第1阶段 电子电路图中的基本要素

电子电路图是由很多的电子元器件组成的。其中最常见的就是电阻器、电容器、电感器、变压器、二极管、三极管、场效应管、晶闸管等电子元件，此外还有功能部件，如集成电路、电动机、风扇、传感器等。想读懂电路图，首先要学会识别电子元器件的种类、外形、电路符号及功能。

图1-1为超小型收音机的内部结构和电路图。由图可知，这些不同的元器件组合起来就能接收广播节目。

1.1.1 电子电路图中的电子元器件

电子产品的电路图是将各种元器件按连接关系，用符号和连线连接起来而成的电路文件。这种连接关系是十分严格的，根据电路图就可以制造出电子产品。因此，在电路图中的符号和标识必须有统一的标准。常用的电子元器件按其功能可分为如下几种类型。

1.电阻器

电阻器是电子设备中应用最多的电子元器件。电阻器主要功能是通过分压电路提供其他元器件所需要的电压，而通过限流电路提供所需的电流。常见电阻器的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-2所示。

2.电容器

电容器是一种可以储存电荷的元件。它的两个极片可以积存电荷。任何一种电子产品中都少不了电容器。电容器具有通交流隔直流的作用，还常作为平滑滤波元件和谐振元件。常见电容器的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-3所示。

3.电感器

普通的电感器俗称线圈。电感元件也是一种储能元件，具有阻止电流变换的特性，常用于滤波和谐振元件。常见电感器的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-4所示。

4.变压器

变压器由铁心（或磁心）和线圈组成，它实质上是一种电感器，在电子产品中常用于变换电压和电流的电源变压器，具有选频、信号传输功能的耦合变压器等。常见变压器的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-5所示。

5.二极管

二极管是具有单向导电性，两引脚的半导体器件。常见二极管的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-6所示。

6.三极管

三极管（又称晶体管）在一定的条件下具有电流的放大作用，常用作放大器件，可在各种电路中使用。常见的三极管有NPN型三极管和PNP型三极管。常见三极管的种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-7所示。

7.场效应管

场效应管简称FET，是一种电压控制的半导体器件，具有高输入阻抗的特点，凡用到三极管的场合都可以使用场效应管。常见的场效应管有结型场效应管和绝缘栅型场效应管。其种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-8所示。

8.晶闸管

晶闸管又叫可控硅，是一种可控整流半导体器件。常用的晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管。其种类、外形、电路符号、文字标识及功能如图1-9所示。

1.1.2 电子电路中的集成电路

将一个单元电路的主要元件或全部元件都集成在一个单晶硅片上，具备一定功能，并封装在特制的外壳中，这样的电路被称为集成电路，如图1-10所示。一般在电路中用“IC”表示。由于它的出现使整机的电路简化，安装和调整都比较简便，而且可靠性也大大提高，故而集成电路广泛地应用在各种电子电器产品中，如集成功率放大器、运算放大器、收音电路、录音电路、电视信号处理器、微处理器等。集成电路具有体积小、质量轻、性能好、功耗小和电路稳定等特点。

集成电路包括通用集成电路和专用集成电路两大类，品种繁多。通用集成电路有集成运算放大器、时基集成电路、集成稳压器等。

专家提醒

1.集成运算放大器

集成运算放大器简称集成运放，是一种集成化的、高增益的多级直接耦合放大器。集成运算放大器作为一种通用电子器件，在放大、振荡、电压比较、模拟运算、有源滤波器等各种电子电路中得到了越来越广泛的应用。集成运算放大器的内部结构及电路符号如图1-12所示，用字母“IC”表示。图1-13为常见集成运算放大器的引脚排列。其中，双列直插式应用得较多。

（1）集成运算放大器的特点

集成运算放大器的特点是具有极大的开环电压增益。集成运算放大器具有两个输入端（同相输入端U＋和反相输入端U-）和一个输出端Uo。其内部电路结构如图1-14所示，由高阻抗输入级、中间放大级、低阻抗输出级和偏置电路组成。中间放大级由若干级直接耦合放大器组成，可提供极大的开环电压增益（100dB以上）。偏置电路为各级提供合适的工作点。

集成运算放大器一般使用正、负对称双电源，有些集成运算放大器（如LM158、LM324等）也可以使用单电源，如图1-15所示。

（2）集成运算放大器的基本电路

集成运算放大器的各种应用均基于3种基本放大电路，即反相放大器、同相放大器和差动放大器。

①反相放大器。图1-16为反相放大器电路。输入信号经R1加到反向输入端，Rf为反馈电阻，由于集成运算放大器开环电压放大倍数极大，因此其闭环放大倍数。输入电压Ui由反相输入端输入，其输出端电压Uo与输入电压Ui相位相反。

②同相放大器。图1-17为同相放大器电路。输入信号加到同相输入端，Rf为反馈电阻，其闭环放大倍数。输入电压Ui由同相输入端输入，其输出端电压Uo与输入电压Ui相位相同。

③差动放大器。图1-18为差动放大器电路，用来放大两个输入电压U1与U2的差值。其闭环放大倍数。这实际上是一个减法器电路，U1为减数电压，U2为被减数电压，Uo为差电压。当取R1＝R2＝Rf时，A＝1，输出电压Uo＝U2-U1，实现了减法运算。RP为平衡电阻。

（3）集成运算放大器的作用

集成运算放大器的主要作用是放大、阻抗变换、振荡和有源滤波等。

①集成运放的电压放大作用。图1-19为采用集成运算放大器构成的话筒放大器。驻极体话筒BM将声波变成微弱电压信号后，经耦合电容C1输入集成运算放大器IC，被放大后的信号经C3耦合输出。电压放大倍数由集成运算放大器的外接电阻R3、R4的阻值决定，该电路的放大倍数A＝100倍（40dB）。

②集成运算放大器可用作阻抗变换。图1-20为集成运算放大器构成的电压跟随器电路。这是同相放大器的一个特例，其电压放大倍数A＝1，输出电压Uo与输入电压Ui大小相等、相位相同。集成运算放大器电压跟随器具有极高的输入阻抗和很小的输出阻抗，常用作阻抗变换器。

③集成运算放大器可用于振荡电路。图1-21为采用集成运放的800Hz文氏桥式正弦波振荡器。其中，R1、C1和R2、C2构成正反馈回路，并具有选频作用，使电路产生单一频率的振荡，R3、R4、R5等构成负反馈回路，以控制集成运算放大器IC的闭环增益，并联在R5上的二极管VD1、VD2能进一步稳定振幅。

④集成运算放大器可以构成有源滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器及带通滤波器等。图1-22为频率分离电路，分频点为800Hz。集成运算放大器IC1等构成二阶高通滤波器，IC2等构成二阶低通滤波器，将来自前置放大器的全音频信号分成高音和低音两个频段，再分别送入两个功率放大器，然后分别推动高音扬声器和低音扬声器。

2.时基集成电路

（1）时基集成电路的特点

时基集成电路简称时基电路，是一种能产生时间基准信号和能完成各种定时或延迟功能的非线性模拟集成电路。它广泛应用在信号发生、波形处理、定时、延时、仪器仪表、控制系统、电子玩具等方面。其电路符号及内部结构如图1-23所示，用字母“IC”表示。

时基电路有双极型和CMOS型两类。双极型时基电路输出的电流大、驱动能力强，可直接驱动200mA以内的负载；CMOS型时基电路的功耗低、输入阻抗高，更适合做长延时电路。时基电路的特点是将模拟电路和数字电路巧妙地结合在一起，从而可实现多种功能。

（2）时基集成电路的工作模式及应用

时基集成电路的典型工作模式有4种，即单稳态模式、无稳态模式、双稳态模式和施密特（整形）模式。

①时基集成电路组成的单稳态触发器。图1-24为单稳态触发器，即电阻R和电容C组成定时电路。当IC的输入端（②脚）输入一负触发信号Ui时，输出端（③脚）便输出一正脉冲Uo。其脉冲宽度可调。

②时基集成电路组成的多谐振荡器（无稳态电路）。图1-25中的R1、R2和C组成充放电回路，使电路形成自激振荡，输出连续方波信号Uo。

③时基集成电路组成的双稳态触发器。图1-26为时基集成电路组成的双稳态触发器。

④时基集成电路组成的施密特触发器。图1-27中的输入信号Ui为不规则的模拟信号，输出信号Uo为边沿陡峭（整齐的）的脉冲信号，输出信号Uo与输入信号Ui相位相反。

（3）时基集成电路的功能

时基集成电路在电路中主要的功能是延时、振荡和整形。

①时基集成电路的延时功能。图1-28为自动延时关灯电路。其中，555时基集成电路工作于单稳态触发器模式，C1、R1为定时元件。当按一下开关S时，IC的③脚输出低电平，继电器K动作，K-1接通，照明灯L点亮，IC延时约25s后，③脚输出高电平，继电器K复位，K-1断路，自动关灯。

②时基集成电路的振荡功能。图1-29为可调脉冲信号发生器电路。其555时基集成电路工作于多谐振荡器模式；RP2为频率调节电位器；RP1为占空比调节电位器。该电路可输出100Hz～10kHz的方波信号。OUT1输出脉冲方波，OUT2输出交流方波。

③时基集成电路的整形功能。图1-30为光控电路。其中，555时基集成电路工作于施密特触发器模式；光电三极管VT在检测到的缓慢变化的光信号后，将其整形为边沿陡峭的脉冲信号输出，使触发器翻转，完成控制动作。

3.集成稳压器

集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。它将线性稳压调整电路部分集成为一体，用字母“IC”表示。其外形和电路符号如图1-31所示。

集成稳压器具有稳压精度高、外围电路简单、体积小和质量轻的特点。集成稳压器可分为串联调整式、并联调整式和开关式3类。

通常7800系列和7900系列集成稳压器是常用的三端固定输出集成稳压器。CW117和CW137为常用的三端可调输出集成稳压器。图1-32为集成稳压器的应用电路。

1.1.3 电子电路中的电动机

1.电动机的种类与功能

电动机是一种将电能转化成机械能来带动设备运行的最直接、最有效的设备。电动机主要可分为直流电动机和交流电动机两种。图1-33为典型电动机的实物外形。

①直流电动机是由直流电源（需区分电源的正、负极）供给电能的电动机，并可将电能转变为机械能的电动装置。其具有良好的启动性能，能在较宽的范围内进行平滑的无级调速，还可适用于频繁地启动和停止动作。

②交流电动机是由交流电源供给电能的电动机，并可将电能转变为机械能的电动装置。其具有效率高、使用方便、迅速启动、正反转调速等功能。

电动机在电子电路中有特殊的电路符号，根据电动机种类不同，电路符号也有所区别。图1-34为典型电动机的电路符号。

2.电动机驱动电路的识读

图1-35为典型直流电动机在电路中的应用。

图3-35是用于磁带录音机中的微型直流电动机驱动电路。它利用NE555时基集成电路的③脚输出开关脉冲经VT1晶体管驱动电动机旋转，通过直流电动机中的电流检测，转换成电压反馈到NE555的②脚，进行稳速控制，还可以通过调整②脚外接电位器VR1，来实现对电动机转速的调整，使其稳定工作。

图1-36为典型交流电动机在电路中的应用。

由于三相交流感应电动机的功率较大，电流也较大，因此常采用交流接触器进行启/停控制。当总电源开关QS闭合，按下按钮SB后，接触器KM得电，使接触器主触点KM-1吸合，交流电动机M开始转动工作。