基于微信公众号的晶体管单级放大电路的教学设计

2020-12-24杨楠，肖军

无线互联科技 2020年21期

杨楠，肖军

(1.东北大学信息学院实验中心，辽宁沈阳 110819；2.东北大学 PBL教学创新研究中心，辽宁沈阳 110819)

0 引言

晶体管单级放大电路的设计是电工学实验中的一个经典实验案例，需要学生掌握和运用模拟电子技术的基础知识，对晶体管的静态工作点进行调试，测量其电压放大倍数和输出波形，熟练使用万用表、示波器、信号发生器等电子仪器设备[1-2]。对模拟电路进行调试测量时，学会常用的故障诊断方法。同时，要求学生既熟悉硬件的使用，又要了解软件仿真的操作。

但传统的实验教学方法不能调动学生的学习兴趣，经过多个学期的尝试，结合PBL教学方法对现有的实验方式进行了改革，利用微信公众号这种新的教学手段，培养学生独立自主的学习习惯，提高学生电工电子技术的专业素养，激发学习兴趣和创新意识，为今后的学习与工程实践打下良好的基础[3-4]。本文将从实验内容及原理、教学实施进程、考核要求与方法3个方面介绍。

1 实验内容及原理

1.1 静态工作点的调整

静态工作点对于放大电路来说十分重要，只有选择合适的静态工作点，放大电路才能稳定可靠的工作，因此，静态工作点的合理选择必不可少。本实验的参考电路如图1所示。

图1 晶体管单级放大电路实验原理

可以看到，本实验采用共发射极单级放大电路。调节电位器RP，使UC为VCC的1/3～1/2(确定晶体管工作在放大区)。用数字万用表测量UB、RC、RB+RP，并按下式计算静态工作点。

1.2 电压放大倍数的测量

电压放大倍数的测量实质上是测量输入电压与输出电压的有效值Ui与Uo。测量时，应保证在被测波形无明显失真和测试仪表的频率范围符合要求的条件下进行[5]。将Ui与Uo带入公式Au=Uo/Ui，可计算出电压的放大倍数。

1.3 静态工作点的改变对放大器性能的影响

电路中电阻参数的改变将影响放大器的静态工作点，调节电位器RP，用示波器观察输出波形的变化，如出现失真波形则判断失真波形属于饱和失真还是截止失真[6]。

2 教学实施进程

基于微信公众号的晶体管单级放大电路的设计，其教学实施进程主要可以分为课前、课上和课后3个部分。

2.1 课前

课前阶段主要指的是让学生关注“NEU电工电子实验”微信公众号，其二维码如图2所示，在微信公众号上对实验进行预习，包括观看实验内容的讲解视频、仪器设备的使用方法视频等，对要做的实验内容有一定的了解和熟悉。

图2 “NEU电工电子实验”微信公众号二维码

在学生来做实验之前，教师在微信公众号平台上提前发布教学视频内容并公告预习要求。实验的教学视频内容兼顾学生学习的整体性认知和知识点的碎片化获取[7-8]。教师把每一个实验项目从实验目的、实验内容讲解到实验方法演示这样一个完整的教学环节录制成一段长视频，理论上学生可以通过这种完整的教学视频在没有教师指导的情况下独立完成实验。在设置完整教学视频的同时，教师把一些零散的知识点进行碎片化的设计，比如将实验箱的使用介绍录制成单独的小视频。视频内容短小精悍，方便学生对知识点进行碎片化的获取。

2.2 课上

课上部分教师需要重点讲解实验中的注意事项，讲解并下发课件PPT，用以辅助学生独立自主地完成实验。比如，学生在测量静态工作点时，用万用表测量实验电路中电阻的阻值经常在路测量，这样测验的结果往往电阻值偏小。原因是在路测量时，被测电阻与电路的其他部分并联，导致电阻值偏小[9-10]。这种学生容易出现的操作不当问题需要教师在课上提示和讲解。对于学生而言，在课上需要仔细阅读课件中的内容，独立连接电路，在遇到电路故障时，要先尝试独立解决，这样能够锻炼学生的动手能力和解决问题的能力。