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模拟电子技术课程中精确的计算方法

作者:毕业论文网时间:2022-12-23 23:38:03阅读:218来源:本站

1引言

模拟电子技术课程主要研究半导体晶体管的基本知识,以及放大电路、反馈电路、计算电路、电源电路和集成电路的特点、电路分析方法、工作原理和应用。

“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门课程合称为“电子技术基础”模电和数电是电路设计相关工作中必须掌握的专业知识。相比之下,模电比数电更难。特别是对于初学者来说,由于模拟电路的形式多种多样,参数的计算和分析也多种多样,很多学生在开始学习这门课程时会感到陌生,很难跟上课程的教学进度。针对上述问题,本文从本课程的意义、模拟电路的分析方法、课程内容的联系和参数计算等方面提出了学习本课程的要点。

了解模拟电子技术课程的含义和存在的意义

如果你想学好一门课程,你必须首先知道它是什么,它可以用来做什么。在之前的教学过程中,许多学生学习了一个学期的模拟电子技术,但他们不知道课程的名称“模拟”这个词的含义和这门课的意义。显然,这肯定不能学好这门课,所以在学习这门课之前,有必要对这门课有一个全面的了解。

在自然界中,信号可分为连续时间信号(模拟信号)和离散时间信号(数字信号)。处理连续时间信号(模拟信号)的电路称为模拟电路,处理离散时间信号(数字信号)的电路称为数字电路。连续时间信号是指时间自变量在其定义范围内,除若干不连续点外,信号范围在自变量的连续值上定义的信号。在自然界中,人们接触到的大多数信号都是模拟信号,如温度、湿度、速度等,因此在处理这些信号时必须使用模拟电路,这也是模拟电路广泛存在于各种电子电路中的原因。

此外,模拟电子技术的发展史是各种电子设备的进化史,从早期的第一代真空电子管到第二代半导体晶体管,再到第三代和第四代小型、中型、大型集成电路和大功率半导体设备。随着半导体设备的发展,电子产品的体积越来越小,性能也越来越优越[1]。

3了解模拟电路分析方法的变化

当许多学生开始学习这门课程时,他们发现模拟电路在结构和元件上与以前在电路分析课程中学习的电路不同。如果学生不能及时理解这一变化,就很难跟上教学进度,从而导致学习兴趣的丧失。模拟电路的变化主要体现在以下两个方面。

3.1电路表达形式的变化

以前,学生在学习电路分析时,经常看到如图1左侧所示的闭合电路,而在模拟电路中,他们看到如图1右侧所示的电路。事实上,这两种电路是一样的,但表达形式不同。但对于一些电路分析基础差的学生来说,很难在短时间内理解这种变化,因此无法跟上教学进度,所以在学习过程中要注意这种变化。

图5ebbbd9cea207_html_e7defc2cb6ad4277.gif

1电路图的变化

3.2电路类型的变化

在放大电路的电路分析中,会出现各种类型的电路,如DC电路、交流电路和微变等效电路。如果学习时不注意梳理这些电路之间的关系,就很难学好放大电路分析的这一部分。

晶体管放大电路的分析主要包括静态分析(DC分析)和动态分析(交流分析)两部分。其中,DC分析需要绘制晶体管放大电路的DC通路;交流分析需要绘制晶体管放大电路的交流通路和微变等效电路。放大电路的分析过程如图2所示。

图5ebbbd9cea207_html_f48333ac6ae9f7d6.gif

2放大电路分析过程

此外,为了保证上述电路的正确绘制,我们必须掌握上述电路的绘制方法。DC电路绘制方法:①电容视为开路;②电感被视为短路;③信号源被视为短路,但保留了其内阻。交流路径的绘制方法:①电容视为短路;②电感被视为开路;③DC电源进行短路处理。微变等效电路绘制方法:用晶体管的小信号模型代替交流通路中的晶体管,但要特别注意晶体管各级的正确连接。

掌握模拟电子技术课程各章节的联系

模拟电子技术课程是一门成熟的课程,各高校的教学内容相差不大。然而,在整个模拟电子技术课程的教科书中,大多数教科书都有不同的章节安排。原因是课程的每一章都是紧密相连的,但它们是自己的。因此,每一种安排都有一定的合理性。

对于学生来说,如果他们不能提前掌握每一章之间的联系,他们会觉得每次学习一个新的章节都与以前学到的知识脱节,因此他们不能有效地利用以前学到的知识来分析问题。因此,提前掌握每一章之间的联系,有助于学生从整体上看待和学习本课程。

整个模拟电子技术课程的核心是集成计算放大器。前几章分析了集成计算放大器的内部结构和工作原理,通过解释半导体设备、单管基本放大电路和多极放大电路的结构和工作原理;下一章分析了集成计算放大器的信号计算和处理、波形发生和转换功能。此外,加上频率响应、反馈电路和DC电源,构成了本课程的主要内容。模拟电子技术课程各章节的联系如图3所示。

图5ebbbd9cea207_html_f15a05ce7c6e8de1.gif

3模拟电子技术课程内容联系图

注意使用工程近似方法参与计算

在学习模拟电子技术之前,大多数学生通常使用精确的计算方法来分析和解决问题。在模拟电子技术课程中,精确的计算方法将大大提高计算的难度和工作量,因此在满足实际电子电路精度要求的前提下,经常使用工程近似方法参与计算。工程近似方法是根据实际情况分析各种电子电路,突出主要矛盾,简化电路分析计算模型,虽然会造成精度误差,但可大大降低计算难度和工作量。

在模拟电路的分析和计算中,经常有各种类似的处理方法。例如,二极管的等效电路模型有四种:理想的开关模型、恒压模型、折叠模型和小信号模型。在分析电路的过程中,需要根据实际电路的需要选择哪种电路模型。

此外,还有基本放大电路的交直流分析,三极管采用不同的近似模型;集成运输分析采用“虚断”“虚短”近似性;功率放大电路的功率计算,利用大信号图分析对功率管进行有效的近似性等。因此,学习使用工程近似方法参与计算可以降低学习本课程的难度。

注意理论与实践相结合

模拟电子技术是一门工程性和实践性很强的课程。因此,学习理论知识,结合实验,可以有效提高学生的学习兴趣。虽然模拟电子技术实验由于设备元件和环境因素的干扰,很容易得到理想的实验效果,但随着计算机技术的快速发展,选择相关的计算机仿真软件进行仿真实验也是一个不错的选择。

7结语

模拟电子技术作为一门专业的基础课程,其重要性不言而喻。根据课程的教学难点和学生的知识水平,提出了模拟电子技术课程的意义、模拟电路的分析方法、课程内容的联系、参数的计算和教学实验。如果在学习过程中注意以上五点,可以帮助学生有效提高学习效果,激发进一步学习电子技术的兴趣。


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