浅谈模拟电子技术的学习难点及教学策略

　　[摘要]电子技术是研究用电子电路对各种电信号进行分析处理的技术，应用面极其广泛，具有自身的理论和实践体系。学会用工程近似方法处理问题，认识各种常用单元电路，学会常用仪器仪表使用和实际电路测试，是“模拟电子技术基础”教学的基本要求。针对学生在学习时存在的诸多难点问题，以上教学策略的实施能有效地解决一些疑难问题，帮助学生提升学好模拟电子技术的信心，激发进一步钻研电子技术的兴趣。
　　[关键词]模拟电子技术教学策略单元电路
　　[中图分类号] TN710.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0120-04
　　一、引言
　　电子技术是研究用电子电路对各种电信号进行分析处理的技术，应用面极其广泛，具有自身的理论和实践体系。“模拟电子技术基础”作为电子技术方面入门性质的课程，是电气、电子信息类等专业本科学生必修的一门技术基础课。该课程主要介绍半导体器件的基本特性、模拟电路及系统分析和设计的基本理论、基本方法和基本技能。由于半导体器件和模拟电路种类繁多，性能复杂，分析和设计方法具有很强的工程性和实践性，因此初学者往往感到这门课程很难学，戏称“模电”为“魔电”。
　　究竟这门课程的学习难在哪？在教学中如何化解这些难点问题，本文结合作者的教学实践进行了一些探讨。
　　二、模拟电子技术的主要学习难点
　　（一）元器件特性难理解
　　电子电路是由二极管、三极管等半导体器件和电阻、电容等无源元件组成的实用电路，包含模拟电路和数字电路两大类。模拟电子技术主要学习模拟电路的分析计算方法，其基本思想是运用线性电路的基本理论和方法，通过求解电路中电压、电流等物理量，来分析模拟电路的各项性能指标，或确定电路中元器件的参数值。由电路理论我们知道：基尔霍夫电压电流定律（KVL、KCL）和元器件的电压电流关系（VAR）是求解电压、电流的两个基本出发点。因此模拟电子技术课程首先介绍半导体器件的基本特性及VAR。
　　常用的半导体元器件有二极管、三极管和场效应晶体管等。对器件工作特性的理解，涉及到半导体PN结微观机理、器件端口非线性VAR、电容效应、主要参数和温度特性等诸多内容，尤其是三极管和场效应晶体管是三端元件，端与端之间的VAR更加复杂。这些半导体元器件表现出的非线性VAR的复杂性及温度特性让初学者感到头绪乱、难理解。
　　（二）工程近似方法难适应
　　在接触模拟电子技术之前，学生被训练成的思维模式是习惯用精确计算方法分析解决问题。而在模拟电子技术中，常采用工程近似方法，即根据实际情况采用不同的简化方法分析各种电子电路。近似体现在具体情况具体分析，突出主要矛盾，简化电路的分析计算模型，这种近似虽然会造成计算精度上的误差，但可以大大地简化分析计算的难度和工作量，而且也完全符合实际电子电路的精度要求。在模拟电路的分析计算中，有多种近似处理方法，如基本放大电路的交直流分析，对三极管采用不同的近似模型;运放应用电路的分析，对运放采用理想化的近似;功放电路的功率计算，采用大信号图解分析对功率管做有效的近似，等等。学生头脑中本来还没有这种工程近似分析的思维方式，一下子面对这么多近似化简的具体情况，容易不知所措，难适应。
　　（三）交直流的作用和相互影响难想象
　　最基本的模拟电路是放大电路，即对输入的模拟信号进行放大处理。放大电路也是构成各种功能模拟电路的基本电路。在分析放大电路时，一般用正弦波表示输入的模拟信号，而电路要起到正常的放大作用，需要加直流电源，以保证电路中的三极管处于放大的状态，同时还需要设置合适的静态工作点，以保证能对输入信号进行不失真的放大。因此在实际的放大电路中，直流电源的作用和交流信号的作用总是共存的，但在分析计算时，往往采用分别计算方式，即在直流等效电路中计算静态工作点，在交流等效电路中计算动态参数。在这些分析计算中，交直流电压电流是如何相互影响的？何处体现出了这种影响？对用图解法定性分析这种影响，学生往往不容易理解。
　　另外模拟电路都是反馈电路，放大电路引入负反馈以改善电路的性能，信号产生器电路引入正反馈以实现振荡。由于反馈作用，输出端的电压电流会影响输入端的电压电流，有的只有交流影响，有的只有直流影响，有的交直流影响共存，这种电压电流相互影响关系使得电路分析计算更加复杂，学生更是难以想象这种作用对电路性能的影响。
　　（四）基本单元电路种类繁多性能各异难掌握
　　尽管当今电子技术发展日新月异，新的电子产品层出不穷，电路系统的集成度越来越高，功能越来越全，但是构成这些电路系统核心的基本单元电路基本上没有变化。掌握这些基本单元电路的电路结构，学会分析计算这些电路的性能指标，是模拟电子技术课程的学习目标。
　　模拟电路系统的基本单元电路包括低频电子电路和高频电子电路。“模拟电子技术基础”课程主要涉及低频电子电路的分析与计算，其中包含了许多基本单元电路，如晶体三极管基本放大电路的三种组态;场效应管放大电路三种组态;功率放大电路;多级放大电路;差分式放大电路;电流源电路;反馈电路;集成运放电路及应用电路;稳压电路等等。这些单元电路各有其基本的电路结构和性能特点，在分析计算时，考虑的细节问题不同，采用的近似方法也不同。如基本放大电路的作用是不失真地放大微小的输入信号，采用微变等效电路模型进行分析计算，而功率放大电路的作用是输出大功率，即在电路的输出端得到尽量大的输出电压和输出电流，常采用图解法分析电路的功率问题;为了克服直接耦合多级放大电路的零点漂移问题，采用差分电路结构，等等。这么多的基本电路结构，在分析计算时要考虑的细节和方法，都是与实际需求相关，没有统一的规律和方法可循，正因如此，学生在学习时往往感觉很凌乱，摸不着头绪，不容易掌握其核心思想方法，碰到一些实际电路问题就容易不知所措。由于缺乏对实际电路的了解和见识，即便是照葫芦画瓢会计算各种电路的性能指标，但还是难以想象这些单元电路究竟是如何体现它的功能的。