為縮小故障查找的范圍，電路需要從功能用途的角度進行分類并掌握其本質特征和規(guī)律，有利于判斷在線電路是否正常工作（外因）。電路功能用途包括電氣功能和使用效能、工作條件和適用范圍等因素。

電路主要用途是用于制造電氣設備，間接的滿足人的需要。電路是電氣設備的核心，通常不能單獨工作，需要和其它部件結合才能實現電氣設備功能。在同一臺電氣設備中，核心電路為電氣設備提供主要功能，輔助電路為核心電路提供配套支持。

電路功能包括電能的生產、傳輸、分配、應用和存儲，和其它能源（電磁能、機械能、熱能、光能和化學能等）相互轉化，還能實現電信號采樣分配反饋、輸入輸出、分析計算、人機交互、對外通訊以及無線傳輸等功能。

由硬件能實現的功能也能由硬件和軟件共同實現，由硬件實現功能的電路有功能單一，硬件成本高，但響應速度快的特點。由硬件和軟件共同實現功能的電路功能隨軟件而變化，硬件成本低，但響應速度慢。現代電路向軟硬相結合的方向發(fā)展。

電路通常用設計說明描述用途，用系統(tǒng)框圖描述功能。方框圖中用帶文字方框和連線描述電路各基本功能單元間相互關系，處理流程和信號方向為從左至右、從上到下，用多層次方框圖從整體到細節(jié)描述復雜電路功能，直到最底層方框圖能夠指導原理圖設計為止。

隨著電氣元件技術進步，新電路層出不窮，朝著多功能微型化方向發(fā)展，甚至采用厚膜對電路進行整體封裝，即方便運用，還能有效保護知識產權。

（一）單功能電路類

單一功能電路功能完全由硬件決定、功能和用途都單一的電路，是組成復合電路的基本單元，通常只有一種工作狀態(tài)。不同類型電路能實現相同的功能，但每類電路都有自身特點和適用范圍，維修時可根據功能用途逆向推測其電路類型及工作原理。

采樣電路的功能用途

采樣電路是檢測儀器的核心電路，由敏感元件、變換單元和電源單元組成，功能是將感受到的被測信息按規(guī)律要求變換為電信號并輸出，滿足后面信息處理的需要。敏感元件直接感受被測量物理信息并轉換為與被測量有確定關系的電信號，變換單元放大調制和輸出電信號，電源單元為采樣電路供電。通常要求靈敏度和精度高、線性范圍廣、可靠性高、抗干擾強。采樣電路按核心元件分為電壓電流檢測、磁場檢測、光敏電路、熱敏電路、磁敏電路、位移電路、壓力電路等。

電阻式采樣電路是將被測物理量（位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等）轉換成變化電阻值的統(tǒng)稱。智能采樣電路依靠軟件提高性能和增加功能，通過傳輸或接收命令控制微處理器實現增益、計算、補償、內檢、自校、存儲和通訊等功能，獲得較精確的測量數據，同時具有能夠測量多種物理量的復合功能，能較全面反映物質運動的規(guī)律。在電路通電狀態(tài)下，可以用示波器測量采樣電路的輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

信號處理電路的功能用途

信號處理電路是模擬信號處理設備的核心電路，功能是改變電信號的幅值、頻率、波形和相位，信號的運算和高效傳輸。通常要求輸出精度和工作效率高、響應快、可靠性高。信號處理電路包括升降壓電路、變頻電路、波形變換電路、移相電路、算術邏輯比較電路和信號傳輸電路等。

升降壓電路改變電信號幅值，為需要不同等級工作電壓的電路提供電源，如放大電路、倍壓整流電路和自舉電路等提升電信號幅值，自耦電感電路、變壓器電路既能提升也能降低電信號幅值；變頻電路改變電信號頻率，如震蕩電路提高電信號頻率，濾波電路降低電信號波動；波形變換電路改變電信號波形，如整流電路將交流信號轉換為脈動直流信號；改變電信號的相位，如移相電路按照相位設置移動輸入信號的相位；算術邏輯比較電路對多路電信幅值進行數值或邏輯運算，如算術、邏輯和比較等運算。在電路通電狀態(tài)下，可以用示波器測量信號處理電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

驅動電路的功能用途

驅動電路是功率設備的核心電路，功能是將微弱輸入信號轉換為負載（換能部件）要求形式，放大功率（電壓和電流）后驅動其正常工作。通常要求輸出功率大、放大倍數高、阻抗匹配強、開關損耗低、響應快、可靠性高。驅動電路按核心元件分為三極管、場效應管、運算放大器、可控硅、IGBT等電路；按驅動方式分為電流驅動、電壓驅動、PWM驅動、PID驅動等；按控制過程分為只通不斷的半控型和既通又斷的全控型。

三極管、場效應管放大電路具有放大倍數高、響應快的優(yōu)點，但開關損耗高，常用于電信號幅值放大（如音頻放大）等。運算放大電路具有放大倍數高、阻抗匹配強的優(yōu)點，但輸出功率低，常用于電信號處理（如算術、邏輯和比較等運算）等。可控硅、IGBT驅動電路具有輸出功率大、可靠性高的優(yōu)點，但開關損耗高，常用于驅動大功率負載（如電機、電熱絲、繼電器、LED）等。在電路通電狀態(tài)下，可以用示波器測量驅動電路輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

通訊電路的功能用途

通訊電路是通訊設備的核心電路，其輸出和輸入都是電信號，能傳輸、分配和交換電信號。通訊電路按信號類型分為模擬通訊和數字通訊，按傳輸方向分為單工、廣播、半雙工、雙工。常用通訊電路有電磁波發(fā)射接收電路、紅外線發(fā)射接收電路、超聲波發(fā)射接收電路、激光發(fā)射接收電路、阻抗變換和信號傳輸分配電路等。計算機中常用數據傳輸標準分為有線的串口、并口、USB和LAN等和無線分為藍牙、WIFI、WWAN等。在電路通電狀態(tài)下，可以用示波器測量通訊電路輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

電源電路的功能用途

多數電氣設備由交流市電供電，通過電源電路將交流市電轉變?yōu)闈M足其它電路需要的恒定直流電能，屬于多數電氣設備都需要的公共電路。通常要求輸入電壓范圍寬、輸出電壓和電流穩(wěn)定、輸出電阻和溫度系數低等。電源電路分為以變壓器為核心的電路、以功率三極管或場效應管為核心的開關電路。按輸入交流電壓等級有AC（36V，110V，220V，380V）等，輸出直流電壓等級有±DC（1.5V，3.3V，5V，9V，12V，24V，36V，48V）等。

變壓器交流電源按照輸入電源相位分為單相和三相電源，通常由變壓器、整流濾波單元、穩(wěn)壓單元等組成。變壓器先將高壓交流電降壓為低壓交流電，整流濾波后轉換為波動直流電，穩(wěn)壓后獲得恒壓直流電。變壓器交流電源優(yōu)點是輸出穩(wěn)定、紋波小、容易實現輸出電壓大范圍連續(xù)可調功能，缺點是因為功率穩(wěn)壓管工作在放大區(qū)，所以效率低，以及變 壓器質量和體積大。

開關交流電源通常由整流單元、震蕩逆變單元、功率開關管、開關變壓器、整流濾波單元組成。整流獲得高壓直流電，震蕩單元讓開關管工作在幾十kHz開關狀態(tài)，將直流電逆變?yōu)楦哳l交流電后再通過開關變壓器（同功率時頻率越高變壓器越小）降壓，整流濾波后獲得恒定直流電。開關交流電源優(yōu)點是因為功率開關管工作在飽和或截止區(qū)，所以效率高，以及開關變壓器質量和體積小。缺點是輸出紋波較大。

在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表的電壓檔和電流檔測量電源電路輸入和輸出端的電壓和電流，通過比較判斷其是否正常工作。

保護電路的功能用途

為避免因不穩(wěn)定因素或意外等原因造成核心電路損壞的電路統(tǒng)稱作保護電路。保護回路本質規(guī)律是保護電路是電氣設備的輔助電路，通常要求對正常電路影響小、響應速度快、穩(wěn)定耐用和能自動恢復。電路保護方式分為直接保護和間接保護電路。

直接保護電路將采樣檢測和執(zhí)行功能整合，通常直接串聯(lián)或并聯(lián)在主電路上，優(yōu)點是連接簡單、響應快，缺點是檢測種類少、只能實現簡單保護功能。常見的直接保護有過流、過壓、過熱、短路和失電等。在主電路中串聯(lián)快速熔斷器能在毫秒級時間內熔斷實現過流保護，適用于大功率三極管、大功率場效應管、晶閘管和IGBT等核心元件。當電感電流突變、電網電壓波動和雷擊等原因導致產生超過極限值的尖峰電壓后，連接在主電路和地線之間的壓敏元件（如壓敏電阻和氧化鋅避雷器）阻值迅速降低，將尖峰電壓傳導到大地保護主電路，放電完成后阻值又恢復正常。功率元件工作溫度過高會降低性能或損壞元件，功率元件串聯(lián)熱保護元件能在溫度過高后降低或切斷工作電流。

間接保護電路將采樣檢測和執(zhí)行功能分開，優(yōu)點是檢測種類多、通用性強，能實現復雜保護功能，缺點是電路形式復雜、反應速度慢。如多功能保護電路能將過載、缺相、失速、過熱等保護融和在一起，實現對電機的全面保護。

在電路通電狀態(tài)下，可以用萬用表結合示波器測量保護電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

（二）多功能用途電路類

多功能電路功能由硬件決定以及功能和用途較多的電路，通常由多個基礎電路組合而成，能實現電氣設備需要的多種功能，通常有多個工作狀態(tài)。多功能電路具有通用性，適用于不同電氣設備，維修時可根據用途逆向推測其功能。

主輔電路的功能用途

實現電氣設備主要電氣功能的電路稱為主電路。保障主電路正常工作的電路稱為輔助電路，如偏置反饋、耦合匹配和采樣干涉等電路。

主電路消耗了電氣設備大部分能源，降低核心元件能耗能有效提升能源利用率。通常主電路中功率元件體積和導線截面積較大，選型時要預留一定裕度，確保電路運行穩(wěn)定可靠。主電路通過電流較大，需要采用直接通斷和間接通斷相結合確保主電路可靠通電。

偏置反饋電路保障主電路工作在最佳狀態(tài)中。耦合匹配電路保障電信號高效傳輸和分配。采樣干涉電路能及時準確采集主電路的變化規(guī)律、精確有效控制其工作狀態(tài)。在電路通電狀態(tài)下，可以用萬用表測量主電路或輔助電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

控制電路的功能用途

能直接或間接實現人和電氣設備間信息交換和命令響應的電路，控制電氣設備穩(wěn)定運行和按人需要調整狀態(tài)。按控制信號類型分為模擬和數字控制電路；按控制方式分為自動和人為控制電路。自動控制電路響應快、精度高、保證設備長期穩(wěn)定運行，但不能處理意外事件。人為控制電路可靈活處置意外事件、保障設備安全，但是響應慢、誤差大。

人直接操作電氣設備的電路稱為人機交互電路，包括反饋設備信息提示單元和命令輸出單元。輸入控制信息的電路稱為信息輸入電路。常見信息提示單元包括以LED指示燈、LED數碼、顯示屏和喇叭等為核心的電路，其中LED指示燈、LED數碼顯示數字信號，顯示屏和喇叭提示模擬信號。命令輸出單元包括以切換開關、復位按鈕、鍵盤、觸摸屏、旋鈕和話筒等為核心的電路，用切換開關、復位按鈕、鍵盤、觸摸屏輸出數字命令，用旋鈕和話筒輸出模擬命令。

在電路通電狀態(tài)下，可以用萬用表結合示波器測量人機交互電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

高頻電路的功能用途

因為頻率在3MHz以上高頻電信號具有明顯電磁波發(fā)射能力，所以高頻電路能夠發(fā)射接收電磁波或無線充電。因為高頻電路中雜散電感和分布電容造成電路間相互耦合而影響電路穩(wěn)定，所以高頻與低頻電路的頻率特性不同。高頻電路需要使用高頻元件、連接線路盡量短和多點就近接地。常用高頻電路有高頻震蕩、高頻放大、高頻檢波和調制解調等。

高頻震蕩電路和低頻震蕩電路功能類似，包括LC震蕩、RC震蕩、石英晶體震蕩和陶瓷震蕩等電路，主要參數包括輸出信號頻率準確度、穩(wěn)定度、波形失真度和輸出阻抗。

高頻放大電路和低頻放大電路功能類似，包括諧振放大、寬帶放大等形式，主要參數包括電壓或功率增益、通頻帶、選擇性和信噪比。

調制解調電路按信號類型分為模擬和數字調制，按載波形式分為脈沖、正弦波和光波。調制和解調互為逆過程。調制是用需要發(fā)送模擬或數字信號去調制相對頻率更高載波幅值、頻率或相位，再通過天線發(fā)送電磁波的過程。解調是利用天線接收電磁波后從載波幅值、頻率或相位中解調出需要接收模擬或數字信號的過程。

在電路通電狀態(tài)下，通常用高頻示波器測量電路輸入和輸出端信號，通過比較判斷其是否正常工作。

電網電路的功能用途

在發(fā)電、輸電、配電等生產、傳輸和分配電能過程中，需要通斷、控制或保護等功能的電路維持電網穩(wěn)定、保護用電安全。因為電壓等級越高，線路損耗越小和傳輸距離越遠，安全等級越低，所以高壓電路中導線線徑較細、絕緣保護層較厚和安全間距寬，低壓電路中導線線徑較粗，絕緣保護層較薄，安全間距窄。為兼顧安全和成本原因，發(fā)電電路采用交流6kV和10.5kV等中等級電壓，輸電電路采用交流10kV、35 kV 、110kV等高等級電壓，配電電路采用交流220V/380V低等級電壓。電網電路主要電氣部件包括電力變壓器（升壓和降壓）、高低壓電纜、高低壓隔離開關、高低壓斷路器、高低壓負荷開關和接地開關等。

輸電電路是指發(fā)電廠發(fā)出中等級電壓后用升壓變壓器升為高等級電壓進行遠距離傳輸，到達目的地后通過降壓變壓器降為低等級電壓的電路。電力變壓器是輸電電路核心部件，屬于靜止的電機，主要參數有額定功率、額定電壓、額定頻率（50Hz）、電壓比和功率因數。按相數分為單相和三相變壓器，按冷卻方式分為干式和油浸式變壓器，按鐵芯或線圈結構分為芯式變壓器、殼式變壓器、環(huán)型變壓器。

配電電路是從降壓變壓器出線端把低等級電壓安全可靠傳輸分配到用戶用電設備的電路。低壓斷路器是配電電路核心部件，具有過載、短路和過流保護等功能，主要參數有額定電壓、額定電流、短路分斷值和絕緣電壓。按通斷回路分為單極、雙極、三極和四極斷路器，按滅弧方式分為真空滅弧、油滅弧、格柵滅弧、磁吹滅弧、六氟化硫滅弧等。

在電路通電狀態(tài)下，通常用高壓萬用表測量線路或變壓器輸入和輸出端電壓和電流，通過比較判斷其是否正常工作。

（三）可變功能用途電路類

與傳統(tǒng)電路不同，當硬件固定后其功能用途由其寫入程序決定的電路屬于功能用途可變電路，由程序決定其不同工作狀態(tài)（如下載更新、自檢、自主運行和數據交換等）。隨著帶記憶功能數字電路和程序技術發(fā)展，能實現不改變硬件情況下通過編程改變電路功能，提高硬件通用性，擴展使用范圍。可變功能用途電路程序通常用第三方工具開發(fā)、調試和編譯。可變功能用途電路出現問題后需要判斷是硬件還是程序原因。如果硬件正常，可通過重裝程序解決問題。如果硬件核心部分正常，可通過自帶自檢程序檢測硬件原因。如果硬件核心部分問題，在電路通電狀態(tài)下用示波器測量電路不同的狀態(tài)下輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

單片機為核心的電路

單片機系統(tǒng)是把中央數據處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、并行總線（地址總線、數據中心和控制總線）、串行總線、外圍I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數器、顯示驅動、脈寬調制、D /A和A/D轉換器等功能整合而成，成本、能耗和體積都低，但程序開發(fā)難度大，常用單片機有MCS-51、ARM、AVR系列。單片機需要外部電源、復位、時鐘、輸入輸出驅動等電路配套構成嵌入式系統(tǒng)，嵌入到電氣設備中，主要用于過程控制、信息處理或輔助操作中。嵌入式系統(tǒng)由硬件層和控制軟件層組成，通常用單程序實現全部控制功能。部分系統(tǒng)包含嵌入式操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)發(fā)出命令，執(zhí)行操作或調度任務。在更新狀態(tài)下能把二進制程序代碼寫入單片機，重啟后單片機進入自主運行狀態(tài)，實現各種復雜邏輯功能。嵌入式系統(tǒng)采用標準化、開放性和可移植性結構，軟件和硬件升級后能應用在不同應用中，具有實時性和穩(wěn)定性強、接口標準、人機友好、通訊方便等特點，適用于對可靠性、成本、體積和功耗等要求較高的應用，如智能儀表、汽車等。

在電路通電狀態(tài)下，通常利用自身自檢程序和示波器相結合進行測量電源、時鐘、輸入輸出信號的電壓和電流，通過對比判斷其是否正常工作。

PLC和DDC為核心的電路

PLC和DDC控制系統(tǒng)是在工控計算機基礎上取代繼電器去實現邏輯、記時、計數等功能的順序控制器，通過配套各種輸入輸出模塊能擴展其硬件功能，都屬于分布式控制器，具有抗干擾能力強（能在惡劣環(huán)境中工作）、編程簡單和穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。PLC和DDC控制系統(tǒng)自帶單片機和操作系統(tǒng)，采用循環(huán)掃描工作方式解釋并執(zhí)行程序代碼。在下載更新狀態(tài)下將程序代碼寫入PLC和DDC存儲器中，重啟后進入自主運行狀態(tài)，實現各種復雜控制功能。常用PLC有西門子S7、三菱FX、歐姆龍CP系列，常用于工業(yè)控制。常用DDC廠商有霍尼韋爾、歐姆龍和西門子，常用于智能樓宇控制。

（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區(qū)；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）

審核編輯：符乾江