电子电路教学中的形象比喻四则

杨建平

(无锡职业技术学院电子与信息技术学院,江苏 无锡 214121)

电子电路教学中的形象比喻四则

杨建平

(无锡职业技术学院电子与信息技术学院,江苏 无锡 214121)

该文通过教学中的形象比喻,挖掘自然科学中的类比相通性,通过对其解读,帮助学习者深刻理解专业术语内涵,起到事半功倍的学习效果。

线性;非线性;物理变化;化学变化;折算

在电子电路教学中,常常会遇到新的技术术语,其专业的定义说明往往不能使学生能够很快地理解。若在教学中引入生动形象的比喻,不仅能使学生很快地理解其真实的内涵,还可起到事半功倍的效果。

1 线性和非线性

在模拟电子技术中,其宗旨应该是放大电路能不失真地放大信号,但由于Q点的位置不好或不稳定会出现饱和失真或截止失真;在功放电路中由于正负半周衔接不好会出现交越失真,这些都叫非线性失真。非线性过程主要应用在高频电路,其调制解调混频等均要上述的非线性过程才能实现。而对于幅频失真和相频失真则归类于线性失真?那么,何谓线性和非线性失真?区别就是输出信号中是否产生了新的频率成分,如有,就是非线性失真。其形象比喻就是可类比于中学中的物理变化和化学变化。物质的物理变化是没有新的物质产生,好比白糖溶于水;如果白糖烧糊了,则为化学变化,因为出现了苦味,有新的物质产生了。所以线性失真类比于物理变化,非线性失真则类比于化学变化。

2 FET及BJT的输出特性曲线

如图1(a)所示为BJT的输出特性曲线,其曲线形状可类比于一根大树,区分饱和区和放大区的是其树干,而树干上面长的树枝则为曲线放大区部分;图1(b)则为FET的输出特性曲线,其形状则可类比于一颗草,草枝都是从根部长出来的,因而很多条从根部原点出来的曲线构成了一簇曲线,我们根据其斜率不同的多条线对应的等效电阻的不同,构成了FET的可变电阻区。

3 傅立叶级数

傅立叶级数的含义是一个周期为T的函数f(t),都可以把它分解成常数(直流),基波和无穷多次谐波的叠加。写成的数学表达式为

图1 输出特性曲线Fig.1 Output characteristic cure

分解出的各次谐波之间相互正交。

模拟电子技术中分析的方法即是先考虑单一频率正弦波的放大情况,然后再考虑含多个频率信号其实际信号的放大问题,看起幅频和相频是否有失真。那么从这点来看,就是说一个实际的信号都可以看成有许多不同频率正弦波的叠加,彩色电视机就是依据这个道理制成的。这个例子的形象比喻即好比画画,画家在画自然界某种实际真实颜色的时候都是先把几种单色放在盘子里搅匀后再画的,画上以后如发现色彩有偏差就加大某种单色的比例,直到和真实颜色基本相同为止。这里的每个单色即是我们前述的傅立叶级数中的各相互无关的正弦波和余弦波,各单色的调配比例即是其分解系数。一个真实的颜色可分解为各种不同比例单色的叠加,那么一个真实的电信号也可以分解成各不同大小的不同正弦波的叠加。

4 折算问题

图2 基本放大电路Fig.2 Basic amplifying circuit

由上面几则形象比喻可以看出,自然科学中的许多方面的知识是相通相关的,各学科的专业术语就融于我们的生活之中,只要我们善于思考比较,就可以很快地理解其中的内涵,更好更快地掌握专业知识,并且扩大知识面。

[1] 林春芳,杨建平.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2] 胡宴如.高频电子线路[M].4版.北京:高等教育出版社,2008.

Four Pionts about Image Metaphor in Electronic Circuit Teaching

YANG Jianping
(School of Electronic and Information Technology,Wuxi Institute of Technology,Wuxi 214121,China)

Through image metaphor of the teaching,the paper excavates analogy in natural sciences. With the interpretation of the analogy,the paper helps learners understand technical terms,which gets twice learning result with half effort.

linear;nonlinear;physical change;chemical change;convert

G712

A

1671-7880(2010)03-0054-02

2009-12-23

杨建平(1962— ),男,江苏无锡人,副教授。