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工程师教你最简单的读懂电路图方法

工程师教你最简单的读懂电路图方法
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第一章电子元器件

第一节、电阻器

1.1电阻器的含义:在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫电阻.

1.2电阻器的英文缩写:R(Resistor)及排阻RN

1.3 电阻器在电路符号:R 或WWW

1.4电阻器的常见单位:千欧姆(KΩ), 兆欧姆(MΩ)

1.5电阻器的单位换算: 1兆欧=103千欧=106欧

1.6 电阻器的特性:电阻为线性原件,即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比,通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比。即欧姆定律:I=U/R。

表 1.7 电阻的作用为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使用)和阻抗匹配等。

1.8 电阻器在电路中用“R”加数字表示,如:R15表示编号为15的电阻器。

1.9 电阻器的在电路中的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。

a、直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上,其允许偏差则用

百分数表示,未标偏差值的即为±20%.

b、数码标示法主要用于贴片等小体积的电路,在三为数码中,从左至右第一,二位数表

示有效数字,第三位表示10的倍幂或者用R表示(R表示0.)如:472表示47×102Ω(即4.7KΩ);104则表示100KΩ、;R22表示0.22Ω、 122=1200Ω=1.2KΩ、 1402=14000Ω=14KΩ、R22=0.22Ω、 50C=324*100=32.4KΩ、17R8=17.8Ω、000=0Ω、 0=0Ω.

c、色环标注法使用最多,普通的色环电阻器用4环表示,精密电阻器用5环表示,紧靠电阻体一端头的色环为第一环,露着电阻体本色较多的另一端头为末环.现举例如下:如果色环电阻器用四环表示,前面两位数字是有效数字,第三位是10的倍幂,第四

环是色环电阻器的误差范围(见图一)?四色环电阻器(普通电阻)

标称值第一位有效数字

标称值第二位有效数字

标称值有效数字后0的个数(10的倍幂)

允许误差

图1-1两位有效数字阻值的色环表示法

如果色环电阻器用五环表示,前面三位数字是有效数字,第四位是10的倍幂. 第五环是色环电阻器的误差范围.(见图二)

五色环电阻器(精密电阻)

图1-2三位有效数字阻值的色环表示法

d、SMT精密电阻的表示法,通常也是用3位标示。一般是2位数字和1位字母表

示,两个数字是有效数字,字母表示10的倍幂,但是要根据实际情况到精密电阻查询表里出查

1.10 SMT电阻的尺寸表示:用长和宽表示(如0201,0603,0805,1206等,具体

如02表示长为0.02英寸宽为0.01英寸)。

1.11一般情况下电阻在电路中有两种接法:串联接法和并联接法

R1

?R1 R2

?R2

串连: 并联

R=R1+R2R=1/R1+1/R2 1.12 多个电阻的串并联的计算方法:

串联:R总串=R1+R2+R3+……Rn.

并联:1/R总并=1/R+2/R+3/R……1/Rn

1.13 电阻器好坏的检测:

a、用指针万用表判定电阻的好坏:首先选择测量档位,再将倍率档旋钮置于适当的档位,一般100欧姆以下电阻器可选RX1档,100欧姆-1K欧姆的电阻器可选RX10档,1K欧姆-10K欧姆电阻器可选RX100档,10K-100K欧姆的电阻器可选RX1K档,100K欧姆以上的电阻器可选RX10K档.

b、测量档位选择确定后,对万用表电阻档为进行校0, 校0的方法是:将万用表两表笔金属棒短接,观察指针有无到0的位置,如果不在0位置,调整调零旋钮表针指向电阻刻度的0位置.

c、接着将万用表的两表笔分别和电阻器的两端相接,表针应指在相应的阻值刻度上,如果表针不动和指示不稳定或指示值与电阻器上的标示值相差很大,则说明该电阻器已损坏.

d、用数字万用表判定电阻的好坏;首先将万用表的档位旋钮调到欧姆档的适当档位,一般200欧姆以下电阻器可选200档,200-2K欧姆电阻器可选2K档,2K-20K欧姆可选20K档,20K-200K欧姆的电阻器可选200K档,200K-200M欧姆的电阻器选择2M欧姆档.2M-20M欧姆的电阻器选择20M档,20M欧姆以上的电阻器选择200M档.

?

第二节电容器

2.1 电容器的含义:衡量导体储存电荷能力的物理量.

2.2 电容器的英文缩写:C (capacitor)

2.3电容器在电路中的表示符号: C 或CN(排容)

2.4 电容器常见的单位:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)

2.5 电容器的单位换算: 1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法;;1pf=10-3nf =10-6uf=10-9mf=10-12f;

2.6电容的作用:隔直流,旁路,耦合,滤波,补偿,充放电,储能等

2.7 电容器的特性: 电容器容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。。电容的特性主要是隔直流通交流,通低频阻高频

2.8电容器在电路中一般用“C”加数字表示.如C25表示编号为25的电容.

2.9 电容器的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。

a;直标法是将电容的标称值用数字和单位在电容的本体上表示出来:如:220MF表示

220UF;.01UF表示0.01UF;R56UF表示0.56UF;6n8表示6800PF.

b;不标单位的数码表示法.其中用一位到四位数表示有效数字,一般为PF,而电解电

容其容量则为UF.如:3表示3PF;2200表示2200PF;0.056表示0.056UF;

c;数字表示法:一般用三为数字表示容量的大小,前两位表示有效数字,第三位表示1

0的倍幂.如102表示10*102=1000PF;224表示22*104=0.2UF

d: 用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。

电容器偏差标志符号:+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。

2.10 电容的分类:根据极性可分为有极性电容和无极性电容.我们常见到的电解电容就是

有极性的,是有正负极之分.

2.11电容器的主要性能指标是:电容器的容量(即储存电荷的容量),耐压值(指在额

定温度范围内电容能长时间可靠工作的最大直流电压或最大交流电压的有效值)耐温值(表

示电容所能承受的最高工作温度。).

2.12 电容器的品牌有:主板电容主要分为台系和日系两种,日系品牌有:NICHICON,RUBICON,RUBYCON(红宝石)、KZG、SANYO(三洋)、PANASONIC(松下)、

NIPPON、FUJITSU(富士通)等;台系品牌有:TAICON、G-LUXCON、TEAPO、

CAPXON、OST、GSC、RLS等。

电容器的计算:

c1

串连:并联:

1/C=1/C1+1/C2 C=C1+C2

2.13 多个电容的串联和并联计算公式:

C串:1/C=1/C1+1/C2+1/C3+.....+1/CN

C并C=C1+C2+C3+……+CN

2.14 电容器的好坏测量

a;脱离线路时检测

采用万用表R×1k挡,在检测前,先将电解电容的两根引脚相碰,以便放掉电容内残余的电荷.当表笔刚接通时,表针向右偏转一个角度,然后表针缓慢地向左回转,最后表针停下。表针停下来所指示的阻值为该电容的漏电电阻,此阻值愈大愈好,最好应接近无穷大处。如果漏电电阻只有几十千欧,说明这一电解电容漏电严重。表针向右摆动的角度越大(表针还应该向左回摆),说明这一电解电容的电容量也越大,反之说明容量越小。

b.线路上直接检测

主要是检测电容器是否已开路或已击穿这两种明显故障,而对漏电故障由于受外电路的影响一般是测不准的。用万用表R×1挡,电路断开后,先放掉残存在电容器内的电荷。测量时若表针向右偏转,说明电解电容内部断路。如果表针向右偏转后所指示的阻值很小(接近短路),说明电容器严重漏电或已击穿。如果表针向右偏后无回转,但所指示的阻值不很小,说明电容器开路的可能很大,应脱开电路后进一步检测。

c.线路上通电状态时检测,若怀疑电解电容只在通电状态下才存在击穿故障,可以

给电路通电,然后用万用表直流挡测量该电容器两端的直流电压,如果电压很低或为0V,则是该电容器已击穿。对于电解电容的正、负极标志不清楚的,必须先判别出它的正、负极。对换万用表笔测两次,以漏电大(电阻值小)的一次为准,黑表笔所接一脚为负极,另一脚为正极。

?第三节电感器

3.1 电感器的英文缩写:L (Inductance) 电路符号:

3.2 电感器的国际标准单位是: H(亨利),mH(毫亨),uH(微亨),nH(纳亨);

3.3电感器的单位换算是:1H=103m H=106u H=109n H;1n H=10-3uH=10-6mH=10 -9H

3.4 电感器的特性:通直流隔交流;通低频阻高频。

3.5电感器的作用:滤波,陷波,振荡,储存磁能等。

3.6电感器的分类:空芯电感和磁芯电感.磁芯电感又可称为铁芯电感和铜芯电感等.主机板中常见的是铜芯绕线电感.

3.7电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。

3.8 电感的好坏测量:电感的质量检测包括外观和阻值测量.首先检测电感的外表有无完好,磁性有无缺损,裂缝,金属部分有无腐蚀氧化,标志有无完整清晰,接线有无断裂和拆伤等.用万用表对电感作初步检测,测线圈的直流电阻,并与原已知的正常电阻值进行比较.如果检测值比正常值显著增大,或指针不动,可能是电感器本体断路.若比正常值小许多,可判断电感器本体严重短路,线圈的局部短路需用专用仪器进行检测.

?第四节半导体二极管

4.1 英文缩写:D (Diode)电路符号是

4.2 半导体二极管的分类

分类:a按材质分:硅二极管和锗二极管;

b按用途分:整流二极管,检波二极管,稳压二极管,发光二极管,光电二极管,

稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管4.3半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的半导体二极管。

4.4半导体二极管的导通电压是:

a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间.

B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间.

4.5半导体二极管主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。

4.6半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。

4.7 半导体二极管的识别方法:

a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极.b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R ﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极.

c;测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4.8 变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

4.9 稳压二极管的基本知识

a、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。

b、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

c、常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

4.10 半导体二极管的伏安特性:二极管的基本特性是单向导电性(注:硅管的导通电压为

0.6-0.8V;锗管的导通电压为0.2-0.3V),而工程分析时通常采用的是0.7

V.

4.11半导体二极管的伏安特性曲线:(通过二极管的电流I与其两端电压U的关系曲线为二极管的伏安特性曲线。)见图三.

图三硅和锗管的伏安特性曲线

4.12半导体二极管的好坏判别:用万用表(指针表)R﹡100或R﹡1K档测量二极

管的正,反向电阻要求在1K左右,反向电阻应在100K以上.总之,

正向电阻越小,越好.反向电阻越大越好.若正向电阻无穷大,说明

二极管内部断路,若反向电阻为零,表明二极管以击穿,内部断开或

击穿的二极管均不能使用。

?

第五节半导体三极管

5.1半导体三极管英文缩写:Q/T

5.2 半导体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三

极管。

5.3半导体三极管特点:半导体三极管(简称晶体管)是内部含有2个PN结,并且具有

放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可

互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

NPN型,锗管多为PNP型。

`E) C(集电极)

B(基极)

NPN型三极管

PNP型三极管

5.4 半导体三极管放大的条件:要实现放大作用,必须给三极管加合适的电压,即管

子发射结必须具备正向偏压,而集电极必须反向偏压,这也是三极管的放大必须具备的外部条件。

5.5 半导体三极管的主要参数

a; 电流放大系数:对于三极管的电流分配规律Ie=Ib+Ic,由于基极电流Ib的变化,使集电极电流Ic发生更大的变化,即基极电流Ib的微小变化控制了集电极电流较大,这就是三极管的电流放大原理。即β=ΔIc/ΔIb。

b;极间反向电流,集电极与基极的反向饱和电流。

c;极限参数:反向击穿电压,集电极最大允许电流、集电极最大允许功率损耗。

5.6半导体三极管具有三种工作状态,放大、饱和、截止,在模拟电路中一般使用放大

作用。饱和和截止状态一般合用在数字电路中。

a;半导体三极管的三种基本的放大电路。

共射极放大电路

共集电极放大电路

共基极放大电路

电路形式

直流通道

静态工作点 e e CC CE B

C b

cc

B R I U U I βI R U I -===

e

C CC CE B

C R I U U I I R R U I -==++=

ββe b CC

B )(1

)(702

12

e c C CC CE e

B E

C CC

b b b B R R I U U R .U I I U R R R U +-=-=

=+=

交流通道

微变等效电路

u A

be L

r R β-' L be L

R r R '++'+)1()1(ββ be L r R β'

r i R b //r be ))(1//(L

be b R r R '++β

βr //

R be e +1

r o R C

S B S

S

be //R R R R r ='+'+,1//

Re β

R C

用途

多级放大电路的中间级

输入、输出级或缓冲级

高频电路或恒流源电路

b;三极管三种放大电路的区别及判断可以从放大电路中通过交流信号的传输路径来判

断,没有交流信号通过的极,就叫此极为公共极。

注:交流信号从基极输入,集电极输出,那发射极就叫公共极。

交流信号从基极输入,发射极输出,那集电极就叫公共极。

交流信号从发射极输入,集电极输出,那基极就叫公共极。

5.7 用万用表判断半导体三极管的极性和类型(用指针式万用表).

a;先选量程:R﹡100或R﹡1K档位.

b;判别半导体三极管基极:

用万用表黑表笔固定三极管的某一个电极,红表笔分别接半导体三极管另外两各电极,观察指针偏转,若两次的测量阻值都大或是都小,则改脚所接就是基极(两次阻值都小的为NPN型管,两次阻值都大的为PNP型管),若两次测量阻值一大一小,则用黑笔重新固定半导体三极管一个引脚极继续测量,直到找到基极。

c;.判别半导体三极管的c极和e极:

确定基极后,对于NPN管,用万用表两表笔接三极管另外两极,交替测量两次,若两次测量的结果不相等,则其中测得阻值较小得一次黑笔接的是e极,红笔接得是c极(若是PNP型管则黑红表笔所接得电极相反)。

d; 判别半导体三极管的类型.

如果已知某个半导体三极管的基极,可以用红表笔接基极,黑表笔分别测量其另外两个电极引脚,如果测得的电阻值很大,则该三极管是NPN型半导体三极管,如果测量的电阻值都很小,则该三极管是PNP型半导体三极管.

5.8 现在常见的三极管大部分是塑封的,如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e?三极管的b极很容易测出来,但怎么断定哪个是c哪个是e?

a; 这里推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值, b;然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。第二种方法:对无hFE测量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法:对NPN管,先测出b极(管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出,是吧?),将表置于R×1kΩ档,将红表笔接假设的e极(注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚),黑表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,将管子拿起来,用你的舌尖舔一下b 极,看表头指针应有一定的偏转,如果你各表笔接得正确,指针偏转会大些,如果接得不对,指针偏转会小些,差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e极。对PNP管,要将黑表笔接假设的e极(手不要碰到笔尖或管脚),红表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,然后用舌尖舔一下b极,如果各表笔接得正确,表头指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次,比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管,

方便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大能力,当然这是凭经验的。

c;第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于R×10kΩ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时,表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个方法就不适用了。

对于常见的进口型号的大功率塑封管,其c极基本都是在中间(我还没见过b在中间的)。中、小功率管有的b极可能在中间。比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管,其b极有的在就中间。当然它们也有c 极在中间的。所以在维修更换三极管时,尤其是这些小功率三

极管,不可拿来就按原样直接安上,一定要先测一下.

?如何看懂电路图2--电源电路单元

前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。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

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

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

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“ π ”,被称为π 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); π 型,见图3( f )。

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

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:① 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。②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。③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。④ 熟悉某些习惯画法和简化画法。⑤ 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:① 整流桥的画法和图2 ( c )不同,实际上它就是桥式整流电路。② 这个电路使用 P NP 型锗管,所以输出是负电压,正极接地。③ 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。④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。

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 )射极输出器

图 3 ( a )是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图3(b)是它的交流通路图,可以看到它是共集电极放大电路。

这个图中,晶体管真正的输入是 V i 和V o的差值,所以这是一个交流负反馈很深的电路。由于很深的负反馈,这个电路的特点是:电压放大倍数小于 1 而接近 1 ,输出电压和输入电压同相,输入阻抗高输出阻抗低,失真小,频带宽,工作稳定。它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用。

( 4 )低频放大器的耦合

一个放大器通常有好几级,级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种: ①RC 耦合,见图4 ( a )。优点是简单、成本低。但性能不是最佳。② 变压器耦合,见图 4 ( b )。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高,但变压器制作比较麻烦。③ 直接耦合,见图 4 ( c )。优点是频带宽,可作直流放大器使用,但前后级工作有牵制,稳定性差,设计制作较麻烦。

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