摘要：介绍了模拟电路课程的特点与授课现状，分析了模拟电路和数字电路的相互关系，提出了学习模拟电路的基本方法和技巧，有助于同学们学会用辩证的发展的全面的观点去分析问题和解决问题，取得了很好的教学效果。
关键词：模拟电路；数字电路；唯物辩证法；学习方法
中图分类号：G642.46 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0192-02
工科院校学生，无论是电专业的还是非电专业的本科生、专科生都要学习模拟电子技术和数字电子技术，简称模电和数电。因为这两门课程对电专业的学生来说是他们学习后续课程的专业基础课；对于非电专业的学生，是他们接触电的知识的一门必修课。也是培养他们缜密的思维、具有良好的工程意识、树立全局的观念处理问题的一个很好的训练机会。然而大部分的同学在学习这两门课程，尤其是模拟电路课程，都感到异常的头疼。他们把模电称为“磨电”——折磨人的电路。更有甚者，干脆把模电称为“魔电”——变幻莫测，模棱两可，琢磨不定，难以驾驭，简直就是“魔鬼”。同学们到了期末，如果考试科目太多，顾此失彼，首先放弃的就是模电。那么，模电到底是怎样的一门课程呢？它有什么样的特点？为什么会让同学们如此头疼？我们在学习模电时应注意哪些问题才能驾轻就熟呢？
一、模电的课程特点
1.什么是模电。模电是“模拟电子技术”的简称，它是电子技术的一个分支。电子技术是研究如何应用电子元器件组成特定的电路完成特定的功能的一门专业技术。它包括模拟电子技术和数字电子技术，习惯上称为模拟电路和数字电路，简称“模电”和“数电”。模拟电路研究的是连续信号的加工和处理，包括信号的放大、滤波、变换和运算等。数字电路主要是对离散信号的处理。
2.模电的特点与现状。模拟电路研究的是连续变化的信号。事物的发展变化是一个连续的渐变的过程，是由多个因素决定的，并且各个因素之间是密切关联的。于是模电给同学们的感觉就是模棱两可，不确定性，琢磨不定，难以把握。事物的发展总是从一个阶段变化到另一个阶段。数字研究的是从起点到终点的因果关系——逻辑关系，具有确定性。而模拟电路则要研究从起点到终点的整个变化过程，难度显然要大于数字电路。从这个意义上说，数电是简化了（抽去中间过程）的模电；模电涵盖了数电。所以同学更偏爱于数字电路。根据多年的教学经验，同学“惧怕”模电的原因主要有三点：①电路原理的基础不扎实，对电路的感觉不够；②模电的学习中要求用全面的、关联的、变化的眼光去看待事物，前续课程这方面的训练远远不够；③对模电中出现的半导体元件，如二极管、稳压管、三极管、场效应管、运算放大器等感到很陌生，尤其过去没有接触过非线性元件，感觉很不适应。
3.模拟与数字的关系。其实模拟电路与数字电路并非完全割裂的，它们是相互对立、相互统一、相互依存、相互转化的。因为事物的发展都会有一个由量变到质变的过程，数量上累积到一定程度就会发生质的飞跃。例如，把一个正弦波送到一个电压放大器进行线性放大，在输出端得到的是一个成比例的正弦波。如果加大输入信号的幅值，或加大放大器的电压放大倍数，则输出的正弦波将出现上、下削顶，变为梯形波。如果不断加大放大倍数，则输出波形将变为方波。这时就把一个连续变化的正弦波变成了一个离散的方波信号，完成了模拟信号到数字信号的转换。
4.模拟与数字的优劣。在普通人眼中，似乎存在这样一种共识：数字的东西总比模拟的好。其实这是一种认识上的误区。模拟技术可以控制信号连续变化；数字技术只能做到按阶梯变化。也就是说模拟技术可以控制得更精细，数字技术可以保证有更好的重复性，两者各有优缺点。比如，用遥控器调节电视机的音量，有时侯（尤其是夜深人静时）会发现调到数字9，声音小了点；调到数字10，声音又大了点，最好是调到9.5，可是数字调节做不到。而采用模拟方式则可以在9～10之间任意调节。反之，在电视机或收音机调台时，数字技术比模拟技术更有优越性。用模拟的方式找台，需要来回搜索几次，再选择一个最佳点。采用数字的方法，其实也要来回搜索，只不过它能把最佳位置——谐振点，记录和储存起来，并给它一个编号，下次只要输入该编号，即可选择该电台节目，无须再重新调整，因为上次已经存储好了，使得电台的调节很方便。那么，模拟技术和数字技术孰优孰劣呢？根据上述介绍可以看出，模拟和数字没有优劣之分。因为事物的变化都是连续的，即便是数字化后，最后还是要回到模拟信号，因为世界本身就是模拟的，数字化不过是一种手段，使我们能够更好地进行操控，本质的东西还是模拟技术。
二、模电的学习方法
针对模拟电路的特点和同学们的学习状况，结合多年的教学经验，我们提出以下一些学习方法，希望对同学们学习模拟电子技术能起到抛砖引玉的作用。
1.掌握器件外特性。初学模拟电路会遇到很多未曾接触过的半导体器件，这些器件都有一个共同的特点——非线性。其实，正是它们的非线性构成了这些器件的特殊作用。二极管正是因为有单向导电性才能完成整流和开关的作用；稳压管正是利用了反向击穿特性才能实现稳压功能；三极管利用线性区可以完成电流放大的作用；利用非线性区可以作为开关来使用。场效应管的特点是高输入阻抗，属于电压控制器件。在学习这些新器件时，不管其内部结构有多么复杂，只要注意掌握器件功能、内部结构、工作原理、特性曲线、典型应用这些基本要素，就能达到事半功倍之效。
2.不能就事论事。例如，在分析共射连接单管放大电路的电压放大倍数时，电压放大倍数的表达式为：AU=-β（RC/rbe）。AU的大小与三极管的电流放大倍数β、集电极电阻RC成正比，与输入电阻ri（≈rbe）成反比。要想提高AU好像加大β即可。可事实上，单方面加大β并不能提高AU。因为rbe=rhb+（1+β）26/IE，加大β的同时，rbe也随之增加，AU并不增加。而且β加大后，穿透电流ICEO=（1+β）ICBO也加大，对放大电路静态工作点的稳定性不利。
3.不能看表面现象。仍以电压放大倍数为例，AU=-β（RC/ri）。表面上看减小输入电阻ri可以提高电压放大倍数AU，可事实上却适得其反。因为放大电路的输入端要接信号源，而信号源都会有内阻RS，RS要和输入电阻ri分压形成输入电压ui，即ui=USri/（RS+ri），US为信号源的电压。ri越小，分得的输入电压ui反而越小。再说，作为电压放大电路的输入电阻ri应该尽量大些，才能减前级输出的负担。而且作为仪器放大器使用时，其输入电阻ri越大，相当于电压表的内阻越大，测量越准确。
4.要全面地看问题。单管电压放大倍数AU=-β（RC/ri），AU与β、RC、ri（≈rbe）均有关系。要想提高AU，表面上看可以有3个办法：提高β，减小ri，增大RC。如前所述，提高β，rbe也增加，AU并不增加。减小ri，增加了前级的负担，ui反而下降，得不偿失。增加RC，好像可以提高AU。但是在静态集电极电流IC不变的条件下，增加RC，将使集电极电位UC下降，输出的动态范围减小，甚至使三极管进入饱和状态。提高电源电压VCC可以使三极管退出饱和，但VCC变化后，静态工作点发生了变化。电压放大倍数AU需要重新计算。所以，电压放大倍数AU是由多个因素决定的，而且各个因素之间有着相互的关联，相互影响，要学会全面的分析问题。
通过多个实际例题的分析，使同学们了解了模拟电路课程的特点与授课现状，认识了模拟电路和数字电路的相互关系，学会了用唯物辩证法的思想指导自然科学的学习。在学习模拟电路的过程中要善于抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，突出重点，带动一般，使复杂问题得以简化，收到了很好的效果，深受同学们的欢迎。
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作者简介：徐志跃（1958-），男，江西南昌人，硕士，北京航空航天大学电工电子中心，副教授，研究方向为自动检测与控制、电源技术、电力电子技术、虚拟仪器技术等。
