時間:2023-03-17 18:10:42
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇模擬技術(shù)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(nèi)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(zhì)量,提高教學效果,為培養(yǎng)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(shù),將理論與實踐有機結(jié)合。在教學中引入仿真技術(shù),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(shù)的使用,使教師在原有電子課件的基礎(chǔ)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(guī)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(shù)對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術(shù)與模擬電子技術(shù)教學內(nèi)容有效結(jié)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(fā)學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關(guān)理論后,引導學生利用仿真軟件自行設(shè)計波形信號發(fā)生器、多路輸出的直流穩(wěn)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(chǎn)生了好奇心,激發(fā)了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術(shù),使學生在教師的引導下帶著問題進行自發(fā)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(huán)過程。
第二,開放實驗室,提供探究和創(chuàng)新的良好環(huán)境。模擬電子技術(shù)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(fā)現(xiàn)問題結(jié)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(shù)實驗室,為學生提供了理論聯(lián)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(yǎng)學生探究未知能力、實踐能力和創(chuàng)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(jù)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(shù)實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創(chuàng)新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養(yǎng)實踐能力的要求,體現(xiàn)了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,引導學生自主學習。模擬電子技術(shù)課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程。現(xiàn)有的精品課程網(wǎng)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(wǎng)站提供了豐富的和教學相關(guān)的資訊。學生可以根據(jù)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(yǎng)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(fā)潛能、培養(yǎng)能力的過程,它需要教師根據(jù)自己的教學能力設(shè)計一種教學策略,通過優(yōu)化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內(nèi)容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘?qū)W生自主學習的潛力。在培養(yǎng)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(cè)重培養(yǎng)學生的工程應用能力。
1.采用啟發(fā)探索式教學激發(fā)學生學習興趣,提高教學質(zhì)量。
采用啟發(fā)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(shè)計時,在保證基本概念的基礎(chǔ)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(huán)節(jié),引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉(zhuǎn)化為主動的探索知識,充分發(fā)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(jié)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(shè)計、結(jié)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(lǐng)會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養(yǎng)了團隊協(xié)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(huán)節(jié)中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環(huán)節(jié),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(jù)討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優(yōu)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(nèi)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(zhì)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(yōu)秀的模擬電子技術(shù)學習網(wǎng)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(yè)社團及校省級大學生創(chuàng)新項目;在學生自愿報名的基礎(chǔ)上,優(yōu)選學生參與省及國家的電子設(shè)計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發(fā)表學術(shù)論文等。參與以上活動的優(yōu)秀學生,根據(jù)培養(yǎng)方案中規(guī)定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養(yǎng)學生的研究創(chuàng)新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向?qū)嶋H、有挑戰(zhàn)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(qū)動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發(fā)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(yè)的學生在大學生電子設(shè)計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優(yōu)化教學內(nèi)容,充分發(fā)揮課堂教學的效果
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:電子元器件應用技能,電子電路應用技能,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,來確定教學內(nèi)容。
1.2教學內(nèi)容的選取充分體現(xiàn)職業(yè)技能和綜合素質(zhì)訓練的特點
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來承載,以任務驅(qū)動式的方式,體現(xiàn)對學生職業(yè)技能和綜合素質(zhì)的訓練。
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)》課程要學習基本電子器件,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多種教學方法和手段在課程教學中的有機結(jié)合
2.1傳統(tǒng)板書教學與多媒體技術(shù)教學相結(jié)合
《模擬電子技術(shù)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,理論教學是必要的而且是重要的,學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)的理論教學手段是“粉筆+板書”的模式,這種教學手段便于學生與教師的直接交流,有效信息保留的時間長,便于學生思考和記筆記,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,影響了教學的進程,教學效率較低。采用電化多媒體教學,教師能從大量的板書解脫出來,可以預先將大量的教學信息存儲起來,并且可以反復取出,不斷加深學生的印象,但有效信息保存的時間過短,不利于學生的思考和記筆記。實踐證明,傳統(tǒng)板書教學手段在模電教學中,優(yōu)勢更明顯,特別對高職學生來說,更加適用,故筆者堅持一堂課三分二時間用板書教學,三分之一時間用多媒體教學。
2.2引入實例,激發(fā)求知欲望
目前,大部分高職學生對理論學習興趣不大,如果不改進教學方法,勢必會使學生越來越厭學,到頭來大部分學生理論不懂,技能也不會。因此,根據(jù)高職學生的職業(yè)要求和模電在日常生活中的應用情況,在課堂教學中應該努力提高學生的學習興趣,古語云:“好之者不如樂之者”,這充分說明,能激發(fā)學生的學習興趣對學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
對于高職學生來說,精心備課、激情講解尤為重要,因為高職學生基礎(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反復練習,進行章節(jié)測試在平時的教學中,根據(jù)內(nèi)容的重、難點,反復練習,從而達到鞏固所學知識的目的。嚴格的練習和測驗,還能使學生養(yǎng)成良好的學習習慣和嚴肅認真的學習態(tài)度。
2.5進行課外質(zhì)疑
課后立即抽一部分學生對所學內(nèi)容進行質(zhì)疑,以反思教與學的情況,同時也帶動了學生的學習主動性。
2.6組織班級學習小組
高職學生自主學習的主動性相對較差,為了改變這種現(xiàn)象,先組織一部分班級學習成績較好的同學,成立學習小組,每周活動一次,任課教師到場指導,以部分帶動全部,班級的學習積極性有了很大的提高。
2.7學生模擬講課
提前一周把需要模擬講課的內(nèi)容告知學生,模擬講課的時間控制在10分鐘左右,學生準備教案,老師檢查并提出修改意見,學生講完后,進行學生互評、教師點評、教學補充。這樣有助于鍛煉和提高學生的社會交際能力;有助于學生表達能力的提高;有助于營造教學相長的學習氛圍;有利于培養(yǎng)學生自主學習的能力。
2.8進行課外制作
精選10個左右實際應用電路,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。在講授相應部分的理論內(nèi)容之前開始布置題目,這樣學生就會帶著問題聽課,要我學變成了我要學。該部分理論內(nèi)容講授完后,學生就要去購買元器件,進行焊接制作,在制作過程中,學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,這樣既鍛煉了學生的動手能力又促進了理論的學習。
2.9參加技能大賽
提升創(chuàng)新能力、實際工程應用能力和團結(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,其余留給學生自學。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)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和方法能力。
3實踐教學環(huán)節(jié)的改革
《模擬電子技術(shù)》課程作為一門應用技術(shù),具有很強的實踐性,必須加強實踐教學環(huán)節(jié)。實踐教學是培養(yǎng)學生技能的重要途徑,能夠有效地提高學生分析問題、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,要求學生實驗前必須預習。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生實驗的積極性,對提前做完的學生,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)疑及學習小組活動(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。這樣能使學生自始至終地重視整個教學的各個環(huán)節(jié)。
2要引導學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(diào)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(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(shù)學知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數(shù)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(jié)果差距不大。因此在這里要讓學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(chǔ)。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?qū)W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(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(nèi)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(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用,這樣使學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。
二、PN結(jié)的失與得
PN結(jié)就是得與失的產(chǎn)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(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(zhì)半導體導電能力的介質(zhì),帶來了半導體導電能力質(zhì)的突變,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕凑蚱脤ǎ聪蚱媒刂埂秃系腜N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)電容效應小的高頻放大管。可見,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。
2要引導學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(diào)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(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(shù)學知識不能解決這種問題,二是如果能用高等數(shù)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(jié)果差距不大。因此在這里要讓學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(chǔ)。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?qū)W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(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(nèi)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(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用,這樣使學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改變傳統(tǒng)授課方法,首次嘗試“三段九步”
在每個知識點上,我們都設(shè)置了“三段九步”的教學組織形式,其中“三段”指的是“任務準備階段”、“任務實施階段”和“總結(jié)和考核階段”。“九步”指的是“分組”、“下達項目任務書”、“教師分解任務”、“分組討論任務”、“任務分析設(shè)計”、“項目制作”、“項目驗收考核”、“總結(jié)匯報”和“教師點評”。在整個教學設(shè)計中,我們主要強調(diào)的是充分發(fā)揮學生的主觀能動性,讓學生自己去發(fā)現(xiàn)知識點,找到自己的薄弱環(huán)節(jié),用每一個任務去驅(qū)動學生主動地學習,查找資料。
3提高學生學習興趣,增強自主學習能力
在教學過程中旨在提高學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的自學能力,教師起到引導的作用。由于之前學生沒有這樣上過課,所以學生在整個課程的學習中興趣還是很濃厚的。每一個項目都要求學生自己查閱相關(guān)資料,在正式進行項目制作之前通過各種渠道進行知識的儲備和積累,教師進行提示,把學生應該在本項目中掌握的知識點以任務書的形式傳達下去,很大程度上提高了學生的自主學習能力,學生能夠在項目任務書中看到任務的趣味性,能夠真正提高興趣,自己想學,去學,從而達到教學的目的,做到做中學,學中做,學生在項目制作中如果遇到問題,教師也是起到引導的作用,引導學生自己去解決問題,可以給學生提供解決問題的途徑,或者給學生提出合理化的建議,當真正遇到大多數(shù)學生都解決不了的問題的時候,才集中給學生做講解,盡量避免傳統(tǒng)教學中“滿堂灌”的教學模式,使學生不會感覺枯燥乏味,對學習這門課程產(chǎn)生興趣。用問題去引導學生向著更深層面的去發(fā)掘。舉個例子,在學生制作“聲控電子貓”的時候,項目初始時,學生只要能讓電子貓的眼睛(兩個發(fā)光二極管)發(fā)光,發(fā)出叫聲(蜂鳴器響)就可以了,之后對學生提出新的要求,能夠讓眼睛眨起來,叫聲忽高忽低,提出這些要求之后,學生就開始主動通過上網(wǎng)、查閱書籍,想辦法去解決問題,最后有一部分學生能夠基本完成任務并把自己經(jīng)驗分享給其他同學。學生的學習興趣提高了,學習態(tài)度和學習中的一些不良習慣也慢慢改善了,例如個別學生在第一次項目中積極性很差,在經(jīng)過了幾個項目的制作后可以將自己融入到小組中,服從小組的分工,盡力的去完成應當完成的各項工作。
4增強學生團隊意識,培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)
在這門課程中,我們重點強調(diào)團隊協(xié)作,考慮到將來學生走上社會,走上工作崗位,面臨著和人相處,與人合作的問題,所以在課程的組織上,我們盡可能多的考慮學生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),我們在每次項目進行之前都對學生進行趣味性的分組,既保證學生分組的公平性,隨機性,還要顧及到分組的趣味性,在項目制作的時候,學生的考核主要是采取過程考核的方式,將學生在項目制作過程中對學生的表現(xiàn)進行采分,而且要讓學生明白個人的表現(xiàn)不僅僅影響著個人的成績,還與小組成績息息相關(guān),而每個人都要以小組成績作為基分,才能夠得出最后的個人總分,由此可見,團隊協(xié)作的重要性,每個人都不是獨立的個人,每個人的背后都有團隊,要在所有項目進行完之后,把團隊協(xié)作的理念潛移默化的給學生灌輸進去。我們在進行考核分數(shù)的設(shè)定上也充分考慮到了小組與個人的這種相互作用的關(guān)系。在每一個項目結(jié)束之后還要求學生針對自己所做的項目進行PPT匯報,一方面能夠使學生對自己的學習過程做一個總結(jié)性回顧,另一方面還可以培養(yǎng)學生的計算機能力和口頭表達能力。學生從第一個項目生澀的語言組織,簡單的幻燈片發(fā)展到最后能夠聲情并茂的去講解自己制作的精美PPT,這也是一個非常大的進步,相信能給他們今后的職業(yè)生涯奠定一定的基礎(chǔ)。
5促進教師能力的提高
這一點作為教師感觸頗深,以前進行傳統(tǒng)授課,需要提前備教材,備學生,現(xiàn)在進行改革模式的教學,課上做的事少了,可是課下卻要進行更加充足的準備,尋找合適的項目,既要滿足知識點的要求,又要有一定的趣味性,構(gòu)思整個項目制作的安排,考慮到學生在項目制作過程中可能遇到的問題,能否提出解決的方案,在這個過程中,需要查找大量的資料,以前是講什么看什么,而現(xiàn)在則需要參考很多的東西,涉及很多的領(lǐng)域,在知識的儲備上也有了一個較高的要求,要站在一個宏觀的高度上去看待每一個項目,包括這個項目最后要達到的效果,都需要提前做好設(shè)想。
2改變傳統(tǒng)授課方法,首次嘗試“三段九步”
在每個知識點上,我們都設(shè)置了“三段九步”的教學組織形式,其中“三段”指的是“任務準備階段”、“任務實施階段”和“總結(jié)和考核階段”。“九步”指的是“分組”、“下達項目任務書”、“教師分解任務”、“分組討論任務”、“任務分析設(shè)計”、“項目制作”、“項目驗收考核”、“總結(jié)匯報”和“教師點評”。在整個教學設(shè)計中,我們主要強調(diào)的是充分發(fā)揮學生的主觀能動性,讓學生自己去發(fā)現(xiàn)知識點,找到自己的薄弱環(huán)節(jié),用每一個任務去驅(qū)動學生主動地學習,查找資料。
3提高學生學習興趣,增強自主學習能力
在教學過程中旨在提高學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的自學能力,教師起到引導的作用。由于之前學生沒有這樣上過課,所以學生在整個課程的學習中興趣還是很濃厚的。每一個項目都要求學生自己查閱相關(guān)資料,在正式進行項目制作之前通過各種渠道進行知識的儲備和積累,教師進行提示,把學生應該在本項目中掌握的知識點以任務書的形式傳達下去,很大程度上提高了學生的自主學習能力,學生能夠在項目任務書中看到任務的趣味性,能夠真正提高興趣,自己想學,去學,從而達到教學的目的,做到做中學,學中做,學生在項目制作中如果遇到問題,教師也是起到引導的作用,引導學生自己去解決問題,可以給學生提供解決問題的途徑,或者給學生提出合理化的建議,當真正遇到大多數(shù)學生都解決不了的問題的時候,才集中給學生做講解,盡量避免傳統(tǒng)教學中“滿堂灌”的教學模式,使學生不會感覺枯燥乏味,對學習這門課程產(chǎn)生興趣。用問題去引導學生向著更深層面的去發(fā)掘。舉個例子,在學生制作“聲控電子貓”的時候,項目初始時,學生只要能讓電子貓的眼睛(兩個發(fā)光二極管)發(fā)光,發(fā)出叫聲(蜂鳴器響)就可以了,之后對學生提出新的要求,能夠讓眼睛眨起來,叫聲忽高忽低,提出這些要求之后,學生就開始主動通過上網(wǎng)、查閱書籍,想辦法去解決問題,最后有一部分學生能夠基本完成任務并把自己經(jīng)驗分享給其他同學。學生的學習興趣提高了,學習態(tài)度和學習中的一些不良習慣也慢慢改善了,例如個別學生在第一次項目中積極性很差,在經(jīng)過了幾個項目的制作后可以將自己融入到小組中,服從小組的分工,盡力的去完成應當完成的各項工作。
4增強學生團隊意識,培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)
在這門課程中,我們重點強調(diào)團隊協(xié)作,考慮到將來學生走上社會,走上工作崗位,面臨著和人相處,與人合作的問題,所以在課程的組織上,我們盡可能多的考慮學生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),我們在每次項目進行之前都對學生進行趣味性的分組,既保證學生分組的公平性,隨機性,還要顧及到分組的趣味性,在項目制作的時候,學生的考核主要是采取過程考核的方式,將學生在項目制作過程中對學生的表現(xiàn)進行采分,而且要讓學生明白個人的表現(xiàn)不僅僅影響著個人的成績,還與小組成績息息相關(guān),而每個人都要以小組成績作為基分,才能夠得出最后的個人總分,由此可見,團隊協(xié)作的重要性,每個人都不是獨立的個人,每個人的背后都有團隊,要在所有項目進行完之后,把團隊協(xié)作的理念潛移默化的給學生灌輸進去。我們在進行考核分數(shù)的設(shè)定上也充分考慮到了小組與個人的這種相互作用的關(guān)系。在每一個項目結(jié)束之后還要求學生針對自己所做的項目進行PPT匯報,一方面能夠使學生對自己的學習過程做一個總結(jié)性回顧,另一方面還可以培養(yǎng)學生的計算機能力和口頭表達能力。學生從第一個項目生澀的語言組織,簡單的幻燈片發(fā)展到最后能夠聲情并茂的去講解自己制作的精美PPT,這也是一個非常大的進步,相信能給他們今后的職業(yè)生涯奠定一定的基礎(chǔ)。
5促進教師能力的提高
2獨立學院模擬電子技術(shù)課程項目化教學改革
為了滿足獨立學院將學生培養(yǎng)成為應用型人才的目標,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,加入電子工藝學知識,配合課程實驗、課程設(shè)計項目,按照“做中學,學中做,遞進交互”的教學理念,以行業(yè)和崗位需求為導向,以培養(yǎng)學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,一步步提升學生的專業(yè)實踐能力。
2.1項目化教學目標的分析
根據(jù)項目化教學要求,以社會就業(yè)行業(yè)和崗位需求為導向,通過對獨立學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項目化教學理念與思路的確立
根據(jù)項目化教學要求,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)項目化教學中合適的項目,實施行動導向的項目式教學方法,使學生在獲取知識、提高實踐能力的同時,獲得再學習能力和職業(yè)技術(shù)能力。
2.3項目化教學課程內(nèi)容新體系的構(gòu)建
模擬電子技術(shù)項目化教學中,課程內(nèi)容和體系改革是課程建設(shè)的核心。本課程在進行教學的時候,應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)容選取遵循獨立學院教育的基本規(guī)律,基于行動優(yōu)先原則,針對獨立學院電信和通信類專業(yè)培養(yǎng)目標及學生就業(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)建新的教學做一體化課程內(nèi)容體系。根據(jù)課程教學的需要,將教學內(nèi)容劃分為兩個大的模塊。基礎(chǔ)模塊:包括基本器件和基本放大電路。在教學過程中,突出應用,以電子產(chǎn)品實例為載體,使學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。這個模塊應該強調(diào)基礎(chǔ),支撐后續(xù)課程的學習,培養(yǎng)學生的學習興趣。實用模塊:包括集成運放電路和應用模塊。通過該模塊的學習,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。教學過程中知識應該精煉,教學內(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)學生的應用能力和實踐能力。
2.4項目化教學方法與手段的設(shè)計
對課程進行基于行動導向的教學改革與實踐。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)課程理論教學與實踐教學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)試等綜合性學習任務,使教學內(nèi)容更加豐富、直觀,更加貼近工程實際。理論教學主要采用以下方式:(1)“精講+演示”的教學方式,通過各個具體項目的實物電路呈現(xiàn),使學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,通過應用實例啟發(fā)學生興趣、舉一反三。(2)根據(jù)學習情境和教學對象的特點,靈活運用基于行動導向的多種教學方法,通過多媒體課件、動畫演示、課程學習網(wǎng)站及基于Protel、Proteus、EWB、Multisim的軟件測試等多種現(xiàn)代化教學手段。將傳統(tǒng)教學手段與現(xiàn)代教學手段緊密結(jié)合,增強教學內(nèi)容的動感和趣味性,從而實現(xiàn)更生動的教學模式。(3)引導學生使用相關(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題討論課,引導學生進行研究性的學習,鼓勵學生大膽提出問題、研究解決問題的途徑和方法。實踐教學主要采用以下方式:(1)基礎(chǔ)實驗:“模擬電子技術(shù)實驗”。學生通過實際元器件的識別和基本電路的測試等訓練,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。基礎(chǔ)實驗的具體目標是使學生從枯燥的理論知識和乏味的實驗箱操作回歸實際,讓學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:“專業(yè)實訓”和“電子工藝實訓”。完成Protel、Proteus等電子相關(guān)軟件的學習,指導學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為了更好地靈活應用所學的理論知識,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,每個項目囊括較多的模擬電路知識點。②要求學生選取項目任務,根據(jù)教師下達的任務和要求,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,學生必須參加項目答辯,完成設(shè)計報告。
2尋找好的正確的教學方法,提高課堂效率
首先,教師要在教學過程中去激發(fā)學生想要深入探究的欲望。大體是說老師在教學上要善于運用問題教學法。所謂的問題教學法就是將問題作為主題去驅(qū)使學生學習的方法。它主要是為了培養(yǎng)學生的思考能力,培養(yǎng)學生主動探究問題的意識以及培養(yǎng)學生解決問題的能力。其次,教師為了培養(yǎng)學生的自主學習的意識和能力,要懂得運用項目教學法。所謂的項目教學法就是以培養(yǎng)學生的各方面能力為目的的教學方法。將項目作為任務,學生需要解決任務,而教師是輔助學生解決任務。讓學生在做任務的同時逐步培養(yǎng)學生的各方面的能力。最后,教師為了促進學生的主觀能動性和培養(yǎng)學生學習的興趣,需要運用互動式教學以及多媒體教學,來激發(fā)學生們的主觀能動性和其對學習產(chǎn)生興趣。俗話說的好,興趣是最好的幫助學生學習的良方。所以,教師要正確的運用這些教學方法來促進學生的學習,進而提高模擬電子技術(shù)課堂的教學效率。
二、PN結(jié)的失與得
PN結(jié)就是得與失的產(chǎn)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(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(zhì)半導體導電能力的介質(zhì),帶來了半導體導電能力質(zhì)的突變,這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕凑蚱脤ǎ聪蚱媒刂埂秃系腜N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)電容效應小的高頻放大管。可見,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