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运算放大电路教学方法研究

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摘 要:运算放大电路是模拟电子技术的核心电路之一,经典教材中分析该电路功能特性時采用线性电路多种分析方法,在教学中发现学生难以接受。该文明确提出利用元件约束VCR和结构约束KCL结合理想运放虚短虚断特点分析电路,经过课堂实践,发现该分析方法有助于学生对运算放大电路的理解,提升了学生对该知识点的掌握,有助于模拟电子技术课程的学习。

关键词:运算放大电路 模拟电子技术 VCR KCL

中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791教材为例,书中第二章运算放大器首先介绍集成运放内部主要结构、理想运放和电路模型,然后介绍用电路基本方法分析运放等器件构成的应用电路的方法,包括基本同相比例运放,反相比例运放以及更进一步的求差、求和、积分、微分电路等。该部分内容的安排从知识结构方面观察条理很清楚。

教材在2.3节介绍基本线性运放电路时,对同相电路和反相电路都采用了利用KCL结合理想运放虚短虚断的特点进行分析,在处理其他应用电路时,采用叠加等多种方法分析功能电路。根据教学效果反馈,采用叠加等方法分析功能电路,容易造成学生学习困难,如难以明确该知识点核心,抓不住学习重点等。

其解题步骤为:

(1)标记各支路电流参考方向,对运放电路u+,u-写KCL方程;

(2)利用运放虚断消除KCL方程中的i+,i-;

(3)根据电路元件的VCR,用电压表示电流;

(4)利用运放虚短消除KCL方程中的u+,u-;

(5)解方程,根据电路要求计算其余参数。

该解法以虚短、虚断概念为切入点,始终围绕基尔霍夫电流定律对运算放大电路的同相端和反相端写KCL方程,突出如何简单有效分析运放,经过课堂实践,学生反馈效果良好,提升了学生对电路分析方法的掌握,有助于模拟电子技术课程的学习。

2 结语

运算放大电路是模拟电子技术的核心电路之一,在被广泛采用的经典教材中,对该电路功能特性分析始终采用线性电路的多种分析方法。经过多年教学实践反馈效果发现,该方法不利于学生理解掌握该知识点。该文提出了一种新的教学思路,该方法采用电路中相应节点的电流方程为主线,结合元件VCR约束关系和理想运放的虚短虚断的特点写出方程,去掉以往电路中利用叠加定理或节点电压法来分析电路的过程,使得可以学生在学习的时候更加明确自己在学什么、应该怎样学习,而且使得这一章的分析简单明了,更有针对性,内容条理性更强,学生对运放的特性和其功能电路的理解和应用更加深刻,更符合大学本科教学需要。

参考文献

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