浅谈高职院校电子专业教学方法改进措施

杨爱春

【关键词】负反馈；放大电路；记忆框图

引言

在电子技术的振荡电路中，通常正反馈起重要作用，而负反馈一般应用于放大电路，用途非常广泛，日常生活、工业、交通以及航空等各个领域，比如扬声器、声卡、声控、光控等设备都离不开负反馈放大电路，其目的是改善这些元器件的放大电路性能。有专家曾经利用框图的方法讨论了负反馈放大电路性能优化问题[1]；某科研组提出导出负反馈放大器方框图分析的办法，描述了电压并联负反馈放大器的主要性能参数[2]；为深入贯彻落实教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》中关于教育的重要论述和全国教育大会精神，全面推进高校课程思政建设，发挥每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量，有些高校教师在“电路与电子技术”课堂教学中融入课程思政内容[3]，提高了课堂教学效果，推进了“三全育人”的实施工作，在实践中加强，在创新中发展。从某个角度，思政的融入帮助学生理解了放大电路的用途，但是放大电路中的“负反馈”非常抽象、难于理解。

如何有效理解负反馈在放大电路中的有关内容，笔者在近几年的实践教学中，巧妙地进行归纳、概括和总结，让学习者更易于接收、理解和消化。

一、负反馈放大电路的概念与类型

负反馈放大电路在模拟电子技术中是一个比较成熟的知识点，从字面上不言而喻，引入负反馈的放大电路称为负反馈放大电路，即输出端的电压或电流其中的一部分，甚至全部，通过由电阻等元件组成的特定反馈电路输送到输入端口，影响了输入端的电压或电流[4]249。康华光从不同的角度出发[5]278，对负反馈放大电路进行了详细的分类，就是大家所知的直流负反馈和交流负反馈，电压负反馈和电流负反馈，串联负反馈和并联负反馈等多种基本负反馈类型。用什么具体方法来判别实际的放大电路负反馈类型，教材中均给出其详细的判断，这里仅做简单描述。

二、负反馈放大电路的判断方法

（一）正、负反馈判断方法

假设反馈过来的信号uf与输入信号ui在同一个位置相遇输入，规定两种信号大小按加法计算，即最终的输入信号用表达式为 uid=ui+uf 。显然，如果ui和uf极性相同，该反馈为正反馈；如果ui和uf极性相反，则为负反馈。

另一种情况，信号uf与信号ui若不在同一个位置输入，规定两种信号大小按减法计算，即净输入信号uid=ui-uf。同理，如果两信号ui和uf极性相同，该电路反馈为负反馈；否则为正反馈。

（二）电压、电流负反馈判断方法

一般情况下，如果反馈信号uf与输出信号uo在同一个输出端口节点位置导出，则为电压负反馈；如果反馈信号uf与输出信号uo不在同一个输出端口节点位置导出，则为电流负反馈。特殊情况的电路，判断方法另行分析。

（三）串联、并联负反馈判断方法

判断电压负反馈和电流负反馈的分析对象是反馈信号和输出信号，而判断串联负反馈和并联负反馈，针对的是反馈信号和输入信号，当然是在输入口进行比较，判断方法基本类似。两个信号在同一个输入位置导入，则为并联负反馈；不在同一输入端口位置导入，则为串联负反馈。

（四）直流、交流负反馈判断方法

电路中单一元件电容器阻抗大小X_c=1/2πfc ，如果存在交流信号，其频率越大，容抗越小，电压一定的情况下，流过的电流越大，阻碍电流的能力越弱[6]；如果存在直流信号，其频率为零，容抗无穷大，电压一定的情况下，流过的电流几乎为零，阻碍电流的能力越强。所以如果交流直流共存的反馈信号所在的支路串联了阻碍直流电的电容元件，那么该反馈信号一定是交流负反馈；类似分析方法，如果支路中电阻元件并联了旁路电容，那么反馈信号里的交流成分被电容“旁路”去除，夹杂的其他直流成分无法通过电容元件，则该电路为直流反馈电路。若电路中无电容器，那么交流、直流负反馈共存。

以上的反馈类别多，信息要素广，知识点比较抽象，难以理解，对于初学者，特别是高职学生来说，记忆难度较大，针对如何能熟练地记住这些判断方法，并且能灵活运用到设计电路中等问题，本文将用记忆框图的方法来进行分析。

（五）记忆框图法判断负反馈类型

为方便记忆，对电压、电流，并联、串联负反馈做如下框图1，以掌握和理解四种负反馈类型的判断方法。框图以“负反馈信号”为中心，框图左边列出輸入信号，右边列出输出信号，框图上面部分列出四种负反馈类型，下面部分是反馈信号和另一信号的位置种类。

串联、并联负反馈的判断以输入端口为着眼点，针对反馈信号和输入信号的导入关系来区分；电压和电流负反馈从输出端口着手，针对反馈信号和输出信号的导入关系区分。输入端口、输出端口，串联、并联、电压、电流，从各种角度组成四种组态的负反馈放大电路。结合上面的判断方法，利用框图形式进行对比、分析和记忆，四种组态电路的组成方式迎刃而解，简洁、形象、明了，学生易于掌握。

图1 电压和电流负反馈、串联和并联负反馈的记忆框图

（六）以具体放大电路为例，分析负反馈类型

下面以图2为例分析负反馈类型的判断。利用传统的“瞬时极性法”[5]278标出电路输入端、输出端以及反馈端的正负极性，“⊕”表示正极，“ ”表示负极，进行分析。

图2 电压串联负反馈

该电路有两个三极管V1和V2，属于双极共射放大电路，输入信号ui经过三极管V1和V2两次放大，相位两次180°反转，输出信号uo的相位与输入信号ui相位相同，各点的极性如图3所示。反馈信号uf在输出端导出，经过反馈元件RF传送到前一个三极管V1的发射端，反馈信号uf⊕和输入信号ui⊕接在不同节点位置，故归属于串联负反馈，且uf⊕和号uo⊕接在相同的节点位置相遇而输入，属于电压反馈，故图3的放大电路是电压串联负反馈。

三、负反馈对放大电路中的影响

各种各样的电路负反馈从不同方面，改善放大电路的性质和功能，但所有性能的变化，都是通过降低电路的放大倍数换来的。童诗白在《模拟电子技术基础》中分析了负反馈对放大电路中的影响，如下：

直流负反馈的主要作用是提供合适的电流、电压，用来稳定静态工作点。交流负反馈在合适静态工作点的基础上，主要改善电路的某些性能[4]272，例如，可以提高信号放大倍数的稳定性：因为电路元件工作时间久了易老化，电力系统中电源电压时而会出现微小的波动，各种负载的参数大小可能受工作时间、地理气候、环境温度等情况的影响，所以必须考虑引入负反馈信号。

另外，负反馈还可以减小非线性失真的情况，通频带可能变宽，输出电阻增大，输出电阻降低[4]273。

掌握负反馈对放大电路中的影响是学习者设计电路时首先要考虑的方面，只有清楚电路中反馈的作用，才可以设计出更为合理、节能的优质产品。为便于牢记以上内容，采用下面框图3来加强理解和记忆。框图以“负反馈”为中心轴线，从内到外，从中心向上下两侧，层层展开的方式，与上下的反馈参数依次组成不同的负反馈电路类型，再根据不同颜色不同形状的箭头展开分析，并区分每种负反馈类型对放大电路造成的影响。下面对框图做详细理解和分析：

图3 负反馈对放大电路影响的记忆框图

圖4中以黑色虚横线为中心线，分为上下两部分，从最左侧反馈类型列由远及近分别组成不同的反馈电路，首先上半部分，“直流－负反馈”引出蓝色实线箭头，下半部分“交流－负反馈”引出蓝色虚线箭头，二者都指向对应的列“对放大电路的影响”；同样，上半部分“电流－负反馈”引出绿色实线箭头，下半部分“电压－负反馈”引出绿色虚线箭头，二者都指向对应的列“对输出电阻的影响”；上半部分“串联－负反馈”引出枣红色实线箭头，下半部分“并联－负反馈”引出枣红色虚线箭头，二者都指向对应的列“对输入电阻的影响”。框图上下对称：上面增大↑，下面减小↓；左右并列，方便记忆。最后用思维导图4绘制出负反馈对放大电路的影响，图3和图4相结合，清晰明了，记忆深刻。

图4 负反馈对放大电路影响的思维导图

结论

综上所述，本文主要以提高教学效果为导向，重点分析和探讨两个内容：一是反馈类型的判断方法，二是负反馈对放大电路起到的影响。负反馈放大电路是模拟电子技术中一个重要知识点，而且电路结构复杂、理论性强，内容抽象，学生难以接受。笔者通过实践教学、潜心钻研，运用简单明了的框图形式来分析负反馈的有关内容，简洁易懂。而随着电子信息技术的不断革新，如大数据分析、人工智能、云计算等新兴技术的更新换代，培养学生掌握扎实的电子信息技术更是一线教师的首要任务。为提升学生分析问题和解决问题的能力，提高课堂效果和教学质量，还需要进一步完善有效的教学方法，合理的教学方案。