第1階段 電子電路圖中的基本要素

電子電路圖是由很多的電子元器件組成的。其中最常見的就是電阻器、電容器、電感器、變壓器、二極管、三極管、場效應管、晶閘管等電子元件，此外還有功能部件，如集成電路、電動機、風扇、傳感器等。想讀懂電路圖，首先要學會識別電子元器件的種類、外形、電路符號及功能。

圖1-1為超小型收音機的內部結構和電路圖。由圖可知，這些不同的元器件組合起來就能接收廣播節目。

1.1.1 電子電路圖中的電子元器件

電子產品的電路圖是將各種元器件按連接關系，用符號和連線連接起來而成的電路文件。這種連接關系是十分嚴格的，根據電路圖就可以制造出電子產品。因此，在電路圖中的符號和標識必須有統一的標準。常用的電子元器件按其功能可分為如下幾種類型。

1.電阻器

電阻器是電子設備中應用最多的電子元器件。電阻器主要功能是通過分壓電路提供其他元器件所需要的電壓，而通過限流電路提供所需的電流。常見電阻器的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-2所示。

2.電容器

電容器是一種可以儲存電荷的元件。它的兩個極片可以積存電荷。任何一種電子產品中都少不了電容器。電容器具有通交流隔直流的作用，還常作為平滑濾波元件和諧振元件。常見電容器的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-3所示。

3.電感器

普通的電感器俗稱線圈。電感元件也是一種儲能元件，具有阻止電流變換的特性，常用于濾波和諧振元件。常見電感器的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-4所示。

4.變壓器

變壓器由鐵心（或磁心）和線圈組成，它實質上是一種電感器，在電子產品中常用于變換電壓和電流的電源變壓器，具有選頻、信號傳輸功能的耦合變壓器等。常見變壓器的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-5所示。

5.二極管

二極管是具有單向導電性，兩引腳的半導體器件。常見二極管的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-6所示。

6.三極管

三極管（又稱晶體管）在一定的條件下具有電流的放大作用，常用作放大器件，可在各種電路中使用。常見的三極管有NPN型三極管和PNP型三極管。常見三極管的種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-7所示。

7.場效應管

場效應管簡稱FET，是一種電壓控制的半導體器件，具有高輸入阻抗的特點，凡用到三極管的場合都可以使用場效應管。常見的場效應管有結型場效應管和絕緣柵型場效應管。其種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-8所示。

8.晶閘管

晶閘管又叫可控硅，是一種可控整流半導體器件。常用的晶閘管有單向晶閘管和雙向晶閘管。其種類、外形、電路符號、文字標識及功能如圖1-9所示。

1.1.2 電子電路中的集成電路

將一個單元電路的主要元件或全部元件都集成在一個單晶硅片上，具備一定功能，并封裝在特制的外殼中，這樣的電路被稱為集成電路，如圖1-10所示。一般在電路中用“IC”表示。由于它的出現使整機的電路簡化，安裝和調整都比較簡便，而且可靠性也大大提高，故而集成電路廣泛地應用在各種電子電器產品中，如集成功率放大器、運算放大器、收音電路、錄音電路、電視信號處理器、微處理器等。集成電路具有體積小、質量輕、性能好、功耗小和電路穩定等特點。

集成電路包括通用集成電路和專用集成電路兩大類，品種繁多。通用集成電路有集成運算放大器、時基集成電路、集成穩壓器等。

專家提醒

1.集成運算放大器

集成運算放大器簡稱集成運放，是一種集成化的、高增益的多級直接耦合放大器。集成運算放大器作為一種通用電子器件，在放大、振蕩、電壓比較、模擬運算、有源濾波器等各種電子電路中得到了越來越廣泛的應用。集成運算放大器的內部結構及電路符號如圖1-12所示，用字母“IC”表示。圖1-13為常見集成運算放大器的引腳排列。其中，雙列直插式應用得較多。

（1）集成運算放大器的特點

集成運算放大器的特點是具有極大的開環電壓增益。集成運算放大器具有兩個輸入端（同相輸入端U＋和反相輸入端U-）和一個輸出端Uo。其內部電路結構如圖1-14所示，由高阻抗輸入級、中間放大級、低阻抗輸出級和偏置電路組成。中間放大級由若干級直接耦合放大器組成，可提供極大的開環電壓增益（100dB以上）。偏置電路為各級提供合適的工作點。

集成運算放大器一般使用正、負對稱雙電源，有些集成運算放大器（如LM158、LM324等）也可以使用單電源，如圖1-15所示。

（2）集成運算放大器的基本電路

集成運算放大器的各種應用均基于3種基本放大電路，即反相放大器、同相放大器和差動放大器。

①反相放大器。圖1-16為反相放大器電路。輸入信號經R1加到反向輸入端，Rf為反饋電阻，由于集成運算放大器開環電壓放大倍數極大，因此其閉環放大倍數。輸入電壓Ui由反相輸入端輸入，其輸出端電壓Uo與輸入電壓Ui相位相反。

②同相放大器。圖1-17為同相放大器電路。輸入信號加到同相輸入端，Rf為反饋電阻，其閉環放大倍數。輸入電壓Ui由同相輸入端輸入，其輸出端電壓Uo與輸入電壓Ui相位相同。

③差動放大器。圖1-18為差動放大器電路，用來放大兩個輸入電壓U1與U2的差值。其閉環放大倍數。這實際上是一個減法器電路，U1為減數電壓，U2為被減數電壓，Uo為差電壓。當取R1＝R2＝Rf時，A＝1，輸出電壓Uo＝U2-U1，實現了減法運算。RP為平衡電阻。

（3）集成運算放大器的作用

集成運算放大器的主要作用是放大、阻抗變換、振蕩和有源濾波等。

①集成運放的電壓放大作用。圖1-19為采用集成運算放大器構成的話筒放大器。駐極體話筒BM將聲波變成微弱電壓信號后，經耦合電容C1輸入集成運算放大器IC，被放大后的信號經C3耦合輸出。電壓放大倍數由集成運算放大器的外接電阻R3、R4的阻值決定，該電路的放大倍數A＝100倍（40dB）。

②集成運算放大器可用作阻抗變換。圖1-20為集成運算放大器構成的電壓跟隨器電路。這是同相放大器的一個特例，其電壓放大倍數A＝1，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui大小相等、相位相同。集成運算放大器電壓跟隨器具有極高的輸入阻抗和很小的輸出阻抗，常用作阻抗變換器。

③集成運算放大器可用于振蕩電路。圖1-21為采用集成運放的800Hz文氏橋式正弦波振蕩器。其中，R1、C1和R2、C2構成正反饋回路，并具有選頻作用，使電路產生單一頻率的振蕩，R3、R4、R5等構成負反饋回路，以控制集成運算放大器IC的閉環增益，并聯在R5上的二極管VD1、VD2能進一步穩定振幅。

④集成運算放大器可以構成有源濾波器，包括低通濾波器、高通濾波器及帶通濾波器等。圖1-22為頻率分離電路，分頻點為800Hz。集成運算放大器IC1等構成二階高通濾波器，IC2等構成二階低通濾波器，將來自前置放大器的全音頻信號分成高音和低音兩個頻段，再分別送入兩個功率放大器，然后分別推動高音揚聲器和低音揚聲器。

2.時基集成電路

（1）時基集成電路的特點

時基集成電路簡稱時基電路，是一種能產生時間基準信號和能完成各種定時或延遲功能的非線性模擬集成電路。它廣泛應用在信號發生、波形處理、定時、延時、儀器儀表、控制系統、電子玩具等方面。其電路符號及內部結構如圖1-23所示，用字母“IC”表示。

時基電路有雙極型和CMOS型兩類。雙極型時基電路輸出的電流大、驅動能力強，可直接驅動200mA以內的負載；CMOS型時基電路的功耗低、輸入阻抗高，更適合做長延時電路。時基電路的特點是將模擬電路和數字電路巧妙地結合在一起，從而可實現多種功能。

（2）時基集成電路的工作模式及應用

時基集成電路的典型工作模式有4種，即單穩態模式、無穩態模式、雙穩態模式和施密特（整形）模式。

①時基集成電路組成的單穩態觸發器。圖1-24為單穩態觸發器，即電阻R和電容C組成定時電路。當IC的輸入端（②腳）輸入一負觸發信號Ui時，輸出端（③腳）便輸出一正脈沖Uo。其脈沖寬度可調。

②時基集成電路組成的多諧振蕩器（無穩態電路）。圖1-25中的R1、R2和C組成充放電回路，使電路形成自激振蕩，輸出連續方波信號Uo。

③時基集成電路組成的雙穩態觸發器。圖1-26為時基集成電路組成的雙穩態觸發器。

④時基集成電路組成的施密特觸發器。圖1-27中的輸入信號Ui為不規則的模擬信號，輸出信號Uo為邊沿陡峭（整齊的）的脈沖信號，輸出信號Uo與輸入信號Ui相位相反。

（3）時基集成電路的功能

時基集成電路在電路中主要的功能是延時、振蕩和整形。

①時基集成電路的延時功能。圖1-28為自動延時關燈電路。其中，555時基集成電路工作于單穩態觸發器模式，C1、R1為定時元件。當按一下開關S時，IC的③腳輸出低電平，繼電器K動作，K-1接通，照明燈L點亮，IC延時約25s后，③腳輸出高電平，繼電器K復位，K-1斷路，自動關燈。

②時基集成電路的振蕩功能。圖1-29為可調脈沖信號發生器電路。其555時基集成電路工作于多諧振蕩器模式；RP2為頻率調節電位器；RP1為占空比調節電位器。該電路可輸出100Hz～10kHz的方波信號。OUT1輸出脈沖方波，OUT2輸出交流方波。

③時基集成電路的整形功能。圖1-30為光控電路。其中，555時基集成電路工作于施密特觸發器模式；光電三極管VT在檢測到的緩慢變化的光信號后，將其整形為邊沿陡峭的脈沖信號輸出，使觸發器翻轉，完成控制動作。

3.集成穩壓器

集成穩壓器是指將不穩定的直流電壓變為穩定的直流電壓的集成電路。它將線性穩壓調整電路部分集成為一體，用字母“IC”表示。其外形和電路符號如圖1-31所示。

集成穩壓器具有穩壓精度高、外圍電路簡單、體積小和質量輕的特點。集成穩壓器可分為串聯調整式、并聯調整式和開關式3類。

通常7800系列和7900系列集成穩壓器是常用的三端固定輸出集成穩壓器。CW117和CW137為常用的三端可調輸出集成穩壓器。圖1-32為集成穩壓器的應用電路。

1.1.3 電子電路中的電動機

1.電動機的種類與功能

電動機是一種將電能轉化成機械能來帶動設備運行的最直接、最有效的設備。電動機主要可分為直流電動機和交流電動機兩種。圖1-33為典型電動機的實物外形。

①直流電動機是由直流電源（需區分電源的正、負極）供給電能的電動機，并可將電能轉變為機械能的電動裝置。其具有良好的啟動性能，能在較寬的范圍內進行平滑的無級調速，還可適用于頻繁地啟動和停止動作。

②交流電動機是由交流電源供給電能的電動機，并可將電能轉變為機械能的電動裝置。其具有效率高、使用方便、迅速啟動、正反轉調速等功能。

電動機在電子電路中有特殊的電路符號，根據電動機種類不同，電路符號也有所區別。圖1-34為典型電動機的電路符號。

2.電動機驅動電路的識讀

圖1-35為典型直流電動機在電路中的應用。

圖3-35是用于磁帶錄音機中的微型直流電動機驅動電路。它利用NE555時基集成電路的③腳輸出開關脈沖經VT1晶體管驅動電動機旋轉，通過直流電動機中的電流檢測，轉換成電壓反饋到NE555的②腳，進行穩速控制，還可以通過調整②腳外接電位器VR1，來實現對電動機轉速的調整，使其穩定工作。

圖1-36為典型交流電動機在電路中的應用。

由于三相交流感應電動機的功率較大，電流也較大，因此常采用交流接觸器進行啟/停控制。當總電源開關QS閉合，按下按鈕SB后，接觸器KM得電，使接觸器主觸點KM-1吸合，交流電動機M開始轉動工作。