电路创意/如何展示电路
一旦理解了未知电子电路的工作原理，在启发式方法的帮助下，我们自然会有解释它并向他人展示其操作的愿望——这不仅是教师的必要技能，而且对所有处理电路的人来说都是必要的技能。因此，本章我们将讨论电路展示的技术。
为了理解未知电路的工作原理，在前面的故事中，我们反向回溯了它的创建过程。通过将其分解成更简单的器件并试图识别其操作中最一般的原理，我们实际上已经追溯了电子器件的演变过程。现在，我们将使用这些宝贵的信息，以正确的顺序用于展示目的（从开始到结束，从不完美的无源电路到完美的电路）。
如果我们再次“发明”它（“再发明”或“伪发明”，我们可以最好地表示电路操作。通过重现发明行为，我们形成了一个电路技巧的心理工具箱，我们以后可以用它来真正发明电子器件。
如果我们没有足够的时间进行完整的再发明，我们可以将展示限制在仅简单地构建电子电路。这种利用启发式方法进行的表示阶段有两个——展示结构和展示操作。我们将在下一部分的说明中再次通过运算放大器反向电压求和器的示例电路来说明它们，为了变化，这里将使用三个输入。为了更好地展示，我们将揭示电路从无源到有源解决方案的演变方向。
1. 阐述电子器件解决的任务。首先，我们以清晰的形式展示器件解决的任务。对于反向求和器的特定示例电路，它是：求和接地的输入电压源的电压；产生的输出电压也参考地线。它源于最基本串联电压求和器电路的共地问题，根据该问题，无法将所有输入电压源连接到地线（参见关于并联电压求和器的故事）。
2. 展示器件构建的基本思想。接下来，我们阐述电路操作所基于的基本思想（它是在理解阶段得出的）。具体来说，示例电压求和器中需要揭示的两个基本思想如下
思想 1： 而不是以串联方式求和输入电压，我们决定使用间接并联求和，首先将它们转换为电流，然后求和电流，最后将总电流转换为电压（图 1）。形象地说，我们求和“硬”电压源的电压，迫使它们通过共用输出点的“软化”电阻以并联方式工作。这解决了共地问题，因为在电流求和器中，所有输入源和负载都接地。
3. 通过类比说明基本思想。为了更好地揭示所展示的电子器件中的基本思想，我们可以与许多类似的生活情况建立联系
- 流体类比。 几个压力源通过收缩（节流阀）作用于一个共同点（例如，几个人通过各个开口的空气阻力来充气一个共同的气垫床——图 2）。
- 热量类比。 几个热源通过独立的热“电阻”加热一个共同的庞大物体（例如，几个炉子通过独立的空气热“电阻”加热一个共同的房间）。
4. 展示器件的框图。我们绘制器件的框图，该框图以最一般的形式实现该思想，独立于具体实现。
5. 构建器件。在此阶段，我们使用集合中的基本构建块，逐步构建器件。这在以下图像中显示，这些图像按顺序排列，就像电影的帧，并带有解释性文本（实际上，这些实际上是动画 Flash 电影的帧）。
步骤 1：添加电流求和器。我们取一个电流求和器，借助它，我们可以求和来自接地的输入电流源的电流。
步骤 2：添加输入电压到电流转换器。但我们希望求和电压，而不是电流。这就是为什么我们在求和器输入端包含电压到电流转换器。
步骤 3：在求和器输出端连接一个电流到电压转换器。但我们需要电压输出，而不是电流输出。这就是为什么我们将相反的电流到电压转换器连接到求和器输出端。
步骤 4：揭示技术矛盾。“有害”电压 VR（电阻 R）必须同时存在和不存在，因为它对负载有用，但对输入源有害。
步骤 5：用“反电压”补偿电压。我们在电阻 R 与额外的电压源串联，该电压源具有等效电压 VS = VR，它补偿了电阻 R 造成的“损害”。
步骤 6：选择从何处获取输出信号。我们使用额外电压源的补偿电压作为输出电压（我们从“副本”而不是从“原始”馈送负载）。因此，负载从辅助电压源而不是从输入源汲取电流。
步骤 7：最后使用真实的电子元件实现电路。运算放大器可以充当补偿电压源。我们插入它并得到运算放大器反向电压求和器的最终电路。
展示中最重要的一部分是演示电路操作。在这里，必须利用人类想象力的所有可能性，以最吸引人的方式揭示现象的深层本质。
1. 通过想象的思维实验进行演示。这是最流行、最容易获得，同时也是最有效的方式，可以用来说明电子器件的操作。这只需要两件事
- 在演示者方面——比喻语言，它刺激听众头脑中图像的“投射”
- 在观看者方面——想象力，让他们能够想象事物
2. 通过动画演示——电路操作以“电影化”的方式展示，将其分解成单独的帧。电路操作可以分为两个连续的步骤展示
- 首先，我们将电路中的有源元件（晶体管和运算放大器）替换为人控制的元件，这些元件执行其“算法”操作（例如，如图所示）。在演示过程中，我们逐步投影各个帧，并辅以口头解释。这允许显示隐藏在转换中的宝贵信息。例如，在运算放大器反向求和器的电路中，我们将运算放大器替换为“人工控制电压源”、零指示器和演员。后者由我们首先扮演，然后我们可以将其分配给演示的参与者之一。
- 接下来，我们将电路中的人工控制有源元件（晶体管和运算放大器）替换为程序控制的元件，这些元件通过其“算法”操作进行编程。我们将帧以慢动作和连续序列（即作为动画）投影。
3. 真实实验演示。 电气现象对我们人类来说是不可见的，因为我们没有感觉器官可以感知它们。这就是为什么我们需要将不可见的电量转换为我们感官可以感知的具体量的原因。传统的测量仪器并不智能 - 它们并不知道自己面前是什么样的物体，因此不知道该如何可视化从它们接收的信息。因此，它们被迫以某种标准的、通用的、普遍接受的形式来表示电量 - 箭头的线性运动、屏幕上的二维图形或显示屏上的数字代码。
然而，为了表示的目的，我们需要另一种技术手段，在这种手段中，我们将一种原始的表示方式预先嵌入其中，这种表示方式通过我们想象力的镜头进行折射。这样编程后，这种“教学 X 光”将以类比、电位条和图表、电流回路、伏安特性等形式可视化不可见的电量。它可以由个人计算机通过合适的模拟-数字外设连接到实验装置来完成这一角色（图 4）。
在适当软件的控制下，所有可能的解释都可以“在屏幕上栩栩如生”。为了更令人信服，我们可以用传统的测量仪器补充这种实验装置，这些测量仪器以标准形式指示电量。
我们可以通过以下三种连续步骤来演示这种演化方式下的设备操作
1. 替换电路中的有源元件（晶体管和运算放大器）为手动控制的元件，这些元件执行其操作“算法”。现在，这些都是非常真实的元件（在我们的示例中 - 我们将实验室电源的调节器作为“手动控制”运算放大器），计算机在屏幕上重新创建相应的解释。
2. 将有源元件的角色分配给个人计算机（模拟它们）。为此，我们将从“人控”运算放大器的输出端断开电线，并将其连接到计算机控制的数模转换器。
3. 用真实的有源元件替换计算机控制的元件（在我们的示例中 - 用一个真实的运算放大器）。
帮助演示电子电路的启发式方法
[edit | edit source]1. 建立模拟电路课程。 在这些课程中，电子电路不是以完整、完美和最终的形式提供的，而是按顺序构建的 - 每个后续电路都建立在先前更简单的电路构建块的基础上。
电路构建教程（图文并茂，保加利亚语）
负反馈电路构建器
2. 模拟电路中电路构建块的库。 包含来自模拟电路领域的 90 个电路构建块。
电路构建块集合