時間:2023-03-22 17:37:15
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇模擬電子技術(shù)論文,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
1.1以職業(yè)崗位能力分析和國家職業(yè)技能的要求為依據(jù)來進行教學(xué)內(nèi)容的選取
對電氣自動化技術(shù)專業(yè)職業(yè)崗位能力進行分析,《模擬電子技術(shù)》課程專業(yè)技能有:電子元器件應(yīng)用技能,電子電路應(yīng)用技能,電子電路設(shè)計技能,電子產(chǎn)品安裝、調(diào)試及初步開發(fā)技能;《模擬電子技術(shù)》課程能力拓展有:本課程工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力。在確定了《模擬電子技術(shù)》課程的技能要求后,再以各類電子電路為載體,來確定教學(xué)內(nèi)容。
1.2教學(xué)內(nèi)容的選取充分體現(xiàn)職業(yè)技能和綜合素質(zhì)訓(xùn)練的特點
通過對企業(yè)職業(yè)崗位的調(diào)研,根據(jù)高職高專教學(xué)理論及職業(yè)崗位知識能力要求分析本課程,把實用電子電路如直流穩(wěn)壓電源、晶體管延時釋放電路、正弦波振蕩電路、音頻功率放大器等電子產(chǎn)品的制作與調(diào)試作為教學(xué)的主線,按電路的結(jié)構(gòu)進行剖析,分解成若干個項目,每一個項目中又用若干個任務(wù)來承載,以任務(wù)驅(qū)動式的方式,體現(xiàn)對學(xué)生職業(yè)技能和綜合素質(zhì)的訓(xùn)練。
1.3構(gòu)建《模擬電子技術(shù)》課程體系
首先,《模擬電子技術(shù)》課程要學(xué)習(xí)基本電子器件,這部分內(nèi)容要突出各種電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作特性、主要參數(shù)及應(yīng)用這條主線;其次,電子電路部分,要從靜態(tài)和動態(tài)的角度分析電路的工作情況,這部分內(nèi)容要突出放大電路的三種組態(tài)這條主線。
2多種教學(xué)方法和手段在課程教學(xué)中的有機結(jié)合
2.1傳統(tǒng)板書教學(xué)與多媒體技術(shù)教學(xué)相結(jié)合
《模擬電子技術(shù)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,理論教學(xué)是必要的而且是重要的,學(xué)生只有掌握了必須的和夠用的基本理論,才能進行實踐活動。傳統(tǒng)的理論教學(xué)手段是“粉筆+板書”的模式,這種教學(xué)手段便于學(xué)生與教師的直接交流,有效信息保留的時間長,便于學(xué)生思考和記筆記,特別是對電子電路圖的來龍去脈有清晰的理解和認識,但畫圖費時間,影響了教學(xué)的進程,教學(xué)效率較低。采用電化多媒體教學(xué),教師能從大量的板書解脫出來,可以預(yù)先將大量的教學(xué)信息存儲起來,并且可以反復(fù)取出,不斷加深學(xué)生的印象,但有效信息保存的時間過短,不利于學(xué)生的思考和記筆記。實踐證明,傳統(tǒng)板書教學(xué)手段在模電教學(xué)中,優(yōu)勢更明顯,特別對高職學(xué)生來說,更加適用,故筆者堅持一堂課三分二時間用板書教學(xué),三分之一時間用多媒體教學(xué)。
2.2引入實例,激發(fā)求知欲望
目前,大部分高職學(xué)生對理論學(xué)習(xí)興趣不大,如果不改進教學(xué)方法,勢必會使學(xué)生越來越厭學(xué),到頭來大部分學(xué)生理論不懂,技能也不會。因此,根據(jù)高職學(xué)生的職業(yè)要求和模電在日常生活中的應(yīng)用情況,在課堂教學(xué)中應(yīng)該努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,古語云:“好之者不如樂之者”,這充分說明,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣對學(xué)好一門課程的重要性。因此在每一個課程單元的講授中,都需引入與之相關(guān)的示例,譬如,講授到二極管這一單元時,先引入實際中的直流穩(wěn)壓電源這一實例,可以是實物也可以是圖片,再說明沒有二極管,也就不可能得到直流電源,學(xué)生的興趣上來后,再講解二極管的基本結(jié)構(gòu)、工作特性及主要參數(shù),這樣可以讓學(xué)生在精神振奮中愉快地接收這個知識單元。
2.3精心備課、激情講解
對于高職學(xué)生來說,精心備課、激情講解尤為重要,因為高職學(xué)生基礎(chǔ)相對較差,理論知識的接受相對緩慢,稍不留意,就會出現(xiàn)上課講話或打瞌睡的情況,激情的講解,巧妙的提問可以緩解這種現(xiàn)象。2.4反復(fù)練習(xí),進行章節(jié)測試在平時的教學(xué)中,根據(jù)內(nèi)容的重、難點,反復(fù)練習(xí),從而達到鞏固所學(xué)知識的目的。嚴格的練習(xí)和測驗,還能使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和嚴肅認真的學(xué)習(xí)態(tài)度。
2.5進行課外質(zhì)疑
課后立即抽一部分學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進行質(zhì)疑,以反思教與學(xué)的情況,同時也帶動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。
2.6組織班級學(xué)習(xí)小組
高職學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性相對較差,為了改變這種現(xiàn)象,先組織一部分班級學(xué)習(xí)成績較好的同學(xué),成立學(xué)習(xí)小組,每周活動一次,任課教師到場指導(dǎo),以部分帶動全部,班級的學(xué)習(xí)積極性有了很大的提高。
2.7學(xué)生模擬講課
提前一周把需要模擬講課的內(nèi)容告知學(xué)生,模擬講課的時間控制在10分鐘左右,學(xué)生準備教案,老師檢查并提出修改意見,學(xué)生講完后,進行學(xué)生互評、教師點評、教學(xué)補充。這樣有助于鍛煉和提高學(xué)生的社會交際能力;有助于學(xué)生表達能力的提高;有助于營造教學(xué)相長的學(xué)習(xí)氛圍;有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
2.8進行課外制作
精選10個左右實際應(yīng)用電路,如:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、水位開關(guān)、觸摸開關(guān)、聲光控節(jié)能燈、耳放電路、音頻功率放大器等。在講授相應(yīng)部分的理論內(nèi)容之前開始布置題目,這樣學(xué)生就會帶著問題聽課,要我學(xué)變成了我要學(xué)。該部分理論內(nèi)容講授完后,學(xué)生就要去購買元器件,進行焊接制作,在制作過程中,學(xué)生對實際的電子元器件的工作原理、主要參數(shù)、管腳判別就有了新的認識。要求每個學(xué)生單獨制作,一周后老師進行驗收,并記錄平時成績。沒有通過的,展開討論,查找原因,這樣既鍛煉了學(xué)生的動手能力又促進了理論的學(xué)習(xí)。
2.9參加技能大賽
提升創(chuàng)新能力、實際工程應(yīng)用能力和團結(jié)協(xié)作能力在班級成立興趣小組,利用課外時間進行科技活動,指導(dǎo)他們繪制PCB板圖,并利用制版機設(shè)備自行加工制造PCB板,使學(xué)生掌握電子線路設(shè)計的全過程,為他們以后參加各類電子設(shè)計大賽打下良好的基礎(chǔ)。
2.10仿真訓(xùn)練
利用EWB仿真軟件對模擬電子技術(shù)中的單元電路進行仿真。由于教學(xué)時數(shù)的限制,教師在課堂上只須簡要的講解該軟件的使用方法,其余留給學(xué)生自學(xué)。每講完一個單元電路,就布置EWB仿真作業(yè),并記錄平時成績,這樣能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和方法能力。
3實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
《模擬電子技術(shù)》課程作為一門應(yīng)用技術(shù),具有很強的實踐性,必須加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生技能的重要途徑,能夠有效地提高學(xué)生分析問題、解決問題及理論聯(lián)系實踐的綜合素質(zhì)。實驗必須由驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗三部分組成。目前,大部分學(xué)校都是教師少、實驗時間短(一個實驗基本上是兩節(jié)課),為了解決這個矛盾,要求學(xué)生實驗前必須預(yù)習(xí)。每個實驗就是一個項目,實驗的每一步就是一個子項目,指導(dǎo)教師在實驗過程中,對每一個子項目進行驗收,現(xiàn)場評分,這樣極大地提高了學(xué)生實驗的積極性,對提前做完的學(xué)生,加做實驗,驗收通過后加分。
4考核方式的改革
考核模式不但要注重理論,還要注重技能的考核,這樣才能使教師的教學(xué)重點放在必要的理論與技能并重培養(yǎng)上來。具體考核模式為:綜合成績(100分)=理論考試成績(40分)+平時成績(考勤、作業(yè)、EWB仿真,課堂提問,10分)+課外質(zhì)疑及學(xué)習(xí)小組活動(10分)+課外制作作品(20分)+實驗(20分),其中,任何一項成績達不到本身所占成績的60%,視為綜合成績不及格。這樣能使學(xué)生自始至終地重視整個教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。
5結(jié)語
高職院校的學(xué)生并不擅長純理論的學(xué)習(xí),如果在學(xué)習(xí)模電這門課程時,先進行一些感性認識的教學(xué)環(huán)節(jié),他們往往更容易學(xué)習(xí)這門課程。科學(xué)家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”。因此,在講授模電這門課程時,在講完緒論以后首先由老師做一些電子方面的趣味實驗,以激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心,以增強學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性。如果有條件讓學(xué)生到實驗室動手做一些較簡單的電子實驗,這些實驗不僅能提高興趣,又讓他們認識了一些電子器件及特性,使今后在講授各種電子器件時不再空洞乏味。
2要引導(dǎo)學(xué)生進行思維方式的轉(zhuǎn)變
模電作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課,有其自有的特點和規(guī)律,其課程更重視理論與實踐的結(jié)合。一般教學(xué)計劃都是電工基礎(chǔ)安排在模電課程之前來作為模電的基礎(chǔ)課程,但如果不加分析地用電工基礎(chǔ)的分析方法去分析模電,可能不會得到正確的結(jié)論。模電的理論有其自身的特點,表現(xiàn)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(qū)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(tài)工作點,而交流通道是信號的通道。第三,反饋網(wǎng)絡(luò)是模電經(jīng)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(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成。以上幾點正是學(xué)生學(xué)習(xí)模電的難點,因此在講課過程中,要讓學(xué)生了解這些特點與難點,調(diào)整思維方式和學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生能夠正確把握這門課程的學(xué)習(xí)特點。以下通過幾個實例說明如何引導(dǎo)學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)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(chǔ)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(xué)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(xué)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(xué)生的數(shù)學(xué)知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數(shù)學(xué)的方法解決,但過程過于繁雜,雖然計算精度高,但與估算結(jié)果差距不大。因此在這里要讓學(xué)生思維方式有一個轉(zhuǎn)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(jié)死區(qū)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(xué)生需思維轉(zhuǎn)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(yīng)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(fù)雜放大電路的基礎(chǔ)。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學(xué)生能夠?qū)W習(xí)好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學(xué)生的整體水平
由于模電是一門與實踐聯(lián)系非常密切的技術(shù)基礎(chǔ)課,通過一些綜合實驗來提升學(xué)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(xué)生模電的理論水平和實踐能力。讀圖——提升學(xué)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(xué)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(xué)所講授的內(nèi)容,變頻級對應(yīng)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(qū)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(yīng)用,這樣使學(xué)生對三極管有了更深刻的認識,平時常常強調(diào)放大電路要工作在線性區(qū),似乎非線性區(qū)是不可用的、多余的,但通過這樣一個實例讓學(xué)生明白,三極管放大電路工作在線性工作區(qū)時可進行線性放大,工作非線性區(qū)時可以進行混頻等應(yīng)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(xué)生的讀圖和分析能力得到了明顯的提高。
4結(jié)束語
將EDA仿真軟件應(yīng)用于模擬電子技術(shù)理論和實踐教學(xué),提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。通過仿真電路和波形顯示,加深學(xué)生對理論的理解,有效解決模擬電子技術(shù)理論概念抽象,電路分析復(fù)雜的難題。同時通過EDA技術(shù)的引入,引導(dǎo)學(xué)生進行基本電路的分析和設(shè)計,為實際電路的設(shè)計應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
2.EDA技術(shù)在模擬電子技術(shù)理論教學(xué)中的應(yīng)用
EDA即電子設(shè)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(tǒng)級到物理級的設(shè)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(shè)計功能且一年級時曾作為學(xué)生的自修課程,本次教學(xué)研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術(shù)的理論教學(xué)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(gòu)建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數(shù)據(jù)直觀展示各種參數(shù)變化和虛擬故障對電路靜態(tài)動態(tài)性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學(xué)生對理論知識的理解,還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課堂教學(xué)效果。例如在模擬電子教學(xué)中第一次講解共射放大電路時,很多同學(xué)對放大線路中各個節(jié)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(jié)點信號的相位關(guān)系如何覺得難以理解。傳統(tǒng)教學(xué)中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學(xué)生難懂,費事費力效果卻不好?,F(xiàn)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(shè)置模型參數(shù),觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節(jié)點2波形)和輸出信號(節(jié)點5波形)的反相關(guān)系,并且根據(jù)波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數(shù)。節(jié)點2和節(jié)點4波形是靜態(tài)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(zhuǎn)化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學(xué)生的腦海里留下深刻的印象,教學(xué)效果事半功倍。教學(xué)過程的前期,可以在課堂上現(xiàn)場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學(xué)生逐漸掌握Multisim的使用。在教學(xué)過程的中后期,隨著學(xué)生對Multisim軟件的熟悉,為了節(jié)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(diào)用即可。通過這種理論教學(xué)和軟件演示相輔相成的教學(xué)方式,使得學(xué)生把電路原理、工作波形和數(shù)學(xué)關(guān)系等緊密結(jié)合在一起,全面掌握模擬電路的基礎(chǔ)理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術(shù)在模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)中的應(yīng)用
模擬電子技術(shù)在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,實踐教學(xué)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(xué)中一部分基礎(chǔ)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(xué)生動手能力的目的。這就使得學(xué)校教學(xué)比工程實際滯后,不利于工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng),造成學(xué)生眼高手低,進一步影響學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展。因此,模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結(jié)合,先采用軟件對實驗進行設(shè)計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學(xué)生對理論的理解,又突出了學(xué)生的動手能力。實踐教學(xué)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(xué)生對書本基礎(chǔ)理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學(xué)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(tài)工作點對電路動態(tài)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(shù)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(tài)工作點的元件參數(shù)進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續(xù)改變元件參數(shù)對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術(shù)課程設(shè)計,要求學(xué)生自己分析設(shè)計一個較大規(guī)模復(fù)雜模擬電路,給出嚴格的設(shè)計思路、理論推導(dǎo)和元件選型依據(jù),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(fā)揮學(xué)生的主體作用,調(diào)動學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性,提高學(xué)生對模擬電路的認識分析能力和創(chuàng)造能力。
4.結(jié)論
本征半導(dǎo)體摻雜后就是雜質(zhì)半導(dǎo)體,非四價原子與四價原子在形成共價鍵中,得到電子成為負離子,失去電子成為正離子。N型半導(dǎo)體就是本征半導(dǎo)體摻入施主雜質(zhì)所形成的,一個施主雜質(zhì)原子在形成一個自由電子過程中變成了一個固定而不能移動的正離子,電子則為多數(shù)載流子,而本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴只是少數(shù)載流子。相反,P型半導(dǎo)體則是本征半導(dǎo)體摻入受主雜質(zhì)形成的,一個受主雜質(zhì)原子在形成一個空穴過程中變成了一個固定而不能移動的負離子,空穴則為多數(shù)載流子,而本征激發(fā)產(chǎn)生的電子只是少數(shù)載流子。正是本征半導(dǎo)體摻雜后的得與失,使得雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子數(shù)量有了量以及性質(zhì)的改變,相對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力有了一定的提高,但并沒有帶來質(zhì)的改變,所以,一般不會作為普通導(dǎo)體應(yīng)用。
二、PN結(jié)的失與得
PN結(jié)就是得與失的產(chǎn)物。P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)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(qū)的電子擴散到P區(qū),P區(qū)的空穴擴散到N區(qū),在交界區(qū)域原有的電中性被破壞,P區(qū)失去空穴留下了不能移動的雜質(zhì)負離子,N區(qū)失去電子留下不能移動的雜質(zhì)正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區(qū)與N區(qū)交界面附近,形成空間電荷區(qū)。空間電荷區(qū)的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當(dāng)多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態(tài)平衡時,交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū),即PN結(jié)。兩種不同極型的雜質(zhì)半導(dǎo)體在交界面失去多子的過程,得到了一種導(dǎo)電性能獨特于雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的介質(zhì),帶來了半導(dǎo)體導(dǎo)電能力質(zhì)的突變,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,即正向偏置?dǎo)通,反向偏置截止。復(fù)合的PN結(jié),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(dǎo)電性能表現(xiàn)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(gòu)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象,而沒看到“失”的本質(zhì)。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(dān)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?nèi)粘J褂玫氖找魴C,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(fā)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(zhì)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(zhì)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(guān)系,直接耦合是多級放大電路的典型結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(fù)合而成,表現(xiàn)在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數(shù)一致。差分電路從理論到實用經(jīng)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(jié)構(gòu)不變。通過電路分析不難得出結(jié)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??梢姡罘蛛娐吠ㄟ^“失去”硬件(增加結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(shù)中,它們?nèi)Q于放大電路組態(tài)、晶體管特性、電源以及應(yīng)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(shù)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(yīng)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(fā)現(xiàn),提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當(dāng)放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數(shù),放大電路的放大倍數(shù)增大幾倍,相應(yīng)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(qū)體電阻小、發(fā)射結(jié)與集電結(jié)電容效應(yīng)小的高頻放大管??梢?,放大電路帶寬增益積概念表現(xiàn)了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應(yīng)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(shù)應(yīng)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(huán)增益相對開環(huán)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(shù)指標得到了極大的改善,表現(xiàn)在增益的穩(wěn)定性得到了提高;環(huán)內(nèi)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(yīng)的改善。如電壓串聯(lián)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(wěn)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(huán)增益相對開環(huán)增益進一步增大,這是信號發(fā)生電路擾動起振的必然要求。信號發(fā)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(wǎng)絡(luò)(RC或LC選頻網(wǎng)絡(luò))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(shè)置輸出穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)。可見,信號發(fā)生電路由放大電路、正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)三部分組成。穩(wěn)幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發(fā)生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態(tài)平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術(shù)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
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量
考慮到針對物理專業(yè)的課程學(xué)時數(shù)少,但內(nèi)容多,重點和難點多,而學(xué)生動手能力較弱,過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況,整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),逐步減少理論學(xué)時,增加實驗學(xué)時,使二者比例達到一個最合理值。刪減部分陳舊知識,融入新技術(shù)的應(yīng)用,以理論為基礎(chǔ),強調(diào)應(yīng)用,將理論與實踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。
2.教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點
全國各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強,知識點豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,由童詩白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。
3.核心突出內(nèi)容的取舍
模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實生活中大多信號較為微弱的模擬信號,所以要進行信號的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時,現(xiàn)實生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,尤其是放大電路部分。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
1.教學(xué)方法多元化
在選擇教學(xué)方法的時候,要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認識,以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性為目的。比如在講授“反饋”概念時,我們可以運用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中,也需多運用啟發(fā)式教學(xué)法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發(fā)學(xué)生進行積極的思考,變被動接收為主動學(xué)習(xí)。
2.充分利用仿真軟件
因為師范生最在意教學(xué)形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識,枯燥的形式會讓師范生認為理論與實際相差太遠,進而對電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時,利用計算機仿真技術(shù),將虛擬電子實驗引入課堂教學(xué)中,可以隨時進行電路連接、仿真和測量,增強了教學(xué)的直觀性、形象性和生動性,有助于加強課堂互動,激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而實現(xiàn)了理論教學(xué)和實踐教學(xué)的有機結(jié)合。
三、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)
1.實驗準備
首先在開展實驗之前,在理論課堂上通過多媒體課件,使學(xué)生們對常用電子儀器、半導(dǎo)體元器件、實驗箱等有直觀認識,并進行演示實驗,以激發(fā)其興趣。其次針對不同的實驗教學(xué)內(nèi)容,采取不同的實驗指導(dǎo)形式。
本征半導(dǎo)體摻雜后就是雜質(zhì)半導(dǎo)體,非四價原子與四價原子在形成共價鍵中,得到電子成為負離子,失去電子成為正離子。N型半導(dǎo)體就是本征半導(dǎo)體摻入施主雜質(zhì)所形成的,一個施主雜質(zhì)原子在形成一個自由電子過程中變成了一個固定而不能移動的正離子,電子則為多數(shù)載流子,而本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴只是少數(shù)載流子。相反,P型半導(dǎo)體則是本征半導(dǎo)體摻入受主雜質(zhì)形成的,一個受主雜質(zhì)原子在形成一個空穴過程中變成了一個固定而不能移動的負離子,空穴則為多數(shù)載流子,而本征激發(fā)產(chǎn)生的電子只是少數(shù)載流子。正是本征半導(dǎo)體摻雜后的得與失,使得雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子數(shù)量有了量以及性質(zhì)的改變,相對本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力有了一定的提高,但并沒有帶來質(zhì)的改變,所以,一般不會作為普通導(dǎo)體應(yīng)用。
二、PN結(jié)的失與得
PN結(jié)就是得與失的產(chǎn)物。P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)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(qū)的電子擴散到P區(qū),P區(qū)的空穴擴散到N區(qū),在交界區(qū)域原有的電中性被破壞,P區(qū)失去空穴留下了不能移動的雜質(zhì)負離子,N區(qū)失去電子留下不能移動的雜質(zhì)正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區(qū)與N區(qū)交界面附近,形成空間電荷區(qū)??臻g電荷區(qū)的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當(dāng)多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態(tài)平衡時,交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū),即PN結(jié)。兩種不同極型的雜質(zhì)半導(dǎo)體在交界面失去多子的過程,得到了一種導(dǎo)電性能獨特于雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的介質(zhì),帶來了半導(dǎo)體導(dǎo)電能力質(zhì)的突變,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,即正向偏置?dǎo)通,反向偏置截止。復(fù)合的PN結(jié),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(dǎo)電性能表現(xiàn)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(gòu)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象,而沒看到“失”的本質(zhì)。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(dān)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?nèi)粘J褂玫氖找魴C,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(fā)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(zhì)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(zhì)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(guān)系,直接耦合是多級放大電路的典型結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(fù)合而成,表現(xiàn)在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數(shù)一致。差分電路從理論到實用經(jīng)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(jié)構(gòu)不變。通過電路分析不難得出結(jié)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(jié)構(gòu)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(xiàn)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(shù)中,它們?nèi)Q于放大電路組態(tài)、晶體管特性、電源以及應(yīng)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(shù)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(yīng)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(fā)現(xiàn),提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當(dāng)放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數(shù),放大電路的放大倍數(shù)增大幾倍,相應(yīng)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(qū)體電阻小、發(fā)射結(jié)與集電結(jié)電容效應(yīng)小的高頻放大管??梢姡糯箅娐穾捲鲆娣e概念表現(xiàn)了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應(yīng)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(shù)應(yīng)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(huán)增益相對開環(huán)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(shù)指標得到了極大的改善,表現(xiàn)在增益的穩(wěn)定性得到了提高;環(huán)內(nèi)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(yīng)的改善。如電壓串聯(lián)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(wěn)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(huán)增益相對開環(huán)增益進一步增大,這是信號發(fā)生電路擾動起振的必然要求。信號發(fā)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(wǎng)絡(luò)(RC或LC選頻網(wǎng)絡(luò))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(shè)置輸出穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)??梢?,信號發(fā)生電路由放大電路、正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)三部分組成。穩(wěn)幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發(fā)生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態(tài)平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術(shù)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(wěn)壓電源中整流的任務(wù)就是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電,衡量整流電路性能的主要參數(shù)表現(xiàn)在兩個方面:(1)表征整流電路質(zhì)量的參數(shù),有輸出電壓和脈動系數(shù);(2)表征整流電路對整流元件要求的參數(shù),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(shù)大;全波整流輸出電壓高,脈動系數(shù)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(shù),又要對整流元件反向耐壓的要求不苛刻,有效的技術(shù)手段就是橋式整流,橋式整流相比全波整流,在電路結(jié)構(gòu)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(yōu)勢整合在一個應(yīng)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(yōu)于半波與全波整流電路的整流性能。
八、結(jié)語
高職院校的學(xué)生并不擅長純理論的學(xué)習(xí),如果在學(xué)習(xí)模電這門課程時,先進行一些感性認識的教學(xué)環(huán)節(jié),他們往往更容易學(xué)習(xí)這門課程。科學(xué)家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”。因此,在講授模電這門課程時,在講完緒論以后首先由老師做一些電子方面的趣味實驗,以激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心,以增強學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性。如果有條件讓學(xué)生到實驗室動手做一些較簡單的電子實驗,這些實驗不僅能提高興趣,又讓他們認識了一些電子器件及特性,使今后在講授各種電子器件時不再空洞乏味。
2要引導(dǎo)學(xué)生進行思維方式的轉(zhuǎn)變
模電作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課,有其自有的特點和規(guī)律,其課程更重視理論與實踐的結(jié)合。一般教學(xué)計劃都是電工基礎(chǔ)安排在模電課程之前來作為模電的基礎(chǔ)課程,但如果不加分析地用電工基礎(chǔ)的分析方法去分析模電,可能不會得到正確的結(jié)論。模電的理論有其自身的特點,表現(xiàn)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(qū)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(tài)工作點,而交流通道是信號的通道。第三,反饋網(wǎng)絡(luò)是模電經(jīng)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(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成。以上幾點正是學(xué)生學(xué)習(xí)模電的難點,因此在講課過程中,要讓學(xué)生了解這些特點與難點,調(diào)整思維方式和學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生能夠正確把握這門課程的學(xué)習(xí)特點。以下通過幾個實例說明如何引導(dǎo)學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)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(chǔ)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(xué)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(xué)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(xué)生的數(shù)學(xué)知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數(shù)學(xué)的方法解決,但過程過于繁雜,雖然計算精度高,但與估算結(jié)果差距不大。因此在這里要讓學(xué)生思維方式有一個轉(zhuǎn)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(jié)死區(qū)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(xué)生需思維轉(zhuǎn)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(yīng)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(fù)雜放大電路的基礎(chǔ)。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學(xué)生能夠?qū)W習(xí)好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學(xué)生的整體水平
由于模電是一門與實踐聯(lián)系非常密切的技術(shù)基礎(chǔ)課,通過一些綜合實驗來提升學(xué)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(xué)生模電的理論水平和實踐能力。讀圖——提升學(xué)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(xué)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(xué)所講授的內(nèi)容,變頻級對應(yīng)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(qū)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(yīng)用,這樣使學(xué)生對三極管有了更深刻的認識,平時常常強調(diào)放大電路要工作在線性區(qū),似乎非線性區(qū)是不可用的、多余的,但通過這樣一個實例讓學(xué)生明白,三極管放大電路工作在線性工作區(qū)時可進行線性放大,工作非線性區(qū)時可以進行混頻等應(yīng)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(xué)生的讀圖和分析能力得到了明顯的提高。
在獨立學(xué)院的模擬電子技術(shù)的理論教學(xué)中,眾多學(xué)生感到此課程教學(xué)與實際嚴重脫節(jié),學(xué)習(xí)模擬電路知識僅僅停留在解題上,教師在授課的時候也只專注于電路分析、定理證明、公式推導(dǎo)等計算問題上,卻無法說出相關(guān)電路在實際電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。另一方面在模擬電子技術(shù)的實驗教學(xué)中,實驗流于形式,學(xué)生使用現(xiàn)成的實驗箱,在過多的驗證性實驗“指導(dǎo)”下機械的插拔導(dǎo)線,使得實驗課程枯燥乏味,難以提起學(xué)生興趣。學(xué)生無法對實際元器件進行感性了解,這樣就直接造成學(xué)的知識與實際嚴重脫節(jié)。更有甚者在分組實驗時小組中只有少部分學(xué)生動手,學(xué)生做完實驗不知所謂。此外由于大學(xué)擴招的影響,造成學(xué)生質(zhì)量下降,學(xué)生自學(xué)能力、邏輯分析問題能力不強,如何提升他們學(xué)習(xí)模擬電路的效率,提高其分析問題、解決問題以及動手的能力,是擺在教師面前的一個難題。所以現(xiàn)有的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)無法滿足獨立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用性人才的目標。這樣不僅背離了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的宗旨,也嚴重制約應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量,使得獨立學(xué)院畢業(yè)的學(xué)生處于理論上不如重點本科院校、實踐能力不如高職學(xué)生的尷尬局面。在如今嚴峻的就業(yè)形勢下,必須在學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)的同時,加強學(xué)生分析問題、解決問題的實踐能力的培養(yǎng)。
2獨立學(xué)院模擬電子技術(shù)課程項目化教學(xué)改革
為了滿足獨立學(xué)院將學(xué)生培養(yǎng)成為應(yīng)用型人才的目標,借鑒職業(yè)教育理念,我們準備對模擬電子技術(shù)課程進行項目化教學(xué)改革,目的是將傳統(tǒng)意義下的模擬電子技術(shù)課程知識進行解構(gòu)、整合、序化,加入電子工藝學(xué)知識,配合課程實驗、課程設(shè)計項目,按照“做中學(xué),學(xué)中做,遞進交互”的教學(xué)理念,以行業(yè)和崗位需求為導(dǎo)向,以培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能為主線,以具體的電路產(chǎn)品為載體,實施項目化教學(xué),一步步提升學(xué)生的專業(yè)實踐能力。
2.1項目化教學(xué)目標的分析
根據(jù)項目化教學(xué)要求,以社會就業(yè)行業(yè)和崗位需求為導(dǎo)向,通過對獨立學(xué)院往屆電信和通信相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生及其就業(yè)單位企業(yè)、工作需求市場進行調(diào)研,分析其就業(yè)崗位,總結(jié)出主要的職業(yè)崗位群;然后通過分析各種崗位群對模電課程相關(guān)內(nèi)容的要求,確立獨立學(xué)院模擬電子技術(shù)課程的知識要求、能力要求及素質(zhì)目標。
2.2項目化教學(xué)理念與思路的確立
根據(jù)項目化教學(xué)要求,以生活中具體的電路產(chǎn)品為載體,探索基于工作過程的課程開發(fā)與設(shè)計,通過分析真實產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,以培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能為主線,以職業(yè)資格標準為參照來開發(fā)和設(shè)計模擬電子技術(shù)項目化教學(xué)中合適的項目,實施行動導(dǎo)向的項目式教學(xué)方法,使學(xué)生在獲取知識、提高實踐能力的同時,獲得再學(xué)習(xí)能力和職業(yè)技術(shù)能力。
2.3項目化教學(xué)課程內(nèi)容新體系的構(gòu)建
模擬電子技術(shù)項目化教學(xué)中,課程內(nèi)容和體系改革是課程建設(shè)的核心。本課程在進行教學(xué)的時候,應(yīng)考慮哪些知識是進行項目所需的基礎(chǔ),或者項目進行過程中關(guān)鍵點所在。課程內(nèi)容選取遵循獨立學(xué)院教育的基本規(guī)律,基于行動優(yōu)先原則,針對獨立學(xué)院電信和通信類專業(yè)培養(yǎng)目標及學(xué)生就業(yè)崗位需求,以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點,根據(jù)職業(yè)崗位的任職要求,構(gòu)建新的教學(xué)做一體化課程內(nèi)容體系。根據(jù)課程教學(xué)的需要,將教學(xué)內(nèi)容劃分為兩個大的模塊?;A(chǔ)模塊:包括基本器件和基本放大電路。在教學(xué)過程中,突出應(yīng)用,以電子產(chǎn)品實例為載體,使學(xué)生掌握模電基本知識點、基本放大電路的分析和設(shè)計方法。這個模塊應(yīng)該強調(diào)基礎(chǔ),支撐后續(xù)課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實用模塊:包括集成運放電路和應(yīng)用模塊。通過該模塊的學(xué)習(xí),基本掌握實用模擬電子系統(tǒng)分析、計算、調(diào)試、檢測、設(shè)計的能力。教學(xué)過程中知識應(yīng)該精煉,教學(xué)內(nèi)容及時更新,盡量與實際崗位工作要求相符,更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和實踐能力。
2.4項目化教學(xué)方法與手段的設(shè)計
對課程進行基于行動導(dǎo)向的教學(xué)改革與實踐。實踐課程中選取多個項目,根據(jù)項目重新整理課程內(nèi)容,將原模擬電子技術(shù)課程理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機融合到這些制作項目中,通過完成產(chǎn)品組件的分析、制作與調(diào)試等綜合性學(xué)習(xí)任務(wù),使教學(xué)內(nèi)容更加豐富、直觀,更加貼近工程實際。理論教學(xué)主要采用以下方式:(1)“精講+演示”的教學(xué)方式,通過各個具體項目的實物電路呈現(xiàn),使學(xué)生最直觀地認識電子產(chǎn)品的設(shè)計、制作與調(diào)試等相關(guān)知識,通過應(yīng)用實例啟發(fā)學(xué)生興趣、舉一反三。(2)根據(jù)學(xué)習(xí)情境和教學(xué)對象的特點,靈活運用基于行動導(dǎo)向的多種教學(xué)方法,通過多媒體課件、動畫演示、課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站及基于Protel、Proteus、EWB、Multisim的軟件測試等多種現(xiàn)代化教學(xué)手段。將傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代教學(xué)手段緊密結(jié)合,增強教學(xué)內(nèi)容的動感和趣味性,從而實現(xiàn)更生動的教學(xué)模式。(3)引導(dǎo)學(xué)生使用相關(guān)軟件工具分析和設(shè)計電子電路、重視課后答疑并及時組織習(xí)題討論課,引導(dǎo)學(xué)生進行研究性的學(xué)習(xí),鼓勵學(xué)生大膽提出問題、研究解決問題的途徑和方法。實踐教學(xué)主要采用以下方式:
(1)基礎(chǔ)實驗:“模擬電子技術(shù)實驗”。學(xué)生通過實際元器件的識別和基本電路的測試等訓(xùn)練,對基本放大電路、差分放大電路、功率放大電路、集成運放電路等相關(guān)電路的性能有了更進一步的認識和理解?;A(chǔ)實驗的具體目標是使學(xué)生從枯燥的理論知識和乏味的實驗箱操作回歸實際,讓學(xué)生對實際元器件和電路進行感性認識,并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)他們識圖、識器件的基本能力以及實際電路調(diào)試能力,加強理論和實際的結(jié)合。(2)提高性實訓(xùn):“專業(yè)實訓(xùn)”和“電子工藝實訓(xùn)”。完成Protel、Proteus等電子相關(guān)軟件的學(xué)習(xí),指導(dǎo)學(xué)生利用軟件完成功能較為簡單的電路的分析與設(shè)計。要求學(xué)生利用仿真軟件繪制原理圖,利用軟件中的函數(shù)發(fā)生器、示波器、萬用表等虛擬儀器仿真。通過仿真,及時修改電路中出現(xiàn)的錯誤,經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改,確定電路參數(shù)、驗證電路設(shè)計的正確性,直到電路仿真通過,達到設(shè)計要求。根據(jù)仿真成功的電路確定具體電路。然后要求學(xué)生利用實驗室提供的元器件和工具,自己焊接電路板,并進行調(diào)試。(3)綜合性設(shè)計:“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”。①為了更好地靈活應(yīng)用所學(xué)的理論知識,將實際結(jié)合到理論中去,在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,依據(jù)工作任務(wù)分析,以小型的電子產(chǎn)品組件的制作、調(diào)試作為能力培養(yǎng)的主線,教師確定多個項目任務(wù),每個項目囊括較多的模擬電路知識點。②要求學(xué)生選取項目任務(wù),根據(jù)教師下達的任務(wù)和要求,討論系統(tǒng)的規(guī)范與功能,并提出系統(tǒng)框圖。③將框圖具體電路細化,利用理論知識,針對實際要求,完成電路的設(shè)計。④利用軟件仿真來確定設(shè)計電路元器件的參數(shù),驗證電路的正確性。⑤根據(jù)設(shè)計電路,學(xué)生列出元器件采購清單,要求親自到市場調(diào)研采購,并結(jié)合成本考慮,采購元器件。⑥學(xué)生通過自己搭接或焊接電路、測試電路性能,最終設(shè)計方案實現(xiàn)。⑦設(shè)計完成之后,學(xué)生必須參加項目答辯,完成設(shè)計報告。