刘丽丽

[摘 要]实验教学是高等院校教学的重要组成部分，是对课程所学理论知识的直观认识。课题组就我校模拟电路实验教学过程中和理论课的衔接问题、现有实验平台的优缺点和学生因素进行了讨论，同时就实验内容中的几个存疑存难问题进行了详细的分析讨论，并给出了一定的解决方案，对提高实验教学质量具有重要的意义。

[关键词]实验教学;模拟电路;负反馈放大电路;反馈网络

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）06-0097-03

实验教学的设计初衷就是将理论知识和实践活动、间接经验和直接经验结合起来，让学生在实操验证中深化对文本，对理论知识的把握。随着素质教育改革的深入，实验教学备受关注，直接关系到学生实践能力、创新能力和动手能力的培养。

模拟电子线路是当前各大高校电子、信息技术、控制工程等专业的核心课程，也是较为基础的入门学习课程，而模拟电子线路实验教学对学生专业知识的学习具有促进作用，为学生进一步学习专业知识和从事电子信息类相关工作打下扎实的基础。此课程的理论性和实践性都很强，因此在教学过程中必须坚持理论与实践相结合，让学生认识到实验学习的必要性，也能在实验实操中深化对理论的认知，提升自己的动手能力和实操技能，不断拓展研究视野和思路。通过实验教学，加深学生对基础理论知识的理解，也实现对学生创新思维的启迪，让学生理论联系实践，更好地分析问题，解决问题，理论的学习在实验实操中加以验证与巩固。

一、实验教学过程中存在的问题

（一） 实验教学和课堂理论教学不能有机衔接

由于实验场地有限、实验设备数量不足、时间安排不及时等各方面原因，理论课之后的对应实验经常不能立即进行，使得学生没有理解的抽象理论知识点不能及时地经过实验操作来加深理解，疑惑愈积累愈多，容易导致学生学习兴趣的丧失。以我院为例，全年级5～7个教学班用同一个实验场地，理论上来说是可以满足时间要求的，但是受整体的理论课排课时间约束，所有教学班的空余时间基本一致，使得实验课时间被限制，无法满足及时进行相关知识的实验的需求。

（二）实验过程中高度依赖实验箱

随着技术的不断发展，高校的实验设备也不断更新，设计出很多模块化、集成化的综合实验箱或者实验台，让学生操作更方便。我校的模拟电子线路实验就是采用综合性实验台，集成度很高，学生在实验过程中只需按照实验要求选择实验台上的电路模块和测试仪器即可。学生自己连线搭建电路步骤较少，课堂实验多集中于教师指导要求下的电路调试与参数测定，学生也错误地将模拟电子线路实验等同于教师动作的重复。学生没有经历过自己具体选择电路元器件，就理解不了实验中元器件的参数识别、性能测试和如何选用，掌握不了基本单元电路的安装方法、调试技能，无法很好地培养学生的动手实践和创新能力。同时实验台高度集成化，每个模块都是固定的实验内容，基本都是验证性实验，不利于综合性、设计性实验的开展。

（三）现有考核模式不利于提高实验效果

在模拟电子线路实验教学中，给学生评定成绩时往往是只针对学生所取得的实验数据，考核指标比较单一。只重视结果而不重视过程的考核机制不能真实反映学生的实验水平与实践能力。

二、两项改革措施的实施

针对现阶段模拟电子线路实验课程中存在的上述问题，在实际教学中采取以下两项改革措施。

（一）引入模拟电路仿真实验

Multisim仿真软件是美国国家仪器公司推出的电路仿真工具，具有较强的适用性，也是当前电子线路模拟教学的得力助手，可用于板级的模拟/数字电路板的设计工作，具有丰富的仿真分析能力。在实验场地安排不开的情况下，可以先让学生在计算机上进行仿真实验，帮助理解知识，然后再到实验室进行实际操作实验，验证理论结论和观察实验现象，最后发现问题分析问题。

（二）利用学校的Blackboard平台进行“翻转课堂”教学

老师提前把部分验证性实验的操作过程录制成教学视频，上传到平台。这样，在学生学习完理论，还没有能够进入实验室进行实验操作时，已经能够从平台上看到整个实验过程和实验的实际现象，有助于对理论知识的理解，同时对刚开始接触模拟电子线路实验的学生起到很好的示范作用。到了设计性实验部分，可以课前在平台发布任务，指导学生进行资料搜集;课堂上抽取小组现场讲解，同学之间进行讨论，教师做指导点评;实验完后再在平台上讨论实验中出现的问题和收获。利用平台也可以很好地监测学生的学习过程，进而对考核机制进行改革，加大对实验准备和操作过程的评价，不仅仅只看结果。

三、实验教学内容中不能忽视的三个问题

实验是对理论的检验，所以在实验过程中非常有必要对概念或者实验中易出现错误的地方阐述清楚。下面我们就看在实验过程中容易出现错误的地方。

（一）反馈网络的负载效应

负反馈放大器的性能测试与分析是模拟电子技术实验中的一个很重要的验证性实验，该实验的目的是验证负反馈对放大器性能的影响以及负反馈放大器各项技术指标的测试方法。然而，很多实验参考书中所采用的测量电路都存在概念性的错误。

首先应该给学生讲清楚无反馈放大电路和基本放大电路的区别：基本放大电路的主要特点是在电路中引入了负反馈，但除此之外，由于负反馈的引入，使电路也随之出现了以几种影响： ①输入信号从输入端到输出端，在这个过程中会涉及电路的放大，会对应相应的反馈网络信息。②反馈信号从输出端传输到输入端，也实现了电路的放大和网络的反馈。③反馈电路对输入信号起到分压及分流的作用。④反馈网络也会干扰输出信号，有分流及分压的轻微影响。综合来说，无反馈的放大电路没有反馈电路的既定特点，也不存在反馈引起的各种影响。

根据负反馈放大器的分析方法，开环电压放大倍数[Av]是指在负反馈放大器中取掉反馈信号，保留反馈网络的负载效应时的电压放大倍数。因此，在测量开环电压放大倍数[Av]时，必须对反馈放大电路的输入、输出回路做相应的变换处理。由此在实验过程中，必须考虑上述效应，而不是简单地去掉或者加上反馈网络。在下面的实验图1（说明：图1、图2中均未画出负载部分，但实际实验时必须有）中可以看到反馈网络是由[Rf1]和[Rf2]支路组成的，常见的求开环[Av]的不精确做法有以下情况：①仅仅把开关S1断开就可以了，认为去掉反馈就是开环状态，这就是把上述的基本放大电路和无反馈放大电路的概念理解错了。②把开关S1断开，并且电阻[Rf2]左端通過导线接地。此种思路从放大电路的输出回路来看，好像反馈网络的负载效应已经考虑进去了，其实按照负反馈放大电路的放大分析，还应考虑[Rf1]在输出端的负载效应，所以也是错误的。并且对于输入回路来说，此种接法下只有[Rf1]的负载效应体现出来了，并没有考虑[Rf2]的，这也是错误的。③把[Rf2]并联在T1管的发射极等。所以，正确的方法是同时考虑反馈网络在输入回路和输出回路的负载效应，即按照图2进行开环放大倍数的计算。考虑反馈网络在输入回路的负载效应时，需在T1管的发射极与地之间并联上[Rf2]支路（包括电容[Cf]）;考虑反馈网络在输出回路的负载效应时，需在输出端并联由[Rf1]和[Rf2]组成的串联网络。这样测量的电压放大倍数[Av]才是真正意义上的开环电压放大倍数，与理论一致。

根据上述分析，实验电路如图2所示。测量开环电压放大倍数时，将开关S1和A端同时接到B端，反馈网络的负载效应就完全考虑进去了。测量闭环放大倍数时，将开关S1和B端同时接到A端即可。

该电路经过Multism实验仿真验证，结果表明图1错误方法和图2正确方法得到的结果差异非常小，如果是用实验室实测电路来做，更难反映出来。因此，要给学生明确地讲清楚原因，引起重视，避免概念的混乱。

（二） 运算放大器实验中的注意事项

运算放大器实验中，在讲解和指导实验的过程中，应着重强调以下几点：（1）在实验开始前要粗测运算放大器好坏，可以用万用表的电阻档来实现。测试时要注意，不要用小电阻档，以免测试电流过大;也不要用大电阻档，以免电压过高损坏运放。（2）调零消除失调误差，保证运放精度。（3）相位补偿消除高频自激。（4）要注意过载保护措施。使用运放时要注意，不能超过其性能参数的极限值，比如电源电压不能接反并注意电源退耦、最大输入电压范围等。（5） 运放同相端和反相端的电阻平衡对减小运放失调的重要性。

（三）实验过程中放大电路干扰、噪声抑制和自激振荡的消除

作为典型的弱电系统，放大电路灵敏度很高，也使得其更容易受到外界和内部不规则信号的干扰。一些噪声、干扰信息等会导致电路信号的观察与测量有失准确，严重的情况下会破坏放大电路的工作系统。因此，我们必须重视干扰信息，积极抑制或者消除干扰元素，确保放大电路测量结果的真实与稳定。

1.把放大电路输入短路，在放大电路输出端可测量到一定的噪声和干扰电压。而这些干扰电压的来源是变压器或者交流线，此外电路周围的电磁波信号也是常见的干扰因素。当前的实验室对应的试验台运用分立元件连线的方式，容易受到外界的干扰。因此，实验调试的过程中我们必须重点预防噪声与干扰信息的抑制，变被动为主动，通过合理的电路连线，通过接地点的合理选取，将干扰影响降到最小。

2.自激振荡的消除

自激振荡的频率对应的数值处于两极状态，要么极高，要么极低，频率也伴随放大电路的元件参数而变化，稍微小的连接导线的拨动也会导致频率的变化。而高频振荡产生的主因是连线的不合理。因此必须确保线路连接的合理与稳定。可以尝试用1000PF左右的电容分别接地及管子的输入端，找到抑制震荡的关键点，在此处外接一个合适的电阻电容或单一电容，开展高频滤波或者负反馈实验，以此实现放大电路高频信号的减压，或者移动高频电压的相位达到高频震荡抑制的目的。而与高频震荡对应的是低频震荡，其产生主因是各级放大电路共享一个直流电源，最有效也是最常用的解决办法则是在各级放大电路之间增加“去耦电路”R和C。

四、结语

教师应该通过教学实践不断发现新的问题，研究新的方法，以适应学生学习的需要。本文对模拟电子线路实验教学过程和实验教学内容出现的众多问题进行了分析。作为教师，既要不断随着学生群体的特点改革教学方法、教学模式来提高学生学习兴趣和取得好的教学效果，培养学生的实践能力、创新能力，同时更要加强对于教学内容的不断探索和深化。

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[责任编辑：钟 岚]