电子电路图集(精华本)
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1.2 电子控制电路的阅读

1.2.1 电子控制电路的阅读方法

要正确分析一个电子电路的工作原理,首先要掌握电子技术,了解各电子元器件的特性、功能、工作条件、基本参数及主要用途;了解由各电子元器件构成的基本电路;了解电子电路的工作电源、保护元件、监测及控制环节等,然后才能把握电路的整体进行分析。

(1)基本电子元器件知识

①二极管 二极管有作检波用、整流用、开关用、钳位保护用等。普通二极管(如2AP1~2AP9、2CP1~2CP20等)适用于高频检波、鉴频限幅和小电流整流等;整流二极管(如2CZ11~2CZ27、1N4001~1N4007等)适用于低频的不同功率的整流;开关二极管(如2AK1~2AK4、2CK9~2CK20等)适用于电子计算机、脉冲控制、开关电路及钳位保护等。

②稳压管 稳压管有作稳压用、钳位保护用、基准电压用(如用于测量比较桥电路)。稳压管有2CW型硅稳压管和2DW型硅稳压管两大类型。前者最大耗散功率0.25~3W,后者1~50W,也有0.2W的(如2DW231等)。同一型号的稳压管,其稳压值也是不固定的,如2CW60的稳压值是11.5~12.5V。一般说来,稳压管的稳压值低于6V,具有负温度系数;高于6V,具有正温度系数;而在6V左右的管子,其稳压值受温度的影响较小。因此,在要求稳定度较高的场合,通常选用稳压值为6V左右的管子;在要求更高或环境温度变化较大的情况下,可用两个温度系数相反的管子反向串联作补偿,如2DW231(其内部有两个反向串联的管子)。

③三极管(晶体管) 三极管有高频三极管(>3MHz)和低频三极管(<3MHz),有大功率三极管(>1W)、中功率三极管(0.5~1W)和小功率三极管(<0.5W)。三极管有NPN型和PNP型两大类。NPN型三极管(如3DG型)热稳定性好,PNP型三极管(如3AX型)热稳定性较差,但3CG型三极管热稳定性好。三极管有三种基本工作状态,即截止状态、放大状态和导通状态。不同的工作状态取决于不同的工作条件(即不同的电路结构)。三极管有三种基本接法,即共发射极电路(主要用于多级放大器的中间级,低频放大)、共集电极电路(射极输出器)(主要用于输入级、输出级或作阻抗匹配用)和共基极电路(主要用于高频或宽频带电路及恒流源电路)。三极管在单结晶体管触发电路中常作为可变电阻用,以改变触发脉冲列。

④场效应管 场效应管具有输入阻抗非常高(可达109~1015Ω)、噪声低、动态变化范围大和温度系数小的特点。场效应管分结型和绝缘栅(即MOS)型两大类。结型场效应管(3DJ系列)主要用于高频或低频线性放大电路和斩波电路等;绝缘栅型场效应管(3DO、3CO系列)主要用于直流放大、阻抗变换和斩波器,以及高频放大等电路。

⑤单结晶体管 单结晶体管又称双基极二极管,是具有一个PN结的三端半导体器件。它的导电特性完全不同于普通三极管,具有以下特点:a.稳定的触发电压,并可用基极间所加电压控制;b.有一极小的触发电流;c.负阻特性较均匀,其温度和寿命较三极管稳定。这些特性使单结晶体管特别适合于作张弛振荡器、定时器、电压读出电路、晶闸管整流装置的触发电路等。

⑥运算放大器 运算放大器是将三极管、二极管、电阻、电容等整个电路的元件制作在一块硅基片上,构成完成特定功能的固体块。运算放大器是具有高放大倍数和深度负反馈的直流放大器。它可通过外接电阻、电容的不同接线,对输入信号进行加、减、乘、除、微分、积分、比例及对数等运算。它的输出-输入关系仅简单地决定于反馈电路和输入电压的参数,与放大器本身的参数没有很大关系。运算放大器可采用二极管、稳压管来实现输入和输出的钳位保护(电源反接、电压突变、过载、限幅等)。

⑦555时基集成电路 555时基集成电路是一种多功能集成电路,通过不同的外围接线,可用作定时、延时电路,也可构成多谐振荡器、脉冲调制器等多种电路,由于它具有较大的驱动能力(200mA),还可以直接驱动继电器、信号灯等较大负载。

⑧晶闸管 晶闸管又称可控硅,它包括普通晶闸管(单向晶闸管)、双向晶闸管、可关断晶闸管和逆导晶闸管等电力半导体器件,常用的是前两种晶闸管。通常人们所称的晶闸管是指普通单向晶闸管。单向晶闸管有一种触发方式,若触发全导通后相当于一只整流二极管;双向晶闸管有四种触发方式,若触发全导通后相当于两只反并联的整流二极管。晶闸管可用于交流开关电路、调压(调速)电路、可控整流电路、逆变电路等。由晶闸管等可组成各种自动控制电路。晶闸管耐过电流和过电压能力差,需采用阻容、压敏电阻、快速熔断器等保护。为了保证晶闸管电路可靠工作,还需采取抗干扰措施。晶闸管的触发电路主要有阻容移相触发电路、单结晶体管触发电路、集成触发器、光电耦合触发器等。晶闸管电路中常涉及电压负反馈、速度负反馈、电压微分负反馈、电流正反馈和电流截止反馈等。

⑨整流电源 电子电路中往往需要整流电源和稳压电源,以提供三极管、集成电路、运算放大器等电子元器件及电路的工作电源。整流电源有单相半波、单相全波、单相桥式,三相半波、三相星形桥式等整流电路,还有电容降压整流电路和多级倍压整流电路。

⑩稳压电源 稳压电源有稳压管稳压电源、串联型的晶体管稳压电源、开关式稳压电源、三端固定(或可调)集成稳压器和集成稳压器等。

振荡电路 振荡电路有RC振荡器、LC振荡器、石英振荡器以及各种非正弦振荡器。

时控电路 时控电路(延时电路)有充电式和放电式两种,它们都是利用电容器的充放电原理实现。利用电容器的充放电原理和晶体管、场效应管、单结晶体管、晶闸管、运算放大器等不同电子元器件,可构成各种类型的延时电路。另外,还有555时基集成电路和集成电路构成的延时电路。

数字电路 数字电路是自动化电子控制电路中常用的电路。数字电路中的逻辑门电路有“或”、“与”、“非”、“或非”、“与非”、“异或”、“与或非”等门电路,有TTL集成门电路,MOS和CMOS集成门电路。数字电路中有反相器、半加器、全加器、编码器、译码器、多路选择器、多路分配器、比较器、计数器、寄存器、显示器等。数字电路中还涉及单稳态触发器、双稳态触发器、多谐振荡器,以及微分电路、积分电路、加速电路等。要掌握数字电路,首先要了解各种基本电路的构成及工作原理。

以上各电子元器件及其电路在本书各实际应用电路中都全面涉及,读者可从大量的电子电路中深刻了解电路组成及工作原理。

(2)电子电路工作原理的分析方法

分析电子电路的工作原理通常采用三步分析法:首先明确该电子电路的控制对象、控制目的和控制方法,以及保护元件等;然后将电路分成几大部分[一个完整的电子电路往往由几个相对独立的基本电路(分电路)组成],这几大部分一般包括主电路、控制电路、检测元件及执行元件、直流工作电源和信号及保护电路等,搞清各分电路的作用及工作原理;最后全面分析整个电路的工作原理。通过三步分析法,读者能快速掌握分析电子电路工作原理的技巧。