所起的不同作用,這些都是分析復雜放大電路的基礎。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學生能夠學習好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學生的整體水平
由于模電是一門與實踐聯系非常密切的技術基礎課,通過一些綜合實驗來提升學生的理論水平和實踐技能是非常重要的,因此在課程講完之后,筆者就安排一個超外差式收音機綜合實驗來提升學生模電的理論水平和實踐能力。讀圖——提升學生的讀圖能力,課上講的模電電路一般是各類單元電路,如共射基本放大電路、振蕩電路、功率放大電路等。通過綜合實驗課可以將各個電路串成一個整體,筆者通過對一個超外差式收音機電路圖進行整體講解和分析,來提升學生模電電路的整體分析能力。一般超外差式收音機的電路組成為變頻級——中放級——檢波級——低頻放大級——功率放大級,對照理論教學所講授的內容,變頻級對應振蕩電路及基本放大電路,而該放大電路又工作在非線性區屬非線性放大,這樣才能混頻輸出差頻信號,在這里還要補充講解一下放大電路的非線性特性及應用,這樣使學生對三極管有了更深刻的認識,平時常常強調放大電路要工作在線性區,似乎非線性區是不可用的、多余的,但通過這樣一個實例讓學生明白,三極管放大電路工作在線性工作區時可進行線性放大,工作非線性區時可以進行混頻等應用。這樣一級一級來分析后面的中頻放大電路、檢波電路、低頻放大電路、功率放大電路等。實踐證明,通過整體電路的分析與講解,學生的讀圖和分析能力得到了明顯的提高。
2要引導學生進行思維方式的轉變
模電作為一門技術基礎課,有其自有的特點和規律,其課程更重視理論與實踐的結合。一般教學計劃都是電工基礎安排在模電課程之前來作為模電的基礎課程,但如果不加分析地用電工基礎的分析方法去分析模電,可能不會得到正確的結論。模電的理論有其自身的特點,表現在:第一,模電主要的電子器件二級管、三級管都是非線性器件,這與線性電路的分析和計算是有很大區別。第二,模電的分析都是直流加交流的分析方法,即直流通道和交流通道。直流通道決定靜態工作點,而交流通道是信號的通道。第三,反饋網絡是模電經常使用的電路,不管是運算放大器還是振蕩器都必須有反饋網絡的構成。以上幾點正是學生學習模電的難點,因此在講課過程中,要讓學生了解這些特點與難點,調整思維方式和學習方法,使學生能夠正確把握這門課程的學習特點。以下通過幾個實例說明如何引導學生思維方式的轉變。
2.1非線性電路與估算
在模電中常用的二極管、三極管的伏安特性為非線性,一般稱為非線性元件,而電阻、直流電源的伏安特性為線性,一般稱為線性元件。在模電中線性元件與非線性元件共同組成各種電路,那么電路的計算問題在電工基礎中并未涉及,那么計算這種電路目前使用估算法、圖解法。有的同學往往提出為什么不用解析法,而那樣計算的不是更精確嗎?在講解這類問題時要給學生講清楚估算法在工程計算中是非常重要的,它能使有些計算問題變得簡單,能較快地解決實際問題,而用解析法,一是目前學生的數學知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數學的方法解決,但過程過于繁雜,雖然計算精度高,但與估算結果差距不大。因此在這里要讓學生思維方式有一個轉變。
2.2放大電路的直流通路與交流通路
在模電的放大電路中,直流通路和交流通路的分析也是模電獨特的電路分析方法,由于二極管、三極管中PN結死區電壓的存在,必須在交流信號通過放大電路時有一個直流電壓及電流的存在,這樣才能保證交流信號不失真地通過放大電路。這也是學生需思維轉變的一個重要方面。對于三極管、電阻、電容、電感、電源等電子元器件,它們分別在直流電及交流信號激勵作用下的不同響應決定了它們在直流電及交流信號中所起的不同作用,這些都是分析復雜放大電路的基礎。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學生能夠學習好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學生的整體水平
由于模電是一門與實踐聯系非常密切的技術基礎課,通過一些綜合實驗來提升學生的理論水平和實踐技能是非常重要的,因此在課程講完之后,筆者就安排一個超外差式收音機綜合實驗來提升學生模電的理論水平和實踐能力。讀圖——提升學生的讀圖能力,課上講的模電電路一般是各類單元電路,如共射基本放大電路、振蕩電路、功率放大電路等。通過綜合實驗課可以將各個電路串成一個整體,筆者通過對一個超外差式收音機電路圖進行整體講解和分析,來提升學生模電電路的整體分析能力。一般超外差式收音機的電路組成為變頻級——中放級——檢波級——低頻放大級——功率放大級,對照理論教學所講授的內容,變頻級對應振蕩電路及基本放大電路,而該放大電路又工作在非線性區屬非線性放大,這樣才能混頻輸出差頻信號,在這里還要補充講解一下放大電路的非線性特性及應用,這樣使學生對三極管有了更深刻的認識,平時常常強調放大電路要工作在線性區,似乎非線性區是不可用的、多余的,但通過這樣一個實例讓學生明白,三極管放大電路工作在線性工作區時可進行線性放大,工作非線性區時可以進行混頻等應用。這樣一級一級來分析后面的中頻放大電路、檢波電路、低頻放大電路、功率放大電路等。實踐證明,通過整體電路的分析與講解,學生的讀圖和分析能力得到了明顯的提高。