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一、引言

電子技術是研究用電子電路對各種電信號進行分析處理的技術，應用面極其廣泛，具有自身的理論和實踐體系。“模擬電子技術基礎”作為電子技術方面入門性質的課程，是電氣、電子信息類等專業本科學生必修的一門技術基礎課。該課程主要介紹半導體器件的基本特性、模擬電路及系統分析和設計的基本理論、基本方法和基本技能。由于半導體器件和模擬電路種類繁多，性能復雜，分析和設計方法具有很強的工程性和實踐性，因此初學者往往感到這門課程很難學，戲稱“模電”為“魔電”。究竟這門課程的學習難在哪？在教學中如何化解這些難點問題，本文結合作者的教學實踐進行了一些探討。

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。

四、結束語

學會用工程近似方法處理問題，認識各種常用單元電路，學會常用儀器儀表使用和實際電路測試，是“模擬電子技術基礎”教學的基本要求。針對學生在學習時存在的諸多難點問題，以上這些教學策略的實施能有效地解決一些疑難問題，幫助學生提升學好模擬電子技術的信心，激發進一步鉆研電子技術的興趣。

作者：劉蕓陸洪毅王學慧單位：國防科技大學