Система от евристични средства за функционално опериране с базови електронни схеми

Тази книга съм написал върху основата на докторската ми дисертация на тема "Система от евристични средства за функционално опериране с базови електронни схеми", която защитих през 2013 г. Тя е посветена на философията ми за електронните схеми (разбиране, обясняване и изобретяване).

Всъщност, аз започнах да правя свободна аспирантура още през 1989 г., към катедра „Педагогика“ на ВМЕИ "Ленин" - София, на тема Компютърно-базирана образователна технология за провеждане на учебни лабораторни експерименти. Тогава бях вдъхновен от дидактическите възможности на този подход в техническото образование. Но "вятърът на промените" задуха... и аз промених намеренията си за известно време.

През следващите години аз постепенно осъзнах, че моето призвание е да разкривам и обяснявам базовите идеи зад схемите... и това ме накара да защитя дисертация на тази тема.

Настоящата книга качих в GoogleDrive като pdf файл, а тук съм поместл само нейното съдържание. Приятно четене!

Система от евристични средства за функционално опериране с базови електронни схеми

1. УВОД

1.1. Предпоставки за изграждане на системата от евристични средства (5)

1.2. Проучване на нивото (7)

1.2.1. Инженерна евристика (7)

1.2.2. Методология на обучението по схемотехническите дисциплини (10)

1.2.3. Конкретни разработки в областта на схемотехниката (11)

2. РАЗРАБОТВАНЕ НА ЕВРИСТИЧНА ТЕХНОЛОГИЯ ЗА ФУНКЦИОНАЛНО ОПЕРИРАНЕ С ЕЛЕКТРОННИ СХЕМИ

2.1. Функционален анализ (разбиране) на електронните схеми (15)

2.1.1. Защо са скрити идеите на електронните схеми (15)

2.1.2. Технология на разбирането на електронните схеми (16)

Етап I: Анализиране на структурата на схемата (17)

Етап II: Анализиране на действието  на схемата (21)

Етап III: Разпознаване на известни базови принципи (29)

Етап IV: Търсене на сходна идея в други схеми или сходни житейски ситуации (30)

Етап V: Обобщаване на получената идея в нов схемотехнически принцип (30)

2.2. Функционално представяне (преподаване) на електронни схеми (33)

2.2.1. Как да представяme схемите с помощта на евристични средства (33)

2.2.2. Технология на представянето на електронните схеми (33)

Етап I: Представяне на структурата на схемата (33)

Етап II: Демонстриране на действието на схемата (39)

2.3. Функционален синтез (изобретяване) на електронни схеми (42)

2.3.1. Видове изобретения (42)

2.3.2. Технология на изобретяването на електронните схеми (42)

Етап I: Изобретяване на структурата на схемата (43)

Етап II: Изследване на действието на схемата (49)

Етап III: Обобщаване на резултатите (49)

3. РАЗРАБОТВАНЕ НА НАБОР ОТ ЕВРИСТИЧНИ СРЕДСТВА ЗА ФУНКЦИОНАЛНО ОПЕРИРАНЕ С ЕЛЕКТРОННИ СХЕМИ

3.1. Колекция от базови евристични схемотехнически принципи (51)

3.1.1. Модифициране на характеристиките на електронните елементи чрез включване на допълнителен пропорционален електрически източник (52)

3.1.1.1. Модифициране на импеданс чрез включване на източник на напрежение (основна теорема на Милър за напреженията (52)

1. Класическо представяне (52)

2. Разкриване на базовата идея на теоремата на Милър чрез функционален анализ (54)

3.  Нова интерпретация на теоремата на Милър (56)

А. Виртуално увеличаване на импеданс чрез изваждане на напрежение (57)

Б. Виртуално намаляване на импеданс чрез прибавяне на напрежение (64)

4.  Обобщаване на постановката на Милър чрез динамизация (74)

3.1.1.2. Модифициране на импеданс чрез включване на източник на ток (дуална теорема на Милър за токовете (77)

1. Класическо представяне (77)

2. Функционално разкриване на базовата идея на дуалната теорема на Милър (77)

3.  Нова интерпретация на дуалната теорема на Милър (78)

А. Виртуално намаляване на импеданс чрез изваждане на ток (78)

Б. Виртуално увеличаване на импеданс чрез прибавяне на ток (80)

3.1.2. Модифициране на характеристиките на електронните елементи чрез динамизация на импеданса (87)

3.1.2.1. Виртуално намаляване на съпротивление (87)

3.1.2.2. Виртуално увеличаване на съпротивление (94)

3.1.3. Изграждане на електронни схеми чрез взаимодействащи си електрически източници (102)

3.1.3.1. Конфликт между източници на напрежение (104)

3.1.3.2. Конфликт между източници на ток (112)

3.1.3.3. Взаимопомощ между разнородни електрически източници (117)

3.1.4. Други принципи за изграждане на електронни схеми (121)

3.2. Разработване на евристични методи за визуализиране на електрическите величини в електронните схеми (122)

3.2.1. Визуализиране на напрежения (122)

3.2.1.1. Потенциални стълбчета (122)

3.2.1.2. Потенциални диаграми (124)

3.2.2. Визуализиране на токове чрез токови контури (126)

3.2.3. Представяне на действието на схемите чрез наслагване на множество картини на потенциалите и токовете (126)

3.2.4. Визуализиране на напреженията и токовете в онлайн режим (127)

3.2.5. Визуализиране на работната точка чрез насложени волт-амперни характеристики - графо-аналитично представяне, метод на товарната права (129)

3.3. Разработване на мисловни средства за обработване на електрическите схеми (132)

3.3.1. Разкриване и умишлено въвеждане на причинно-следствени връзки в действието на изследваните схеми (132)

3.3.2. Поставяне на мястото на изследваното устройство (емпатия) (132)

3.3.3. Използване на аналогии за опериране с електронните схеми (133)

3.4. Разработване на набор от технически средства за реализиране на евристичния подход в схемотехниката (136)

3.4.1. Модулна микрокомпютърна система за провеждане на учебни лабораторни експерименти МИКРОЛАБ (136)

3.4.2. Вградена микрокомпютърна система за провеждане на учебни лабораторни експерименти ДИДАЛАБ (145)

3.4.3. Универсален модул за изследване на електронни елементи (148)

3.4.4. Дидактическа среда за провеждане на учебни лабораторни експерименти (152)

3.4.5. Нетрадиционни учебни лабораторни експерименти (156)

4. ПРИЛОЖЕНИЕ НА ЕВРИСТИЧНИЯ ПОДХОД В СХЕМОТЕХНИКАТА (161)

4.1. Евристичен курс по схемотехника (161)

4.2. Уеб сайт „Как да разбираме, представяме и изобретяваме електронни схеми (166)

4.2.1.  Същност (166)

4.2.1.  Реализация (166)

4.2.1.  Структура (167)

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ (174)

5.1.  Резултати (174)

5.2.  Бъдещо развитие (174)

5.3.  Приноси (175)

5.4.  Благодарности (176)

6. ЛИТЕРАТУРА (178)

6.1.  Публикации на автора (178)

6.2.  Цитирани източници в работата (180)