【E課堂】電子工程師必備的電子電路知識(shí)精選

　　作為從事硬件設(shè)計(jì)工作的工程師，首先要有過硬的基本功，要能對(duì)有技術(shù)參數(shù)的電路原理圖進(jìn)行總體了解，能進(jìn)行劃分功能模塊，找出信號(hào)流向，確定元件作用。

　　電路圖

　　電路圖是人們?yōu)榱搜芯亢凸こ痰男枰?，用約定的符號(hào)繪制的一種表示電路結(jié)構(gòu)的圖形。通過電路圖可以知道實(shí)際電路的情況。這樣我們?cè)诜治鲭娐窌r(shí)，就不必把實(shí)物翻來覆去地琢磨，而只要拿著一張圖紙就可以了。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，也可以從容地紙上或電腦上進(jìn)行，確認(rèn)完善后再進(jìn)行實(shí)際安裝，通過調(diào)試、改進(jìn)，直至成功。我們更可以應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行電路的輔助設(shè)計(jì)，甚至進(jìn)行虛擬的電路實(shí)驗(yàn)，大大提高工作效率。

　　要掌握分析常用電路的幾種方法，熟悉每種方法適合的電路類型和分析步驟。

　　1.交流等效電路分析法。首先畫出交流等效電路，再分析電路的交流狀態(tài)，即：電路有信號(hào)輸入時(shí)，電路中各環(huán)節(jié)的電壓和電流是否按輸入信號(hào)的規(guī)律變化、是放大、振蕩，還是限幅削波、整形、鑒相等;

　　2.直流等效電路分析法。畫出直流等效電路圖，分析電路的直流系統(tǒng)參數(shù)，搞清晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)和偏置性質(zhì)，級(jí)間耦合方式等。分析有關(guān)元器件在電路中所處狀態(tài)及起的作用。例如：三極管的工作狀態(tài)，如飽和、放大、截止區(qū)，二極管處于導(dǎo)通或截止等;

　　3.頻率特性分析法。主要看電路本身所具有的頻率是否與它所處理信號(hào)的頻譜相適應(yīng)。粗略估算一下它的中心頻率，上、下限頻率和頻帶寬度等，例如：各種濾波、陷波、諧振、選頻等電路;

　　4.時(shí)間常數(shù)分析法。主要分析由R、L、C及二極管組成的電路、性質(zhì)。時(shí)間常數(shù)是反映儲(chǔ)能元件上能量積累和消耗快慢的一個(gè)參數(shù)。

　　電子電路圖的分類：常遇到的電子電路圖有原理圖、方框圖、裝配圖和印版圖等。

　　原理圖

　　原理圖就是用來體現(xiàn)電子電路的工作原理的一種電路圖，又被叫做“電原理圖”。這種圖由于它直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，所以一般用在設(shè)計(jì)、分析電路中。分析電路時(shí)，通過識(shí)別圖紙上所畫的各種電路元件符號(hào)以及它們之間的連接方式，就可以了解電路的實(shí)際工作情況。下圖所示就是一個(gè)收音機(jī)電路的原理圖。

　　方框圖(框圖)

　　方框圖是一種用方框和連線來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。從根本上說，這也是一種原理圖。不過在這種圖紙中，除了方框和連線幾乎沒有別的符號(hào)了。它和上面的原理圖主要的區(qū)別就在于原理圖上詳細(xì)地繪制了電路的全部的元器件和它們連接方式，而方框圖只是簡單地將電路安裝功能劃分為幾個(gè)部分，將每一個(gè)部分描繪成一個(gè)方框，在方框中加上簡單的文字說明，在方框間用連線(有時(shí)用帶箭頭的連線)說明各個(gè)方框之間的關(guān)系。

　　所以方框圖只能用來體現(xiàn)電路的大致工作原理，而原理圖除了詳細(xì)地表明電路的工作原理外，還可以用來作為采集元件、制作電路的依據(jù)。下圖所示的就是上述收音機(jī)電路的方框圖。

　　裝配圖

　　它是為了進(jìn)行電路裝配而采用的一種圖紙，圖上的符號(hào)往往是電路元件的實(shí)物的外形圖。我們只要照著圖上畫的樣子，依樣畫葫蘆地把一些電路元器件連接起來就能夠完成電路的裝配。這種電路圖一般是供初學(xué)者使用的。

　　裝配圖根據(jù)裝配模板的不同而各不一樣，大多數(shù)作為電子產(chǎn)品的場合，用的都是下面要介紹的印刷線路板，所以印板圖是裝配圖的主要形式。

　　印板圖

　　印板圖的全名是“印刷電路板圖”或“印刷線路板圖”，它和裝配圖其實(shí)屬于同一類的電路圖，都是供裝配實(shí)際電路使用的。

　　印刷電路板是在一塊絕緣板上先覆上一層金屬箔，再將電路不需要的金屬箔腐蝕掉，剩下的部分金屬箔作為電路元器件之間的連接線，然后將電路中的元器件安裝在這塊絕緣板上，利用板上剩余的金屬箔作為元器件之間導(dǎo)電的連線，完成電路的連接。由于這種電路板的一面或兩面覆的金屬是銅皮，所以印刷電路板又叫“覆銅板”。印板圖的元件分布往往和原理圖中大不一樣。

　　這主要是因?yàn)椋谟∷㈦娐钒宓脑O(shè)計(jì)中，主要考慮所有元件的分布和連接是否合理，要考慮元件體積、散熱、抗干擾、抗耦合等等諸多因素，綜合這些因素設(shè)計(jì)出來的印刷電路板，從外觀看很難和原理圖完全一致;而實(shí)際上卻能更好地實(shí)現(xiàn)電路的功能。

　　隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在印刷線路板的制作技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展;除了單面板、雙面板外，還有多面板，已經(jīng)大量運(yùn)用到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、航天事業(yè)等許多領(lǐng)域。

　　在上面介紹的四種形式的電路圖中，電原理圖是最常用也是最重要的，能夠看懂原理圖，也就基本掌握了電路的原理，繪制方框圖，設(shè)計(jì)裝配圖、印板圖這都比較容易了。掌握了原理圖，進(jìn)行電器的維修、設(shè)計(jì)，也是十分方便的。因此，關(guān)鍵是掌握原理圖。

　　電路圖的組成

　　電路圖主要由元件符號(hào)、連線、結(jié)點(diǎn)、注釋四大部分組成。

　　元件符號(hào)表示實(shí)際電路中的元件，它的形狀與實(shí)際的元件不一定相似，甚至完全不一樣。但是它一般都表示出了元件的特點(diǎn)，而且引腳的數(shù)目都和實(shí)際元件保持一致。

　　連線表示的是實(shí)際電路中的導(dǎo)線，在原理圖中雖然是一根線，但在常用的印刷電路板中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊，就像收音機(jī)原理圖中的許多連線在印刷電路板圖中并不一定都是線形的，也可以是一定形狀的銅膜。

　　結(jié)點(diǎn)表示幾個(gè)元件引腳或幾條導(dǎo)線之間相互的連接關(guān)系。所有和結(jié)點(diǎn)相連的元件引腳、導(dǎo)線，不論數(shù)目多少，都是導(dǎo)通的。

　　注釋在電路圖中是十分重要的，電路圖中所有的文字都可以歸入注釋—類。細(xì)看以上各圖就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在電路圖的各個(gè)地方都有注釋存在，它們被用來說明元件的型號(hào)、名稱等等。

　　若不知電路的作用，可先分析電路的輸入和輸出信號(hào)之間的關(guān)系。如信號(hào)變化規(guī)律及它們之間的關(guān)系、相位問題是同相位，或反相位。電路和組成形式，是放大電路，振蕩電路，脈沖電路，還是解調(diào)電路。

　　電器修理、電路設(shè)計(jì)的工作人員都是要通過分析電路原理圖，了解電器的功能和工作原理，才能得心應(yīng)手開展工作的。會(huì)劃分功能塊，能按照不同的功能把整機(jī)電路的元件進(jìn)行分組，讓每個(gè)功能塊形成一個(gè)具體功能的元件組合，如基本放大電路，開關(guān)電路，波形變換電路等。

　　電路圖讀懂：

　　分析電路時(shí)，通過識(shí)別圖紙上所畫的各種電路元件符號(hào)，以及它們之間的連接方式，就可以了解電路的實(shí)際工作。原理圖就是用來體現(xiàn)電子電路的工作原理的一種電路情況。

　　PCB圖，是電路板的映射圖紙，它詳細(xì)描繪了電路板的走線，元件的位置等。

　　看電路圖首先看電源部分，理解電路在什么電源的情況下工作，交流還是直流，單電源還是多電源及電壓等級(jí)。清楚了以后看分部電路，先區(qū)別是數(shù)字電路，還是模擬電路，模擬電路看信號(hào)采集，搞清楚信號(hào)來源，有射頻、音頻、各類傳感器、儀器儀表或其他電路等，分析信號(hào)是交流、直流還是脈沖，屬電壓型還是電流型。分析后續(xù)電路的功能，弄清是解調(diào)、放大、整形還是補(bǔ)償?shù)茸饔?。最后看輸出電路，是調(diào)制還是驅(qū)動(dòng)。數(shù)字電路則主要分析電路的邏輯功能和作用。

　　要看懂電路板，那首先最好是要能看懂它的電原理圖(即電路圖)，掌握電子元器件的標(biāo)示方式和它的工作原理，掌握一些常用的元器件的正常的參數(shù)和在正常的電路中所起到的作用等等知識(shí)，然后再對(duì)電路板(稱為印刷線路板)進(jìn)行分析，就能比較快的看懂它的工作原理和一些需要掌握的情況了。

　　分子電路模塊，再找個(gè)子電路的核心元件(當(dāng)然要熟悉這個(gè)元件)找出各子電路模塊之間電氣量的聯(lián)系，最后是整個(gè)電路的輸出和輸入或者說是功能。

　　整機(jī)電路是有一定的功能的，是由各單元電路組成，單元電路組成具有一定功能的信號(hào)處理支路，再由這些支路電路組成整機(jī)電路。先要搞清你看的電路圖的作用中什么，是屬于那一類的電路，是音頻、視頻、數(shù)字、還是混合電路，再用相應(yīng)的單元電路知識(shí)去解讀這些電路，同時(shí)要從交流信號(hào)層面、直流層面進(jìn)行分析，電路直流部分是電路正常工作的基礎(chǔ)，交流信號(hào)是在直流電路正常后才能得到相應(yīng)的處理，電路沒有良好的直流狀態(tài)，是不能正常工作的。

　　還要從頻率層面、放大器的增益層面進(jìn)行分析，不同頻率的信號(hào)在經(jīng)過電路處理時(shí)，由于電路中非線性元件的原因，會(huì)對(duì)不同頻率有不同的處理結(jié)果，放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)也的不同的放大能力，電路在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)對(duì)所需要的頻率信號(hào)進(jìn)行有目的的處理，從而達(dá)到機(jī)器功能上的需要。再有就是要分析各單元電路之間的關(guān)系，以及單元電路間的輸入、輸出的關(guān)系。

　　交流信號(hào)經(jīng)過這些電路后產(chǎn)生了怎樣的變化等等。在了解了各條支路的工作原理后，才能分析出整機(jī)的工作原理，有時(shí)各支路電路間也存在信號(hào)的交連，例如電視機(jī)的行輸出電路的行逆程脈沖就用于色解碼電路，行輸出電路與色解碼電路存在信號(hào)的相互連系，這時(shí)可以將這些支路理解為另一種單元電路，再對(duì)它們進(jìn)行分析。

　　我想這里面有個(gè)順序問題：比如對(duì)高頻電路，首先應(yīng)該掌握電路的功能和輸入、輸出關(guān)系，有了總體的把握后，好比是抓住了牛鼻子，因?yàn)殡m然電路不同，器件不同，但他們的輸入、輸出關(guān)系頻譜是不會(huì)變的。然后再分析實(shí)現(xiàn)這樣功能變換的基本原理和方法，具體到部分的分析。

　　進(jìn)行電路設(shè)計(jì)是要通過分析電路原理圖入手，但必須首先了解所需芯片的引腳及基本的作用，這樣有利于更好的了解電路的工作原理，這樣才能應(yīng)用于自己的電路，有利于進(jìn)行電路的裁剪和擴(kuò)展。

　　首先對(duì)電路原理圖有一個(gè)總體的了解，劃分出各個(gè)功能模塊，如電源模塊，控制器模塊，存貯器模塊，音頻模塊，GPRS模塊等。各個(gè)模塊逐一分析，最后統(tǒng)一起來看就可大體了解電路所要實(shí)現(xiàn)的功能了。最好熟練掌握常見或者常用的單元電路的原理，如電源模塊，穩(wěn)壓模塊，存貯器模塊等，常用的芯片，如：7805，7812等。

　　要將自己所要設(shè)計(jì)的電路劃分成幾個(gè)模塊，這樣分別設(shè)計(jì)在不同的原理圖里，最后進(jìn)行整合。電路中有信號(hào)輸入時(shí)，各個(gè)基本點(diǎn)的電壓是多少，電流是多少，要有個(gè)粗略的估計(jì)。對(duì)于有放大器，R、L、C的電路，要看是否是振蕩電路，放大電路，還是整形電路等。進(jìn)行自我分析和自我設(shè)計(jì)后，就會(huì)對(duì)電路的基本原理有多了解和掌握了，對(duì)自己在以后的設(shè)計(jì)中積累了設(shè)計(jì)與調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)。