识图是指在认识图形符号、文字符号和掌握电子技术基础知识的前提下,利用看图一般方法,按“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则进行,剖析电路的组成、功能和工作原理等。
1.明确系统的功能和用途
看电路图时,必须先了解该电路的使用场合,所起的作用及具有的功能,以从总体上了解其工作原理。电路图的基本功能可以从电路名称入手进行分析,通过看主标题栏、元器件目录等,了解电路的大致情况,为下一步识读电路图打下基础。只有清楚地了解电路的用途和功能,才能明白电路的设计思想、总体结构,才能画出概略图即框图;才能把要阅读的电路与已经学过的基本电路联系起来,才能运用已经掌握的理论知识去分析和理解要阅读的电路。
2.判断出电路的信号处理流程方向
根据电路的总体功能,找出整个电路的总输入端和总输出端,即可判断出电路的信号处理流程方向。例如,直流稳压电源电路中,接入交流220V处为电路的总输入端,输出直流电源处为总输出端。从总输入端到总输出端即为信号处理流程方向。通常电路图的画法是将信号处理流程按照从左到由或从上到下的方向依次画出。
3.查清各主要元器件(尤其是集成器件)的功能
主要元器件有电阻、容和电感;变压器;二极管、晶体管、晶闸管;光耦合器;集成电路等,应熟悉这些常用元器件的特点及其在电路中的作用
(1)电阻器、电容器和电感器
电阻器、电容器和电感器都是两端线性无源组件。
1)电阻器的特点是对直流和交流一视同仁,任何电流通过电阻器都要产生电压降,其主要作用是限流、降压、分压、分流和负载。
2)电容器的特点是隔直流通交流,且交流电的频率越高容抗越小,容抗值为XC=1/(2πfC),电容器常用于信号耦合、旁路、滤波、移相、微分与积分电路等。
3)电感器的特点是通直流阻交流,且交流电的频率越高感抗越大,感抗XL=2πfL。电感器主要用作高频阻流、滤波以及谐振回路。
(2)二极管、晶体管
二极管是具有单向导电性的两端器件,用于整流、检波、限幅、隔离和保护。
稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管,由于它在电路中与适当数值的电阻配合后能起到稳定电压的作用,因此称为稳压管。
晶体管为具有放大作用的半导体器件,可以有放大、截止、饱和3种状态。
(3)光耦合器
光耦合器是以光为媒介传输电信号的器件,其输出端光电管的导通程度与输入端通过发光管的电流IF相关,且输入端与输出端之间是绝缘的。光耦合器既可以传输交流信号,又可以传输直流信号。
(4)功能部件和逻辑部件
对电子设备中的某些功能部件和逻辑部件,尤其是中规模集成电路器件,有必要从有关集成电路手册或数据中查出它们的逻辑功能及引脚功能,以便做进一步分析。
4.逐级分解,化整为零,把系统化分为若干个功能模块,并画出框图
不管多么复杂的电路,都是由简单的基本电路组成的。化整为零,就是根据信号的传输方向,结合已掌握的电子电路知识,将整个电路划分为若干个具有单一功能的单元电路即功能块。一般以晶体管或集成电路为核心进行划分。
将原电路按功能分成若干基本部分,画出它们之间的联系,弄清每一部分有哪些基本单元电路,这些基本单元电路的作用是什么,单元内有哪些元器件,各元器件的作用如何,如此展开分析就可以了解整个电路,这就是逐级分解的分析方法。有些细节一时不能了解,可留待后面仔细研究。
对于数字电路根据所学知识,按信号流向把系统分成若干个功能模块,每个模块完成相对独立的功能,并且列出各模块的输入输出逻辑关系。
在进行逐级分解、化整为零时,要注意电路图的画法规则:
1)导线的连接与交叉,图4-1-1a所示表示两导线十字交叉连接在一起,图4-1-1b表示两导线十字交叉而不连接。图4-1-2中集成电路N1与N2之间的联机上画有3道小斜杠,表示这里有3条导线分别将N1与N2的A与A、B与B、C与C连接在一起,而这3条导线之间并不连接。
图4-1-1 两导线十字交叉连接(a)和两导线十字交叉而不连接(b)
图4-1-2 多条导线的单线画法(www.xing528.com)
2)电路图中通常将电源线或双电源中的正电源引线安排在元器件的上方,将地线或双电源中的负电源引线安排在元器件的下方。
3)在较复杂的电路图中往往不将所有地线连在一起,而代之以一个个独立的接地符号,如图4-1-3a所示,应理解为所有地线符号是连接在一起的,如图4-1-3b所示。有些电路图中的电源线也采用这种分散表示的画法,应理解为所有标示相同(例如都是+9V)的电源线都是连接在一起的。
4)通常电路中不画出集成运放以及数字集成电路的电源引线,因为这不影响分析电路功能,但分析电源电路和实际制作时不能忘记其电源引线,如图4-1-4所示。
由于框图是概略地表示系统或分系统的基本组成、相互关系及主要特性的一种简图,因此识读电路图时,可利用概略图(系统图或框图)作为参考。
在建立整机框图过程中,可一边识图,一边画下每个功能方框。对电路比较熟悉,只要在脑子里形成整机框图概念即可。
图4-1-3 接地线的画法
图4-1-4 电源线的画法
5.逐级分析单元电路
单元电路是整个应用系统最基本的组成部分。在各单元电路中,通常都把晶体管和集成电路作为电路的核心,完成某一基本功能(如信号变换、信号传输等)。如为分立元器件电路,应分析其在电路中的作用、工作原理、输入输出特性等。如为集成电路,应注意了解该电路的功能、特点、特性参数、输入输出信号作用关系,以及在本应用系统中有何主要作用,对整个系统的性能有何影响。应力求对每个单元电路尽量多、尽量详细地掌握其各种特性。但有些集成电路其内在的结构及工作原理却不易掌握,这些可以不用过多地耗费时间,只要能对其外特性、功能及信号变换规律有全面的了解即可进行其他部分的分析。
电子电路中常用的基本单元电路有整流电路(单相半波整流电路、单相全波整流电路、单相桥式整流电路、三相整流电路等)、滤波电路(电容滤波电路、电感滤波电路、π形滤波电路等)、晶体管电压放大电路、振荡电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路等。常见单元电路如图4-1-5所示。
电源电路是为其他电路提供工作电源或实现电源转换的电路。例如:整流滤波电路是将交流电变换为直流电;稳压电路是提供稳定的工作电压。
放大电路具有一个输入端和一个输出端,输入输出之间是晶体管或集成电路
图4-1-5 常见单元电路
振荡电路是没有对外的电路输入端,晶体管或集成运放的输出端与输入端之间接有一个具有选频功能的正反馈回路,将输出信号的一部分正回馈到输入端以形成振荡。
掌握常见单元电路的特点有助于识读整机电路图。常见单元电路的特点:
1)单元电路图已省去了与该单元电路无关的其他元器件,比较简洁、清楚,识图时没有其他电路的干扰。单元电路图中对电源、输入端和输出端已加以简化,方便了识图。
2)单元电路采用习惯画法,使人一看就明白。例如元器件采用习惯画法,各元器件之间采用最短的联机,而在实际的整机电路图中,由于受电路中其他单元电路中元器件的制约,该单元电路中的有关元器件画得比较乱,有的在画法上不是常见的画法,有的则把个别元器件画得与该单元电路相距较远,电路中的连接线往往很长且弯弯曲曲,给识图和分析电路工作带来不便。
3)单元电路图只出现在讲解电路工作原理的书刊中。对单元电路的学习是学好电子电路工作原理的关键。只有掌握了单元电路的工作原理,才能去分析整机电路图。
6.全面综合,将各单元电路联系起来进行整体分析,归纳总结全电路的工作原理和特性
在基本了解各单元电路的工作情况后,再顺着信号流程,将各单元电路联系起来,综合考虑。从电路图的输入端起逐步与输出端贯穿起来,理清信号的传递流程及类别,分析整体电路的输出与输入关系,前级与后级电路的输出与输入关系,分析信号在各级电路中的传递和变化,以便对整个电路的原理与功能有一个完整的正确认识。
全面综合时,先将各功能块用相应的框图表示出来,可用文字、表达式、传输特性、信号波形等方式,在框图中标出。然后根据各框图之间的接口关系画成一个整体的框图。这样,就可以看出各功能块之间是如何相互配合的,如何实现从输入到输出的完整工作过程。有时电子设备的生产厂家会给出设备框图,这一步即可省略。
上述的方法步骤并非固定不变,也不是对任何电路都适合。不同的电路其分析方法步骤也不完全一样,应根据具体电路灵活运用。
为尽快地提高识图能力,建议从以下几个方面进行:
1)由简入繁:从识读简单的电子产品的电路图开始,积累识图经验。经过一个阶段的练习后,再识读复杂的电路图就会省力得多。
2)多识读新电路:教科书中介绍的电路,多是基本的简单电路,而且也不可能面面俱到。因此要多识读新电路,多研究新问题。所谓见多识广,对识图能力的提高大有益处。
3)总结规律:把所识读过的电路归纳分类,总结比较,从中找出规律。这样不仅可以尽快提高识图能力,而且能更深刻地理解各种电路的功能和原理,应用起来将得心应手。
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