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第3章
电子电路识图基础入门

3.1 电子电路中的基本标识与图形符号

3.1.1 电子电路中的基本标识

当我们拿到一张电子电路图时,首先会看到图中包含了很多横线、竖线、小黑点以及符号、文字的标识等信息,这些信息实际上就是这张电路图的重要“识读信息”,例如,图3-1所示为简单电子电路图的基本标识。

图3-1 简单电子电路图的基本标识

图3-1中,每个图形符号或文字、线段都体现了该电路中的重要内容,也是我们识读该电路图的所有依据来源,例如,图中“~”则直观地告诉我们这个电路左端的电压是交流的,又如,图中右侧的“6V”文字标识则明确地表示了该电路右侧输出的电压值为6V(直流,一般电压值前没有交直流符号时,默认为直流)等。

由此可见,了解电子电路中的基本标识符号是我们学习识图的关键,下面我们以表格的形式(见表3-1)列出电子电路中常见的基本标识符号,以供大家学习和参考。而在图3-1中体现的关于各种电子元器件的标准电路符号,将在下一节中具体介绍。

表3-1 常见电子电路中的基本标识符号

3.1.2 电子电路中的图形符号

电子元器件是构成电子产品的最小单元,换句话说,任何电子产品都是由不同的电子元器件按照电路规则组合而成的。因此,识读电子产品电路图,掌握不同元器件在电路图中的电路表示符号以及各元器件的基本功能特点是学习电路识图的第一步。这就相当于我们学习文章之初,必须先识字,只有将常用文字的写法和所表达的意思掌握了,才能进一步读懂文章。

图3-2所示为典型电子产品电路图中图形符号与实物对应关系。由图中可知,熟悉电子元器件的基本图形符号是识读电子产品电路的基本技能。

图3-2 典型电子产品电路图中图形符号与实物对应关系

为了方便大家阅读和记忆,下面我们将常用电子元器件的基本图形符号以表格的形式予以介绍。

1 电阻类图形符号与实物对照

电阻器是电子设备中利用最多的电子元器件。电阻器的主要功能是通过分压电路提供其他元器件所需要的电压,而通过限流电路提供所需的电流,常见电阻器的图形符号、文字符号及功能见表3-2。

表3-2 常见电阻器的图形符号、文字符号及功能

(续)

2 电容类图形符号与实物对照

电容器是一种可以储存电荷的元器件,两个极片可以积存电荷。任何一种电子产品中都少不了电容器。电容器具有通交流隔直流的作用,还常作为平滑滤波元件和谐振元件。常见电容器的图形符号、文字符号及功能见表3-3。

表3-3 常见电容器的图形符号、文字符号及功能

(续)

3 电感类图形符号与实物对照

普通的电感器俗称线圈。电感元件也是一种储能元件或阻流元件,它可以把电能转换成为磁能存储起来,常用于滤波和谐振元件。常见电感器的图形符号、文字符号及功能见表3-4。

表3-4 常见电感器的图形符号、文字符号及功能

(续)

4 二极管类图形符号与实物对照

二极管是典型的半导体器件,具有单向导电的特性。常见二极管的图形符号、文字符号及功能见表3-5。

表3-5 常见二极管的图形符号、文字符号及功能

5 晶体管类图形符号与实物对照

半导体晶体管是各种电子设备中的信号放大器元件,其特点就是在一定的条件下具有电流的放大作用。常见的晶体管有NPN型晶体管和PNP型晶体管,其图形符号、文字标识及功能见表3-6。

表3-6 晶体管的图形符号、文字标识及功能

6 场效应晶体管类图形符号与实物对照

场效应晶体管简称FET,也属于半导体器件。常见的场效应管有结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管,其图形符号、文字符号及说明见表3-7。

表3-7 场效应晶体管的图形符号、文字符号及说明

7 晶闸管类图形符号与实物对照

晶闸管又叫可控硅,即可控整流器件,也属于半导体器件。常用的晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管,单结晶体管的特性与晶闸管相近,其图形符号、文字符号及说明见表3-8。

表3-8 晶闸管的图形符号、文字符号及说明

8 变压器类图形符号与实物对照

变压器由铁心(或磁心)和线圈组成,它实质上是一组互感线圈,在电子产品中常制成变换电压和电流的变压器,常见的有低频变压器、高频变压器和中频变压器。常见变压器的图形符号、文字符号及说明见表3-9。

表3-9 常见变压器的图形符号、文字符号及说明

9 集成电路类图形符号与实物对照

集成电路是利用半导体工艺将电阻器、电容器、晶体管等组成的单元电路制作在一片半导体材料或绝缘基板上,形成一个完整的电路,并封装在特制的外壳之中。常见集成电路的图形符号、文字符号及说明见表3-10。

表3-10 常见集成电路的图形符号、文字符号及说明

(续)

10 其他常用电子器件图形符号与实物对照

电子产品电路中常用的电子器件多种多样,除了上述列出的9大类型外,了解一些其他常用电子器件的图形符号对识图也十分必要,例如常用的桥式整流堆、晶体振荡器、电池、扬声器、光电耦合器和熔断器等,其对应的图形符号、文字符号及说明见表3-11。

表3-11 其他常用电子器件的图形符号、文字符号及说明

3.2 基本识图方法与技巧

3.2.1 基本识图方法

1 从元器件入手识图

如图3-3所示,在电子产品的电路板上有不同外形、不同种类的电子元器件,其所对应的文字标识、电路图形符号及相关参数都标注在元器件的旁边。电子元器件是构成电子产品的基础,任何电子产品都是由不同的电子元器件按照电路规则组合而成的。因此,了解电子元器件的基本知识,掌握不同元器件在电路图中的电路图形符号及各元器件的基本功能特点是学习电路识图的第一步。

图3-3 电路板上电子元器件的电路图形符号和相关参数标注

2 从单元电路入手识图

单元电路就是由常用元器件、简单电路及基本放大电路构成的可以实现一些基本功能的电路,是整机电路中的单元模块,如串并联电路、RC电路、LC电路、放大器、振荡器等。如果说电路图形符号在整机电路中相当于一篇“文章”中的“文字”,那么单元电路就是“文章”中的一个段落。简单电路和基本放大电路则是构成段落的词组或短句。因此从电源电路入手,了解简单电路、基本放大电路的结构、功能、使用原则及应用注意事项对于电路识图非常有帮助。

3 从整机入手识图

电子产品的整机电路是由许多单元电路构成的。在了解单元电路的结构和工作原理的同时,弄清电子产品所实现的功能及各单元电路之间的关联,对于熟悉电子产品的结构和工作原理非常重要。例如,在影音产品中,包含有音频、视频、供电及各种控制等多种信号,如果不注意各单元电路之间的关联,单从某一个单元电路入手很难弄清整个产品的结构特点和信号走向。因此,从整机入手,找出关联,厘清顺序是最终读懂电路图的关键。

3.2.2 整机电路的识图方法

要了解一个整机电路的结构和工作原理,首先要了解整机的构成,再分别了解各个单元电路的结构,最后将各单元电路相互连接起来,并读懂整机各部分的信号变换过程,就完成了识图。

电子产品的整机电路原理图是由一个个的基本单元电路经过一定的方式连接起来构成的,是最重要的电路图,不能漏掉任何一个元器件,甚至不能缺少一个引脚的连接点。根据接线关系可以看到各单元电路之间的信号流程及信号变换过程,对熟悉整机结构是很有帮助的。整机电路原理图的识读可以按照如下四个步骤进行:

1)了解电子产品功能。一个电子产品的电路图是为了完成和实现这个产品的整体功能而设计的,首先搞清楚产品电路的整体功能和主要技术指标,便可以在宏观上对该电路图有一个基本的认识。电子产品的功能可以根据名称了解,比如,收音机是接收电台信号,处理后将信号还原并输出声音的信息处理设备;电风扇则是将电能转换为驱动扇叶转动机械能的设备。

2)找到整个电路图的总输入端和总输出端。整机电路原理图一般是按照信号处理流程为顺序绘制的,按照一般人的读书习惯,通常输入端画在左侧,信号处理为中间主要部分,输出端则位于整张电路图的最右侧部分。比较复杂的电路,输入与输出的部位无定则。因此,分析整机电路原理图可先找出整个电路图的总输入端和总输出端,即可判断出电路图的信号处理流程和方向。

3)以主要元器件为核心将整机电路原理图“化整为零”。在掌握整个电路原理图大致流程的基础上,根据电路中的核心元件将整机划分成一个一个的功能单元,然后将这些功能单元对应学过的基础电路进行分析。

4)将各个功能单元的分析结果综合。每个功能单元的结果综合在一起即为整个产品,从而完成整机电路原理图的识读。分析整机电路原理图,简单地说就是了解功用、找到两头、化整为零、聚零为整的思路和方法。用整机原理指导具体电路分析、用具体电路分析诠释整机工作原理。下面以超外差调幅(AM)收音机为例介绍整机电路原理图的识读方法。

图3-4所示为超外差调幅(AM)收音机整机电路原理图及划分。根据电路功能找到天线端为信号接收端,即输入端,最后输出声音的右侧音频信号为输出端,根据电路中的几个核心元件划分为五个功能模块。

图3-4 超外差调幅(AM)收音机整机电路原理图及划分

上述整机电路原理图示出了组成收音机的各个部分,下面对上述划分的几个功能模块进行逐一识读,以了解电路构成、工作原理及各主要元器件的功能。

(1)AM收音机的高频放大电路

图3-5所示为AM收音机的高频放大电路。其功能是放大天线接收的微弱信号,此外还具有选频功能。

图3-5 AM收音机的高频放大电路

从图3-5中可见,该放大电路的核心器件是晶体管V1(高频晶体管),信号由基极输入,放大后的信号由集电极输出并经谐振变压器耦合到混频电路。天线感应的信号加到L1、C1和VD1组成的谐振电路上,改变绕组L1的并联电容,就可以改变谐振频率。该电路采用变容二极管的电调谐方式,变容二极管VD1在电路中相当于一个电容,电容量随加在其上的反向电压变化,改变电压,就可以改变谐振频率。此外,高频放大电路输出变压器一次绕组的并联电容也使用变容二极管VD3,与VD1同步变化,C1和C2是微调电容器,能微调谐振点。高频放大电路的直流通路如下:

1)+9V经变压器绕组L2为晶体管V1的集电极提供直流偏压。

2)+9V经56kΩ电阻与12kΩ电阻分压形成直流电压,再经高频输入变压器二次绕组为晶体管V1的基极提供直流偏压。

3)晶体管V1发射极接电阻1.8kΩ作为电流负反馈元件,以便稳定晶体管的直流工作点,与该电阻并联的0.1μF电容为去耦电容,消除放大电路的交流负反馈,提高交流信号的增益。

(2)AM收音机的本机振荡电路

图3-6所示为AM收音机的本机振荡电路。该电路采用变压器耦合方式,形成正反馈电路。其振荡频率由LC谐振电路决定,在LC谐振电路中也采用了变容二极管VD2,调谐控制电压加到变容二极管的负端,使变容二极管的结电容与高放电路中的谐振频率同步变化。改变调谐控制电压,VD2的结电容会随之变化,本机振荡电路产生的信号频率也会变化。当变频输入信号的谐振频率增加时,本机振荡电路的输出频率也同步增加,使高频载波与本振频率始终相差465kHz。中频信号的频率为465kHz。

图3-6 AM收音机的本机振荡电路

(3)AM收音机的混频电路

图3-7所示为AM收音机的混频电路。该电路的核心器件是晶体管V3。高频信号经变压器耦合后加到V3的基极。本机振荡信号经耦合电容0.0047μF加到V3的发射极。混频后的信号由V3的集电极输出,集电极负载电路中设有谐振变压器,即中频变压器。中频变压器的一次绕组与电容(200pF)构成并联谐振回路,从混频电路输出的信号中选出中频(465kHz)信号,再送往中频变压器。

图3-7 AM收音机的混频电路

(4)AM收音机的中频放大电路

图3-8所示为AM收音机的中频放大电路,输入电路和输出电路都采用变压器耦合方法。中频放大电路的主体是晶体管V4,中心频率被调整到465kHz,可以有效地排除其他信号的干扰和噪声。

图3-8 AM收音机的中频放大电路

(5)AM收音机的检波电路

图3-9所示为AM收音机的检波电路。从图中可见,检波电路与中放电路制作在一起,V5是中放电路的放大晶体管。经该晶体管放大后的中频信号由中频变压器T3选频,再由变压器的二次侧将中频载波送到检波电路。检波电路中的二极管VD4将中频载波信号的负极性部分检出,再经RC低通滤波器滤除中频载波信号,取出低频音频信号输出。

3.2.3 单元电路的识图方法

一个电子产品的电路原理图是由很多单元电路组成的。例如,一部收音机的电路原理图是由高频放大器、本机振荡器、混频器、中频放大器、检波器、低频放大器等部分构成的;一部录音机的电路原理图则是由话筒信号放大器、录音均衡放大器、偏磁/消磁振荡器、放音均衡放大器、音频功率放大器等部分构成的。要熟悉这些产品电路的结构和工作原理,就应首先学会识读组成整机电路的各个单元电路。识读单元电路原理图一般可按如下步骤进行。

图3-9 AM收音机的检波电路

1 先识读直流供电过程

电子产品工作一般都离不开电源供电,识读时,可首先分析直流电压供给电路,可将电路图中的所有电容器看成开路(电容器具有隔直特性),将所有电感器看成短路(电感器具有通直的特性),单元电路原理图直流供电部分的识读如图3-10所示。

图3-10 单元电路原理图直流供电部分的识读

2 再识读交流信号传输过程

识读交流信号传输过程就是分析信号在该单元电路中如何从输入端传输到输出端,并通过了解信号在这一传输过程中受到的处理(如放大、衰减、变换等)即可了解单元电路的信号流程。

3 通过了解核心元件在电路中的功能完成电路识读

对电路中元器件作用的分析非常关键,能不能看懂电路的工作原理其实就是能不能搞懂电路中各元器件的作用。图3-11所示为典型调频收音机中频放大电路。

图3-11 典型调频收音机中频放大电路

中频放大单元电路的识读方法如图3-12所示。

图3-12 中频放大单元电路的识读方法

提示说明

图3-12是由电阻器、电容器、变压器、晶体管构成的基本电路 识读时 首先注意到该电路中的晶体管V1是放大电路的核心器件 此时可以初步判断该电路具有信号放大作用 在上述识读过程中提到了LC谐振电路、信号放大器等基本单元电路 由此说明学习识读不仅需要了解识读的步骤和技巧 还应学习一些基本电路的基本知识 关于一些基本单元电路信号流程的识读、结构特点及工作原理的分析将在后续章节中进行具体介绍 jm0ksKmmvqVhwVKR6fL5d+VaX+nogBxpbq7GqXlEBlHuN+EZhy4OkdzmZZXSBzFK

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