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实验题目：基本共射放大电路的梯度训练

课程简要信息

课程名称：模拟电子技术

课程学时：80

项目学时：课内4学时、课外2学时

适用专业：电子信息科学与技术

学生年级：大二上学期

实验内容与任务 {#实验内容与任务}

**基本任务：**依据给定的基本共射放大电路实验方案，完成该电路的仿真、组装与调试。观察并分析失真现象；掌握静态工作点的设置方法，调试电路使其放大倍数不小于 30，并探究Rc和RL参数变化对电路放大倍数的影响。需用 AI 辅助撰写电子版实验预习报告，手写实验总结报告。
**进阶任务：**设计一个两级共射放大电路并完成电路的仿真，电路组装及调试，且电路的放大倍数不小于100。

***说明：**选择进阶任务的同学，需在课前完成两级共射放大电路的设计仿真与电路板组装，课堂上无需重复基本任务的课前操作，但需使用实验室提供的电路板完成基本任务的数据测试，之后再进行设计电路的调试；选择竞赛路径的同学，无需参与模电课程的实验项目训练。

实验过程及要求 {#实验过程及要求}

实验过程：

**AI助力课前准备：**采用线上线下混合式学习模式，借助 AI 工具深入探究基本共射放大电路的理论知识，拓展对其实际应用的认知与理解；同步学习实验方案，明确实验目的与意义；通过 AI 辅助撰写实验预习报告，实现从理论学习到实践应用的认知过渡。
**仿真与电路组装：**基于共射放大电路完成 Multisim 仿真，确保放大倍数大于 30。重点观察饱和失真与截止失真的波形特征，运用 AI 工具深入分析静态工作点（Q 点）对失真的影响。合理选用电子元器件进行电路焊接，保障物理实现的规范性与可靠性，完成电路组装。
**静态工作点设置：**携带组装好的电路进入实验室进行上电测试并观察波形。针对出现的失真情况，在教师引导式提问与 AI 辅助下，结合图解法解析和公式计算，将理论知识转化为实践操作，完成电路调试。
**放大倍数优化：**调试完成后，按照实验要求有序进行参数设置与数据采集。测试不同集电极电阻（Rc）和负载电阻（RL）对电路放大倍数的影响，对比实验数据与理论计算结果，探究 Rc 与电压放大倍数（Av）的对应关系，并分析负载效应。
**撰写实验报告：**根据实验情况撰写实验报告，对结果进行分析，用图表辅助说明并总结实验心得；
**进阶要求：**设计并实现一个两级共射放大电路，完成仿真、电路组装及上电调试，要求整体放大倍数大于 100。可借助 AI 工具进行问题讨论与分析。
**汇报展示：**实验完成后，学生可自愿在后续理论课课间通过汇报展示的方式，清晰呈现实验内容、成果及收获，分享实验心得。

实验要求：

课前准备：按要求完成电路仿真与组装，通过实践巩固理论知识，探索电路在实际场景中的应用。
课中实践：主动参与思考讨论，依据实验步骤有序完成静态工作点设置、参数调整、波形观察及数据记录。
课后总结：复盘实验过程，完成数据分析，系统总结实验收获与心得体会。

实验环境条件

1.实验设备：信号发生器、双通道示波器、直流稳压电源、数字万用表；

2.实验耗材：洞洞板、NPN型晶体管、阻容元件包（含多规格电阻、电容）；

3.仿真软件：Multisim。

教学目标与目的

本项目聚焦于知识、能力、素养三个维度提升学生的综合工程素质，实现传统工匠精神与现代技术创新能力的有机融合，为培养兼具专业深度与创新活力的复合型工程人才奠定坚实基础：

1.以"精工细作"为导向淬炼学生的工匠精神内核；

2.拓展对共射放大电路放大原理的认知维度；

3.培养在电路架构创新设计与电路调试的能力。

教学设计与实施进程

本实验流程构建起一套完备的工程实践项目体系，系统覆盖学习研究、方案可行性论证、系统架构设计、功能实现与调试优化、成果总结与汇报展示等核心环节。实验教学过程中，秉持线上线下融合、课内课外联动、基础创新结合的原则，始终以学生为中心，系统化推进实验教学全流程。具体实施路径详见教学设计进程图与教学进程表：

图1：教学设计进程图

表1：教学进程表


教学环节	教学设计思路	教学目的	教师工作任务	学生工作任务	关注的重点与细节
任务发布	将实验分为两个梯度： 1.基本任务：依据给定的基本共射放大电路实验方案，完成该电路的仿真、组装与调试。 2.进阶任务：设计一个两级共射放大电路并完成电路的仿真，电路组装及调试。	目的1：建立完整实验项目的工程思维。	教师通过线上教学系统下达任务，明确任务要求。	每位同学根据自身能力及未来规划，自愿选择是否接受进阶任务的挑战。	学生是否明确各任务要求和任务间的关联性。
课前准备	利用AI撰写实验预习报告的过程中，对放大电路的原理和分析方法进行回顾梳理，理解该电路的应用实例。	目的2：掌握基本共射放大电路的组成并深刻理解其放大原理。	教师通过线上线下答疑，AI助力，对关键点进行引导，填补学生在理论学习中的漏洞。	学生通过理论课上老师的讲授及线上平台的学习资源和相互讨论，掌握实验项目所需的理论知识。	学生是否深刻理解共射放大电路的组成及放大原理。
仿真调试	学生独立完成电路的仿真和调试。	目的3：掌握Multisim软件的使用方法。	教师通过线上线下，AI助力，对学生在仿真中的问题进行答疑。	学生完成电路仿真和调试。	学生是否能有效使用Multisim软件完成电路的组建及调试
电路组装	学生独立完成电路的组装。	目的4：掌握电路板的焊接方法。	教师通过线上线下，对学生在电路板焊接中的问题进行答疑。	学生独立完成电路板的焊接。（选择基本任务的学生则根据实验方案完成单级共射放大电路的电路组装，选择进阶任务的同学则根据自己设计的两级共射放大电路进行电路组装）	学生是否能合理选用元器件，是否掌握焊接工艺，保证电路板物理实现的规范性与可靠性。
基本任务现场调试1	给出具体的实验要求：1.根据实验设备，电路板，搭建实验方案；2.观察波形，分析失真情况；3.合理设置静态工作点，改善失真，记录输入输出波形数据；4.合理调节参数，优化电压放大倍数。	目的5：掌握电路静态工作点的实验设置方法；目的5：掌握电路放大倍数调节的优化方案。	老师通过线下指导，对关键实验步骤进行引导式提问，对过程进行监督和答疑。对课前每位同学的仿真及电路焊接进行验收，对测试的原始数据进行检查。	完成电路板的调试，小组内部就组员在过程中遇到的实际问题进行讨论，尝试解决问题，按照要求有序进行参数调整、波形观察和数据采集。	学生在实验操作中的是否规范，遇到问题是否能有效解决。
进阶任务现场调试2	设计一个两级共射放大电路并完成电路的仿真，电路组装及调试。	目的6：理解两级放大电路的耦合方式，掌握两级放大电路的仿真及调试方法。	老师通过线下指导，对关键问题进行答疑。	用实验室提供的电路板完成基本任务的调试内容。再通过自由讨论，AI助力，解决进阶任务中遇到的问题，完成电路设计、仿真和调试。	学生在实验操作中的是否规范，遇到问题是否能有效解决。
结果验收	对实验涉及的核心参数指标进行验收。	目的7: 掌握共射放大电路实验中参数的调整及其数据的记录。	对每位同学的实验结果进行验收打分。	记录实验数据并整理。	学生记录的实验数据是否合理，记录方式是否正确、规范。
汇报展示（自愿）	课间汇报展示的方式进行交流。	目的8：提高学生的总结及交流表达能力。	根据汇报情况进行提问，发掘竞赛苗子，推荐到创新实验室接受培训。	自愿进行汇总展示，总结整个实验过程、关键问题、测试结果及实验心得。	学生是否通过实验在实践能力和工程思维上得到提高。
报告批改	学生按要求对实验进行分析、总结。	目的9：培养学生数据分析及总结能力。	对实验报告进行批改。	撰写报告。（预习报告AI生成，操作报告手写）	学生在实验数据处理上的科学性和实验报告撰写的规范性。

实验原理及方案

1）实验原理图

图2：基本任务的实验原理图

2）实现方案

图3 基本任务实验方案图

图4 某位同学课前做的电路仿真截图

图5 基本任务现场操作图

基本任务:

首先，完成电路搭建与静态工作点调试：依据实验方案完成电路板连接，确保元器件焊接规范、电路连接正确。上电后，通过调节基极偏置电阻（Rb）电位器，利用示波器实时观测输出波形。记录饱和失真与截止失真状态下的波形特征，并通过调整 Rb，结合直流电压表测量晶体管各极电压，完成静态工作点（Q 点）的精准设置。

**其次，完成极限参数测试与数据采集：**将 Rb 电位器分别调节至最大阻值与最小阻值极限状态，同步观察输出波形变化。使用示波器记录波形形态，利用万用表测量并记录对应状态下的晶体管各极直流电压、输入输出信号幅值等关键数据，分析极限参数对电路工作状态的影响。

最后，完成参数变量分析与放大倍数探究：保持静态工作点稳定，依次调整集电极电阻（Rc）与负载电阻（RL）参数，通过信号发生器输入固定频率与幅值的正弦信号，利用示波器和万用表同步采集不同参数组合下的输入、输出信号数据。将实验测量结果与理论计算值进行对比，系统性分析 Rc、RL 参数变化对电路电压放大倍数的影响规律，验证理论模型的准确性。

进阶任务：

首先，完成基础电路数据测试：使用实验室提供的电路板，依据基本任务要求完成数据测试工作，确保测试流程规范、数据记录准确。

其次，两级电路组装与调试：根据自主设计方案，完成两级共射放大电路的组装工作。通过调节基极偏置电阻（Rb）电位器，调试出符合要求的输出波形后，借助AI，分析调试过程中遇到的问题和解决过程。

图6 实验室为进阶任务学生提供的电路板

图7.某位同学设计的一个两级共射放大电路的仿真图

图8.某位同学根据自己设计的电路完成的电路板图

图9.某位同学根据自己设计的两级共射放大电路完成的电路板调试图

图10.进阶任务现场学生调试图

实验报告要求

实验报告由两部分构成：预习报告+总结报告。

其中，预习报告允许学生借助AI工具完成，这部分旨在通过仿真帮助学生进一步巩固理论知识，理解实验方案和实验要求，并通过AI工具，拓展对基本共射放大电路的实际应用的认知维度。

预习报告需要反映以下工作：

实验需求分析
理论推导计算
电路仿真结果

总结报告则由学生根据实验调试过程和数据记录手写，需反映以下工作：

电路测试步骤
实验数据记录
数据处理分析
实验结果总结

考核要求与方法

本次项目验收将从多个维度进行综合评估：仿真验收环节将重点考察功能与性能指标（如电压放大倍数）的达成情况以及完成时间；电路板验收则聚焦于电路方案的合理性、焊接质量与组装工艺的精细程度；调试过程需验证是否能够有效解决非线性失真问题，并准确完成静态工作点设置；实验数据部分将审查参数调整过程及测试数据的完整性与准确性；实验报告的规范性与内容完整性亦为重要考核指标；演讲效果评估将围绕实验问题阐述、解决方案说明及个人心得体会的清晰度展开；最后，自主创新能力将通过功能构思的独特性、电路设计的创新性以及自主思考与独立实践能力的展现进行综合评判。具体如下表所示：

表2：考核细则表

类别	过程环节	验收标准	验收时间	分值
基本任务	仿真验收	电路连接是否正确；波形是否失真；电压放大倍数是否达到要求。（教师评）	课前	20
基本任务	电路板验收	电路焊接是否完成；焊接工艺如何。（教师评）	课中	5
基本任务	调试过程	能否完成静态工作点设置；能否排查故障；实验操作是否规范。（教师评+学生自评：2-3人一组，根据实际操作情况，各组进行组内自评，评价为ABC三个等级，评完后发给老师，其中,A:15分；B：10分；C：5分，老师再根据课上观察的调试情况在等级基础上进行增减）	课中	15
基本任务	实验数据	参数调整是否合理；数据记录是否规范；实验数据是否达到要求。（教师评）	课中	30
基本任务	实验报告	实验报告内容是否完整；是否能正确处理实验数据并分析。（教师评）	课后	30（基本任务中有创新点的学生，模电实验总成绩另加5分）
进阶任务	自主创新	是否能自行设计一个两级共射放大电路；是否能完成该电路的仿真，电路组装和调试。（教师评）	课前+课中+课后	模电课程的实验总成绩加5分
自愿选择	汇报展示	是否能有效阐述实验中遇到的问题及解决方法和心得体会。	理论课课间	不单独计分
竞赛任务	集中系统培训	是否达到训练要求；是否完成训练任务；竞赛结果如何。（竞赛指导教师评）	期末	替代模电课程的实验总成绩

项目特色或创新

该项目创新构建**"****三维螺旋进阶式"**工程能力培养体系：纵向设立"基础-进阶-创新"三级能力梯度框架，横向开发标准化实验模板库与开放创新任务池，形成"理论认知-仿真预演-实践验证-迭代优化"的个性化学习闭环，体现三点特色：

三维螺旋递进，分层赋能；
AI全域助力，提效促学；
竞赛教学联动，激发潜能。

基本共射放大电路的梯度训练