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如何看懂电路图如何看懂电路图 一张电路图通常有几十乃至几百个元器件,它们的连线纵横交 叉,形式变化多端,初学者往往不知道该从什么地方开始, 怎样才 能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性,不管多复杂的电路, 经过分析可以发现,它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩 的积木,虽然只有十 来种或二三十种块块,可是在孩子们手中却可 以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理,再复杂的电 路,经过分析就可发现,它也是由少数几个单元电 路组成的。因此 初学者只要先熟悉常用的基本单元电路, 再学会分析和分解电路的本 领,看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类,每一类又有好多种, 全部单元电路大概总有几百种。 下面我们选最常用的基本单元电路来 介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成一、电源电路的功能和组成 每 个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流 电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电 源。直流电源的最简单的供电方法是 用电池。但电池有成本高、体 积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可 靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从 220 伏市电 变换成直流电,应该先把 220 伏交流变成低压交流电,再用整流电 路变成脉动的直流电, 最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分 后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高, 所以有 时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部 分,见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器,需要介绍的 只是后面三种单元电路。 二、整流电路二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单 向脉动直流电的电路。 ( 1 )半波整流 半波整流电路只需一个二极管,见图 2 ( a )。在交流电正半 周时 VD 导通,负半周时 VD 截止,负载 R 上得到的是脉动的直流 电 ( 2 )全波整流 全波整流要用两个二极管, 而且要求变压器有带中心抽头的两个 圈数相同的次级线圈,见图 2 ( b )。负载 R L 上得到的是脉动 的全波整流电流,输出电压比半波整流电路高。 ( 3 )全波桥式整流 用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈 的变压器,见图 2 ( c )。负载上的电流波形和输出电压值与全波 整流电路相同。 ( 4 )倍压整流 用多个二极管和 电容器可以获得较高的直流电压。图 2 ( d ) 是一个二倍压整流电路。当 U2 为负半周时 VD1 导通, C1 被充电, C1 上最高电压可接近 1.4U2 ;当 U2 正半周时 VD2 导通, C1 上 的电压和 U2 叠加在一起对 C2 充电,使 C2 上电压接近 2.8U2 , 是 C1 上电压的 2 倍,所以叫倍压整流电路。 三、滤波电路三、滤波电路 整流后得到的是脉动直流电, 如果加上滤波电路滤除脉动直流电 中的交流成分,就可得到平滑的直流电。 ( 1 )电容滤波 把电容器和负载并联,如图 3 ( a ),正半周时电容被充 电,负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电。 ( 2 )电感滤波 把电感和负载串联起来,如图 3 ( b ),也能滤除脉动电 流中的交流成分。 ( 3 ) L 、 C 滤波 用 1 个电感和 1 个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的 字母“ L ”,被称为 L 型,见图 3 ( c )。用 1 个电感和 2 个 电容的滤波电路因为象字母 “ ” , 被称为 型, 见图 3 ( d ) , 这是滤波效果较好的电路。 ( 4 ) RC 滤波 电感器的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中 常用电阻器取代电感器而组成 RC 滤波电路。同样,它也有 L 型, 见图 3 ( e ); 型,见图 3 ( f )。 四、稳压电路四、稳压电路 交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输 出电压和电流随之变动,因此要求较高的电子电路必须使用稳压电 源。 (1 )稳压管并联稳压电路 用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路,见图 4 ( a )。图中 R 是限流电阻。这个电路的输出电流很小,它的输 出电压等于稳压管的稳定电压值 V Z 。 (2 )串联型稳压电路 有放大和负反馈作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电 路。 它的电路和框图见图 4 ( b ) 、 ( c ) 。 它是从取样电路 ( R3 、 R4 )中检测出输出电压的变动,与基准电压( V Z )比较并经放大 器( VT2 )放大后加到调整管( VT1 )上,使调整管两端的电压随 着变化。如果输出电压下降,就使调整管管压降也降低,于是输出电 压被提升; 如果输出电压上升, 就使调整管管压降也上升, 于是输 出 电压被压低,结果就使输出电压基本不变。在这个电路的基础上发展 成很多变型电路或增加一些辅助电路,如用复合管作调整管,输出电 压可调的电路,用运算放 大器作比较放大的电路,以及增加辅助电 源和过流保护电路等。 ( 3 )开关型稳压电路 近年来广泛应用的新型稳压电源是开关型稳压电源。它的调 整管工作在开关状态, 本身功耗很小, 所以有效率高、 体积小等优点, 但电路比较复杂。 开关稳压电源从原理上分有很多种。它的基本原理框图见图 4 ( d ) 。 图中电感 L 和电容 C 是储能和滤波元件, 二极管 VD 是 调整管在关断状态时为 L 、 C 滤波器提供电流通路的续流二极管。 开关稳压电源的开关频率都很高,一般为几几十千赫,所以电感器 的体积不很大,输出电压中的高次谐波也不多。 它的基本工作原理是 : 从取样电路( R3 、 R4 )中检测出 取样电压经比较放大后去控制一个矩形波发生器。 矩形波发生器的输 出脉冲是控制调整管( VT )的导通和截止时间的。如果输出电压 U 0 因为电网电压或负载电流的变动而降低, 就会使矩形波发生器的输 出脉冲变宽,于是调整管导通时间增大,使 L 、 C 储能电路得到更 多的能量,结果是使输出电压 U 0 被提升,达到了稳定输出电压的 目的。 ( 4 )集成化稳压电路 近年来已有大量集成稳压器产品问世,品种很多,结构也各 不相同。 目前用得较多的有三端集成稳压器, 有输出正电压的 CW7800 系列和输出负电压的 CW7900 系列等产品。输出电流从 0.1A 3A ,输出电压有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等 多种。 这种集成稳压器只有三个端子,稳压电路的所有部分包括大 功率调整管以及保护电路等都已集成在芯片内。 使用时只要加上散热 片后接到整流滤波电路后面就行了。外围元件少,稳压精度高,工作 可靠,一般不需调试。 图 4 ( e ) 是一个三端稳压器电路。 图中 C 是主滤波电容, C1 、C2 是消除寄生振荡的电容 ,VD 是为防止输入短路烧坏集成块 而使用的保护二极管。 五、电源电路读图要点和举例五、电源电路读图要点和举例 电源电路是电子电路中比较简单然而却是应用最广的电路。 拿到一张电源电路图时,应该: 先按“整流 滤波 稳压” 的次序把整个电源电路分解开来,逐级细细分析。 逐级分析时要 分清主电路和辅助电路、主要元件和次要元件,弄清它们的作用和参 数要求等。例如开关稳压电源中,电感电容和续流二极管就是它的关 键元件。 因为晶体管有 NPN 和 PNP 型两类,某些集成电路要求 双电源供电, 所以一个电源电路往往包括有不同极性不同电压值和好 几组输出。读图时必须分清各组输出电压的数值和极性。在组装和维 修时也要仔细分清晶体管和电解电容的极性,防止出错。 熟悉某 些习惯画法和简化画法。 最后把整个电源电路从前到后全面综合 贯通起来。这张电源电路图也就读懂了。 例 1 电热毯控温电路 图 5 是一个电热毯电路。 开关在 “ 1 ” 的位置是低温档。220 伏市电经二极管后接到电热毯,因为是半波整流,电热毯两端所加的 是约 100 伏的脉动直流电,发热不高,所以是保温或低温状态。开 关扳到“ 2 ”的位置, 220 伏市电直接接到电热毯上,所以是高温 档。 例 2 高压电子灭蚊蝇器 图 6 是利用倍压整流原理得到小电流直流高压电的灭蚊蝇 器。 220 伏交流经过四倍压整流后输出电压可达 1100 伏,把这个 直流高压加到平行的金属丝网上。网下放诱饵,当苍蝇停在网上时造 成短路,电容器上的高压通过苍蝇身体放电把蝇击毙。苍蝇尸体落下 后,电容器又被 充电,电网又恢复高压。这个高压电网电流很小, 因此对人无害。 由于昆虫夜间有趋光性,因此如在这电网后面放一个 3 瓦荧 光灯或小型黑光灯,就可以诱杀蚊虫和有害昆虫。 例 3 实用稳压电源 图 7 是一个实用的稳压电源。输出电压 3 9 伏可调,输 出电流最大 100 毫安。这个电路就是串联型稳压电源电路。要注意 的是 : 整流桥的画法和图 2 ( c )不同,实际上它就是桥式整 流电路。 这个电路使用 PNP 型锗管,所以输出是负电压,正极 接地。 用两个普通二极管代替稳压管。任何二极管的正向压降都 是基本不变的,因此可用二极管代替稳压管。 2AP 型二极管的正向 压降约是 0.3 伏, 2CP 型约是 0.7 伏, 2CZ 型约是 1 伏。图中 用了两个 2CZ 二极管作基准电压。 取样电阻是一个电位器,所 以输出电压是可调的。 能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。 例如助听 器里的关键部件就是一个放大器。 六、放大电路的用途和组成六、放大电路的用途和组成 放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率 分为低频、 中源和高频; 接输出信号强弱分成电压放大、 功率放大等。 此外还有用集成运算放大器和特殊 晶体管作器件的放大器。它是电 子电路中最复杂多变的电路。 但初学者经常遇到的也只是少数几种较 为典型的放大电路。 读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分 析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放大电路按输入、输 出逐级分开,然后逐级抓住关键进行 分析弄通原理。放大电路有它 本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出 它的直流通路和交流通路才能进行分析; 二是电路往往加有负反 馈, 这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一 级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电 路串通起来进行全面综 合。 下面我们介绍几种常见的放大电路。 低频电压放大器低频电压放大器 低频电压放大器是指工作频率在 20 赫 20 千赫之间、输 出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。 ( 1 )共发射极放大电路 图 1 ( a )是共发射极放大电路。 C1 是输入电容, C2 是 输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电 阻 ,RC 是集电极负载电阻。 1 、 3 端是输入, 2 、 3 端是输出。 3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。静态时的直流通路见 图 1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。电路的特点是电压 放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性 能不够稳定,可用于一般场合。 ( 2 )分压式偏置共发射极放大电路 图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分 压取得的,所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE , CE 称交流旁路电容,对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。 所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端, 作为输入的一 部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的,就是负反馈。图中 基极 真正的输入电压是 RB2 上电压和 RE 上电压的差值, 所以是负 反馈。由于采取了上面两个措施,使电路工作稳定性能提高,是应用 最广的放大电路。 ( 3 )射极
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