張群 唐正林
【摘要】對高職電子類專業(yè)的學生來說,學習模擬電子技術(shù)課程感到較難的原因有學習抓不住重點,理實分家。如果教師教學中能啟發(fā)學生樹立電路模塊化的學習思維,圍繞電路的組建、調(diào)試把握必須的理論重點,或許會讓模電課程學習變得簡單些。
【關(guān)鍵詞】模擬電路 模塊 理論 實驗
模擬電子技術(shù)課程是高職電子類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,學生在學習這門課程時普遍感覺較難,對這門課的一些概念感覺深奧難懂,對各種電路的變化形式覺得迷糊,究其原因,除了我校高職學生學習基礎(chǔ)普遍較弱外,主要還有三點原因,一是在理論學習中不會抓重點,有時鉆人一個小問題而不能自拔,放大了學習難度;二是理實學習分家,不能預期實驗應達到何結(jié)果,對實驗現(xiàn)象不能主動從理論角度進行分析;三是課后不復習,作業(yè)不及時完成。其中第三點屬于學習態(tài)度和學習習慣問題,本文著力探討采用模塊化教學來解決前兩個問題。
一、功能模塊的識別
在學習模擬電子技術(shù)課程初期,首先應該讓學生了解典型電子信息系統(tǒng)由信號的提取、信號的預處理與加工、A/D轉(zhuǎn)換、計算機或其它數(shù)字系統(tǒng)、D/A轉(zhuǎn)換、信號的驅(qū)動與執(zhí)行等部分組成,對于模擬信號最基本的處理是放大,而放大電路是構(gòu)成各種模擬電路的基礎(chǔ)。
在電子系統(tǒng)中,常用的模擬電路及其功能如下:
1、放大電路:用于信號的電壓、電流或功率放大。
2、濾波電路:用于信號的提取、變換或抗干擾。
3、運算電路:用于信號的比例、加、減、乘、除、積分、微分等運算。
4、信號轉(zhuǎn)換電路:用于信號的轉(zhuǎn)換。如將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號或?qū)㈦娏餍盘栟D(zhuǎn)換為電壓信號、將交流信號變換為直流信號或?qū)⒅绷餍盘栕儞Q為交流信號等等。
5、信號發(fā)生電路:用于產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波信號等等。
6、直流電源:用于將交流電轉(zhuǎn)換為不同輸出電壓和輸出電流的直流電。供給各種電子電路的供電電源。
在明確了各模塊名稱及功能后,學生在模擬電子技術(shù)課程學習中容易將各模塊電路區(qū)別開來,也就易于電路的識讀。
二、各模塊的理論學習
這門課人門學習時有一個很清晰的線索:半導體材料的性質(zhì),半導體構(gòu)成的元件,半導體元件組成的放大電路,處理電路。前后緊密相連,環(huán)環(huán)相扣,圍繞著一個核心問題即模塊化電路:信號的放大,運算,處理,轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生。在學習的時候,要從應用角度多想想,模塊電路是作什么用的,組成模塊的元器件有何特性及作用,如何讓元器件正常工作而不致?lián)p壞?針對元器件,要重點關(guān)注其特性、作用、參數(shù)及好壞判斷。因此在元器件的學習過程中,重點把握與其特性、作用、好壞判斷相關(guān)的理論,參數(shù)的理解放在電路中去分析是否可行更好。
在模塊電路的分析過程中,需要掌握一些基本概念,理解一些參數(shù)的物理意義。比如說,什么是輸入電阻,什么是輸出電阻,為什么要求輸入電阻,輸出電阻,如何求解等。要理解重要參數(shù)的正確含義,切不可在沒完全弄懂的情況下混過去,這樣到以后反而更加麻煩。
在掌握基本概念的同時也要掌握基本分析方法。比如,在求Q點時需要用直流通路,在求動態(tài)參數(shù)時需要小信號等效電路,對于基本的共射極放大電路和分壓式帶射極偏置電阻的放大電路,其求Q點參數(shù)的順序是不同的。在對運放線性應用電路不熟悉的情況下,可用運放線性應用的特點進行分析。
除了基本概念、基本分析方法外,必須清楚各個功能模塊內(nèi)有哪些基本電路,如放大電路中有共射極放大電路,乙類雙電源互補功率發(fā)大電路,差分電路等。要掌握它們的工作原理,結(jié)構(gòu)特點,性能特點。唯有如此,才能對它們的改進電路和類似電路做進一步的分析。
三、各模塊的實驗及分析
模電的實驗是非常重要的,在實驗中會出現(xiàn)各種各樣的問題,如果針對出現(xiàn)的問題盡可能的找出理論依據(jù),那模擬電子技術(shù)課程的學習效果就會有質(zhì)的飛躍。
模擬電子技術(shù)的各功能模塊的學習最好都有一個實驗,實驗安排時間緊靠相關(guān)理論的學習,如果學時允許的話,安排多一點、復雜實驗安排4學時會更好些。
在放大電路模塊實驗中可選擇三極管共射極放大電路,讓學生先判斷三極管的好壞、電位器好后再組建電路,先測三極管的靜態(tài)工作點,判斷其工作狀態(tài),再輸入正弦交流信號,用示波器觀測輸入與輸出信號波形,在這個實驗中,學生應該用倒相放大的結(jié)論判斷電路工作是否正常,如果出現(xiàn)輸出波形失真,又要分析是何原因,可能是三極管的靜態(tài)工作點不合適導致了截止失真或飽和失真,如果截止和飽和失真同時發(fā)生,怎么都調(diào)不過來時,那就要減小輸入信號,或者在發(fā)射極接入一個電阻來解決,而后者又涉及到負反饋降低放大倍數(shù)的理論,當輸出信號正常之后,測試負載開路輸出和連接負載時輸出電壓的大小,可計算輸出電阻的大小,而計算的理論基礎(chǔ)又與輸出電阻的定義有關(guān),與電壓信號源與內(nèi)阻串聯(lián)的模型有關(guān)。
在運算電路模塊的實驗中可多安排幾個運算電路。在運放的積分電路實驗中,應讓學生先判斷核心器件運放的好壞,好壞的判斷涉及電壓跟隨器,在積分電路的實驗中,可能不會出現(xiàn)應有的積分結(jié)果,例如運放反相輸入端接入方波信號,輸出該為三角波,而實際出現(xiàn)的一條直線,測量輸出電壓大小,始終是運放的最大輸出電壓,分析原因是因為接入的方波信號低電平為。而不是負電壓,導致出現(xiàn)了積分飽和,而在積分電容端并聯(lián)電阻后,輸出波形變?yōu)榻其忼X波,因為積分電容有了放電回路。
四、結(jié)語
在高職模擬電子技術(shù)課程的學習中,要能區(qū)分出各功能模塊,各模擬下有哪些基本電路,心里一定要有數(shù),圍繞元器件的測量、電路組建、調(diào)試來找出支撐理論來學習,就一定能把握學習重點了,實驗時再主動用理論來進行分析相關(guān)現(xiàn)象,找出解決辦法,課程的學習也會變得簡單些了。
參考文獻:
[1]模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2015.