作者：尹荣荣　芦鑫　郭璇　刘浩然　张保军 本文字数：2487
　　[摘           要]  结合CDIO新的教育理念，进行模拟电子技术课程的创新性教学改革，提倡“做中学”的教学方法，引入Multisim仿真软件，通过引导学生进行观察、思考、设计、分析，改进新的课堂学习模式，加强课堂理论教学和实践教学的结合，培养学生分析问题、解决问题的能力，使学生形成更接近工程实际的学习经验。
　　[关    键   词]  模拟电子技术;CDIO教育理念;Multisim仿真;教学实践
　　[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）22-0022-02
　　 一、CDIO教育理念
　　 CDIO是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所高校创立的工程教育模式，让学生以主动的、实践的方式学习，获取工程能力。融入CDIO的模拟电子技术课程教学，就是在教学活动中采用丰富的教学手段、更新教学模式和学习环境，使课程理论教学和实践教学有机结合起来，相互补充，尽可能地为学生提供接近工程实际的学习经验[1]。
　　 二、在教学中应用Multisim仿真的优势
　　 讲解式课堂教学主要体现知识的系统阐述，更多体现的是记忆、理解层面的知识;而实验过程强调知识的运用，是将知识内化为自己能力的过程。通过讲解课堂教学和实验教学，引入仿真分析环节，建立起知识和实践之间的桥梁，从易到难，让学生在做中学，逐步培养学生运用知识的能力，逐步提高学生解决系统复杂问题的能力[2]。
　　 课堂教学中引入Multisim仿真分析环节，将架起从知识到实践的桥梁。没有仿真分析，一方面授课过程仅以理论知识讲授为主，学生缺乏对知识点的深刻理解;另一方面会导致从理论教学直接进入实践和实验教学时，学生难以接受，效果不佳。Multisim仿真软件提供了丰富的电路元器件库和常用的测试仪表，具有强大的电路测试、仿真分析能力，其元件和仪器仪表与实际情况非常接近，可以使很多繁杂、抽象的东西具体化、生动化，帮助学生更快、更好地掌握理论和实验教学内容，有利于培养学生的工程综合能力和创新能力[3]。
　　 三、运用Multisim仿真的教学展示
　　 明确学生在经过Multisim仿真分析阶段的学习后能够达到的教学目标，即熟悉仿真软件中模拟电路的系统搭建过程，通过借助仿真软件加深理解模拟电路的分析过程，掌握模拟电路系统的设计准则，具备深入分析、设计和优化复杂模拟电路的能力，据此设计相应的教学内容。下面以“工作点稳定电路”这节课的教学内容为例，展示引入Multisim仿真分析的课堂教学过程。
　　 （一）问题引出
　　 静态工作点Q（IB，IC，VCE）过高或过低都会导致电路产生失真，还影响着几乎所有的动态参数。根据Multisim软件中课前画好的单管共射放大电路的仿真图（如图1所示），通过调整电阻Rb的取值，即基极电流IB≈、集电极电流Ic=βIB、三极管集电极和发射极间电压VCE=VCC-IcRc改变，学生能够通过观察输入输出波形，对饱和失真和截止失真现象有直观认识。图2给出了在减小Rb取值下的饱和失真现象仿真结果图，反之，若增大Rb取值则会出现截止失真现象，相应波形呈现顶部削波。
　　图1 单管共射放大电路仿真图
　　图2 饱和失真现象（Rb减小至160kΩ）
　　 进一步向学生强调，实际应用中电源电压的波动、元件的老化以及因温度变化所引起三极管参数的变化，都会造成静态工作点Q的不稳定，而引起静态工作点不稳定的诸多因素中，温度对三极管参数的影响是最主要的。温度每升高10℃，三极管集电极和基极反向饱和电流ICBO约增加1倍;温度每升高1℃，三极管电流放大倍数β约增大0.5%～1%;温度每升高1℃，三极管发射结电压VBE约减小2mv～2.5mv。三极管的ICBO、β和VBE随温度变化时，对Q点的影响，最终都表现在使Q点集电极电流IC的增加，即所谓Q点稳定，是指温度变化时所设计电路IC维持恒定。
　　 （二）电路分析
　　 针对所引出工作点稳定问题的实质，给学生留出适当的思考时间，随后对学生在单管共射电路基础上提出的稳定Q点的相应措施进行归纳总结，并在Multisim软件中课堂演示对应工作点稳定电路的搭建过程，电路结果如图3所示。
　　图3 工作点稳定电路仿真图
　　图4 直流通路
　　 结合该电路图，借助多媒体课件可理论讲解稳定Q点的原理、对Q点进行推導分析，同时进一步发挥仿真技术直观形象的优点，通过Multisim仿真软件的电路波形动态测试过程，显示射极电阻Re在稳定静态工作点的同时对电路动态性能带来的相应影响。
　　 1.稳定原理
　　 工作点稳定电路的直流通路，如图4所示。为了稳定Q点，，通常I1>>IBQ，即I1≈I2，因此UBQ≈VCC基本不随温度变化。
　　 而IEQ=，设UBEQ=UBE+ΔUBE，若UBQ-UBE>>ΔUBE，则
　　IEQ稳定，ICQ≈IEQ恒定。
　　 为此，稳定Q点的物理过程为：T（℃）？邙→ICQ？邙→IEQ？邙→UBEQ？邬→ICQ？邬，即温度T升高，ICQ增加，由于电路中射极电阻Re的引入，通过Re转换为ΔUEQ，又因为该电路UBQ基本不变，进而影响UBEQ，使之减小。可见，Re在电路中起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。

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