《模擬電子技術(shù)實用教程》教材建設(shè)與實踐

郭霞，楊拴科，張安莉，郭華

（西安交通大學(xué)城市學(xué)院電氣與信息工程系，陜西西安，710018）

0 引言

“模擬電子技術(shù)”是高等院校電類專業(yè)學(xué)生十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，它也是電類專業(yè)學(xué)生從基礎(chǔ)理論課程走向?qū)I(yè)課程的一座橋梁。與“電路基礎(chǔ)”課程相比，這門課程中的電子器件和電子電路的種類很多，也有比較多的新概念、新名詞、新術(shù)語，同時具有很強的實踐性，學(xué)生普遍感覺入門難、不好學(xué)[1]。

西安交通大學(xué)城市學(xué)院電氣與信息工程系模擬電子課程組參照教育部高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程基本要求，根據(jù)應(yīng)用型本科學(xué)生自身特點，并總結(jié)了多年教學(xué)實踐經(jīng)驗、按照應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，分析當(dāng)前模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容存在的缺陷，探討、構(gòu)建以“基礎(chǔ)夠用、注重實踐、強化能力、提升素質(zhì)”為目標(biāo)的理論教學(xué)和實踐教學(xué)體系。

1 教學(xué)內(nèi)容改革的思路

（1）教學(xué)內(nèi)容的組織仍然要遵循“器件”、“電路”、“應(yīng)用”相結(jié)合，以器件、電路工作原理及分析方法為基礎(chǔ)，集成電路應(yīng)用為目的之原則，體現(xiàn)“難點分散、引導(dǎo)入門、利于教學(xué)”的指導(dǎo)思想[1]。（2）教學(xué)內(nèi)容要以集成電路為主，適當(dāng)保留作為電子電路基礎(chǔ)的部分分立元件電路的重要內(nèi)容。重點放在討論各種基本放大電路及其分析方法、放大電路中的反饋、模擬集成電路及其應(yīng)用等方面。加強集成器件及應(yīng)用實例的分析，提高讀者工程實際應(yīng)用等能力。（3）重視電子器件的外特性以及各種集成電路的輸入輸出電路和特性；壓縮電子器件以及各種集成電路內(nèi)部的工作原理介紹；通過經(jīng)典的分立元件電路分析介紹電子電路的基本分析方法；注重電子電路的組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析，減少復(fù)雜數(shù)學(xué)公式，突出定性分析；適當(dāng)引入系統(tǒng)概念。（4）適當(dāng)引入新概念、新器件、新技術(shù)，便于學(xué)生了解電子技術(shù)的新發(fā)展。（5）在理論教學(xué)中，增加電子電路調(diào)式、測量方法以及電路故障排查分析相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生重視實驗技術(shù)，幫助學(xué)生提升實踐動手能力。（6）實驗教學(xué)內(nèi)容組織要注重學(xué)生分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)，特別是學(xué)生技能技術(shù)的訓(xùn)練和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2 教學(xué)內(nèi)容改革的具體措施

2.1 擬刪減的內(nèi)容

（1）弱化雙極性晶體管內(nèi)部載流子運動的描述，簡化其高頻等效電路以及高頻參數(shù)的推導(dǎo)過程。（2）弱化分立元件放大電路頻率特性分析。（3）弱化有源濾波器電路分析過程。（4）刪去集成電路中的直流偏置電路以及運放內(nèi)部電路的具體分析。（5）刪去分立元件負(fù)反饋電路的分析。

2.2 增加實用性、提高實踐能力

（1）為闡述本章內(nèi)容怎樣在實際系統(tǒng)中應(yīng)用，在與集成電路應(yīng)用相關(guān)的章最后一節(jié)設(shè)置“系統(tǒng)應(yīng)用”內(nèi)容，使本章內(nèi)容在系統(tǒng)中應(yīng)用具體化。（2）教學(xué)過程中盡量使用有具體參數(shù)的實用電路。（3）增加電路調(diào)式、測量方法以及電路故障排查分析相關(guān)內(nèi)容。

2.3 調(diào)整章節(jié)內(nèi)容，使理論與實驗教學(xué)無縫銜接

（1）將原來直流電源一章的整流、濾波電路和集成三端穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用移到半導(dǎo)體二極管應(yīng)用部分，實現(xiàn)一個完整（變壓器、整理、濾波、穩(wěn)壓）的實用直流穩(wěn)壓電源實驗；（2）將放大電路頻率特性移到雙極性晶體管以及放大電路基礎(chǔ)一章，采用基本共射極放大電路完成放大電路靜態(tài)、交流以及頻率特性測試實驗；（3）將功率放大電路移到集成運算放大器之前，開設(shè)集成功率放大電路實驗；（4）刪去分立元件反饋放大電路實驗，改成電壓/電流、電流/電壓變換實用電路實驗；（5）在講授集成運放的基本應(yīng)用電路之后，開設(shè)鉑熱電阻測溫電路實驗；（6）在講授信號檢測電路之后，開設(shè)以測量放大器為主的心電信號檢查電路實驗；（7）圍繞集成運放之應(yīng)用，開設(shè)有源濾波器電路性能測試、正弦及非正弦波形發(fā)生電路實驗。

3 《模擬電子技術(shù)實用教程》教材建設(shè)

3.1 《模擬電子技術(shù)實用教程》內(nèi)容簡介

第0章緒論中介紹電子技術(shù)的內(nèi)涵、本課程的性質(zhì)任務(wù)及重點內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法等。

第1章討論了晶體二極管的單向?qū)щ娦?、伏安特性、主要電參?shù)及簡化模型，重點介紹了二極管整流、電容濾波、硅穩(wěn)壓管、集成三端穩(wěn)壓器組成的直流穩(wěn)壓電源，增加了直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及電路故障分析。

第2章討論了雙極型晶體管、晶體管放大電路的組成原理和分析方法、晶體管三種基本放大電路、放大電路的頻率特性；弱化雙極性晶體管內(nèi)部載流子運動的描述，簡化其高頻等效電路以及高頻參數(shù)的推導(dǎo)過程；引入了晶體管的工作狀態(tài)在線檢測、放大電路的測試方法和放大電路幅頻特性測量等問題的討論。

第3章介紹了場效應(yīng)晶體管及其放大電路工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)。

自媒體時代的大學(xué)生馬克思主義信仰教育 …………………………………………… 鄭志康，雒新艷（3．109）

第4章介紹了多級放大和功率放大電路，引入集成功率放大器及其應(yīng)用，討論了功率放大器主要性能指標(biāo)測試方法。

第5章介紹了差動放大和集成運算放大器，刪去了集成電路中的直流偏置電路以及集成運放內(nèi)部電路分析，簡要介紹典型結(jié)構(gòu)、簡化模型及主要參數(shù)，為集成運放應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

第6章介紹了各類反饋的基本概念及判別方法、負(fù)反饋放大電路的分析、負(fù)反饋對放大電路性能的影響、負(fù)反饋放大電路的自激振蕩及其消除方法，刪去了分立元件負(fù)反饋電路的分析，增加了工業(yè)檢測與控制系統(tǒng)常用的電壓-電流變換以及電流-電壓變換電路兩類電路的典型應(yīng)用電路系統(tǒng)分析。

第7章介紹了基本運算電路、模擬乘法器、電壓比較器、運放應(yīng)用中的實際問題（選型、調(diào)零、消振、保護(hù)、單電源運放、軌到軌的優(yōu)勢）；增加了比例運算電路和電壓比較器電路故障分析，也增加了照相機自動曝光控制電路和鉑熱電阻測溫電路系統(tǒng)分析，介紹比例運算電路、積分電路和電壓比較器的實際應(yīng)用。

第8章介紹了電子系統(tǒng)基本組成、測量放大器、隔離放大器、程控增益放大器、高速電流模運算放大器、有源濾波器、精密整流與峰值檢波電路，增加了精密電阻應(yīng)變計信號放大電路和心電（人體生物電）信號檢測電路分析，以此展示測量放大器、隔離放大器、恒流源（電壓/電流變換）、有源濾波器、反相輸入加法電路的實際應(yīng)用。

第9章介紹了正弦波自激振蕩的基本原理、正弦波信號發(fā)生器（RC、LC、晶體振蕩）、非正弦波信號發(fā)生器（方波、三角波、鋸齒波）、壓控振蕩器，增加了JFET穩(wěn)幅音頻測試信號源和脈寬調(diào)制波發(fā)生電路的分析。

第10章介紹了直流穩(wěn)壓電源類型、線性穩(wěn)壓電路（串聯(lián)穩(wěn)壓原理、集成穩(wěn)壓器、低壓差集成穩(wěn)壓器、精密基準(zhǔn)電壓源、應(yīng)用電路分析）、開關(guān)穩(wěn)壓電路（工作原理、集成穩(wěn)壓器、應(yīng)用電路分析）。

附錄：電子電路仿真軟件Multisim14應(yīng)用入門，引導(dǎo)學(xué)生使用仿真工具分析電路系統(tǒng)。

3.2 《模擬電子技術(shù)實用教程》的特點

教材內(nèi)容編排遵循“器件”、“電路”、“應(yīng)用”相結(jié)合，以器件、電路工作原理及分析方法為基礎(chǔ)，以集成電路及系統(tǒng)應(yīng)用為目的的原則，并努力體現(xiàn)以下幾個特點。

（1）難點分散、利于教學(xué)：電子器件的工作原理是本課程的難點之一，晶體二極管、雙極型晶體管、場效應(yīng)管及其應(yīng)用分別獨立成章，在介紹一種器件的工作原理和外特性之后，緊接著介紹該器件的基本應(yīng)用，有利于讀者學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)內(nèi)容。

（2）基礎(chǔ)夠用、注重概念：重視電子器件的外特性以及各種集成電路的輸入輸出電路和特性；壓縮電子器件以及各種集成電路內(nèi)部的工作原理分析；通過經(jīng)典的分立元件電路，介紹電子電路的基本分析方法；注重電子電路的組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析，減少復(fù)雜數(shù)學(xué)公式，突出定性分析；適當(dāng)引入系統(tǒng)概念。

（3）集成為主、突出實用：第1章引入集成穩(wěn)壓器、第4章引入集成功率放大器、第5章引入集成運放、第六章反饋電路分析中刪除了分立元件電路分析，之后各章都是集成電路應(yīng)用，體現(xiàn)了教材內(nèi)容以集成電路為主的特點。第6章~第10章，設(shè)置了“系統(tǒng)應(yīng)用電路分析”內(nèi)容，通過應(yīng)用電路分析不僅可以引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)電路的方法，也可揭示本章教學(xué)內(nèi)容在電子系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，增強了教學(xué)內(nèi)容的實用性。

（4）重視實踐、強化能力：第1章引入直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試方法，第2章引入了晶體管的工作狀態(tài)在線檢測、放大電路的測試方法和放大電路幅頻特性的測量問題討論，第4章引入了功率放大器主要性能指標(biāo)測試方法，引導(dǎo)讀者重視實驗、掌握相關(guān)調(diào)試方法和技能。第1章引入直流穩(wěn)壓電源電路故障分析方法、第7章介紹了比例運算電路以及電壓比較器電路的故障分析，通過“設(shè)置故障、分析故障結(jié)果、解決故障”的過程演示，引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)故障分析的方法、提升排除電子電路故障的能力。

（5）適當(dāng)引入新概念、新器件、新技術(shù)：如電流模運放、軌對軌運放、開關(guān)電容濾波器、低壓差線性集成穩(wěn)壓器、精密基準(zhǔn)電壓源、Multisim仿真軟件應(yīng)用等等，便于學(xué)生了解電子技術(shù)的新發(fā)展。

（6）增加可讀性、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣：在教學(xué)內(nèi)容介紹以及問題討論中注意名詞、概念、專業(yè)術(shù)語出現(xiàn)的先后次序，做到了先回避而后詳盡敘述的規(guī)則，盡量做到難點分散；簡化文字?jǐn)⑹?，增加圖、表、波形的表述，盡量做到圖文并茂；適當(dāng)增加例題，幫助學(xué)生理解相關(guān)內(nèi)容；每章增加“基本概念自檢題”欄目，引導(dǎo)學(xué)生回顧、總結(jié)本章主要內(nèi)容及相關(guān)基本概念，鞏固所學(xué)內(nèi)容，增強自信心、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

4 結(jié)論

本文主要從教材內(nèi)容改革的思路，具體實施的措施以及教材建設(shè)三個方面來闡述我院對于應(yīng)用型本科學(xué)生“模擬電子技術(shù)”這門課程改革的研究與實踐。通過兩屆學(xué)生的實踐，說明了此次教學(xué)內(nèi)容的改革在學(xué)生的反應(yīng)中收效很好，真切體現(xiàn)出學(xué)生是為了探索和解惑而學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性