“模擬電子技術基礎”教學改革與探討

摘要：“模擬電子技術基礎”是一門理論性和實踐性都很強的課程，學生在學習過程中普遍感到內容抽象，不容易理解。針對這些特點，在課堂中利用Multisim強大的電路仿真功能，將抽象的理論知識用圖形展示給學生看，這樣既豐富了教學手段，又加深了學生對理論知識的理解，從而有效地提高了教學質量。

關鍵詞：模擬電子技術基礎；Multisim；射極偏置放大電路

作者簡介：許建霞（1975-），女，江西南城人，武漢理工大學信息學院，講師。（湖北 武漢 430070）

基金項目：本文系武漢理工大學教研項目資助：“模擬電子技術基礎”輔助教學平臺研制的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0047-02

“模擬電子技術基礎”是電氣自動化、電子科學與技術、電子信息、通信與信息系統等學科的基礎課程。為了讓學生能更好地適應新技術的發展，掌握模擬電子技術的基礎知識，有必要加強學生對“模擬電子技術基礎”課程的學習。但“模擬電子技術基礎”課程所涉及到的電路以及分析方法比較抽象，講解起來非常困難，學生也普遍反應比較難學，素來有“魔鬼模電”之說，[1]在學習過程中，常感到比較枯燥，難于理解，影響了學生對學習這門課的興趣，學習質量也相應的下降。為了保證學生能真正理解其基本概念和方法，為其將來自學其他內容打下基礎，這就要求教師在教學過程中必須采取一定的技巧和方法，將“模擬電子技術基礎”的理論知識與Multisim軟件有機結合起來，利用Multisim強大的電路仿真功能，[2-3]將一些抽象的概念和技術理論用易于理解的可視化圖形演示給學生看，有助于學生對知識點的理解和掌握。

一、豐富課堂教學手段

為了提高教學質量，提高學生的學習興趣，激發他們學習的熱情，首先要注重課堂教學過程設計的連貫性，上課時，可以以提出問題的方式引入本節課的教學內容，然后圍繞要解決的問題展開教學，這樣可以讓學生對本節課要學的內容有一個清晰的認識。其次針對目前“模擬電子技術基礎”課程內容多，課時不夠的矛盾，在課堂教學的過程中充分運用多媒體教學與傳統板書教學相結合的方式，對于一些理論推導和典型電路的分析方法等采用板書教學，而對于一些結構較復雜的電路分析則采用多媒體課件，且多媒體課件要避免照搬教材，在多媒體課件中可以借助動畫來幫助學生理解抽象的知識點，例如二極管、三極管和場效應管的工作原理非常抽象和復雜，是模電的教學難點之一，如果利用Flash動畫演示器件內部復雜的載流子微觀運動，有助于學生理解這類器件的外部特性和主要參數，這樣也充分發揮了多媒體教學和傳統板書教學各自的優勢。最后在課堂教學中引入Multisim軟件仿真，將理論教學與實驗教學結合起來，Multisim9提供了豐富的元件庫，包括電源庫、基本元件庫等，虛擬儀器是電路仿真和設計必不可少的測量工具，靈活運用各種分析儀器會給電路的仿真和分析帶來方便，Multisim9提供了20種虛擬儀器，[4]包括萬用表、示波器、信號發生器等，利用Multisim9提供的元件搭建仿真電路，然后用虛擬儀器對電路進行分析，這一過程，如同在真實的實驗室中搭建真實的電路，由于上課時間有限，重點放在演示上，搭建仿真電路的具體過程可作為課后作業布置給學生來完成。

二、教學實例

以講解射極偏置放大電路為例，本章節內容包括溫度對工作點的影響，射極偏置放大電路穩定工作點的過程，靜態工作點分析和交流工作狀況分析，教學設計思路如下：

（1）由基本共射放大電路的特點引出射極偏置放大電路。利用Multisim軟件，打開溫度掃描參數設計界面，設置起始溫度和終止溫度，分析溫度對基本共射放大電路靜態工作點的影響，基本共射放大電路如圖1所示，在溫度分別為26℃和96℃下節點1、2、3的電壓如圖2所示，從圖2中，學生可以非常直觀的看出溫度對該放大電路靜態工作點的影響。

（2）分析溫度對三極管參數的影響。

（3）給出能夠穩定工作點的射極偏置放大電路，如圖3所示，分析各個元件在電路中所起的作用以及講解該電路是如何穩定工作點的。

（4）分別從理論上計算靜態工作點和用Multisim仿真分析靜態工作點，然后對兩者進行比較，Multisim仿真分析靜態工作點如圖4所示，與理論值相近。

（5）先從理論上推導分析電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻；再用Multisim仿真。仿真結果如圖5、圖6和圖7所示，在圖5中A通道為輸出波形，B通道為輸入波形，從圖5可以看出放大倍數約192倍；圖6為輸入電阻的測量，從圖6可計算出輸入電阻約為3.24kΩ；圖7為輸出電阻的測量，從圖7可計算出輸出電阻約為5kΩ。最后對兩者進行比較。

三、課后作業

多數教材都配有一定的練習題，而且有答案，因此很多學生對教師布置的課后作業不感興趣，感到很枯燥，容易抄襲答案，這樣背離了教師布置習題的初衷。為了避免這種現象發生，布置課后作業也要求學生將理論計算與仿真結合起來分析電路，還可以布置一些思考題來讓學生思考，例如在講完射極偏置放大電路后，課后可以布置這樣一道題：電路如圖3所示，討論R5分別取0Ω和100Ω時溫度對放大倍數的影響，學生通過設置溫度掃描參數界面設置相應的參數，進行仿真，得到R5=0Ω節點6的波形如圖8所示，幅度值較大的為溫度27℃時節點6的波形，而幅度值較小的為溫度90℃時節點6的波形，學生從圖8可以很明顯的看出溫度升高時，交流輸出幅度值減小了，說明放大倍數的穩定性不高。R5=100Ω溫度分別為27℃和90℃時節點6的波形如圖9所示，學生從圖9可以看出溫度升高，交流輸出幅度值變化不明顯，說明R5起到穩定工作點的作用，也抑制了溫度的變化對放大電路電壓放大倍數穩定性的影響。在整個做作業的過程中，學生通過理論計算，搭建仿真電路圖，對原理圖進行仿真，把仿真結果和理論計算做比較，這樣既加深了學生對課堂知識的理解，又激發了學生的學習熱情。

四、結論

要使學生較好地掌握模擬電子技術基礎教材中的許多概念、理論知識，需在合理安排各個章節內容的基礎上，強調教與學方法的改進，在授課的過程中，為了合理利用有限的課堂授課時間，電路圖和一些重要的結論可用多媒體課件顯示；推導過程用板書，這樣可以讓學生在上課時，有足夠的時間思考和做筆記；對結果進行驗證，可利用課前準備好的Multisim文件，或者在PPT中用超鏈接。至于如何具體搭建電路圖和對電路進行仿真，可以讓學生利用課余時間來完成。利用Multisim輔助教學，可以鞏固學生對“模擬電子技術基礎”理論知識的理解，使學生對理論知識的理解和實際應用技術的掌握達到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]吳友宇，伍時和，凌玲.模擬電子技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2]石嘉順.基于Multisim環境下的電路設計與仿真[J].計算機仿真，

2007，24（12）：306-309.

[3]趙春華，張學軍.Multisim9電子技術基礎仿真實驗[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4]從宏壽，李紹銘.電子設計自動化——Multisim在電子電路與單片機中的應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

（責任編輯：孫晴）