模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中的技術(shù)思想與方法及其教育價(jià)值

李鴻 吳梅青

摘? 要：技術(shù)類課程中蘊(yùn)含諸多不同層面的的技術(shù)思想和方法，目前教學(xué)中尚未引起廣大師生的重視，導(dǎo)致學(xué)生技術(shù)理解和應(yīng)用的能力不強(qiáng)、技術(shù)素養(yǎng)不高。運(yùn)用列舉、歸納、綜合的方法對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)中蘊(yùn)含的諸多不同層面的模擬電子技術(shù)思想和方法進(jìn)行挖掘和分類概述，對教育價(jià)值進(jìn)行分析。研究表明這些技術(shù)思想和方法是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的重要內(nèi)容，是學(xué)生深入認(rèn)識(shí)和理解、掌握和運(yùn)用模擬電子技術(shù)的關(guān)鍵。積極挖掘并有效融入教學(xué)過程，可以提高學(xué)生模擬電子技術(shù)理解和應(yīng)用能力，提升技術(shù)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；技術(shù)思想和方法；電子器件；放大電路；電路分析和設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）15-0097-07

Abstract： Technical courses contain many technical ideas and methods at different levels， and at present， they have not attracted the attention of teachers and students in teaching， resulting in students' ability of technical understanding and application is not strong， and the technical literacy is not high. This paper uses the method of listing， induction and synthesis to excavate and classify the ideas and methods of analog electronic technology of many different levels contained in Foundation of Analog Electronic Technology， and analyzes the value of education. The research shows that these technical ideas and methods are the important content of Foundation of Analog Electronic Technology， and are the key for students to deeply understand， master and apply analog electronic technology. The study actively explores and effectively integrates into the teaching process， which can improve students' ability to understand and apply simulation electronic technology， and improve their technical literacy.

Keywords： Foundation of Analog Electronic Technology; technological ideas and methods; electron device; amplifier circuit; circuit analysis and designs

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（以下簡稱“模電”）作為一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，介紹了主要模擬器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理及外特性，主要模擬電路的構(gòu)成、工作原理、分析和設(shè)計(jì)的方法[1]。課程內(nèi)容豐富，前后聯(lián)系緊密，那些看似枯燥的結(jié)構(gòu)、機(jī)理、方法中蘊(yùn)含著諸多不同層面的技術(shù)思想和方法。這些技術(shù)思想和方法揭示了模擬電子技術(shù)的本質(zhì)，揭露了模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)的規(guī)律，體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)的思維特點(diǎn)，是模電教學(xué)的精髓，是理解和應(yīng)用模擬電子技術(shù)的關(guān)鍵。

一? 哲學(xué)層面的技術(shù)思想和方法

哲學(xué)層面的技術(shù)思想和方法主要源自模擬電子技術(shù)的本質(zhì)與特征，蘊(yùn)含在模擬器件、模擬電路的組成結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理及外特性中，抽象概括程度非常高，具有世界觀或方法論涵義，對人們認(rèn)識(shí)和理解、分析和解決模擬電子技術(shù)問題起宏觀指導(dǎo)的作用。

（一）? 現(xiàn)象和本質(zhì)

本質(zhì)是事物的根本性質(zhì)，是構(gòu)成事物諸要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，決定事物性質(zhì)和發(fā)展趨向，現(xiàn)象是事物的外部聯(lián)系和表面特征，是事物本質(zhì)的外在表現(xiàn)[2]。模電中，現(xiàn)象和本質(zhì)的思想和方法體現(xiàn)在對器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、性能參數(shù)的認(rèn)識(shí)，對電路結(jié)構(gòu)形式、性能指標(biāo)、功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多樣的理解等方面。如對二極管單向?qū)щ娦缘恼J(rèn)識(shí)，二極管內(nèi)部特殊PN結(jié)結(jié)構(gòu)是其單向?qū)щ娦缘膬?nèi)在根本，正偏導(dǎo)通、反偏截止只是單向?qū)щ娦缘耐庠诒憩F(xiàn)；對晶體三極管電流放大作用的認(rèn)識(shí)，從現(xiàn)象上看給三極管提供合適的靜態(tài)偏置電壓即可實(shí)現(xiàn)正常的電流放大，但電流放大作用的內(nèi)在根本是三極管特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及構(gòu)成材料；放大電路實(shí)現(xiàn)對微小變化輸入信號(hào)的放大，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了能量的控制和轉(zhuǎn)換，將電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)換成被放大輸出信號(hào)增加的能量；從現(xiàn)象上看，同一放大電路對不同頻率輸入信號(hào)的放大存在差異，環(huán)境溫度變化時(shí)放大能力也會(huì)發(fā)生變化，根本原因是三極管電容效應(yīng)的存在及溫度變化引起參數(shù)的改變；模擬電子電路形式復(fù)雜多變，但深入分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，任何復(fù)雜的電路本質(zhì)上都是由若干基本電路按照一定的規(guī)律組成的，抓住模擬電路的實(shí)質(zhì)，掌握關(guān)鍵的基本電路，任何復(fù)雜電路都可迎刃而解?，F(xiàn)象和本質(zhì)的思想和方法啟示我們對模擬電子技術(shù)的認(rèn)識(shí)不能停留在只看現(xiàn)象的表面，必須通過對紛繁復(fù)雜現(xiàn)象的分析達(dá)到對其本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，通過科學(xué)研究揭示其本質(zhì)，把握住了不變的本質(zhì)后，再來認(rèn)識(shí)多變的現(xiàn)象就容易多了。深入分析現(xiàn)象，透過現(xiàn)象探究機(jī)理、達(dá)到對本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，掌握規(guī)律并應(yīng)用規(guī)律，就能真正認(rèn)識(shí)、理解、掌握模擬電子技術(shù)。

（二）? 內(nèi)因和外因

內(nèi)因是事物發(fā)展變化的根本，外因是事物發(fā)展變化的條件，外因通過內(nèi)因而起作用[3]。模擬電子技術(shù)中，電子器件、電子電路的性能表現(xiàn)、功能實(shí)現(xiàn)無不體現(xiàn)內(nèi)、外因相互作用的原理，如晶體三極管（場效應(yīng)管）電流放大就是內(nèi)、外因相互作用的集中體現(xiàn)。三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材料摻雜濃度等工藝因素是其電流放大作用的內(nèi)在根本，是內(nèi)因，起決定作用；具有合適的靜態(tài)偏置電壓提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，是三極管電流放大作用的外在條件，是外因，兩者具備，三極管才能正常放大。

（三）? 共性和個(gè)性

共性即事物的普遍性，個(gè)性即事物的特殊性，共性決定事物的基本性質(zhì)，個(gè)性揭示事物之間的差異性，兩者互相交融，辯證統(tǒng)一，不可分割[2]。模電中，共性和個(gè)性的思想和方法體現(xiàn)在器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路的組成結(jié)構(gòu)、性能表現(xiàn)、功能實(shí)現(xiàn)等方面。如晶體二極管都是由半導(dǎo)體材料制成，具有單向?qū)щ娦?，但半?dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)、制作工藝的細(xì)微差別，會(huì)造就整流、穩(wěn)壓、限幅等不同種類、不同功能的二極管，即便是相同應(yīng)用領(lǐng)域的二極管，工作電流、擊穿電壓、工作頻率和耗散功率等參數(shù)也會(huì)不一樣[4]。三極管和場效應(yīng)管同為放大器件，實(shí)現(xiàn)電流放大，但兩者的結(jié)構(gòu)和工作原理不一樣。三極管是電流控制器件，場效應(yīng)管是電壓控制器件，后者工作效率較高，受溫度影響較小，容易集成，應(yīng)用更廣?；痉糯箅娐酚泄采洹⒐布?、共基（或共源、共柵、共漏）三種基本組態(tài)，不同組態(tài)基本電路的工作原理、分析方法相通，但主要性能指標(biāo)各有特點(diǎn)，都有其適合的條件和場合[5]。比例、加法、減法、積分和微分等模擬運(yùn)算電路都是由運(yùn)算放大器基于理想運(yùn)放“虛短”和“虛斷”的特征，通過調(diào)節(jié)負(fù)反饋深度組成的，但實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算功能不一樣。共性和個(gè)性的思想和方法啟示我們，對模擬電子技術(shù)的認(rèn)識(shí)、技術(shù)問題的處理，不但要關(guān)注器件、電路的共性，尤其要研究其個(gè)性，務(wù)必掌握共性和個(gè)性這兩個(gè)方面的相互聯(lián)結(jié)，才能有深刻而全面的認(rèn)識(shí)和恰當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

（四）? 結(jié)構(gòu)和功能

結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列，結(jié)構(gòu)是性能、功能的基礎(chǔ)，決定事物的性能發(fā)揮、功能實(shí)現(xiàn)，性能、功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。在模擬電子技術(shù)中，電阻、電容、電感、二極管、三極管、場效應(yīng)管、晶振和集成運(yùn)放等電子元器件組成結(jié)構(gòu)是不相同的，各自的性能及能實(shí)現(xiàn)的電路功能不一樣。如電阻分壓限流，而三極管、場效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)電流放大。同一種元器件也存在不同材料和結(jié)構(gòu)及制作工藝的差別，實(shí)現(xiàn)不同的功能，如二極管中點(diǎn)接觸型結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻檢波和小電流整流，面接觸型結(jié)面積大，結(jié)電容大，用于工頻大電流整流，相同應(yīng)用領(lǐng)域的二極管工作電流、擊穿電壓等具體參數(shù)也千差萬別[4]。由晶體三極管構(gòu)成的基本放大電路有共射、共集、共基三種組態(tài)，共射放大電路能很好地放大電壓和電流；共集放大電路只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用；共基放大電路只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用[6]。集成運(yùn)放是一種高增益、高輸入、高輸出電阻的直接耦合放大器，當(dāng)利用負(fù)反饋技術(shù)、外接不同的線性反饋元件時(shí)，可構(gòu)成比例、加法、減法、積分和微分等實(shí)現(xiàn)完全不一樣功能的運(yùn)算電路?？傊莆樟私Y(jié)構(gòu)和性能、功能的思想和方法，就能更好地理解模擬電子技術(shù)中電子器件、電子電路組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、性能指標(biāo)功能實(shí)現(xiàn)的多樣性。

（五）? 整體和部分

模擬電子技術(shù)中，一個(gè)實(shí)用的電子電路或系統(tǒng)都是由若干元器件或基本單元電路組成、實(shí)現(xiàn)一定功能的有機(jī)整體，電路組成結(jié)構(gòu)、整體功能的實(shí)現(xiàn)、各組成部分作用的發(fā)揮充分體現(xiàn)了整體和部分的辯證思想。如正弦波振蕩器由放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)部分組成，分別完成起振、選頻、放大和穩(wěn)幅功能，協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)一定頻率、幅度的正弦信號(hào)輸出這一整體功能[7]。集成運(yùn)算放大器中，輸入級選用差分放大電路，有效抑制零點(diǎn)漂移和共模干擾，中間級采用共射放大電路，以獲得足夠高的電壓增益，對信號(hào)進(jìn)行有效放大，輸出級采用互補(bǔ)對稱輸出電路，以獲得最大不失真輸出電壓和最強(qiáng)的帶負(fù)載能力。同時(shí)，采用電流源電路設(shè)置各級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，確保各級電路工作的穩(wěn)定[5]，多方協(xié)同發(fā)揮自身作用，保證信號(hào)不失真放大這一整體功能的實(shí)現(xiàn)。電路的設(shè)計(jì)也是從整體基本設(shè)計(jì)要求出發(fā)，到各部分作用的發(fā)揮，再回到整體基本設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)。如設(shè)計(jì)放大電路，需要知道輸入電阻、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)等基本設(shè)計(jì)要求，然后根據(jù)基本設(shè)計(jì)要求考慮電路的組成結(jié)構(gòu)。如要求較高的輸入電阻，往往需要采用場效應(yīng)管放大電路；如果輸出電阻要求較低，通常要采用電壓跟隨器電路；而較高的電壓放大倍數(shù)則需要采用多級共發(fā)射級放大電路級聯(lián)或者采用共發(fā)射級有源負(fù)載放大電路。教學(xué)中，應(yīng)立足整體，把握電路總體性能發(fā)揮和功能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，統(tǒng)顧全局，重視各組成部分的作用，重視關(guān)鍵部分對整體的影響及決定作用，搞好局部，用局部的優(yōu)化推動(dòng)整體的完善，實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)目標(biāo)。

（六）? 對立和統(tǒng)一

模擬電子技術(shù)中，電子電路各方面的性能、功能相互聯(lián)系、相互制約，通常在采取某種措施改善電路某一性能時(shí)，會(huì)影響到其他性能。如放大電路中引入負(fù)反饋，加大反饋深度，可提高增益穩(wěn)定性、減小非線性失真、展寬頻帶、改善輸入輸出電阻[8]，但也會(huì)降低增益，甚至產(chǎn)生自激。多級放大電路中，放大倍數(shù)和帶寬的乘積是常數(shù)，經(jīng)放大，信號(hào)的幅值得到明顯改善，但同時(shí)頻帶寬度變窄，頻率響應(yīng)變差[9]。減小集電極電流，可降低直流電源的損耗，提高甲類功率放大電路的效率，但同時(shí)電路的輸出會(huì)伴隨嚴(yán)重的截止失真。這些相互制約、相互影響的問題深刻反映了事物運(yùn)動(dòng)中對立與統(tǒng)一的基本規(guī)律，體現(xiàn)了凡事“有一利，必有一弊”，這在模擬電子技術(shù)中也不例外。教學(xué)中，我們要用對立統(tǒng)一的思想和方法、用矛盾的觀點(diǎn)來辯證地看待電子電路性能的這種相互影響和制約，洞悉“有一利，必有一弊”，堅(jiān)持問題導(dǎo)向、強(qiáng)化問題意識(shí)，抓住主要矛盾、把握矛盾主要方面，在解決矛盾的過程中深入理解模擬電子技術(shù)的本質(zhì)。

（七）? 具體問題具體分析

具體問題具體分析就是要在矛盾普遍性原理的指導(dǎo)下，具體分析矛盾的特殊性，找出解決矛盾的方法。如要求輸入電阻較高，可采用場效應(yīng)管放大電路，輸出電阻較低，可采用電壓跟隨器；要求電壓增益較高，可采用多級共射放大電路或共發(fā)射極有源負(fù)載放大電路[10]。輸入信號(hào)頻率較低，對頻帶寬度無要求，可用共發(fā)射極放大電路；在高頻情況下，要求頻帶較寬，選用共基極放大電路，要求帶負(fù)載能力較強(qiáng)，選用共集電極放大電路[11]。要抑制零點(diǎn)漂移，用差分放大電路，為獲得足夠的信號(hào)放大，用多級放大電路，為保證多級放大各級靜態(tài)工作點(diǎn)的相互獨(dú)立，用阻容耦合的方式，為保證多級放大電路能放大任意頻段（低至直流）信號(hào)，用直接耦合的多級放大電路?？傊?，每一種電子電路都有其適用的條件或場合，同一個(gè)器件，同一種電路形態(tài)，在不同的場合其作用和效果也往往大不一樣[12]。教學(xué)中，我們要引導(dǎo)學(xué)生具體問題具體分析，根據(jù)實(shí)際問題的特點(diǎn)和需求來確定電路形式和處理方法，選擇放大器件、放大電路，對它們的分析和處理也應(yīng)采取不同的出發(fā)點(diǎn)和入手點(diǎn)。

二? 一般意義上的技術(shù)思想和方法

主要蘊(yùn)含在模擬電子電路的分析、設(shè)計(jì)、應(yīng)用中，具有較高的抽象概括性、一定的方法可見度、一般的技術(shù)活動(dòng)普遍適用。

（一）? 流程

流程是一項(xiàng)活動(dòng)或行為進(jìn)行的程序，科學(xué)合理地安排和設(shè)計(jì)流程可以指導(dǎo)活動(dòng)組織、規(guī)范行為，使活動(dòng)或行為有序而高效。模擬電子電路的分析和設(shè)計(jì)遵循一定的程序或步驟，體現(xiàn)了流程的思想和方法。如三極管放大電路的圖解分析和微變等效電路分析，都是按照動(dòng)靜分離、先靜后動(dòng)的一個(gè)程序，先確定靜態(tài)參數(shù)，判斷電路是否具備合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后分析非線性失真及最大不失真輸出功率等動(dòng)態(tài)指標(biāo)，或進(jìn)行電路增益、輸入輸出電阻等動(dòng)態(tài)指標(biāo)的計(jì)算[13]，對 MOSFET放大電路分析也同樣如此。模擬電子電路的設(shè)計(jì)一般都是按照設(shè)計(jì)論證總體方案、設(shè)計(jì)單元電路、確定單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗(yàn)、EDA仿真和繪制正式的總體電路圖等程序或步驟來進(jìn)行[14]。

（二）? 權(quán)衡比較

權(quán)衡的思想和方法是人們做出理智和最優(yōu)選擇的保證。凡事“有一利，必有一弊”，模擬電子技術(shù)也不例外，從分析、設(shè)計(jì)到調(diào)試、檢測，模擬電子電路多方面的性能相互影響、相互制約。如放大電路中引入負(fù)反饋可獲得增益穩(wěn)定性的提高、更寬的通頻帶、更好的線性特性，改善輸入輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓或電流等，但也會(huì)引起電流或電壓增益的下降，甚至產(chǎn)生自激，所以電路中負(fù)反饋的引入應(yīng)權(quán)衡利弊，引入應(yīng)適當(dāng)[8]；多級放大電路中，放大倍數(shù)和帶寬的乘積是常數(shù)，經(jīng)放大，信號(hào)的幅值雖然得到明顯的改善，但同時(shí)頻帶寬度下降，頻率響應(yīng)變差，所以信號(hào)的多級放大由幾級放大完成，還得考慮增益帶寬積[9]；通過減小集電極電流，降低直流電源的損耗，可提高甲類功率放大電路的效率，但同時(shí)應(yīng)考慮電路的輸出可能會(huì)伴隨嚴(yán)重的截止失真的產(chǎn)生；為提高電路的穩(wěn)定性，電路設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮使用集成元器件，在保證性能得以滿足時(shí)，要考慮降低電路的造價(jià)，選用通用型元器件能實(shí)現(xiàn)的，就不用專用型元器件，遇到高溫等特殊應(yīng)用的場合，需要考慮電路的散熱、熱穩(wěn)定性等因素[10]。上述電路性能間的相互影響和制約，充分體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)權(quán)衡的技術(shù)思想和方法，啟示我們必須辯證地看待洞悉“有一利，必有一弊”，科學(xué)認(rèn)識(shí)矛盾，正確處理矛盾；堅(jiān)持適度原則，綜合評估電路性能，權(quán)衡利弊，折中選取電路參數(shù)，以滿足實(shí)際需求、實(shí)現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)化。

（三）? 優(yōu)化

優(yōu)化是指在給定條件（或約束條件）下，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化），不同的目標(biāo)對應(yīng)不同的優(yōu)化結(jié)果[15]，模擬電子技術(shù)中，電路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、性能的完善無不體現(xiàn)了優(yōu)化的思想和方法。如最初的基本共射放大電路采用雙電源（VCC、VBB）直接耦合的電路結(jié)構(gòu)，VCC、VBB與 Rc、Rb配合，為三極管提供合適的偏置電壓，使之工作在放大區(qū)。但輸入信號(hào)ui在Rb上的信號(hào)壓降影響了電路的放大性能，且信號(hào)源與放大電路“不共地”。于是改進(jìn)為單電源阻容耦合共射放大電路，改進(jìn)后的電路還是不能解決由溫度變化引起三極管參數(shù)變化造成的靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定。于是電路又改進(jìn)為分壓式偏置阻容耦合放大電路，一方面通過基極電阻分壓保持基極電位VB基本不變，另一方面通過發(fā)射極電阻RE引入負(fù)反饋，通過Re上產(chǎn)生的電壓變化來影響三極管b-e間的壓降，使基極電流向相反的方向變化，達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)[16]，實(shí)現(xiàn)電路的自我調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。功放電路從甲類功放到乙類互補(bǔ)對稱功放，再到甲乙類互補(bǔ)對稱功放，電路結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，工作效率大幅提高，交越失真也有效消除；最初的差分放大電路是由含相同特性三極管的兩組共射放大電路組成的對稱電路，兩邊各帶有一個(gè)發(fā)射極電阻，為提高差模增益，改進(jìn)為共用一個(gè)發(fā)射極電阻的對稱電路，為方便調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，提高抗干擾能力，優(yōu)化為長尾式差分放大電路，為抑制單端輸出時(shí)的共模增益，進(jìn)一步優(yōu)化為帶恒流源的差分放大電路[17]。電路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、性能的完善是模電教學(xué)的重要核心內(nèi)容，把握優(yōu)化的思想和方法是掌握這一重要核心內(nèi)容的重要基礎(chǔ)。

（四）? 控制

控制即把持，指控制主體按照給定的條件和目標(biāo)，對控制客體施加影響的過程和行為[18]，控制的思想和方法蘊(yùn)含在電子器件的工作機(jī)理、電子電路的工作原理中。如放大電路中的三極管通過輸入電流控制輸出電流，場效應(yīng)管通過輸入電壓控制輸出電流，放大電路就是一個(gè)受輸入信號(hào)控制的能量轉(zhuǎn)換器，將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的能量實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。反饋是電子技術(shù)領(lǐng)域常用的一種控制手段，普遍存在于模擬電子電路中，通過將電路的輸出返回到輸入，并以某種方式改變輸入，從而對整體輸出產(chǎn)生作用，實(shí)現(xiàn)電路的自我調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。如引入負(fù)反饋可獲得靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定、增益穩(wěn)定性的提高，擴(kuò)展頻帶，減小非線性失真，改變輸入電阻與輸出電阻等[8]。

三? 具體層面的技術(shù)思想和方法

較低的抽象概括性，從屬于各專業(yè)技術(shù)學(xué)科范疇，表現(xiàn)為具體的操作方法，側(cè)重為人們的技術(shù)實(shí)踐提供方法要領(lǐng)的指導(dǎo)。

（一）? 定性分析、定量估算

模電中的定性分析主要是搞清楚電路的基本結(jié)構(gòu)和功能、判斷其性能特點(diǎn)，如放大電路的圖解分析法就屬于定性分析，定量估算主要是求解電路對應(yīng)的性能指標(biāo)，如電壓增益、輸出功率和效率[19]，允許有誤差。模擬電路雖然控制方便、工作靈敏、響應(yīng)迅速，但結(jié)構(gòu)多變，交直流信號(hào)并存，電流電壓等變量間的關(guān)系復(fù)雜，器件性能、電路的穩(wěn)定受信號(hào)頻率、環(huán)境溫度、電源電壓變化或波動(dòng)的影響大。因此，很難對電路作出精準(zhǔn)分析和精確計(jì)算，許多問題的處理都是采用理論上的定性分析、工程上的定量估算。如分析共射放大電路時(shí)，集電極電流與發(fā)射極電流近似看作相等[9]；求解分壓式偏置共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，考慮到基極電流很小，可忽略其在基極節(jié)點(diǎn)電流中的影響，視基極偏置電阻Rb1和Rb2為串聯(lián)，基極電位VB就等于電阻Rb1、Rb2對電源VCC的分壓，這種近似方法簡便快捷，基本上不影響結(jié)果的正確性[20]；在深度負(fù)反饋放大電路中，利用AF遠(yuǎn)大于1，Af=A/（1+AF）近似等效為Af≈1/F，求解閉環(huán)電壓放大倍數(shù)[21]，如果采用微變等效電路進(jìn)行閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的計(jì)算，會(huì)變得很復(fù)雜。此外，研究功放電路的功耗時(shí)，忽略輸入回路，只考慮輸出回路中的能耗，不影響整個(gè)電路的功耗問題。模擬電子技術(shù)的非線性、復(fù)雜性、工程性特點(diǎn)決定了電路的分析和計(jì)算很難做到理論分析的精準(zhǔn)和計(jì)算結(jié)果的精確，一般為定性分析和工程上的定量估算，在基本性能指標(biāo)、實(shí)際需要滿足的前提下，容許一定的誤差存在。也就是說電路的分析和計(jì)算要從實(shí)際出發(fā)，抓主要矛盾，用工程的觀點(diǎn)、在允許的誤差范圍內(nèi)，可以進(jìn)行合理的“忽略”與“近似”及“等效”，將復(fù)雜問題進(jìn)行簡化。

（二）? 合理建模、化繁為簡

模擬電子電路都是以非線性的晶體二極管、三極管、場效應(yīng)管及集成運(yùn)放為核心構(gòu)成的非線性電路，電流、電壓等變量間的關(guān)系復(fù)雜，對電路進(jìn)行直接的分析和計(jì)算難度很大。為此，抓住這些核心器件在不同工作條件、工作狀態(tài)下的主要電磁過程及特性，忽略其次要過程、次要特性，從實(shí)際出發(fā)，將實(shí)際器件簡化為某種理想電路元件或幾種理想電路元件的組合，建立其線性等效電路模型[22]，化非線性電路為線性電路、復(fù)雜電路為簡單電路。如根據(jù)二極管工作條件和性能表現(xiàn)建立二極管理想模型、恒壓降模型、折線模型或小信號(hào)模型替代實(shí)際電路中的二極管，將含二極管的非線性電子電路等效簡化為線性電路；在交流小信號(hào)條件下，建立三極管微變等效電路模型，將含三極管的非線性放大電路等效成含受控源的線性放大電路，利用線性電路的定理、定律來近似分析求解。此外，三極管混合型高頻等效電路、場效應(yīng)管等效電路、石英晶體等效電路，實(shí)際集成運(yùn)放的理想集成運(yùn)放模型也都是三極管、場效應(yīng)管、石英晶體和集成運(yùn)放在特定工作條件、工作狀態(tài)下根據(jù)其主要外特性通過合理的近似而建立的等效電路模型。

抓主要矛盾、合理建模、化繁為簡的思想和方法有效突出了電子器件和電路的主要工作特性，排除了次要特性因素的干擾，使實(shí)際電路的電氣特性或過程得到簡化或理想化，同時(shí)其結(jié)果也較好地與實(shí)際相符，是模擬電子技術(shù)首要的、基本的分析方法。

（三）? 動(dòng)靜分離、先靜后動(dòng)

模擬電子技術(shù)中，合適的直流工作狀態(tài)是電路交流工作狀態(tài)的前提和基礎(chǔ)。模擬電子技術(shù)中，電路交、直流信號(hào)共存的復(fù)雜狀況，采用了“動(dòng)靜分離、先靜后動(dòng)”的分析方法。將交流信號(hào)和直流信號(hào)分開進(jìn)行分析、計(jì)算，在放大電路的直流通道中求解靜態(tài)工作點(diǎn)，采用微變等效電路分析的方法，在交流通道中計(jì)算動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)。如此分析處理后化難為易，學(xué)生可以直接利用電路中直流電路和交流電路的相關(guān)知識(shí)分別進(jìn)行求解，最后將求得的直流量和交流量疊加即得電路在交直流信號(hào)共同作用下的結(jié)果[23]。

（四）? 圖解分析

圖解分析法是模擬電子電路分析的一種重要方法，其利用非線性器件的電氣特性曲線通過作圖來分析電路的工作情況。模電中圖解分析法常用于分析三極管放大電路，通過在三極管的輸出特性曲線平面上作出直流負(fù)載線確定靜態(tài)工作點(diǎn)，作出交流負(fù)載線求解最大不失真輸出電壓。圖解法屬于近似解法，精度不高，但方便建立靜態(tài)和動(dòng)態(tài)、交直流共存等概念，理解正確選擇電路參數(shù)、合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的重要性，求解靜態(tài)工作點(diǎn)，分析非線性失真及最大不失真輸出電壓等動(dòng)態(tài)指標(biāo)[21]，并且電路工作在交流大、小信號(hào)狀態(tài)的情況都適用。圖解分析法突破了模擬電子技術(shù)中“非線性思維”向“線性思維”過渡的難點(diǎn)，使用圖解分析法可以加深對電路的深刻理解。

（五）? 微變等效分析

微變等效電路分析是在交流小信號(hào)條件下，將含三極管的非線性放大電路等效成含受控源的線性放大電路，利用線性電路的定理、定律來近似分析求解的方法。同圖解分析法比較，微變等效電路分析法只適用于交流小信號(hào)條件下求解電路的增益、輸入輸出電阻，分析頻率特性，靜態(tài)工作情況、交流大信號(hào)的情況分析不適用，交流大信號(hào)的情況只能采用圖解法，如功率放大電路的分析就不適用，功放電路的輸出電壓、輸出電流都很大，功放管非線性不可忽略。

微變等效電路分析法突破了模擬電子技術(shù)中“非線性分析”到“線性分析”轉(zhuǎn)換的難點(diǎn)，小信號(hào)時(shí)對晶體三極管進(jìn)行微變等效，利用數(shù)學(xué)工具就可以簡單地解決非線性電路分析的問題。

（六）? 實(shí)驗(yàn)和仿真

模擬電子技術(shù)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的理論與實(shí)踐高度融合的技術(shù)，機(jī)理的復(fù)雜、工程計(jì)算的局限決定了器件參數(shù)、電路性能指標(biāo)必須在一定的工程背景和應(yīng)用需求下經(jīng)過實(shí)驗(yàn)才能確定，電路功能的實(shí)現(xiàn)需通過實(shí)驗(yàn)的調(diào)整或修正才能達(dá)到預(yù)期，電路設(shè)計(jì)中考慮的諸多影響因素如溫度、濕度、光照和灰塵等也都要通過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，特別是電路穩(wěn)定性方面的問題和各種設(shè)計(jì)缺陷也要在實(shí)驗(yàn)中加以暴露[16]。仿真是現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)、分析解決電路問題的重要手段。由于電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及元器件參數(shù)的離散性，設(shè)計(jì)好的模擬電子電路幾乎都要使用電路仿真軟件對電路進(jìn)行仿真分析，檢查電路的性能和穩(wěn)定性，優(yōu)化電路參數(shù)，確保電路能夠正常工作。

實(shí)驗(yàn)和仿真的思想和方法為模擬電子技術(shù)分析問題、解決問題提供了一種思維方式和具體方法，貫穿模電教學(xué)的始終，是應(yīng)用思維、工程思維培養(yǎng)的重要途徑，模電教學(xué)評判的標(biāo)準(zhǔn)不在于學(xué)生學(xué)會(huì)了多少概念，解答了多少習(xí)題，而在于學(xué)生是否建立工程觀念、工程意識(shí)，接受“實(shí)驗(yàn)至上”的觀點(diǎn)，是否具備一定的應(yīng)用模擬電子技術(shù)的能力[24]。

四? 技術(shù)思想和方法的教育價(jià)值

上述模電中蘊(yùn)含的技術(shù)思想和方法一是技術(shù)本身含有的思想和方法，二是在應(yīng)用技術(shù)解決問題的過程中有關(guān)的思想和方法，對模電的學(xué)習(xí)具有重大的指導(dǎo)意義，其教育價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（一）? 模電中的技術(shù)思想和方法是對模擬電子技術(shù)本質(zhì)和規(guī)律的提煉

上述技術(shù)思想和方法是從模擬電子技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展、分析與計(jì)算、設(shè)計(jì)與應(yīng)用等大量的技術(shù)知識(shí)、技術(shù)實(shí)踐中經(jīng)過分析、提煉、抽象形成的，是對模擬電子技術(shù)自身特點(diǎn)和規(guī)律的概括和總結(jié)。如“動(dòng)靜分離、先靜后動(dòng)”的思想和方法揭示了模擬電路交、直流信號(hào)共存的復(fù)雜工作狀況及電路合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是動(dòng)態(tài)工作的前提和基礎(chǔ)。“定性分析、定量估算”“合理建模、化繁為簡”“圖解分析和微變等效分析”的思想和方法抓住了半導(dǎo)體器件伏安特性的非線性，受電源電壓、信號(hào)頻率、環(huán)境溫度等因素影響的敏感性強(qiáng)，特性和參數(shù)分散性大，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，精準(zhǔn)分析、精確計(jì)算難度大的特點(diǎn)，體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)的工程性特征和解決問題所需的工程性思維?！艾F(xiàn)象和本質(zhì)”“結(jié)構(gòu)和功能”“整體和部分”的思想和方法揭示了模擬電子技術(shù)從器件到單元電路、再到復(fù)雜電路在組成結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、功能實(shí)現(xiàn)之間的本質(zhì)聯(lián)系及其規(guī)律性，揭示了器件是模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)，由器件組成的基本電路是模擬電子技術(shù)的核心，把握住器件種類的多樣性、性能參數(shù)的分散性，電路組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、功能實(shí)現(xiàn)的多樣性，把握住關(guān)鍵基本電路的分析、與復(fù)雜電路的綜合，模擬電子技術(shù)復(fù)雜性的問題便可迎刃而解。我們要認(rèn)真領(lǐng)悟、內(nèi)化模電中的這些技術(shù)思想和方法，把握所提供的思維方式、思考問題的視角和分析解決問題的途徑，熟練運(yùn)用于模電的學(xué)習(xí)和模擬電子技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐中，達(dá)到對模擬電子技術(shù)知識(shí)的全面認(rèn)識(shí)、本質(zhì)和規(guī)律的深刻領(lǐng)會(huì)。

（二）? 模電中的技術(shù)思想和方法是模電教學(xué)的重要內(nèi)容、是學(xué)生模擬電子技術(shù)能力生成的基礎(chǔ)

模電由模擬電子技術(shù)的基本概念、基本原理和規(guī)律、基本方法及貫穿其中的技術(shù)思想和方法構(gòu)成的。這些技術(shù)思想和方法如“對立統(tǒng)一、相互制約”“等效建模、工程估算”等從模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)和核心入手，揭示了模擬電子技術(shù)知識(shí)的本質(zhì)、內(nèi)在的規(guī)律和特點(diǎn)，將不同的技術(shù)內(nèi)容聯(lián)系起來，形成共同思維框架下的技術(shù)知識(shí)體系，是模電教學(xué)不可或缺的一部分。它們幫助學(xué)生迅速厘清模電技術(shù)內(nèi)容的脈絡(luò)，構(gòu)建起各技術(shù)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生迅速掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵；它們抓住了模擬電子技術(shù)的特點(diǎn)和規(guī)律，一旦與模電相關(guān)技術(shù)知識(shí)內(nèi)容相結(jié)合，不僅能夠讓學(xué)生對技術(shù)知識(shí)有更加深刻的理解，適應(yīng)模擬電路中“動(dòng)靜分離、先靜后動(dòng)”“微變等效”“工程估算”等獨(dú)特的分析方法，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維、工程思維能力，以辯證的更宏觀的視角來審視、分析模擬電子技術(shù)中的內(nèi)容，解決模擬電子技術(shù)中的問題，提高學(xué)生對技術(shù)知識(shí)、技術(shù)行為的掌控能力，擺脫“只見樹木”的狹隘，達(dá)到“窺見森林”的高度。

（三）? 模電中的技術(shù)思想和方法有助于學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的提高

模電中的這些技術(shù)思想和方法不僅是對模擬電子技術(shù)知識(shí)、技術(shù)規(guī)律抽象概括的結(jié)果，而且具有廣泛遷移的特點(diǎn)。領(lǐng)悟和內(nèi)化這些思想和方法，可以豐富模擬電子技術(shù)知識(shí)、提升模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)技術(shù)思維，提高對技術(shù)知識(shí)、技術(shù)行為的掌控能力；更重要的是提升技術(shù)素養(yǎng)，優(yōu)化技術(shù)態(tài)度和技術(shù)情感，更好地適應(yīng)職業(yè)技術(shù)工作需要、適應(yīng)社會(huì)技術(shù)的飛速發(fā)展，理性對待技術(shù)學(xué)習(xí)，合理進(jìn)行技術(shù)發(fā)明與技術(shù)創(chuàng)新，形成科學(xué)的技術(shù)觀，促進(jìn)長遠(yuǎn)技術(shù)生涯的和諧發(fā)展。教學(xué)中，教師應(yīng)該重視技術(shù)思想和方法的挖掘與融入，學(xué)生必須關(guān)注對知識(shí)背后的指導(dǎo)思想和方法論的探究和領(lǐng)悟，將技術(shù)思想和方法教育滲透到教學(xué)活動(dòng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，有效融入知識(shí)與技能、情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)之中。

五? 結(jié)束語

模電中的技術(shù)思想和方法是對模電教學(xué)最具影響力且能夠遷移的一些思想和方法，集中反映了模擬電子技術(shù)知識(shí)的本質(zhì)、思維特點(diǎn)、內(nèi)在學(xué)習(xí)規(guī)律，是模電教學(xué)的靈魂和精髓。教學(xué)中，我們不僅要注重模擬電子技術(shù)知識(shí)和規(guī)律的教學(xué)，更應(yīng)破除“就技術(shù)教技術(shù)”、忽視技術(shù)思想和方法的思想觀念，抓住特點(diǎn)和規(guī)律，充分挖掘蘊(yùn)含其中的技術(shù)思想和方法，使技術(shù)思想和方法成為模電教學(xué)的重要內(nèi)容；同時(shí)積極謀劃滲透技術(shù)思想和方法，探索有利于學(xué)生技術(shù)思想和方法生成的教學(xué)策略，在技術(shù)知識(shí)的傳授中突出技術(shù)思想，在技術(shù)實(shí)踐的指導(dǎo)中突出技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)手腦結(jié)合，技術(shù)實(shí)踐手腦并用，學(xué)會(huì)運(yùn)用技術(shù)思想和方法去分析、解決技術(shù)問題，獲得終身受用的技術(shù)學(xué)習(xí)和技術(shù)應(yīng)用能力。

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