浅谈放大电路中的反馈——《模拟电子电路》一颗的教学改革尝试

(整期优先)网络出版时间:2012-01-06
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摘要:判断反馈类型的过程,也是信号流动的过程。电流跟水流一样,具有单向性,不可能随意调头。抓住并强调这一主线,可以让学生充分理解放大电路跟反馈电路直接的关系,理解反馈的实质。否者,很多同学在学完这部分后,都不理解,为什么一模一样的两个运算放大电路,接在一起,不是并联,也不是串联,而是一个电路对信号起前馈作用,另一个电路却起反馈作用。而让学生明白了信号的单向流动性之后,这一问题就迎刃而解了。

关键词:前馈电路、反馈网络、单向流动、采集点、接入点

本人系重庆航天职业技术学院电子工程系专职教师,主要担任通信工程专业教学。在八年的教学生涯中,先后担任了《模拟电子线路》、《数字电子线路》、《信号与系统》、《通信原理》、《程控交换机》、《卫星通信》等专业基础课和专业课的教学,而在此期间,积累了较为丰富的教学经验和教学感悟。其中,我所担任的《模拟电子线路》一课的教学时间最为长久。在此过程中,我得到了不少教学经验和对课程的深入理解。这里,浅谈我对反馈部分的教学看法。

放大电路是模拟电路的核心部分,含反馈网络的放大电路是重点也是难点(主要以晶体三极管放大电路为例)。而很多书上没有对这部分的教学做出规范,编排欠合理,先后顺序显得杂乱,前后未能形成知识点的推进过程。笔者认为,对于初学者,更形成了他们学习新知识的障碍,所以,应当在教学中根据知识的相关性,进行必要的、合理的安排。

首先,应让学生明白有关反馈的概念,以便识别反馈网络。反馈网络是独立与放大电路以外,连接其输入输出的电路,构成灵活,甚至本身也可能是一放大电路,所以反馈是相对的概念,这一点必须让学生明确。

其次,反馈的分类不能混为一谈,而是应该就不同方式进行分类,并应按照一定的顺序。

反馈网络其本职的电路,是电信号的传输煤质,所以第一,应按照反馈网络所传输的信号的性质进行分类,分为交流、直流和交直流反馈;接下来,按照信号在反馈网络中传输的规则,是将采集到的放大电路输出信号经反馈网络回送到放大电路输入端,因此,应首先按照采集到的电信号类型进行第二次分类,如图1-1所示。由于电信号类型有电压和电流,所以按照采集到的信号类型可将反馈分为电压反馈和电流反馈

图1-1

反馈网络采集到信号后,可对信号进行耦合、放大等变换,之后接入到放大电路输入端。而接入时,与放大电路之间形成串联或并联的关系,所以按接入到放大电路输入端的方式可将反馈分为串联反馈和并联反馈,如图1-2所示。

图1-2

最后,当这两种反馈方式确定了之后,才能提出反馈的极性——正、负反馈。这是为后面的判断反馈做铺垫的,因为反馈极性的判断必须基于这两种反馈方式确定了的基础上。如果在分类时没提出这样的顺序,初学者往往在判断时无从下手,导致得出错误结果。这样的讲解,可以使学生时刻把握信号的传输规则,可以帮助其记忆不用分类方式及它们的依据,否则,采用死记硬背难免出现记忆错误,且枯燥,让学生产生严学情绪。

值得一提的是,大多数教材上都没给反馈网络与放大电路的个节点冠以特定名称,以至在对分类下定义和判断带来不便。笔者认为,可以依据分类定义的描述,将反馈网络与放大电路输出端的节点命名为采集点,与放大电路输入端的节点命名为接入点,这样,一方面便于操作,一方面通过不断的提及采集类型、接入方式,让学生进一步理解分类依据,加深印象。

下面我们以图1-3所示电路为例加以说明:

图1-3

第一步,信号源为Ein,则信号从左边输入,运放构成了前馈电路。

第二步,Eout通过R2回到输入端,则为R2反馈网络。电阻既通交流也通直流,所以为交直流反馈。

第三步,Eout置零则采集点电压为零,则采集到的信号为电压信号。

第四步,短路运放输入端,接入点电压为零,则反馈网络与前馈电路构成并联关系。

第五步,通过瞬时极性法判断,并结合并联反馈的类型,确定为负反馈。

因此,该反馈最终结论为:交直流电压并联负反馈。

在接下来的反馈判断中,我们也必须按照分类时的顺序教给学生一步一步进行讲解,让学生抓住信号传输方向这一主线,有序的练习,避免出错。尤其是对于反馈极性的判断,一些同学喜欢按照惯性思维,如,他们认为:负反馈则瞬时极性当然为负。这样,导致错误结果。反馈极性应该是建立在前面的反馈类型上的。所以,让学生严格按照顺序进行判断,让他们理解之所以用这样的顺序,是因为反馈的分类是前后关联的,这样打破他们错误的思维习惯,而建立正确的思维方式。再者,判断反馈类型的过程,也是信号流动的过程。电流跟水流一样,具有单向性,不可能随意调头。抓住并强调这一主线,可以让学生充分理解放大电路跟反馈电路直接的关系,理解反馈的实质。否者,很多同学在学完这部分后,都不理解,为什么一模一样的两个运算放大电路,接在一起,不是并联,也不是串联,而是一个电路对信号起前馈作用,另一个电路却起反馈作用。而让学生明白了信号的单向流动性之后,这一问题就迎刃而解了。因为,如果一路信号流经第一个放大电路,之后随之流经第二个放大电路,到达终点,则两电路之间为串联关系;若一路信号从信源出来后分路,同时流经两个放大电路后共同流向终点,则两放大电路间为并联关系;而如果一路信号从信源出来后,流经切仅能流经其中一个放大电路,到达终点后再流经第二个放大电路,回到起点,则两放大电路间构成反馈关系,切第一个放大电路对信号起到前馈作用,第二个放大电路对信号起到反馈作用。在反馈类型的判断中,要求大家必须按照判断的顺序书写最终反馈类型,并告诉大家这是正规书写法,让学生再次认识到,什么是正确的判断顺序,同事,还能让他们在书写结果的时候能够回忆判断过程,指导学生在此检查验证,及时发现错误。

因此,笔者认为,按照这样的顺序讲解反馈部分,让知识条理化,可以让初学者循序渐进的学习新知识,并形成合理的思维方式。以理解来记忆,解答各类题目时才能得心应手。通过连续五届以上教学的实践证明,通过这样的方式接受知识的学生,对反馈不再畏惧,反而产生了浓厚兴趣。他们对于反馈类型的书写也是规范的,这反应出他们的确接受了这样的分类顺序和判断顺序。

以上为笔者在初次教学中的一点体会,希望对大家今后的教学有所帮助,也希望大家能提出宝贵意见和建议,共同做好模拟电路的教学工作。