淺談高職電子技術(shù)課程中“穩(wěn)壓電路”的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：對于一門專業(yè)技術(shù)課程，要想上好它，教師必須十分重視對課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。本文以高職模擬電子技術(shù)課程中“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路的教學(xué)設(shè)計(jì)”為例，拋磚引玉地提出并闡述了如何設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、讓學(xué)生能聽得懂、具有啟發(fā)性的教學(xué)方式，以供教師同行切磋。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電路；教學(xué)；設(shè)計(jì)

1 存在問題

在高職模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，“直流穩(wěn)壓電源”通常作為學(xué)生入門的第一個(gè)項(xiàng)目被安排在教學(xué)的開始階段，這是因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容多數(shù)未觸及到與三極管及放大電路等知識(shí)，學(xué)生學(xué)起來較容易理解和掌握，而且，電源電路作為電子設(shè)備電能的基本輸入環(huán)節(jié)，安排在課程的開始也理所當(dāng)然。然而，當(dāng)講到穩(wěn)壓電路的時(shí)候卻碰到了難題。例如，即使是并非很復(fù)雜的“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路”，也不可避免地碰到“調(diào)整管”、“比較放大電路”等與三極管、放大電路組成及工作原理有關(guān)的內(nèi)容，而對于學(xué)生來說因?yàn)槲唇佑|過，聽起來就像聽“天書”，但如果避而不談該部分內(nèi)容，又會(huì)造成內(nèi)容脫節(jié)不連貫，因而出現(xiàn)了尷尬的局面。

如何在“穩(wěn)壓電路”這一環(huán)節(jié)教學(xué)過程中巧妙過渡，既不造成內(nèi)容脫節(jié)，又能使學(xué)生聽得懂、易理解？尋找適合的教學(xué)方法成為了關(guān)鍵。筆者通過自己多年的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出了一些教學(xué)設(shè)計(jì)思路，供同行們參考。

2 串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路的教學(xué)要點(diǎn)

以教材流行的“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路”為例。該電路主要包含四個(gè)部分，即取樣電路、比較放大電路、調(diào)整管和基準(zhǔn)電壓單元，可以用方框圖表示。電路中因調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)型。整個(gè)穩(wěn)壓電路的輸入是經(jīng)過了整流、濾波電路輸出的非穩(wěn)定直流電壓，通過穩(wěn)壓電路后可變成相對穩(wěn)定的直流輸出電壓。

電路四個(gè)單元到電路構(gòu)成和基本作用簡述如下：

2.1 基準(zhǔn)電壓電路

由穩(wěn)壓二極管DW和限流電阻R3組成，用來為比較器放大器提供一個(gè)相對穩(wěn)定的參考電壓，稱為“基準(zhǔn)電壓”。

2.2 取樣電路

由并聯(lián)在輸出端的電阻R1、R2和電位器W組成，作用是把穩(wěn)壓電路輸出的直流電壓的變化量抽樣取出來，送入比較放大器中。從取樣電路中取出的電壓變化量，反映了穩(wěn)壓電路輸出直流電壓波動(dòng)的信息。

2.3 比較放大電路

該單元電路實(shí)際上是一個(gè)共發(fā)射極放大電路，核心器件為三極管VT2。它將取樣信號和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果有誤差時(shí)，誤差信號經(jīng)放大后被送到調(diào)整管基極，去控制調(diào)整管的集電極電流，從而控制集電極-發(fā)射極電壓。

2.4 調(diào)整管

由三極管VT1、電阻R4等元器件構(gòu)成，實(shí)質(zhì)上也構(gòu)成了一個(gè)放大電路。三極管VT1充當(dāng)調(diào)整元件，利用晶體管集電極與發(fā)射極之間的動(dòng)態(tài)電阻可變特性，對穩(wěn)壓電路輸出電壓進(jìn)行調(diào)控。因控制調(diào)整管的基極電流隨輸出電壓波動(dòng)而變化，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓的效果。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 從電路的最基本功能出發(fā)

為了說明“調(diào)整”原理，可先將調(diào)整管等效成一只可受信號控制的可變電阻RP，RP與負(fù)載RL串聯(lián)，則流過RP的電流等于流過RL的電流。當(dāng)負(fù)載兩端的直流輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，RP的阻值將受控制而變化，使R1兩端的電壓有相應(yīng)變化，從而迫使負(fù)載RL的端電壓穩(wěn)定。然后再將可變電阻RP變回調(diào)整晶體管VT1，在此處因晶體管VT1的基本功能之一就是“電壓受控變化”，即其集電極-發(fā)射極之間的電壓能受基極電流（誤差控制信號）控制，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整電壓。

3.2 利用易理解、同功能的元器件代換，簡化分析過程

為了能直觀地說明調(diào)整管如何受取樣信號的控制，可將電路中以三極管VT2為核心的比較放大電路用一只集成運(yùn)算放大器A來替換，替換后功能不變。雖然集成運(yùn)算放大器學(xué)生也未學(xué)習(xí)到，但它無論從功能還是工作特性來說都比三極管放大器來得更直觀，更利于講解清楚和受學(xué)生理解。只要教師先對集成運(yùn)算放大器的各個(gè)管腳及工作特點(diǎn)稍作簡單介紹，學(xué)生就能較容易地理解其在電路中起到的作用。例如根據(jù)代換后的電路圖可知，用集成運(yùn)算放大器取代了三極管比較放大器后，從取樣電路中提取波動(dòng)信號，將立即與穩(wěn)壓二極管提供的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，若比較結(jié)果有所不同，則會(huì)從集成運(yùn)算放大器的輸出端輸出誤差信號電壓并放大，然后作為控制調(diào)整管的信號。這樣，就可以將復(fù)雜的信號比較放大過程簡化，起到了事半功倍的教學(xué)效果。

3.3 注重對電路整體功能的講解

本節(jié)的重點(diǎn)應(yīng)在于讓學(xué)生理解穩(wěn)壓電路的整體功能和基本穩(wěn)壓過程，以便為學(xué)生更好地理解隨后要接觸到的集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用做準(zhǔn)備。因此，面對初入門的高職學(xué)生，教師在教學(xué)中應(yīng)盡量淡化電路的具體工作原理細(xì)節(jié)，而應(yīng)啟發(fā)學(xué)生定性地分析好電路的穩(wěn)壓過程。例如，教師可以對照電路圖，詳細(xì)地解釋好電壓變化自動(dòng)調(diào)節(jié)的過程。另外，如果在教學(xué)中能利用動(dòng)畫等多媒體技術(shù)配合則會(huì)達(dá)到更理想的教學(xué)效果。

通過以上對“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)思路的闡述，引出了對高職專業(yè)技術(shù)類課程教學(xué)改進(jìn)的一些思考，宗旨在于拋磚引玉，以供教師同行切磋。

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