本书的前身《模拟电子技术》于2009年由中国电力出版社出版。虽然作者名不见经传,也没有依赖什么光环,但这本书还是受到广大读者的热忱欢迎,并且加印了。说明作者真正与读者站在一起,想读者之所思,谋读者之所急,解读者之所疑。经优化充实加强以后,《模拟电子技术(修订版)》于2013年由清华大学出版社出版。
《模拟电子技术》两个版本的连续出版,是针对模拟电子学历史较短、成课历史更短、传统模电教科书存在大量谬误的现状,试图从根本上减轻读者的学习难度,改善模电课程的教学质量。五年来的教学实践表明,按照本书的新知识体系组织教学,考试及格率已经稳步提高到95%。即使教学按照旧知识体系组织,只要学生使用本书,考试及格率也会明显提高。根本原因是本书的新知识体系不仅系统全面,而且全面覆盖和包容了旧知识体系。
尽管传统模拟电子技术教科书弊病很多,但是隐蔽性很强,通常读者没有七年八年时间、十遍百遍读书,还是很难发现的。等到最后发现了,很多读者早就白了少年头。继续揭示传统模电教科书的缺陷,很有必要。此举几例。
(1) 忽视少子只有多子的50亿分之一的事实,认为少子漂移能与多子扩散相平衡,导致自由PN结内电场内建电势Uho大小不得而知,并错误认为导通PN结还有内电场(Uh)。Uho、Uh及放大器输出范围Uom(max),已被戏称为传统模拟电子学解不开的3个U。
(2) 分压偏置放大器直流计算生硬地扔掉等效内阻,直接把开路电压加在负载电阻上。学生在电路课刚刚学过的戴维南定理被丢弃,造成两位百分数的计算误差。
(3) 共集及共基放大器频带计算很少。说共基放大器频带最宽,理由仅有共基放大器自身电压放大倍数Au=βR′L/rbe与共射放大器Au=-βR′L/rbe只差一个正负号,真是牵强附会。
(4) 多级放大器电压增益计算错误。如2012年注册电气工程师执业资格考试发输变电专业基础第25题,备选答案A. 3.3V、B. 2.3V、C. 2.0V、D. 1.8V中3.3V为正确选项。用传统方法Au=Au1Au2计算结果为0.9V,与所有答案都相差甚远,误差更是高达73%。
(5) 罔顾长尾差放双端输出时用RL/2、单端输出时用RL计算等效负载电阻的事实,天真地认为长尾差放单端输出时电压增益是双端输出时的一半。
以某校模拟电子技术课程考试中一道30分的计算题为例,其参考答案中错误竟然多达9条。俗话讲教给学生一杯水,教师要有一桶水; 现实却是教给学生一桶水,教师只有一杯水。
读者用传统模电教科书,如看天书,如走迷宫,如闯暗道。难怪学生模电理论课莫名其妙、仰天望地、昏然入梦,实验课无从下手、一脸惆怅、屡屡拖堂,考试及格率甚至降到30%以下。大学四年,本来是人的一生中最灿烂的时光,实际上无数大学生一直笼罩在正考、补考、重修、毕业前一次性补考的阴影中。欢蹦乱跳的孩子经大学培养教育,本来应当更聪明,实际很多变得笨拙了,甚至“刀枪不入”。错漏连篇的教科书难咎其责。
传统模电教科书存在大量缺陷,几成大家的共识。问题是如何应对。一种应对,是消极应对,只是片面降低教学难度。例如,学生不会搭实验电路,就改用模板。某实验设备厂的模电教学模板已从2种扩展到5种。昂贵的实验台几乎沦为模板的基座。用模板做实验,尽管学生只需接两根电源线加输入输出共四根线,虽然简单透顶,但是很多学生还是无奈。一学期闪过去了,别说学到啥,很多学生就连已经老掉牙的色环电阻都不认识。
另一种应对,是根本应对,就是从基础理论研究及改进教科书做起。经过几十年来的不懈研究,作者工作重心已经从大面积开荒转为精心梳理,从能做能算发展到算得更准更好更简单。已将三组态BJT放大器的电压、电流、功率增益计算公式统一为一种规范形式,极大地方便读者记忆应用。放大器上下限频率计算已改用一种高精度近似方法。已用比较环节相移φc概念及相位条件∑φ=φa+φf+φc=2nπ或(2n+1)π快速判断反馈极性。
参加注册电气工程师执业资格考试(以下简称注电执业资格考试)的学员反映,电路课好考,模数电难考,电机课更是准备全部放弃。注电执业资格考试中的基础考试满分240分,及格线132分,折合百分制55分,很多考生主要丢分在模数电等课程。注电执业资格考试作为一种国考,已对高校模电教学提出了新的要求。
以2012年注电执业资格考试发输变电专业基础试题第25题为例,用本书的前身《模拟电子技术》第一版就开始介绍的开路电压法Au=Auo1Au2计算,结果为3.4V,与正确选项3.3V吻合很好。注电执业资格考试中诸如失真判断及反馈设计等题目,用传统方法求解很难很烦,若用本书方法,则易如反掌。
《模拟电子技术(修订版)》与第一版相比,知识体系虽更加系统,但篇幅略长、讲解略深。为更好适应更多层次、更多要求的课程教学及自学,作者决定将《模拟电子技术》继续向宽精深方向发展,编写《模拟电子技术简明教程》,形成互补的系列。
为弥补实验条件不足,进一步改善教学效果,作者多年来讲授模电理论课时一直进行随堂实验。前期成果已写进本书,每章末都安排了至少一个切实可行的仿真与实训项目。
参加本书策划及编撰工作的有杨海、霍览宇、李艳玲、元增民等同志。张华同志一直给予了很大支持,全国各地很多读者提出了不少宝贵建议,在此一并致以最诚挚的谢意。
本书备有电子课件,登录清华大学出版社网站www.tup.tsinghua.edu.cn可免费下载。
以精致的文字、严密的逻辑、合时的题材、丰富的内涵服务社会,是作者一直以来的宗旨。但因认识水平有限,不足之处还望大家多多指正。意见请发电子邮件到yzm@126.com。
作者
2014年金秋于长沙浏阳河畔