模拟电子技术课程学习要点的探究

模拟电子技术课程学习要点的探究

舒锐，田富升，冯芳

西南交通大学希望学院，四川 ·成都 610400

【摘要】论文根据模拟电子技术课程的教学难点和学生的知识水平，提出了模拟电子技术课程存在的意义、模拟电路的分析方法、课程内容的联系、参数计算以及教学实验等五个学习要点。

【Abstract】According to the teaching difficulties of analog electronic technology course and the students' knowledge level, this paper puts forward five learning points: the significance of analog electronic technology course, the analysis method of analog circuit, the connection of course content, parameter calculation and teaching experiment.

【关键词】模拟电子技术；电路分析方法；教学实验；学习要点

【Keywords】analog electronic technology; analysis method of circuit; teaching experiment; key points of learning

【作者简介】舒锐（1993-），男，四川南充人，从事电力电子及其电力传动研究。

1 引言

模拟电子技术课程主要研究半导体晶体管的基础知识，以及由晶体管组成的放大电路、反馈电路、运算电路、电源电路和集成电路的特点、电路分析方法、工作原理和应用。

“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门课程合称为“电子技术基础”，模电和数电是做电路设计相关工作必须掌握的专业知识，相比之下，模电比数电要难一些。特别是对于初学者，由于模拟电路形式多种多样、千变万化，而且很多参数计算分析复杂，所以刚开始学习这门课程时，很多同学会感觉到很陌生，很难跟上课程的教学进度。针对以上问题，本文从这门课程存在的意义、模拟电路的分析方法、课程内容的联系以及参数计算等方面提出了以下学习这门课程的要点。

2 了解模拟电子技术课程的含义以及存在的意义

要想学好一门课程，首先得了解这门课程是什么，能用来做什么。在之前的教学过程中，很多学生学了一学期模拟电子技术，竟然不知道这门课程名字中“模拟”二字的含义以及这门课程存在的意义。显然，这样是肯定不能学好这门课程，所以在学习这门课程之前，对这门课程做一个全面的了解是非常必要的。

在自然界中，信号按时间可分为连续时间信号（模拟信号）和离散时间信号（数字信号）。处理连续时间信号（模拟信号）的电路称为模拟电路，处理离散时间信号（数字信号）的电路称为数字电路。连续时间信号是指时间自变量在其定义的范围内，除若干不连续点以外均是连续的，且信号幅值在自变量的连续值上都有定义的信号。在自然界中，人们接触到的大多数信号都是模拟信号，例如，温度、湿度、速度，等等，所以在处理这些信号时必须要使用模拟电路，这也是模拟电路广泛存在于各种电子电路中的原因。

另外，模拟电子技术的发展史就是各种电子器件的进化史，从早期的第一代真空电子管到第二代半导体晶体管，再到第三、四代小规模、中规模、大规模集成电路和大功率半导体器件。随着半导体器件的进化，现在电子产品的体积越来越小、性能越来越优越^[1]。

3 理解模拟电路分析方法的变化

很多学生在刚开始学习这门课程时，已经发现了模拟电路和之前在电路分析课程上学习的电路无论是在结构还是在元件上都不太一样。如果学生不能及时理解到这种变化，就很难跟上教学进度，进而导致失去学习兴趣。模拟电路的变化主要体现在以下两个方面。

3.1 电路表达形式的变化

之前学生在学习电路分析时，经常见到的是如图1左边所示这种闭合回路，而在模拟电路中却见到的是如图1右边所示的电路。其实这两种电路是一样的，只是表现形式不一样而已。但是对于一些电路分析基础不太好的同学，在短时间内就难以理解这种变化，从而跟不上教学进度，所以在学习的过程中要注意这种转变。

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1 电路图的变化

3.2 电路种类的变化

在进行放大电路的电路分析时，会出现直流通路、交流通路以及微变等效电路等多种类型的电路。如果在学习时不注意梳理这几种电路的关系，就很难学好放大电路分析的这部分内容。

之所以存在多种类型的电路，是因为晶体管放大电路的分析主要包含两个部分：静态分析（直流分析）和动态分析（交流分析）。其中，进行直流分析时，需要画出晶体管放大电路的直流通路；进行交流分析时，需要画出晶体管放大电路的交流通路和微变等效电路。放大电路的分析过程如图2所示。

图
2 放大电路分析过程

另外，为了确保能正确地画出以上电路，必须要掌握以上电路的画法。直流通路的画法：①电容视为开路；②电感视为短路；③信号源视为短路，但保留其内阻。交流通路的画法：①电容视为短路；②电感视为开路；③直流电源作短路处理。微变等效电路的画法：用晶体管的小信号模型代替交流通路中的晶体管即可，不过要特别注意晶体管的各级要连接正确。

4 掌握模拟电子技术课程各个章节的联系

模拟电子技术课程是一门较为成熟的课程，各个院校的教学内容都相差不大。但是纵观模拟电子技术这门课程的教材，大部分教材的章节编排都有所区别，原因在于这门课程各个章节之间联系紧密却又各自为政，因此，每一种编排都有一定合理之处。

对于学生来说，如果不能提前掌握各个章节之间的联系，那么每学习到一个新的章节就会感觉到与之前所学的知识脱节了，就不能有效地运用之前所学的知识来分析问题。因此，提前掌握各个章节之间的联系，有助于学生从整体上来看待和学习这门课程。

整个模拟电子技术课程内容的核心在于集成运算放大器，前面几章通过讲解半导体器件、单管基本放大电路、多极放大电路的结构和工作原理来剖析了集成运算放大器内部的结构以及工作原理；后面几章通过讲解集成运算放大器外接不同的电路来分析了集成运算放大器的信号运算和处理、波形发生和转换等功能。此外，再加上频率响应、反馈电路和直流电源等内容，构成了这门课程的主要内容。模拟电子技术课程各个章节的联系如图3所示。

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3 模拟电子技术课程内容联系图

5 注意运用工程近似方法参与计算

在学习模拟电子技术之前，大多数学生惯用思维模式是利用精确计算方法分析解决问题。而在模拟电子技术这门课程中，精确计算方法会大大增加计算的难度和工作量，所以在符合实际电子电路的精度要求前提下，常常采用工程近似方法参与计算。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，这种方法突出主要矛盾、简化电路的分析计算模型，虽然会造成精度上的误差，但是可以大大减少计算难度和工作量。

在模拟电路的分析计算中，常常有多种近似处理方法。例如，二极管的等效电路模型就有理想开关模型、恒压模型、折线模型以及小信号模型等四种，在分析电路的过程中，究竟选用哪一种电路模型，就需要根据实际电路的需要了。

另外，还有诸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；对于集成运放的分析采用“虚断”“虚短”的近似；功率放大电路的功率计算，采用大信号图解分析对功率管做有效的近似，等等。因此，学会运用工程近似方法参与计算可以减小学习这门课程的难度。

6 注意理论与实践相结合

模拟电子技术是一门工程性和实践性较强的课程，因此，学习理论知识的同时再结合实验可以有效地提高学生学习兴趣。虽然模拟电子技术实验容易因设备元件以及环境因素等干扰得不到理想的实验效果，但是随着计算机技术的飞速发展，选用相关的计算机仿真软件来进行仿真实验也是一个不错的选择。

7 结语

模拟电子技术作为一门专业基础课，其重要性不言而喻。本文根据课程的教学难点和学生的知识水平，提出了模拟电子技术课程存在的意义、模拟电路的分析方法、课程内容的联系、参数计算以及教学实验等五个学习要点。如果在学习过程中注意以上五个要点，能帮助学生有效地提升学习效果，激发进一步钻研电子技术的兴趣。

【参考文献】

[1]刘芸,陆洪毅,王学慧.浅谈模拟电子技术的学习难点及教学策略[J].大学教育,2015(1):120-122.