電路創意/如何展示電路
一旦理解了未知電子電路的工作原理，在啟發式方法的幫助下，我們自然會有解釋它並向他人展示其操作的願望——這不僅是教師的必要技能，而且對所有處理電路的人來說都是必要的技能。因此，本章我們將討論電路展示的技術。
為了理解未知電路的工作原理，在前面的故事中，我們反向回溯了它的建立過程。透過將其分解成更簡單的器件並試圖識別其操作中最一般的原理，我們實際上已經追溯了電子器件的演變過程。現在，我們將使用這些寶貴的資訊，以正確的順序用於展示目的（從開始到結束，從不完美的無源電路到完美的電路）。
如果我們再次“發明”它（“再發明”或“偽發明”，我們可以最好地表示電路操作。透過重現發明行為，我們形成了一個電路技巧的心理工具箱，我們以後可以用它來真正發明電子器件。
如果我們沒有足夠的時間進行完整的再發明，我們可以將展示限制在僅簡單地構建電子電路。這種利用啟發式方法進行的表示階段有兩個——展示結構和展示操作。我們將在下一部分的說明中再次透過運算放大器反向電壓求和器的示例電路來說明它們，為了變化，這裡將使用三個輸入。為了更好地展示，我們將揭示電路從無源到有源解決方案的演變方向。
1. 闡述電子器件解決的任務。首先，我們以清晰的形式展示器件解決的任務。對於反向求和器的特定示例電路，它是：求和接地的輸入電壓源的電壓；產生的輸出電壓也參考地線。它源於最基本串聯電壓求和器電路的共地問題，根據該問題，無法將所有輸入電壓源連線到地線（參見關於並聯電壓求和器的故事）。
2. 展示器件構建的基本思想。接下來，我們闡述電路操作所基於的基本思想（它是在理解階段得出的）。具體來說，示例電壓求和器中需要揭示的兩個基本思想如下
思想 1： 而不是以串聯方式求和輸入電壓，我們決定使用間接並聯求和，首先將它們轉換為電流，然後求和電流，最後將總電流轉換為電壓（圖 1）。形象地說，我們求和“硬”電壓源的電壓，迫使它們透過共用輸出點的“軟化”電阻以並聯方式工作。這解決了共地問題，因為在電流求和器中，所有輸入源和負載都接地。
3. 透過類比說明基本思想。為了更好地揭示所展示的電子器件中的基本思想，我們可以與許多類似的生活情況建立聯絡
- 流體類比。 幾個壓力源透過收縮（節流閥）作用於一個共同點（例如，幾個人透過各個開口的空氣阻力來充氣一個共同的氣墊床——圖 2）。
- 熱量類比。 幾個熱源透過獨立的熱“電阻”加熱一個共同的龐大物體（例如，幾個爐子透過獨立的空氣熱“電阻”加熱一個共同的房間）。
4. 展示器件的框圖。我們繪製器件的框圖，該框圖以最一般的形式實現該思想，獨立於具體實現。
5. 構建器件。在此階段，我們使用集合中的基本構建塊，逐步構建器件。這在以下影像中顯示，這些影像按順序排列，就像電影的幀，並帶有解釋性文字（實際上，這些實際上是動畫 Flash 電影的幀）。
步驟 1：新增電流求和器。我們取一個電流求和器，藉助它，我們可以求和來自接地的輸入電流源的電流。
步驟 2：新增輸入電壓到電流轉換器。但我們希望求和電壓，而不是電流。這就是為什麼我們在求和器輸入端包含電壓到電流轉換器。
步驟 3：在求和器輸出端連線一個電流到電壓轉換器。但我們需要電壓輸出，而不是電流輸出。這就是為什麼我們將相反的電流到電壓轉換器連線到求和器輸出端。
步驟 4：揭示技術矛盾。“有害”電壓 VR（電阻 R）必須同時存在和不存在，因為它對負載有用，但對輸入源有害。
步驟 5：用“反電壓”補償電壓。我們在電阻 R 與額外的電壓源串聯，該電壓源具有等效電壓 VS = VR，它補償了電阻 R 造成的“損害”。
步驟 6：選擇從何處獲取輸出訊號。我們使用額外電壓源的補償電壓作為輸出電壓（我們從“副本”而不是從“原始”饋送負載）。因此，負載從輔助電壓源而不是從輸入源汲取電流。
步驟 7：最後使用真實的電子元件實現電路。運算放大器可以充當補償電壓源。我們插入它並得到運算放大器反向電壓求和器的最終電路。
展示中最重要的一部分是演示電路操作。在這裡，必須利用人類想象力的所有可能性，以最吸引人的方式揭示現象的深層本質。
1. 透過想象的思維實驗進行演示。這是最流行、最容易獲得，同時也是最有效的方式，可以用來說明電子器件的操作。這隻需要兩件事
- 在演示者方面——比喻語言，它刺激聽眾頭腦中影像的“投射”
- 在觀看者方面——想象力，讓他們能夠想象事物
2. 透過動畫演示——電路操作以“電影化”的方式展示，將其分解成單獨的幀。電路操作可以分為兩個連續的步驟展示
- 首先，我們將電路中的有源元件（電晶體和運算放大器）替換為人控制的元件，這些元件執行其“演算法”操作（例如，如圖所示）。在演示過程中，我們逐步投影各個幀，並輔以口頭解釋。這允許顯示隱藏在轉換中的寶貴資訊。例如，在運算放大器反向求和器的電路中，我們將運算放大器替換為“人工控制電壓源”、零指示器和演員。後者由我們首先扮演，然後我們可以將其分配給演示的參與者之一。
- 接下來，我們將電路中的人工控制有源元件（電晶體和運算放大器）替換為程式控制的元件，這些元件透過其“演算法”操作進行程式設計。我們將幀以慢動作和連續序列（即作為動畫）投影。
3. 真實實驗演示。 電氣現象對我們人類來說是不可見的，因為我們沒有感覺器官可以感知它們。這就是為什麼我們需要將不可見的電量轉換為我們感官可以感知的具體量的原因。傳統的測量儀器並不智慧 - 它們並不知道自己面前是什麼樣的物體，因此不知道該如何視覺化從它們接收的資訊。因此，它們被迫以某種標準的、通用的、普遍接受的形式來表示電量 - 箭頭的線性運動、螢幕上的二維圖形或顯示屏上的數字程式碼。
然而，為了表示的目的，我們需要另一種技術手段，在這種手段中，我們將一種原始的表示方式預先嵌入其中，這種表示方式透過我們想象力的鏡頭進行折射。這樣程式設計後，這種“教學 X 光”將以類比、電位條和圖表、電流回路、伏安特性等形式視覺化不可見的電量。它可以由個人計算機透過合適的模擬-數字外設連線到實驗裝置來完成這一角色（圖 4）。
在適當軟體的控制下，所有可能的解釋都可以“在螢幕上栩栩如生”。為了更令人信服，我們可以用傳統的測量儀器補充這種實驗裝置，這些測量儀器以標準形式指示電量。
我們可以透過以下三種連續步驟來演示這種演化方式下的裝置操作
1. 替換電路中的有源元件（電晶體和運算放大器）為手動控制的元件，這些元件執行其操作“演算法”。現在，這些都是非常真實的元件（在我們的示例中 - 我們將實驗室電源的調節器作為“手動控制”運算放大器），計算機在螢幕上重新建立相應的解釋。
2. 將有源元件的角色分配給個人計算機（模擬它們）。為此，我們將從“人控”運算放大器的輸出端斷開電線，並將其連線到計算機控制的數模轉換器。
3. 用真實的有源元件替換計算機控制的元件（在我們的示例中 - 用一個真實的運算放大器）。
幫助演示電子電路的啟發式方法
[edit | edit source]1. 建立類比電路課程。 在這些課程中，電子電路不是以完整、完美和最終的形式提供的，而是按順序構建的 - 每個後續電路都建立在先前更簡單的電路構建塊的基礎上。
電路構建教程（圖文並茂，保加利亞語）
負反饋電路構建器
2. 類比電路中電路構建塊的庫。 包含來自類比電路領域的 90 個電路構建塊。
電路構建塊集合