一本值得推荐的“电子线路”课程教材

2018-04-12硕力更付文红

电气电子教学学报 2018年1期

硕力更，付文红

(南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京 210094)

0　引言

电子信息技术飞速发展的今天，作为电子信息与电气工程类工程教育最主要、最基础的课程—“电子线路”，其原有的课程内容和教学方法已经难以满足目前工业界对高等教育的需求，改革势在必行。新形势下，教育质量的提高，教材依然是最具有指导意义的，笔者认为，“电子线路”的教学改革，需从教材开始。

最近，笔者接触到了东南大学王志功、沈永朝教授编著、高等教育出版社出版的《电路与电子线路基础》(电子线路部分)这本教材。后来又旁听了王志功教授采用该教材为东南大学高等理工实验班上的“电子线路”的授课。笔者从事 “电子线路”课程教学已有十五年，主流教材基本上都阅读过,但遇到这本教材却让我感到惊喜不已。

这本教材自成一体，文思缜密，推理严谨，从独特的视角揭示了电子线路的各种理论和应用的本质。当时王志功教授正在对第一版进行修订，于是笔者也参加了该项工作。现在，第二版已经出版，教材封面如图1所示。特此向国内担任此课程的教师们予以推荐。

1　教材内容

《电路与电子线路基础》(电子线路部分)，于2013年4月出版第1版，于2016年9月出版第2版。其内容在符合教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会对“电子线路I”课程的基本要求基础上，表现出自己鲜明的特点。

该教材的内容简单介绍如下：首先引出非线性器件与电路的概念，接下去依次讲述半导体PN结及其代表性器件二极管、双极型晶体管和各种场效应晶体管的器件原理、制造工艺、电路模型和基本电路，进一步讲述多级放大器、反馈放大器、运算放大器和由运算放大器构造的各种电路，晶体管功率放大与处理电路，振荡和频率变换电路，逻辑门电路和模拟数字互相转换电路，最后介绍电子线路的分析、设计与测试。

图1　教材封面

2　教材的两大特征

本教材具有如下两大突出特征：

(1)该教材从根本上揭示了放大的实质。在讲解放大原理时，首先独特地介绍了对电子管建模而创造的受控源的历史，接着重点分析了受控源的放大作用，然后讲解晶体三极管发明的思路—晶体内如何构建受控源，此后的场效应管也实现了受控源，讲明它们的放大作用实质上是一致的。传统的教材在讲放大原理的时候，都是从载流子的传输过程开始的，而这部分内容非常抽象，往往学生很难理解。按这本教材的思路讲解，学生就很容易理解。

(2)教材在讲述的整个过程中，电路设计的理念无处不在。例如，最基本的共发射极静态工作点的设计，就从实际温度变化的范围开始，给出了发射结压降的变化范围，从而给出了电路需要设计的发射极电阻的压降范围。教材的最后一章还专门讲解了电路设计。

传统的教材在电路分析上占有了绝大部分篇章，而分析和设计是有很大区别的，电路设计的教学是无法被电路分析的教学所取代的。业内存在两门类似的课程，即“电子线路I”和“模拟电子技术”。目前已达成共识的是“电子线路I”偏重于培养电路设计型人才，而“模拟电子技术”偏重于培养电路及系统应用型人才，但目前主流的“电子线路I”课程教材却与“模拟电子技术”课程教材大体相似，只是内容详细些，设计的理念和内容并不够突出[3]。

3　教材的新颖之处

推荐的这本教材与众不同处，表现在如下几个方面：

(1)这本教材是《电路与电子线路基础》这套教材的“电子线路”部分，整套教材还包含一本“电路部分”，作者力图将“电路”和“电子线路”两门课程合并为一套教材，主张“电路”与“电子线路”贯通教学，将一脉相承的知识体系从历史发展、总体结构等方面脉络清晰地介绍给读者，然后引入元件、器件、电路直到系统。

(2)强调学以致用，这本教材中增加了大量与工业生产密切相关的知识，例如传统教材中讲授NPN晶体管和PNP晶体管是平行的，而这本教材中就提到实际中NPN晶体管的应用远多于PNP晶体管，并且解释了性能和生产工艺上的区别。

(3)这本教材较透彻地介绍了非线性元件和非线性电路的分析方法，这在其他教材中是很少见的，而这一点对于后面将学习的《电子线路II》或《通信电子线路》的分析和设计也是非常有帮助的。

(4)目前电路设计和应用都离不开仿真软件，而目前的仿真软件大都采用国际通用的元器件模型—Spice模型，在这本教材中，就详细地介绍了所有元件的Spice模型和国际标准方法，尤其是双极型晶体管的小信号模型的讲解，就是从它的Spice模型推导得出，这与传统教材非常不同。

(5)在讲解电路设计中的所有单元电路时，独一无二地介绍了现代集成电路设计当中应用广泛的单元电路，例如管联放大器(共发-共基管联放大器及共源-共栅管联放大器)、多种双极型晶体管电流源和电压源等单元电路，而传统教材中却很少提及。

(6)目前电路应用更广泛的是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)电路，传统教材对MOSFET的讲解甚少，而这本教材，以较大篇幅重点地介绍了MOSFET、特别是MOSFET的原理、模型及其应用，特别考虑了其重要的电容效应，这是与传统教材完全不一样的。与BJT类似，教材还介绍了集成电路设计当中应用广泛的MOSFET基本单元电路，为理解和设计和应用MOSFET集成电路打下了坚实基础。

(7)教材为了实现汉英双语专业词汇对照教学，以便使读者能够与阅读英文专业书籍和期刊实现无缝连接，基本中文专业术语在第一次出现时，教材中就同步给出了其英文术语，且在书后按汉语拼音顺序给出了汇总，以便于学生日后撰写英文论文时查阅。课后习题也附有部分英文习题，很好地做到了与国际接轨。

(8)教材中详细地介绍了集成电路的工艺及发展，这对集成电路教育非常有意义。

(9)整套教材还创造性地设计了两套博物实验板，使理论课教师在课堂授课时就能现场展示不同的元器件的实物和基本电路功能。两套博物实验板共有13张，包括针对“电路”课程的电池、开关、电阻、电容、电感和变压器、传输线、滤波器共7张板；针对“电子线路”课程的二极管、三极管、场效应管、功率放大器、运算放大器、振荡器共6张板。还与ADI公司合作，通过一套便携式USB接口模拟电路测试设备，将PC机、模拟电路设计套件和教学板三者有机地连接起来。

(10)为了推广应用，该教材已经制作了全套授课PPT。后续还将出版数字课程和习题集。新的微课PPT和视频也正在制作之中。