元增民老师汇编

1、教学改革的层次 教学方法改革教学方法改革最浅层次广泛重视的教学改革最浅层次广泛重视的教学改革 课程体系改革课程体系改革浅层次的教学改革浅层次的教学改革 教材改革教材改革深层次的教学改革深层次的教学改革 基础理论创新基础理论创新最深层次易被忽视的教学改革最深层次易被忽视的教学改革1.1.目前电子学基础理论的一些缺陷目前电子学基础理论的一些缺陷 1.1 1.1 小信号放大器概念晦涩小信号放大器概念晦涩 1.1.2 2 一些方法不当甚至明显错误一些方法不当甚至明显错误 1.3 1.3 指标参数欠缺太多指标参数欠缺太多( (知识点太少知识点太少) )2. 2. 基本共射放大器输出电压的生成过程基本共射

2、放大器输出电压的生成过程3. 3. 从理论上证明小信号放大器概念错误从理论上证明小信号放大器概念错误4. 4. 这么多缺陷为什么能隐藏五十年之久这么多缺陷为什么能隐藏五十年之久5. 5. 理论欠缺对电子工程技术和教材的影响理论欠缺对电子工程技术和教材的影响6. 6. 消极应对消极应对7. 7. 积极对策积极对策8. 8. 一本新体系一本新体系模拟电子技术模拟电子技术的特点的特点汇报提纲汇报提纲目前电子学基础理论缺陷、影响及对策目前电子学基础理论缺陷、影响及对策1.1 1.1 小信号放大器概念晦涩小信号放大器概念晦涩 小信号本来是针对小信号本来是针对BJT的非线性输入特性和基于一定误差限制而的非

3、线性输入特性和基于一定误差限制而提出的一个概念，或者是基于限制提出的一个概念，或者是基于限制FET跨导跨导gm相对变化而提出的一相对变化而提出的一个概念，但不幸被机械地推广到放大器，派生出所谓小信号放大器个概念，但不幸被机械地推广到放大器，派生出所谓小信号放大器概念。概念。BJT共射、共集、共基、共射、共集、共基、FET共源、共漏、共栅等基本放大共源、共漏、共栅等基本放大器都归类为小信号放大器范畴。小信号放大器典型定义是信号较小器都归类为小信号放大器范畴。小信号放大器典型定义是信号较小可认为管子工作在线性范围内的放大器可认为管子工作在线性范围内的放大器(甲类放大器甲类放大器)。但至今没有。但至

4、今没有明确信号指的是输入信号还是输出信号、信号究竟如何小。明确信号指的是输入信号还是输出信号、信号究竟如何小。 目前关于小信号及小信号放大器概念的说法简直多得数不清。有目前关于小信号及小信号放大器概念的说法简直多得数不清。有人说小信号是人说小信号是nV数量级，有人说是数量级，有人说是V数量级，还有人说是数量级，还有人说是mV数量数量级。级。小信号放大器概念的影响非常大，但是此概念又十分晦涩，在小信号放大器概念的影响非常大，但是此概念又十分晦涩，在人们思想中制造的混乱也最大。多少人一辈子也难说清究竟什么是人们思想中制造的混乱也最大。多少人一辈子也难说清究竟什么是小信号放大器。小信号放大器。 1.

5、 1.目前电子学基础理论的一些缺陷目前电子学基础理论的一些缺陷1.2 1.2 一些方法不当甚至明显错误一些方法不当甚至明显错误( (两例两例) )图图1 目前模电教材最常见的错误做法目前模电教材最常见的错误做法 图图2 正弦电流经正弦电流经pn结转化为圆顶尖底波电压结转化为圆顶尖底波电压 概念晦涩、方法不当的直接后果就是导致简单问题复杂化、复杂概念晦涩、方法不当的直接后果就是导致简单问题复杂化、复杂问题省略掉，以致模电教科书产生类似于语文教科书的谎言。问题省略掉，以致模电教科书产生类似于语文教科书的谎言。 1) 正弦曲线经非线性转换后仍为正弦曲线正弦曲线经非线性转换后仍为正弦曲线2) 基于晶体

6、管输出特性曲线分析工作点及输出范围基于晶体管输出特性曲线分析工作点及输出范围(略略)本图首先违背本图首先违背了小信号概念了小信号概念1.3 1.3 指标参数分析计算欠缺太多指标参数分析计算欠缺太多 目前模拟电子技术教材一般都提到目前模拟电子技术教材一般都提到BJT基本放大器及基本放大器及FET基本放大器应当具有基本放大器应当具有工作点工作点工作点稳定性工作点稳定性输入输入范围范围输出范围输出范围(最大不失真输出电压幅度最大不失真输出电压幅度) 效率效率元器元器件功耗及额定功率件功耗及额定功率输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻放大倍数放大倍数频频率特性十项技术性能指标参数。率特性十项技术性能指标参

7、数。 但是经常讨论的仅有输入电阻、输出电阻、放大倍数、但是经常讨论的仅有输入电阻、输出电阻、放大倍数、频率特性等四项。临界工作点没有找到，输入范围、输出频率特性等四项。临界工作点没有找到，输入范围、输出范围、效率、元器件功耗等一直没有解决，而输入电阻、范围、效率、元器件功耗等一直没有解决，而输入电阻、输出电阻、放大倍数、频率特性都与偏置量有关，缺乏临输出电阻、放大倍数、频率特性都与偏置量有关，缺乏临界工作点，实际又影响这四项指标参数计算数值的统一。界工作点，实际又影响这四项指标参数计算数值的统一。总之，目前基本放大器十项指标参数不是根本没有解决，总之，目前基本放大器十项指标参数不是根本没有解决

8、，就是没有从数值计算上彻底解决。就是没有从数值计算上彻底解决。bessbebssisssrrEr/RrErrEI bessssbebbbrrEIIrRRI oU2. 2. 基本共射放大器工作时输出电压的生成过程基本共射放大器工作时输出电压的生成过程 基本共射放大器信号传递过程：基本共射放大器信号传递过程：信号源电动势信号源电动势s除以电阻除以电阻İs 分流分流İb 放大放大倍倍İc 经经RL安伏变换安伏变换 。其中其中, , , 步没有非线性问题，步没有非线性问题，关键的是第关键的是第步步s到到İs的转换。的转换。 因有线性内阻因有线性内阻rs对晶体管非线性输入电阻对晶体管非线性输入电阻rbe

9、的抑制作用的抑制作用,即使信号即使信号幅度较大幅度较大,也能保证正弦信号源电压大体上转换为正弦基极电流。也能保证正弦信号源电压大体上转换为正弦基极电流。晶体管基极电流晶体管基极电流图图3 交流等效电路交流等效电路图图2 基本共射放大电路基本共射放大电路信号源电流信号源电流图图2 正弦电流经正弦电流经pn结转化为圆顶尖底波电压结转化为圆顶尖底波电压 图图5 正弦量与非正弦量在放大器中共存正弦量与非正弦量在放大器中共存 事实说明：事实说明： 基本共射放大器的基本共射放大器的BJT发射结电压是圆顶尖底波发射结电压是圆顶尖底波,对照图对照图2与图与图5可以证实可以证实,基极电流确实基极电流确实(基本基

10、本)是正弦波。是正弦波。 放大器放大器输出范围达到输出范围达到3.8V，与新理论计算，与新理论计算Uom=Ucc/(2+Rc/RL)=12V/(2+1/1)=4V基本吻合，并说明小信号放大器概念的确不符合事实。基本吻合，并说明小信号放大器概念的确不符合事实。 在图在图2取取rs=10k,Rc=RL=1k进行放大实验，用示波器监视晶体进行放大实验，用示波器监视晶体管发射结电压和放大器输出电压，将放大器工作点调到临界位置，管发射结电压和放大器输出电压，将放大器工作点调到临界位置，信号加大到输出刚刚没有失真，拍摄两个电压波形，见图信号加大到输出刚刚没有失真，拍摄两个电压波形，见图5。 分压偏置放大电

11、路的信号源电流计算公式分压偏置放大电路的信号源电流计算公式 直观表达出有负反馈时发射极反馈电阻直观表达出有负反馈时发射极反馈电阻Re1与信号源内阻与信号源内阻rs共同抑制共同抑制BJT输入电阻输入电阻rbe的非线性，说明负反馈可以减小非线性失真。的非线性，说明负反馈可以减小非线性失真。事实证明，小信号放大器是一个虚无缥缈的概念。很多人一方面事实证明，小信号放大器是一个虚无缥缈的概念。很多人一方面将小信号放大器招牌举在手上，另一方面又将小信号放大器概念踩将小信号放大器招牌举在手上，另一方面又将小信号放大器概念踩在脚下。不顾事实，认为晶体管发射结大幅度的电压和电流都是正在脚下。不顾事实，认为晶体管

12、发射结大幅度的电压和电流都是正弦波形，实际就是将小信号放大器概念踩在脚下。弦波形，实际就是将小信号放大器概念踩在脚下。小信号等效电路英语是小信号等效电路英语是small signal equivalent circuit，中文一般，中文一般叫做微变等效电路，其实质就是交流等效电路。现在，越来越多的叫做微变等效电路，其实质就是交流等效电路。现在，越来越多的学者已经不用学者已经不用“微变等效电路微变等效电路”，而是使用，而是使用“交流等效电路交流等效电路”。总之，小信号放大器概念没有反映客观实际，因此已经遭到越来总之，小信号放大器概念没有反映客观实际，因此已经遭到越来越多的学者自觉的或者不自觉的抵

13、制。如果能从理论上证明小信号越多的学者自觉的或者不自觉的抵制。如果能从理论上证明小信号放大器概念不符合事实，就必然有利于更多地消除其错误影响。放大器概念不符合事实，就必然有利于更多地消除其错误影响。)Rr/(RrErrEI1ebebssisss bmbembbebbebeIUiudidur bebembmrUI bebembmcmrUII bembeLcmLomUrRIRU 由此得到放大器输出电压幅度由此得到放大器输出电压幅度Uom与发射结电压幅度与发射结电压幅度Ubem的关系的关系 3. 3. 从理论上证明小信号放大器概念错误从理论上证明小信号放大器概念错误 在特性曲线一个点或一个微段上晶体

14、管输入电阻可以表达为在特性曲线一个点或一个微段上晶体管输入电阻可以表达为 其中其中Ubem是发射结交流信号电压幅度，是发射结交流信号电压幅度，Ibm是基极交流信号电流幅是基极交流信号电流幅度。已知度。已知Ubem ，可求，可求Ibm 以以=100，rbe=2k，RL=Rc=1k，RL=RL/Rc=0.5k和小信号和小信号幅度条件幅度条件Ubem=10mV推算输出范围推算输出范围mV250mV1025 . 0100UrRUbembeLom 结果不符合事实，说明小信号放大器概念理论上不成立。结果不符合事实，说明小信号放大器概念理论上不成立。4. 4. 这么多缺陷为什么能隐藏五十年之久这么多缺陷为什

15、么能隐藏五十年之久1) 非线性与线性的关系没有处理好非线性与线性的关系没有处理好典型错误是将晶体管非线性混淆为放大器非线性，由小信号概念典型错误是将晶体管非线性混淆为放大器非线性，由小信号概念机械地派生出小信号放大器概念。机械地派生出小信号放大器概念。2) 若干缺陷互相掩盖若干缺陷互相掩盖小信号放大器概念能够长期存在，实际与输入范围、输出范围分小信号放大器概念能够长期存在，实际与输入范围、输出范围分析计算没有解决有关。输入范围、输出范围分析计算没有解决，就析计算没有解决有关。输入范围、输出范围分析计算没有解决，就不知道放大器究竟能接受多大的输入信号，能输出多大的负载电压，不知道放大器究竟能接受

16、多大的输入信号，能输出多大的负载电压，客观上为小信号概念的生存提供了土壤。反过来，小信号放大器概客观上为小信号概念的生存提供了土壤。反过来，小信号放大器概念又无形中阻止人们去探求输入范围、输出范围的分析计算。念又无形中阻止人们去探求输入范围、输出范围的分析计算。 3) 谎言的欺骗作用谎言的欺骗作用人们都知道小学语文教材中有谎话，其实传统电子学著作与模拟人们都知道小学语文教材中有谎话，其实传统电子学著作与模拟电子技术教材中也有谎言。很多问题没有解决但又不把实情和盘托电子技术教材中也有谎言。很多问题没有解决但又不把实情和盘托出，而是刻意对读者隐瞒，不是谎言又是什么呢？出，而是刻意对读者隐瞒，不是谎

17、言又是什么呢？ 5. 5. 理论欠缺对电子工程技术和教材的影响理论欠缺对电子工程技术和教材的影响 目前电子工程中很多问题都是靠经验数据或经验方法解目前电子工程中很多问题都是靠经验数据或经验方法解决的。用经验电流比或电阻比进行工作点稳定性设计就是决的。用经验电流比或电阻比进行工作点稳定性设计就是一个典型。依靠经验方法和经验数据，问题虽然初步解决一个典型。依靠经验方法和经验数据，问题虽然初步解决了，但是设备的经济性和可靠性就可能比较差。缺乏元器了，但是设备的经济性和可靠性就可能比较差。缺乏元器件额定功率理论设计方法，更是直接影响设备工作可靠性件额定功率理论设计方法，更是直接影响设备工作可靠性和设备

18、安全性。和设备安全性。 由于缺乏理论设计方法，目前模拟电子技术教材盛行定由于缺乏理论设计方法，目前模拟电子技术教材盛行定性分析、经验设计、工程估算等口号和观点。特别是目前性分析、经验设计、工程估算等口号和观点。特别是目前电子学著作中缺乏工作点设计。所给出的工作点例题及习电子学著作中缺乏工作点设计。所给出的工作点例题及习题仅仅是演练偏置电流电压与偏置电阻之间的关系，属于题仅仅是演练偏置电流电压与偏置电阻之间的关系，属于电路分析，而不是设计。传统电路分析，而不是设计。传统模拟电子技术模拟电子技术教科书实教科书实际退化为际退化为电子电路分析电子电路分析教科书。教科书。6. 6. 消极应对消极应对1)

19、 淡化理论的错误观点淡化理论的错误观点2) 强化定性分析的错误观点强化定性分析的错误观点缺乏定量分析时可以暂时使用定性分析，但是无论何时何地都不缺乏定量分析时可以暂时使用定性分析，但是无论何时何地都不宜强化定性分析。宜强化定性分析。3) 将经验设计等同于工程性的错误观点将经验设计等同于工程性的错误观点4) 用计算机仿真替代基础理论的幻想用计算机仿真替代基础理论的幻想5) 回避问题的临时对策回避问题的临时对策 7. 7. 积极对策积极对策 很多学者针对目前电子学存在的缺陷展开研究。例如，源电压放很多学者针对目前电子学存在的缺陷展开研究。例如，源电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数已经出现在越

20、来越多的文献大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数已经出现在越来越多的文献中。中。FET输出特性曲线中的放大区与饱和区分区颠倒的错误已经在输出特性曲线中的放大区与饱和区分区颠倒的错误已经在吴运昌吴运昌模拟电子线路基础模拟电子线路基础、元增民、元增民模拟电子技术模拟电子技术等文献纠等文献纠正。已经有铃木雅臣正。已经有铃木雅臣晶体管电路设计晶体管电路设计、元增民、元增民模拟电子技术模拟电子技术等文献甩开了基于晶体管输出特性曲线族的图解法。等文献甩开了基于晶体管输出特性曲线族的图解法。 电子学基础理论的问题是多方电子学基础理论的问题是多方面的、系统性的。零散的研究很面的、系统性的。零散的研究很难从根本上

21、解决问题。要从根本难从根本上解决问题。要从根本上解决问题，必须用长时间花大上解决问题，必须用长时间花大力气探索电子学基础理论及模拟力气探索电子学基础理论及模拟电子技术教科书的创新问题。发电子技术教科书的创新问题。发言人进行电子学基础理论研究已言人进行电子学基础理论研究已经有二十年。其初步成果已经汇经有二十年。其初步成果已经汇总在总在模拟电子技术模拟电子技术教科书中。教科书中。本书上架半年多即在卓越、互动本书上架半年多即在卓越、互动等网上书店同类教材销量排进前等网上书店同类教材销量排进前十，说明其解放教师和学生的宗十，说明其解放教师和学生的宗旨确实符合社会发展的要求。旨确实符合社会发展的要求。8. 8. 本书主要特点本书主要特点1)