電子設(shè)備中有各種各樣的圖。能夠說(shuō)明它們工作原理的是電原理圖，簡(jiǎn)稱電路圖。

電路圖有兩種，一種是說(shuō)明模擬電子電路工作原理的。它用各種圖形符號(hào)表示電阻器、電容器、開關(guān)、晶體管等實(shí)物，用線條把元器件和單元電路按工作原理的關(guān)系連接起來(lái)。這種圖長(zhǎng)期以來(lái)就一直被叫做電路圖。

另一種是說(shuō)明數(shù)字電子電路工作原理的。它用各種圖形符號(hào)表示門、觸發(fā)器和各種邏輯部件，用線條把它們按邏輯關(guān)系連接起來(lái)，它是用來(lái)說(shuō)明各個(gè)邏輯單元之間的邏輯關(guān)系和整機(jī)的邏輯功能的。為了和模擬電路的電路圖區(qū)別開來(lái)，就把這種圖叫做邏輯電路圖，簡(jiǎn)稱邏輯圖。

除了上述兩種圖外，常用的還有方框圖。它用一個(gè)框表示電路的一部分，它能簡(jiǎn)潔明了地說(shuō)明電路各部分的關(guān)系和整機(jī)的工作原理。

一張電路圖就好象是一篇文章，各種單元電路就好比是句子，而各種元器件就是組成句子的單詞。所以要想看懂電路圖，還得從認(rèn)識(shí)單詞 —— 元器件開始。有關(guān)電阻器、電容器、電感線圈、晶體管等元器件的用途、類別、使用方法等內(nèi)容。本文只把電路圖中常出現(xiàn)的各種符號(hào)重述一遍，希望初學(xué)者熟悉它們，并記住不忘。

電阻器與電位器

符號(hào)詳見圖 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的電阻器，（ b ）表示半可調(diào)或微調(diào)電阻器；（ c ）表示電位器；（ d ）表示帶開關(guān)的電位器。電阻器的文字符號(hào)是“ R ”，電位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一個(gè)說(shuō)明它有調(diào)節(jié)功能的字符“ P ”。

在某些電路中，對(duì)電阻器的功率有一定要求，可分別用圖 1 中（ e ）、（ f ）、（ g ）、（ h ）所示符號(hào)來(lái)表示。

幾種特殊電阻器的符號(hào)：

第 1 種是熱敏電阻符號(hào)，熱敏電阻器的電阻值是隨外界溫度而變化的。有的是負(fù)溫度系數(shù)的，用 NTC 來(lái)表示；有的是正溫度系數(shù)的，用 PTC 來(lái)表示。它的符號(hào)見圖（ i ），用 θ 或 t° 來(lái)表示溫度。它的文字符號(hào)是“ RT ”。

第 2 種是光敏電阻器符號(hào)，見圖 1 （ j ），有兩個(gè)斜向的箭頭表示光線。它的文字符號(hào)是“ RL ”。

第 3 種是壓敏電阻器的符號(hào)，壓敏電阻阻值是隨電阻器兩端所加的電壓而變化的。符號(hào)見圖 1 （ k ），用字符 U 表示電壓。它的文字符號(hào)是“ RV ”。

這三種電阻器實(shí)際上都是半導(dǎo)體器件，但習(xí)慣上我們?nèi)园阉鼈儺?dāng)作電阻器。

第 4 種特殊電阻器符號(hào)是表示新近出現(xiàn)的保險(xiǎn)電阻，它兼有電阻器和熔絲的作用。當(dāng)溫度超過(guò) 500℃ 時(shí)，電阻層迅速剝落熔斷，把電路切斷，能起到保護(hù)電路的作用。它的電阻值很小，目前在彩電中用得很多。它的圖形符號(hào)見圖 1 （ 1 ），文字符號(hào)是“ R F ”。

電容器的符號(hào)

詳見圖2 所示，其中（ a ）表示容量固定的電容器，（ b ）表示有極性電容器，例如各種電解電容器，（ c ）表示容量可調(diào)的可變電容器。（ d ）表示微調(diào)電容器，（ e ）表示一個(gè)雙連可變電容器。電容器的文字符號(hào)是 C 。

電感器與變壓器的符號(hào)

電感線圈在電路圖中的圖形符號(hào)見圖 3。其中（ a ）是電感線圈的一般符號(hào)，（ b ）是帶磁芯或鐵芯的線圈，（ c ）是鐵芯有間隙的線圈，（ d ）是帶可調(diào)磁芯的可調(diào)電感，（ e ）是有多個(gè)抽頭的電感線圈。電感線圈的文字符號(hào)是“ L ”。

變壓器的圖形符號(hào)見圖 4。其中（ a ）是空芯變壓器，（ b ）是滋芯或鐵芯變壓器，（ c ）是繞組間有屏蔽層的鐵芯變壓器，（ d ）是次級(jí)有中心抽頭的變壓器，（ e ）是耦合可變的變壓器，（ f ）是自耦變壓器，（ g ）是帶可調(diào)磁芯的變壓器，（ h ）中的小圓點(diǎn)是變壓器極性的標(biāo)記。

送話器、拾音器和錄放音磁頭的符號(hào)

送話器的符號(hào)見圖 5?（ a ）（ b ）（ c ），其中（ a ）為一般送話器的圖形符號(hào)，（ b ）是電容式送話器，（ c ）是壓電晶體式送話器的圖形符號(hào)。送話器的文字符號(hào)是“ BM ”。

拾音器俗稱電唱頭。圖 5 （ d ）是立體聲唱頭的圖形符號(hào)，它的文字符號(hào)是“ B ”。圖 5 （ e ）是單聲道錄放音磁頭的圖形符號(hào)。如果是雙聲道立體聲的，就在符號(hào)上加一個(gè)“ 2 ”字，見圖（ f ）。

揚(yáng)聲器、耳機(jī)的符號(hào)

揚(yáng)聲器、耳機(jī)都是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的換能元件。耳機(jī)的符號(hào)見圖 5 （ g）。它的文字符號(hào)是“ B E ”。揚(yáng)聲器的符號(hào)見圖 5 （ h ），它的文字符號(hào)是“ BL ”。

接線元件的符號(hào)

電子電路中常常需要進(jìn)行電路的接通、斷開或轉(zhuǎn)換，這時(shí)就要使用接線元件。接線元件有兩大類：一類是開關(guān)；另一類是接插件。

（ 1 ）開關(guān)的符號(hào)

在機(jī)電式開關(guān)中至少有一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)和一個(gè)靜觸點(diǎn)。當(dāng)我們用手扳動(dòng)、推動(dòng)或是旋轉(zhuǎn)開關(guān)的機(jī)構(gòu)，就可以使動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)接通或者斷開，達(dá)到接通或斷開電路的目的。

動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)的組合一般有 3 種：① 動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)，符號(hào)見圖 6 （ a ）；② 動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)，符號(hào)是圖 6 （ b ）；③ 動(dòng)換（轉(zhuǎn)換）觸點(diǎn)，符號(hào)見圖 6 （ c ）。一個(gè)最簡(jiǎn)單的開關(guān)只有一組觸點(diǎn)，而復(fù)雜的開關(guān)就有好幾組觸點(diǎn)。

開關(guān)在電路圖中的圖形符號(hào)見圖 7。其中（ a ）表示一般手動(dòng)開關(guān)；（ b ）表示按鈕開關(guān)，帶一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)；（ c ）表示推拉式開關(guān)，帶一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；圖中把扳鍵畫在觸點(diǎn)下方表示推拉的動(dòng)作；（ d ）表示旋轉(zhuǎn)式開關(guān)，帶 3 極同時(shí)動(dòng)合的觸點(diǎn)；（ e ）表示推拉式 1×6 波段開關(guān)；（ f ）表示旋轉(zhuǎn)式 1×6 波段開關(guān)的符號(hào)。開關(guān)的文字符號(hào)用“ S ”，對(duì)控制開關(guān)、波段開關(guān)可以用“ SA ”，對(duì)按鈕式開關(guān)可以用“ SB ”。

（ 2 ）接插件的符號(hào)

接插件的圖形符號(hào)見圖 8 。其中（ a ）表示一個(gè)插頭和一個(gè)插座，（有兩種表示方式）左邊表示插座，右邊表示插頭。（ b ）表示一個(gè)已經(jīng)插入插座的插頭。（ c ）表示一個(gè) 2 極插頭座，也稱為 2 芯插頭座。（ d ）表示一個(gè) 3 極插頭座，也就是常用的 3 芯立體聲耳機(jī)插頭座。（ e ）表示一個(gè) 6 極插頭座。為了簡(jiǎn)化也可以用圖（ f ）表示，在符號(hào)上方標(biāo)上數(shù)字 6 ，表示是 6 極。接插件的文字符號(hào)是 X 。為了區(qū)分，可以用“ XP ”表示插頭，用“ XS ”表示插座。

繼電器的符號(hào)

因?yàn)槔^電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的，所以繼電器在電路圖中的圖形符號(hào)也包括兩部分：

一個(gè)長(zhǎng)方框表示線圈；一組觸點(diǎn)符號(hào)表示觸點(diǎn)組合。當(dāng)觸點(diǎn)不多電路比較簡(jiǎn)單時(shí)，往往把觸點(diǎn)組直接畫在線圈框的一側(cè)，這種畫法叫集中表示法，如圖 9 （ a ）。當(dāng)觸點(diǎn)較多而且每對(duì)觸點(diǎn)所控制的電路又各不相同時(shí)，為了方便，常常采用分散表示法。就是把線圈畫在控制電路中，把觸點(diǎn)按各自的工作對(duì)象分別畫在各個(gè)受控電路里。這種畫法對(duì)簡(jiǎn)化和分析電路有利。但這種畫法必須在每對(duì)觸點(diǎn)旁注上繼電器的編號(hào)和該觸點(diǎn)的編號(hào)，并且規(guī)定所有的觸點(diǎn)都應(yīng)該按繼電器不通電的原始狀態(tài)畫出。

圖 9 （ b ）是一個(gè)觸摸開關(guān)。當(dāng)人手觸摸到金屬片 A 時(shí)， 555 時(shí)基電路輸出（ 3 端）高電位，使繼電器 KR1 通電，觸點(diǎn)閉合使燈點(diǎn)亮使電鈴發(fā)聲。555 時(shí)基電路是控制部分，使用的是 6 伏低壓電。電燈和電鈴是受控部分，使用的是 220 伏市電。

繼電器的文字符號(hào)都是“ K ”。有時(shí)為了區(qū)別，交流繼電器用“ KA ”，電磁繼電器和舌簧繼電器可以用“ KR ”，時(shí)間繼電器可以用“ KT ”。

電池及熔斷器符號(hào)

電池的圖形符號(hào)見圖 10。長(zhǎng)線表示正極，短線表示負(fù)極，有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)可以把短線畫得粗一些。圖 10 （ b ）是表示一個(gè)電池組。有時(shí)也可以把電池組簡(jiǎn)化地畫成一個(gè)電池，但要在旁邊注上電壓或電池的數(shù)量。圖 10 （ c ）是光電池的圖形符號(hào)。電池的文字符號(hào)為“ GB ”。熔斷器的圖形符號(hào)見圖 11 ，它的文字符號(hào)是“ FU ”。

二極管、三極管符號(hào)

半導(dǎo)體二極管在電路圖中的圖形符號(hào)見圖 12 。其中（ a ）為一段二極管的符號(hào)，箭頭所指的方向就是電流流動(dòng)的方向，就是說(shuō)在這個(gè)二級(jí)管上端接正，下端接負(fù)電壓時(shí)它就能導(dǎo)通。圖（ b ）是穩(wěn)壓二極管符號(hào)。圖（ c ）是變?nèi)荻O管符號(hào)，旁邊的電容器符號(hào)表示它的結(jié)電容是隨著二極管兩端的電壓變化的。圖（ d ）是熱敏二極管符號(hào)。圖（ e ）是發(fā)光二極管符號(hào)，用兩個(gè)斜向放射的箭頭表示它能發(fā)光。圖（ f ）是磁敏二極管符號(hào)，它能對(duì)外加磁場(chǎng)作出反應(yīng)，常被制成接近開關(guān)而用在自動(dòng)控制方面。二極管的文字符號(hào)用“ V ”，有時(shí)為了和三極管區(qū)別，也可能用“ VD ”來(lái)表示。

由于 PNP 型和 NPN 型三極管在使用時(shí)對(duì)電源的極性要求是不同的，所以在三極管的圖形符號(hào)中應(yīng)該能夠區(qū)別和表示出來(lái)。圖形符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：只要是 PNP 型三極管，不管它是用鍺材料的還是用硅材料的，都用圖 13 （ a ）來(lái)表示。同樣，只要是 NPN 型三極管，不管它是用鍺材料還是硅材料的，都用圖 13 （ b ）來(lái)表示。圖 13 （ c ）是光敏三極管的符號(hào)。圖 13 （ d ）表示一個(gè)硅 NPN 型磁敏三極管。

晶閘管、單結(jié)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)

晶閘管是晶體閘流管或可控硅整流器的簡(jiǎn)稱，常用的有單向晶閘管、雙向晶閘管和光控晶閘管，它們的符號(hào)分別為圖 14 中的（ a ）（ b ）（ c ）。晶閘管的文字符號(hào)是“ VS ”。

單結(jié)晶體管的符號(hào)見圖 15 。

利用電場(chǎng)控制的半導(dǎo)體器件，稱為場(chǎng)效應(yīng)管，它的符號(hào)如圖 16 所示，其中（ a ）表示 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，（ b ）表示 N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，（ c ）表示 P 溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。它們的文字符號(hào)也是“ VT ”。

前面介紹了電路圖中的元器件的作用和符號(hào)。一張電路圖通常有幾十乃至幾百個(gè)元器件，它們的連線縱橫交叉，形式變化多端，初學(xué)者往往不知道該從什么地方開始，怎樣才能讀懂它。

其實(shí)電子電路本身有很強(qiáng)的規(guī)律性，不管多復(fù)雜的電路，經(jīng)過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，它是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。好象孩子們玩的積木，雖然只有十來(lái)種或二三十種塊塊，可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。

同樣道理，再?gòu)?fù)雜的電路，經(jīng)過(guò)分析就可發(fā)現(xiàn)，它也是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。因此初學(xué)者只要先熟悉常用的基本單元電路，再學(xué)會(huì)分析和分解電路的本領(lǐng)，看懂一般的電路圖應(yīng)該是不難的。

按單元電路的功能可以把它們分成若干類，每一類又有好多種，全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來(lái)介紹。讓我們從電源電路開始。

電源電路的功能和組成

每個(gè)電子設(shè)備都有一個(gè)供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見的家用電器中多數(shù)要用到直流電源。直流電源的最簡(jiǎn)單的供電方法是用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時(shí)更換（蓄電池則要經(jīng)常充電）的缺點(diǎn)，因此最經(jīng)濟(jì)可靠而又方便的是使用整流電源。

電子電路中的電源一般是低壓直流電，所以要想從 220 伏市電變換成直流電，應(yīng)該先把 220 伏交流變成低壓交流電，再用整流電路變成脈動(dòng)的直流電，最后用濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設(shè)備對(duì)電源的質(zhì)量要求很高，所以有時(shí)還需要再增加一個(gè)穩(wěn)壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分，見圖 1 。其中變壓電路其實(shí)就是一個(gè)鐵芯變壓器，需要介紹的只是后面三種單元電路。

整流電路

整流電路是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦阅馨呀涣麟娮兂蓡蜗蛎}動(dòng)直流電的電路。

（ 1 ）半波整流

半波整流電路只需一個(gè)二極管，見圖 2 （ a ）。在交流電正半周時(shí) VD 導(dǎo)通，負(fù)半周時(shí) VD 截止，負(fù)載 R 上得到的是脈動(dòng)的直流電。

（ 2 ）全波整流

全波整流要用兩個(gè)二極管，而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個(gè)圈數(shù)相同的次級(jí)線圈，見圖 2 （ b ）。負(fù)載 R L 上得到的是脈動(dòng)的全波整流電流，輸出電壓比半波整流電路高。

（ 3 ）全波橋式整流

用 4 個(gè)二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個(gè)次級(jí)線圈的變壓器，見圖 2 （ c ）。負(fù)載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。

（ 4 ）倍壓整流

用多個(gè)二極管和電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2 （ d ）是一個(gè)二倍壓整流電路。當(dāng) U2 為負(fù)半周時(shí) VD1 導(dǎo)通， C1 被充電， C1 上最高電壓可接近 1.4U2 ；當(dāng) U2 正半周時(shí) VD2 導(dǎo)通， C1 上的電壓和 U2 疊加在一起對(duì) C2 充電，使 C2 上電壓接近 2.8U2 ，是 C1 上電壓的 2 倍，所以叫倍壓整流電路。

濾波電路

整流后得到的是脈動(dòng)直流電，如果加上濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分，就可得到平滑的直流電。

（ 1 ）電容濾波

把電容器和負(fù)載并聯(lián)，如圖 3 （ a ），正半周時(shí)電容被充電，負(fù)半周時(shí)電容放電，就可使負(fù)載上得到平滑的直流電。

（ 2 ）電感濾波

把電感和負(fù)載串聯(lián)起來(lái)，如圖 3 （ b ），也能濾除脈動(dòng)電流中的交流成分。

（ 3 ） L 、 C 濾波

用 1 個(gè)電感和 1 個(gè)電容組成的濾波電路因?yàn)橄笠粋€(gè)倒寫的字母“ L ”，被稱為 L 型，見圖 3 （ c ）。用 1 個(gè)電感和 2 個(gè)電容的濾波電路因?yàn)橄笞帜浮?π ”，被稱為 π 型，見圖 3 （ d ），這是濾波效果較好的電路。

（ 4 ） RC 濾波

電感器的成本高、體積大，所以在電流不太大的電子電路中常用電阻器取代電感器而組成 RC 濾波電路。同樣，它也有 L 型，見圖 3 （ e ）；π 型，見圖 3 （ f ）。

穩(wěn)壓電路

交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化都會(huì)使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動(dòng)，因此要求較高的電子電路必須使用穩(wěn)壓電源。

(1 ）穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路

用一個(gè)穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)的電路是最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路，見圖 4 （ a ）。圖中 R 是限流電阻。這個(gè)電路的輸出電流很小，它的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 V Z 。

(2 ）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

有放大和負(fù)反饋?zhàn)饔玫拇?lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的穩(wěn)壓電路。它的電路和框圖見圖 4 （ b ）、（ c ）。它是從取樣電路（ R3 、 R4 ）中檢測(cè)出輸出電壓的變動(dòng)，與基準(zhǔn)電壓（ V Z ）比較并經(jīng)放大器（ VT2 ）放大后加到調(diào)整管（ VT1 ）上，使調(diào)整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降，就使調(diào)整管管壓降也降低，于是輸出電壓被提升；如果輸出電壓上升，就使調(diào)整管管壓降也上升，于是輸出電壓被壓低，結(jié)果就使輸出電壓基本不變。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路，如用復(fù)合管作調(diào)整管，輸出電壓可調(diào)的電路，用運(yùn)算放大器作比較放大的電路，以及增加輔助電源和過(guò)流保護(hù)電路等。

（ 3 ）開關(guān)型穩(wěn)壓電路

近年來(lái)廣泛應(yīng)用的新型穩(wěn)壓電源是開關(guān)型穩(wěn)壓電源。它的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，本身功耗很小，所以有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但電路比較復(fù)雜。

開關(guān)穩(wěn)壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見圖 4 （ d ）。圖中電感 L 和電容 C 是儲(chǔ)能和濾波元件，二極管 VD 是調(diào)整管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)為 L 、 C 濾波器提供電流通路的續(xù)流二極管。開關(guān)穩(wěn)壓電源的開關(guān)頻率都很高，一般為幾～幾十千赫，所以電感器的體積不很大，輸出電壓中的高次諧波也不多。

它的基本工作原理是 : 從取樣電路（ R3 、 R4 ）中檢測(cè)出取樣電壓經(jīng)比較放大后去控制一個(gè)矩形波發(fā)生器。矩形波發(fā)生器的輸出脈沖是控制調(diào)整管（ VT ）的導(dǎo)通和截止時(shí)間的。如果輸出電壓 U 0 因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓或負(fù)載電流的變動(dòng)而降低，就會(huì)使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變寬，于是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間增大，使 L 、 C 儲(chǔ)能電路得到更多的能量，結(jié)果是使輸出電壓 U 0 被提升，達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。

（ 4 ）集成化穩(wěn)壓電路

近年來(lái)已有大量集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品問(wèn)世，品種很多，結(jié)構(gòu)也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的 CW7800 系列和輸出負(fù)電壓的 CW7900 系列等產(chǎn)品。輸出電流從 0.1A ～ 3A ，輸出電壓有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。

這種集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端子，穩(wěn)壓電路的所有部分包括大功率調(diào)整管以及保護(hù)電路等都已集成在芯片內(nèi)。使用時(shí)只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少，穩(wěn)壓精度高，工作可靠，一般不需調(diào)試。

圖 4 （ e ）是一個(gè)三端穩(wěn)壓器電路。圖中 C 是主濾波電容， C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護(hù)二極管。

電源電路讀圖要點(diǎn)和舉例

電源電路是電子電路中比較簡(jiǎn)單然而卻是應(yīng)用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時(shí)，應(yīng)該：

① 先按“整流 — 濾波 — 穩(wěn)壓”的次序把整個(gè)電源電路分解開來(lái)，逐級(jí)細(xì)細(xì)分析。

② 逐級(jí)分析時(shí)要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件，弄清它們的作用和參數(shù)要求等。例如開關(guān)穩(wěn)壓電源中，電感電容和續(xù)流二極管就是它的關(guān)鍵元件。

③ 因?yàn)榫w管有 NPN 和 PNP 型兩類，某些集成電路要求雙電源供電，所以一個(gè)電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和好幾組輸出。讀圖時(shí)必須分清各組輸出電壓的數(shù)值和極性。在組裝和維修時(shí)也要仔細(xì)分清晶體管和電解電容的極性，防止出錯(cuò)。

④ 熟悉某些習(xí)慣畫法和簡(jiǎn)化畫法。⑤ 最后把整個(gè)電源電路從前到后全面綜合貫通起來(lái)。這張電源電路圖也就讀懂了。

例 1 電熱毯控溫電路

圖 5 是一個(gè)電熱毯電路。開關(guān)在“ 1 ”的位置是低溫檔。220 伏市電經(jīng)二極管后接到電熱毯，因?yàn)槭前氩ㄕ鳎姛崽簝啥怂拥氖羌s 100 伏的脈動(dòng)直流電，發(fā)熱不高，所以是保溫或低溫狀態(tài)。開關(guān)扳到“ 2 ”的位置， 220 伏市電直接接到電熱毯上，所以是高溫檔。

例 2 高壓電子滅蚊蠅器

圖 6 是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。220 伏交流經(jīng)過(guò)四倍壓整流后輸出電壓可達(dá) 1100 伏，把這個(gè)直流高壓加到平行的金屬絲網(wǎng)上。網(wǎng)下放誘餌，當(dāng)蒼蠅停在網(wǎng)上時(shí)造成短路，電容器上的高壓通過(guò)蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后，電容器又被充電，電網(wǎng)又恢復(fù)高壓。這個(gè)高壓電網(wǎng)電流很小，因此對(duì)人無(wú)害。

由于昆蟲夜間有趨光性，因此如在這電網(wǎng)后面放一個(gè) 3 瓦熒光燈或小型黑光燈，就可以誘殺蚊蟲和有害昆蟲。

例 3 實(shí)用穩(wěn)壓電源

圖 7 是一個(gè)實(shí)用的穩(wěn)壓電源。輸出電壓 3 ～ 9 伏可調(diào)，輸出電流最大 100 毫安。這個(gè)電路就是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路。要注意的是 :① 整流橋的畫法和圖 2 （ c ）不同，實(shí)際上它就是橋式整流電路。② 這個(gè)電路使用 PNP 型鍺管，所以輸出是負(fù)電壓，正極接地。③ 用兩個(gè)普通二極管代替穩(wěn)壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的，因此可用二極管代替穩(wěn)壓管。2AP 型二極管的正向壓降約是 0.3 伏， 2CP 型約是 0.7 伏， 2CZ 型約是 1 伏。圖中用了兩個(gè) 2CZ 二極管作基準(zhǔn)電壓。④ 取樣電阻是一個(gè)電位器，所以輸出電壓是可調(diào)的。

能夠把微弱的信號(hào)放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽器里的關(guān)鍵部件就是一個(gè)放大器。

放大電路的用途和組成

放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中源和高頻；接輸出信號(hào)強(qiáng)弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運(yùn)算放大器和特殊晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復(fù)雜多變的電路。但初學(xué)者經(jīng)常遇到的也只是少數(shù)幾種較為典型的放大電路。

讀放大電路圖時(shí)也還是按照“逐級(jí)分解、抓住關(guān)鍵、細(xì)致分析、全面綜合”的原則和步驟進(jìn)行。首先把整個(gè)放大電路按輸入、輸出逐級(jí)分開，然后逐級(jí)抓住關(guān)鍵進(jìn)行分析弄通原理。放大電路有它本身的特點(diǎn)：一是有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài)，所以有時(shí)往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進(jìn)行分析；二是電路往往加有負(fù)反饋，這種反饋有時(shí)在本級(jí)內(nèi)，有時(shí)是從后級(jí)反饋到前級(jí)，所以在分析這一級(jí)時(shí)還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級(jí)的原理之后就可以把整個(gè)電路串通起來(lái)進(jìn)行全面綜合。

下面我們介紹幾種常見的放大電路：

低頻電壓放大器

低頻電壓放大器是指工作頻率在 20 赫～ 20 千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強(qiáng)的電流的放大器。

（ 1 ）共發(fā)射極放大電路

圖 1 （ a ）是共發(fā)射極放大電路。C1 是輸入電容， C2 是輸出電容，三極管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基極偏置電阻 ,RC 是集電極負(fù)載電阻。1 、 3 端是輸入， 2 、 3 端是輸出。3 端是公共點(diǎn)，通常是接地的，也稱“地”端。靜態(tài)時(shí)的直流通路見圖 1 （ b ），動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見圖 1 （ c ）。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多，輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的，性能不夠穩(wěn)定，可用于一般場(chǎng)合。

（ 2 ）分壓式偏置共發(fā)射極放大電路

圖 2 比圖 1 多用 3 個(gè)元件。基極電壓是由 RB1 和 RB2 分壓取得的，所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻 RE 和電容 CE ， CE 稱交流旁路電容，對(duì)交流是短路的；RE 則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ｋ^反饋是指把輸出的變化通過(guò)某種方式送到輸入端，作為輸入的一部分。如果送回部分和原來(lái)的輸入部分是相減的，就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是 RB2 上電壓和 RE 上電壓的差值，所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施，使電路工作穩(wěn)定性能提高，是應(yīng)用最廣的放大電路。

（ 3 ）射極輸出器

圖 3 （ a ）是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖 3 （ b ）是它的交流通路圖，可以看到它是共集電極放大電路。

這個(gè)圖中，晶體管真正的輸入是 V i 和 V o 的差值，所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路。由于很深的負(fù)反饋，這個(gè)電路的特點(diǎn)是：電壓放大倍數(shù)小于 1 而接近 1 ，輸出電壓和輸入電壓同相，輸入阻抗高輸出阻抗低，失真小，頻帶寬，工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。

（ 4 ）低頻放大器的耦合

一個(gè)放大器通常有好幾級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種：①RC 耦合，見圖 4 （ a ）。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、成本低。但性能不是最佳。② 變壓器耦合，見圖 4 （ b ）。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高，但變壓器制作比較麻煩。③ 直接耦合，見圖 4 （ c ）。優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，可作直流放大器使用，但前后級(jí)工作有牽制，穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)制作較麻煩。

功率放大器

能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放大器就是功率放大器。

（ 1 ）甲類單管功率放大器

圖 5 是單管功率放大器，C1 是輸入電容， T 是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻 Ri′ 是將負(fù)載電阻 R L 通過(guò)變壓器匝數(shù)比折算過(guò)來(lái)的：

RC′= （ N1 N2 ） 2 RL=N 2 RL

負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器，用變壓器可以起阻抗變換作用，使負(fù)載得到較大的功率。

這個(gè)電路不管有沒(méi)有輸入信號(hào)，晶體管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，靜態(tài)電流比較大，困此集電極損耗較大，效率不高，大約只有 35 ％。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場(chǎng)合，它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是 RC 耦合。

（ 2）乙類推挽功率放大器

圖 6 是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對(duì)稱電路，在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流幾乎是零，只有在有信號(hào)輸入時(shí)管子才導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí)，正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通 VT2 截止，負(fù)半周時(shí) VT2 導(dǎo)通 VT1 截止。兩個(gè)管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成，使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。

乙類推挽放大器的輸出功率較大，失真也小，效率也較高，一般可達(dá) 60 ％。

（ 3 ）OTL 功率放大器

目前廣泛應(yīng)用的無(wú)變壓器乙類推挽放大器，簡(jiǎn)稱 OTL 電路，是一種性能很好的功率放大器。為了易于說(shuō)明，先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒(méi)有輸出變壓器的 OTL 電路，如圖 7 。

這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管，兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時(shí)， VT1 、 VT2 流過(guò)的電流很小，電容 C 上充有對(duì)地為 1 2 E c 的直流電壓。在有輸入信號(hào)時(shí)，正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通， VT2 截止，集電極電流 i c1 方向如圖所示，負(fù)載 RL 上得到放大了的正半周輸出信號(hào)。負(fù)半周時(shí) VT1 截止， VT2 導(dǎo)通，集電極電流 i c2 的方向如圖所示， RL 上得到放大了的負(fù)半周輸出信號(hào)。這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器 C ，它上面的電壓就相當(dāng)于 VT2 的供電電壓。

以這個(gè)電路為基礎(chǔ)，還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正 OTL 電路，用 PNP 管和 NPN 管組成的互補(bǔ)對(duì)稱式 OTL 電路，以及最新的橋接推挽功率放大器，簡(jiǎn)稱 BTL 電路等等。

直流放大器

能夠放大直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測(cè)量和控制方面常用到這種放大器。

（ 1 ）雙管直耦放大器

直流放大器不能用 RC 耦合或變壓器耦合，只能用直接耦合方式。圖 8 是一個(gè)兩級(jí)直耦放大器。直耦方式會(huì)帶來(lái)前后級(jí)工作點(diǎn)的相互牽制，電路中在 VT2 的發(fā)射極加電阻 R E 以提高后級(jí)發(fā)射極電位來(lái)解決前后級(jí)的牽制。直流放大器的另一個(gè)更重要的問(wèn)題是零點(diǎn)漂移。所謂零點(diǎn)漂移是指放大器在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，由于工作點(diǎn)不穩(wěn)定引起靜態(tài)電位緩慢地變化，這種變化被逐級(jí)放大，使輸出端產(chǎn)生虛假信號(hào)。放大器級(jí)數(shù)越多，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。所以這種雙管直耦放大器只能用于要求不高的場(chǎng)合。

（ 2 ）差分放大器

解決零點(diǎn)漂移的辦法是采用差分放大器，圖 9 是應(yīng)用較廣的射極耦合差分放大器。它使用雙電源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同，兩組電阻數(shù)值也相同， R E 有負(fù)反饋?zhàn)饔谩?shí)際上這是一個(gè)橋形電路，兩個(gè) R C 和兩個(gè)管子是四個(gè)橋臂，輸出電壓 V 0 從電橋的對(duì)角線上取出。沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，因?yàn)?RC1=RC2 和兩管特性相同，所以電橋是平衡的，輸出是零。由于是接成橋形，零點(diǎn)漂移也很小。

差分放大器有良好的穩(wěn)定性，因此得到廣泛的應(yīng)用。

集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器是一種把多級(jí)直流放大器做在一個(gè)集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各種功能的器件。因?yàn)樗缙谑怯迷谀M計(jì)算機(jī)中做加法器、乘法器用的，所以叫做運(yùn)算放大器。它有十多個(gè)引腳，一般都用有 3 個(gè)端子的三角形符號(hào)表示，如圖 10 。它有兩個(gè)輸入端、 1 個(gè)輸出端，上面那個(gè)輸入端叫做反相輸入端，用“ — ”作標(biāo)記；下面的叫同相輸入端，用“＋”作標(biāo)記。

集成運(yùn)算放大器可以完成加、減、乘、除、微分、積分等多種模擬運(yùn)算，也可以接成交流或直流放大器應(yīng)用。在作放大器應(yīng)用時(shí)有：

（ 1 ）帶調(diào)零的同相輸出放大電路

圖 11 是帶調(diào)零端的同相輸出運(yùn)放電路。引腳 1 、 11 、 12 是調(diào)零端，調(diào)整 RP 可使輸出端（ 8 ）在靜態(tài)時(shí)輸出電壓為零。9 、 6 兩腳分別接正、負(fù)電源。輸入信號(hào)接到同相輸入端（ 5 ），因此輸出信號(hào)和輸入信號(hào)同相。放大器負(fù)反饋經(jīng)反饋電阻 R2 接到反相輸入端（ 4 ）。同相輸入接法的電壓放大倍數(shù)總是大于 1 的。

（ 2 ）反相輸出運(yùn)放電路

也可以使輸入信號(hào)從反相輸入端接入，如圖 12 。如對(duì)電路要求不高，可以不用調(diào)零，這時(shí)可以把 3 個(gè)調(diào)零端短路。

輸入信號(hào)從耦合電容 C1 經(jīng) R1 接入反相輸入端，而同相輸入端通過(guò)電阻 R3 接地。反相輸入接法的電壓放大倍數(shù)可以大于 1 、等于 1 或小于 1 。

（ 3 ）同相輸出高輸入阻抗運(yùn)放電路

圖 13 中沒(méi)有接入 R1 ，相當(dāng)于 R1 阻值無(wú)窮大，這時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)等于 1 ，輸入阻抗可達(dá)幾百千歐。

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放大電路讀圖要點(diǎn)和舉例

放大電路是電子電路中變化較多和較復(fù)雜的電路。在拿到一張放大電路圖時(shí)，首先要把它逐級(jí)分解開，然后一級(jí)一級(jí)分析弄懂它的原理，最后再全面綜合。

讀圖時(shí)要注意：

① 在逐級(jí)分析時(shí)要區(qū)分開主要元器件和輔助元器件。放大器中使用的輔助元器件很多，如偏置電路中的溫度補(bǔ)償元件，穩(wěn)壓穩(wěn)流元器件，防止自激振蕩的防振元件、去耦元件，保護(hù)電路中的保護(hù)元件等。

② 在分析中最主要和困難的是反饋的分析，要能找出反饋通路，判斷反饋的極性和類型，特別是多級(jí)放大器，往往以后級(jí)將負(fù)反饋加到前級(jí)，因此更要細(xì)致分析。

③ 一般低頻放大器常用 RC 耦合方式；高頻放大器則常常是和 LC 調(diào)諧電路有關(guān)的，或是用單調(diào)諧或是用雙調(diào)諧電路，而且電路里使用的電容器容量一般也比較小。

④ 注意晶體管和電源的極性，放大器中常常使用雙電源，這是放大電路的特殊性。

例 1 助聽器電路

圖 14 是一個(gè)助聽器電路，實(shí)際上是一個(gè) 4 級(jí)低頻放大器。VT1 、 VT2 之間和 VT3 、 VT4 之間采用直接耦合方式， VT2 和 VT3 之間則用 RC 耦合。為了改善音質(zhì)， VT1 和 VT3 的本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋（ R2 和 R7 ）。由于使用高阻抗的耳機(jī)，所以可以把耳機(jī)直接接在 VT4 的集電極回路內(nèi)。R6 、 C2 是去耦電路， C6 是電源濾波電容。

例 2 收音機(jī)低放電路

圖 15 是普及型收音機(jī)的低放電路。電路共 3 級(jí)，第 1 級(jí)（ VT1 ）前置電壓放大，第 2 級(jí)（ VT2 ）是推動(dòng)級(jí)，第 3 級(jí)（ VT3 、 VT4 ）是推挽功放。VT1 和 VT2 之間采用直接耦合， VT2 和 VT3 、 VT4 之間用輸入變壓器（ T1 ）耦合并完成倒相，最后用輸出變壓器（ T2 ）輸出，使用低阻揚(yáng)聲器。此外， VT1 本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋（ R1 ）， T2 次級(jí)經(jīng) R3 送回到 VT2 有串聯(lián)電壓負(fù)反饋。電路中 C2 的作用是增強(qiáng)高音區(qū)的負(fù)反饋，減弱高音以增強(qiáng)低音。R4 、 C4 為去耦電路， C3 為電源的濾波電容。整個(gè)電路簡(jiǎn)單明了。

振蕩電路的用途和振蕩條件

不需要外加信號(hào)就能自動(dòng)地把直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號(hào)的電路就稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩。或者說(shuō)，能夠產(chǎn)生交流信號(hào)的電路就叫做振蕩電路。

一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。

放大器能對(duì)振蕩器輸入端所加的輸入信號(hào)予以放大使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號(hào)是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率 f 0 能通過(guò)，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。

振蕩器能不能振蕩起來(lái)并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個(gè)條件決定的：

一個(gè)是反饋電壓 u f 和輸入電壓 U i 要相等，這是振幅平衡條件。二是 u f 和 u i 必須相位相同，這是相位平衡條件，也就是說(shuō)必須保證是正反饋。一般情況下，振幅平衡條件往往容易做到，所以在判斷一個(gè)振蕩電路能否振蕩，主要是看它的相位平衡條件是否成立。

振蕩器按振蕩頻率的高低可分成超低頻（ 20 赫以下）、低頻（ 20 赫～ 200 千赫）、高頻（ 200 千赫～ 30 兆赫）和超高頻（ 10 兆赫～ 350 兆赫）等幾種。按振蕩波形可分成正弦波振蕩和非正弦波振蕩兩類。

正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成 LC 振蕩器、 RC 振蕩器和石英晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度，只在要求很高的場(chǎng)合使用。在一般家用電器中，大量使用著各種 L C 振蕩器和 RG 振蕩器。

LC 振蕩器

LC 振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是 LC 諧振電路。它們的振蕩頻率都比較高，常見電路有 3 種。

（ 1 ）變壓器反饋 LC 振蕩電路

圖 1 （ a ）是變壓器反饋 LC 振蕩電路。晶體管 VT 是共發(fā)射極放大器。變壓器 T 的初級(jí)是起選頻作用的 LC 諧振電路，變壓器 T 的次級(jí)向放大器輸入提供正反饋信號(hào)。接通電源時(shí)， LC 回路中出現(xiàn)微弱的瞬變電流，但是只有頻率和回路諧振頻率 f 0 相同的電流才能在回路兩端產(chǎn)生較高的電壓，這個(gè)電壓通過(guò)變壓器初次級(jí) L1 、 L2 的耦合又送回到晶體管 V 的基極。從圖 1 （ b ）看到，只要接法沒(méi)有錯(cuò)誤，這個(gè)反饋信號(hào)電壓是和輸入信號(hào)電壓相位相同的，也就是說(shuō)，它是正反饋。因此電路的振蕩迅速加強(qiáng)并最后穩(wěn)定下來(lái)。

變壓器反饋 LC 振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率范圍寬、容易起振，但頻率穩(wěn)定度不高。它的振蕩頻率是：f 0 =1 ／ 2π LC 。常用于產(chǎn)生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號(hào)。

（ 2 ）電感三點(diǎn)式振蕩電路

圖 2 （ a ）是另一種常用的電感三點(diǎn)式振蕩電路。圖中電感 L1 、 L2 和電容 C 組成起選頻作用的諧振電路。從 L2 上取出反饋電壓加到晶體管 VT 的基極。從圖 2 （ b ）看到，晶體管的輸入電壓和反饋電壓是同相的，滿足相位平衡條件的，因此電路能起振。由于晶體管的 3 個(gè)極是分別接在電感的 3 個(gè)點(diǎn)上的，因此被稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。

電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率范圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波，波形較差。它的振蕩頻率是：f 0 =1/2π LC ，其中 L=L1 ＋ L2 ＋ 2M 。常用于產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波信號(hào)。

（ 3 ）電容三點(diǎn)式振蕩電路

還有一種常用的振蕩電路是電容三點(diǎn)式振蕩電路，見圖 3 （ a ）。圖中電感 L 和電容 C1 、 C2 組成起選頻作用的諧振電路，從電容 C2 上取出反饋電壓加到晶體管 VT 的基極。從圖 3 （ b ）看到，晶體管的輸入電壓和反饋電壓同相，滿足相位平衡條件，因此電路能起振。由于電路中晶體管的 3 個(gè)極分別接在電容 C1 、 C2 的 3 個(gè)點(diǎn)上，因此被稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。

電容三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率穩(wěn)定度較高，輸出波形好，頻率可以高達(dá) 100 兆赫以上，但頻率調(diào)節(jié)范圍較小，因此適合于作固定頻率的振蕩器。它的振蕩頻率是：f 0 =1/2π LC ，其中 C= C 1 C 2 C 1 +C 2 。

上面 3 種振蕩電路中的放大器都是用的共發(fā)射極電路。共發(fā)射極接法的振蕩器增益較高，容易起振。也可以把振蕩電路中的放大器接成共基極電路形式。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比較高，而且頻率穩(wěn)定性好。

RC 振蕩器

RC 振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是 RC 電路，它們的振蕩頻率比較低。常用的電路有兩種。

（ 1 ） RC 相移振蕩電路

圖 4 （ a ）是 RC 相移振蕩電路。電路中的 3 節(jié) RC 網(wǎng)絡(luò)同時(shí)起到選頻和正反饋的作用。從圖 4 （ b ）的交流等效電路看到：因?yàn)槭菃渭?jí)共發(fā)射極放大電路，晶體管 VT 的輸出電壓 U o 與輸出電壓 U i 在相位上是相差 180° 。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過(guò) RC 網(wǎng)絡(luò)后，變成反饋電壓 U f 又送到輸入端時(shí)，由于 RC 網(wǎng)絡(luò)只對(duì)某個(gè)特定頻率 f 0 的電壓產(chǎn)生 180° 的相移，所以只有頻率為 f 0 的信號(hào)電壓才是正反饋而使電路起振。可見 RC 網(wǎng)絡(luò)既是選頻網(wǎng)絡(luò)，又是正反饋電路的一部分。

RC 相移振蕩電路的特點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但穩(wěn)定性不高，而且調(diào)節(jié)不方便。一般都用作固定頻率振蕩器和要求不太高的場(chǎng)合。它的振蕩頻率是：當(dāng) 3 節(jié) RC 網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同時(shí)：f 0 = 1 2π 6RC 。頻率一般為幾十千赫。

（ 2 ） RC 橋式振蕩電路

圖 5 （ a ）是一種常見的 RC 橋式振蕩電路。圖中左側(cè)的 R1C1 和 R2C2 串并聯(lián)電路就是它的選頻網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)又是正反饋電路的一部分。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)某個(gè)特定頻率為 f 0 的信號(hào)電壓沒(méi)有相移（相移為 0° ），其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有 2 級(jí)，從 V2 輸出端取出的反饋電壓 U f 是和放大器輸入電壓同相的（ 2 級(jí)相移 360°=0° ）。因此反饋電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送回到 VT1 的輸入端時(shí)，只有某個(gè)特定頻率為 f 0 的電壓才能滿足相位平衡條件而起振。可見 RC 串并聯(lián)電路同時(shí)起到了選頻和正反饋的作用。

實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)量，電路中還加有由 R t 和 R E1 組成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路。其中 R t 是一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它對(duì)電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性失真的作用。從圖 5 （ b ）的等效電路看到，這個(gè)振蕩電路是一個(gè)橋形電路。R1C1 、 R2C2 、 R t 和 R E1 分別是電橋的 4 個(gè)臂，放大器的輸入和輸出分別接在電橋的兩個(gè)對(duì)角線上，所以被稱為 RC 橋式振蕩電路。

RC 橋式振蕩電路的性能比 RC 相移振蕩電路好。它的穩(wěn)定性高、非線性失真小，頻率調(diào)節(jié)方便。它的振蕩頻率是：當(dāng) R1=R2=R 、 C1=C2=C 時(shí) f 0 = 1 2πRC 。它的頻率范圍從 1 赫～ 1 兆赫。

調(diào)幅和檢波電路

廣播和無(wú)線電通信是利用調(diào)制技術(shù)把低頻聲音信號(hào)加到高頻信號(hào)上發(fā)射出去的。在接收機(jī)中還原的過(guò)程叫解調(diào)。其中低頻信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)，高頻信號(hào)則叫載波。常見的連續(xù)波調(diào)制方法有調(diào)幅和調(diào)頻兩種，對(duì)應(yīng)的解調(diào)方法就叫檢波和鑒頻。

下面我們先介紹調(diào)幅和檢波電路。

（ 1 ）調(diào)幅電路

調(diào)幅是使載波信號(hào)的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的幅度變化，載波的頻率和相應(yīng)不變。能夠完成調(diào)幅功能的電路就叫調(diào)幅電路或調(diào)幅器。

調(diào)幅是一個(gè)非線性頻率變換過(guò)程，所以它的關(guān)鍵是必須使用二極管、三極管等非線性器件。根據(jù)調(diào)制過(guò)程在哪個(gè)回路里進(jìn)行可以把三極管調(diào)幅電路分成集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅和發(fā)射極調(diào)幅 3 種。下面舉集電極調(diào)幅電路為例。

圖 6 是集電極調(diào)幅電路，由高頻載波振蕩器產(chǎn)生的等幅載波經(jīng) T1 加到晶體管基極。低頻調(diào)制信號(hào)則通過(guò) T3 耦合到集電極中。C1 、 C2 、 C3 是高頻旁路電容， R1 、 R2 是偏置電阻。集電極的 LC 并聯(lián)回路諧振在載波頻率上。如果把三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)選在特性曲線的彎曲部分，三極管就是一個(gè)非線性器件。因?yàn)榫w管的集電極電流是隨著調(diào)制電壓變化的，所以集電極中的 2 個(gè)信號(hào)就因非線性作用而實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅。由于 LC 諧振回路是調(diào)諧在載波的基頻上，因此在 T2 的次級(jí)就可得到調(diào)幅波輸出。

（ 2 ）檢波電路

檢波電路或檢波器的作用是從調(diào)幅波中取出低頻信號(hào)。它的工作過(guò)程正好和調(diào)幅相反。檢波過(guò)程也是一個(gè)頻率變換過(guò)程，也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極管。另外為了取出低頻有用信號(hào)，還必須使用濾波器濾除高頻分量，所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分。下面舉二極管檢波器為例說(shuō)明它的工作。

圖 7 是一個(gè)二極管檢波電路。VD 是檢波元件， C 和 R 是低通濾波器。當(dāng)輸入的已調(diào)波信號(hào)較大時(shí)，二極管 VD 是斷續(xù)工作的。正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，對(duì) C 充電；負(fù)半周和輸入電壓較小時(shí)，二極管截止， C 對(duì) R 放電。在 R 兩端得到的電壓包含的頻率成分很多，經(jīng)過(guò)電容 C 濾除了高頻部分，再經(jīng)過(guò)隔直流電容 C 0 的隔直流作用，在輸出端就可得到還原的低頻信號(hào)。

調(diào)頻和鑒頻電路

調(diào)頻是使載波頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅度變化，而振幅則保持不變。鑒頻則是從調(diào)頻波中解調(diào)出原來(lái)的低頻信號(hào)，它的過(guò)程和調(diào)頻正好相反。

（ 1 ）調(diào)頻電路

能夠完成調(diào)頻功能的電路就叫調(diào)頻器或調(diào)頻電路。常用的調(diào)頻方法是直接調(diào)頻法，也就是用調(diào)制信號(hào)直接改變載波振蕩器頻率的方法。圖 8 畫出了它的大意，圖中用一個(gè)可變電抗元件并聯(lián)在諧振回路上。用低頻調(diào)制信號(hào)控制可變電抗元件參數(shù)的變化，使載波振蕩器的頻率發(fā)生變化。

（ 2 ）鑒頻電路

能夠完成鑒頻功能的電路叫鑒頻器或鑒頻電路，有時(shí)也叫頻率檢波器。鑒頻的方法通常分二步，第一步先將等幅的調(diào)頻波變成幅度隨頻率變化的調(diào)頻 — 調(diào)幅波，第二步再用一般的檢波器檢出幅度變化，還原成低頻信號(hào)。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器等。

脈沖電路的用途和特點(diǎn)

在電子電路中，電源、放大、振蕩和調(diào)制電路被稱為模擬電子電路，因?yàn)樗鼈兗庸ず吞幚淼氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)。電子電路中另一大類電路的數(shù)字電子電路。它加工和處理的對(duì)象是不連續(xù)變化的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字電子電路又可分成脈沖電路和數(shù)字邏輯電路，它們處理的都是不連續(xù)的脈沖信號(hào)。脈沖電路是專門用來(lái)產(chǎn)生電脈沖和對(duì)電脈沖進(jìn)行放大、變換和整形的電路。家用電器中的定時(shí)器、報(bào)警器、電子開關(guān)、電子鐘表、電子玩具以及電子醫(yī)療器具等，都要用到脈沖電路。

電脈沖有各式各樣的形狀，有矩形、三角形、鋸齒形、鐘形、階梯形和尖頂形的，最具有代表性的是矩形脈沖。要說(shuō)明一個(gè)矩形脈沖的特性可以用脈沖幅度 Um 、脈沖周期 T 或頻率 f 、脈沖前沿 t r 、脈沖后沿 t f 和脈沖寬度 t k 來(lái)表示。如果一個(gè)脈沖的寬度 t k =1 ／ 2T ，它就是一個(gè)方波。

脈沖電路和放大振蕩電路最大的不同點(diǎn)，或者說(shuō)脈沖電路的特點(diǎn)是：脈沖電路中的晶體管是工作在開關(guān)狀態(tài)的。大多數(shù)情況下，晶體管是工作在特性曲線的飽和區(qū)或截止區(qū)的，所以脈沖電路有時(shí)也叫開關(guān)電路。從所用的晶體管也可以看出來(lái)，在工作頻率較高時(shí)都采用專用的開關(guān)管，如 2AK 、 2CK 、DK 、 3AK 型管，只有在工作頻率較低時(shí)才使用一般的晶體管。

就拿脈沖電路中最常用的反相器電路（圖 1 ）來(lái)說(shuō)，從電路形式上看，它和放大電路中的共發(fā)射電路很相似。在放大電路中，基極電阻 R b2 是接到正電源上以取得基極偏壓；而這個(gè)電路中，為了保證電路可靠地截止， R b2 是接到一個(gè)負(fù)電源上的，而且 R b1 和 R b2 的數(shù)值是按晶體管能可靠地進(jìn)入飽和區(qū)或止區(qū)的要求計(jì)算出來(lái)的。不僅如此，為了使晶體管開關(guān)速度更快，在基極上還加有加速電容 C ，在脈前沿產(chǎn)生正向尖脈沖可使晶體管快速進(jìn)入導(dǎo)通并飽和；在脈沖后沿產(chǎn)生負(fù)向尖脈沖使晶體管快速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。除了射極輸出器是個(gè)特例，脈沖電路中的晶體管都是工作在開關(guān)狀態(tài)的，這是一個(gè)特點(diǎn)。

脈沖電路的另一個(gè)特點(diǎn)是一定有電容器（用電感較少）作關(guān)鍵元件，脈沖的產(chǎn)生、波形的變換都離不開電容器的充放電。

產(chǎn)生脈沖的多諧振蕩器

脈沖有各種各樣的用途，有對(duì)電路起開關(guān)作用的控制脈沖，有起統(tǒng)帥全局作用的時(shí)鐘脈沖，有做計(jì)數(shù)用的計(jì)數(shù)脈沖，有起觸發(fā)啟動(dòng)作用的觸發(fā)脈沖等等。不管是什么脈沖，都是由脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的，而且大多是短形脈沖或以矩形脈沖為原型變換成的。因?yàn)榫匦蚊}沖含有豐富的諧波，所以脈沖信號(hào)發(fā)生器也叫自激多諧振蕩器或簡(jiǎn)稱多諧振蕩器。如果用門來(lái)作比喻，多諧振蕩器輸出端時(shí)開時(shí)閉的狀態(tài)可以把多諧振蕩器比作賓館的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門，它不需要人去推動(dòng)，總是不停地開門和關(guān)門。

（ 1 ）集基耦合多諧振蕩器

圖 2 是一個(gè)典型的分立元件集基耦合多諧振蕩器。它由兩個(gè)晶體管反相器經(jīng) RC 電路交叉耦合接成正反饋電路組成。兩個(gè)電容器交替充放電使兩管交替導(dǎo)通和截止，使電路不停地從一個(gè)狀態(tài)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)狀態(tài)，形成自激振蕩。從 A 點(diǎn)或 B 點(diǎn)可得到輸出脈沖。當(dāng) R b1 =R b2 =R ， C b1 =C b2 =C 時(shí)，輸出是幅度接近 E 的方波，脈沖周期 T=1.4RC 。如果兩邊不對(duì)稱，則輸出是矩形脈沖。

（ 2 ） RC 環(huán)形振蕩器

圖 4 是常用的 RC 環(huán)形振蕩器。它用奇數(shù)個(gè)門、首尾相連組成閉環(huán)形，環(huán)路中有 RC 延時(shí)電路。圖中 RS 是保護(hù)電阻， R 和 C 是延時(shí)電路元件，它們的數(shù)值決定脈沖周期。輸出脈沖周期 T=2.2RC 。如果把 R 換成電位器，就成為脈沖頻率可調(diào)的多諧振蕩器。因?yàn)檫@種電路簡(jiǎn)單可靠，使用方便，頻率范圍寬，可以從幾赫變化到幾兆赫，所以被廣泛應(yīng)用。

脈沖變換和整形電路

脈沖在工作中有時(shí)需要變換波形或幅度，如把矩形脈沖變成三角波或尖脈沖等，具有這種功能的電路就叫變換電路。脈沖在傳送中會(huì)造成失真，因此常常要對(duì)波形不好的脈沖進(jìn)行修整，使它整舊如新，具有這種功能的電路就叫整形電路。

（ 1 ）微分電路

微分電路是脈沖電路中最常用的波形變換電路，它和放大電路中的 RC 耦合電路很相似，見圖 5 。當(dāng)電路時(shí)間常數(shù) τ=RC<

（ 2 ）積分電路

把圖 5 中的 R 和 C 互換，并使 τ=RC>>t k ，電路就成為積分電路，見圖 6 。當(dāng)輸入矩形脈沖時(shí)，由于電容器充放電很慢，輸出得到的是一串幅度較低的近似三角形的脈沖波。

（3 ）限幅器

能限制脈沖幅值的電路稱為限幅器或削波器。圖 7 是用二極管和電阻組成的上限幅電路。它能把輸入的正向脈沖削掉。如果把二極管反接，就成為削掉負(fù)脈沖的下限幅電路。

用二極帶或三極管等非線性器件可組成各種限幅器，或是變換波形（如把輸入脈沖變成方波、梯形波、尖脈沖等），或是對(duì)脈沖整形（如把輸入高低不平的脈沖系列削平成為整齊的脈沖系列等）。

（ 4 ）箝位器

能把脈沖電壓維持在某個(gè)數(shù)值上而使波形保持不變的電路稱為箝位器。它也是整形電路的一種。例如電視信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)造成失真，為了使脈沖波形恢復(fù)原樣，接收機(jī)里就要用箝位電路把波形頂部箝制在某個(gè)固定電平上。

圖 8 中反相器輸出端上就有一個(gè)箝位二極管 VD 。如果沒(méi)有這個(gè)二極管，輸出脈沖高電平應(yīng)該是 12 伏，現(xiàn)在增加了箝位二極管，輸出脈沖高電平被箝制在 3 伏上。

此外，象反相器、射極輸出器等電路也有“整舊如新”的作用，也可認(rèn)為是整形電路。

有記憶功能的雙穩(wěn)電路多諧振蕩器的輸出總是時(shí)高時(shí)低地變換，所以它也叫無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。另一種雙穩(wěn)態(tài)電路就絕然不同，雙穩(wěn)電路有兩個(gè)輸出端，它們總是處于相反的狀態(tài)：一個(gè)是高電平，另一個(gè)必定是低電平。它的特點(diǎn)是如果沒(méi)有外來(lái)的觸發(fā)，輸出狀態(tài)能一直保持不變。所以常被用作寄存二進(jìn)制數(shù)碼的單元電路。

（ 1 ）集基耦合雙穩(wěn)電路

圖 9 是用分立元件組成的集基耦合雙穩(wěn)電路。它由一對(duì)用電阻交叉耦合的反相器組成。它的兩個(gè)管子總是一管截止一管飽和，例如當(dāng) VT1 管飽和時(shí) VT2 管就截止，這時(shí) A 點(diǎn)是低電平 B 點(diǎn)是高電平。如果沒(méi)有外來(lái)的觸發(fā)信號(hào)，它就保持這種狀態(tài)不變。如把高電平表示數(shù)字信號(hào)“ 1 ”，低電平表示“ 0 ”，那么這時(shí)就可以認(rèn)為雙穩(wěn)電路已經(jīng)把數(shù)字信號(hào)“ 1 ”寄存在 B 端了。

電路的基極分別加有微分電路。如果在 VT1 基極加上一個(gè)負(fù)脈沖（稱為觸發(fā)脈沖），就會(huì)使 VT1 基極電位下降，由于正反饋的作用，使 VT1 很快從飽和轉(zhuǎn)入截止， VT2 從截止轉(zhuǎn)入飽和。于是雙穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)成 A 端為“ 1 ”， B 端為“ 0 ”，并一直保持下去。

（ 2 ）觸發(fā)脈沖的觸發(fā)方式和極性

雙穩(wěn)電路的觸發(fā)電路形式和觸發(fā)脈沖極性選擇比較復(fù)雜。從觸發(fā)方式看，因?yàn)橛兄绷饔|發(fā)（電位觸發(fā)）和交流觸發(fā)（邊沿觸發(fā)）的分別，所以觸發(fā)電路形式各有不同。從脈沖極性看，也是隨著晶體管極性、觸發(fā)脈沖加在哪個(gè)管子（飽和管還是截止管）上、哪個(gè)極上（基極還是集電極）而變化的。在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槲⒎蛛娐纺苋菀椎氐玫郊饷}沖，觸發(fā)效果較好，所以都用交流觸發(fā)方式。觸發(fā)脈沖所加的位置多數(shù)是加在飽和管的基極上。所以使用 NPN 管的雙穩(wěn)電路所加的是負(fù)脈沖，而 PNP 管雙穩(wěn)電路所加的是正脈沖。

（ 3 ）集成觸發(fā)器除了用分立元件外，也可以用集成門電路組成雙穩(wěn)電路。但實(shí)際上因?yàn)槟壳坝写罅康募苫p穩(wěn)觸發(fā)器產(chǎn)品可供選用，如 R—S 觸發(fā)器、 D 觸發(fā)器、 J － K 觸發(fā)器等等，所以一般不使用門電路搭成的雙穩(wěn)電路而直接選用現(xiàn)成產(chǎn)品。

有延時(shí)功能的單穩(wěn)電路

無(wú)穩(wěn)電路有 2 個(gè)暫穩(wěn)態(tài)而沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，雙穩(wěn)電路則有 2 個(gè)穩(wěn)態(tài)而沒(méi)有暫穩(wěn)態(tài)。脈沖電路中常用的第 3 種電路叫單穩(wěn)電路，它有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。如果也用門來(lái)作比喻，單穩(wěn)電路可以看成是一扇彈簧門，平時(shí)它總是關(guān)著的，“關(guān)”是它的穩(wěn)態(tài)。當(dāng)有人推它或拉它時(shí)門就打開，但由于彈力作用，門很快又自動(dòng)關(guān)上，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。所以“開”是它的暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)電路常被用作定時(shí)、延時(shí)控制以及整形等。

（ 1 ）集基耦合單穩(wěn)電路

圖 10 是一個(gè)典型的集基耦合單穩(wěn)電路。它也是由兩級(jí)反相器交叉耦合而成的正反饋電路。它的一半和多諧振蕩器相似，另一半和雙穩(wěn)電路相似，再加它也有一個(gè)微分觸發(fā)電路，所以可以想象出它是半個(gè)無(wú)穩(wěn)電路和半個(gè)雙穩(wěn)電路湊合成的，它應(yīng)該有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。平時(shí)它總是一管（ VT1 ）飽和，另一管（ VT2 ）截止，這就是它的穩(wěn)態(tài)。當(dāng)輸入一個(gè)觸發(fā)脈沖后，電路便翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)，但這種狀態(tài)只能維持不長(zhǎng)的時(shí)間，很快它又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。電路暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間是由延時(shí)元件 R 和 C 的數(shù)值決定的：t t =0.7RC 。

（ 2 ）集成化單穩(wěn)電路

用集成門電路也可組成單穩(wěn)電路。圖 11 是微分型單穩(wěn)電路，它用 2 個(gè)與非門交叉連接，門 1 輸出到門 2 是用微分電路耦合，門 2 輸出到門 1 是直接耦合，觸發(fā)脈沖加到門 1 的另一個(gè)輸入端 U I 。它的暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間即定時(shí)時(shí)間為：t t = （ 0.7 ～ 1.3 ） RC 。

脈沖電路的讀圖要點(diǎn)

① 脈沖電路的特點(diǎn)是工作在開關(guān)狀態(tài)，它的輸入輸出都是脈沖，因此分析時(shí)要抓住關(guān)鍵，把主次電路區(qū)分開，先認(rèn)定主電路的功能，再分析輔助電路的作用。

② 從電路結(jié)構(gòu)上抓關(guān)鍵找異同。前面介紹了集基耦合方式的三種基本單元電路，它們都由雙管反相器構(gòu)成正反饋電路，這是它們的相同點(diǎn)。但細(xì)分析起來(lái)它們還是各有特點(diǎn)的：無(wú)穩(wěn)和雙穩(wěn)電路雖然都有對(duì)稱形式，但無(wú)穩(wěn)電路是用電容耦合，雙穩(wěn)是用電阻直接耦合（有時(shí)并聯(lián)有加速電容，容量一般都很小）；而且雙穩(wěn)電路一般都有觸發(fā)電路（雙端或單端觸發(fā)）；單穩(wěn)電路就很好認(rèn)，它是不對(duì)稱的，兼有雙穩(wěn)和單穩(wěn)的形式。這樣一分析，三種電路就很好區(qū)別了。

③ 脈沖電路中，脈沖的生成、變換和整形都和電容器的充、放電有關(guān)，電路的時(shí)間常數(shù)即 R 和 C 的數(shù)值對(duì)確定電路的性質(zhì)有極重要的意義，這一點(diǎn)尤為重要。

數(shù)字邏輯電路的用途和特點(diǎn)

數(shù)字電子電路中的后起之秀是數(shù)字邏輯電路。把它叫做數(shù)字電路是因?yàn)殡娐分袀鬟f的雖然也是脈沖，但這些脈沖是用來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)碼的，例如用高電平表示“ 1 ”，低電平表示“ 0 ”。聲音圖像文字等信息經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖，它們被稱為數(shù)字信號(hào)。能處理數(shù)字信號(hào)的電路就稱為數(shù)字電路。

這種電路同時(shí)又被叫做邏輯電路，那是因?yàn)殡娐分械摹?1 ”和“ 0 ”還具有邏輯意義，例如邏輯“ 1 ”和邏輯“ 0 ”可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。這種電路除了能進(jìn)行二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算外還能完成邏輯運(yùn)算和具有邏輯推理能力，所以才把它叫做邏輯電路。

由于數(shù)字邏輯電路有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運(yùn)算和邏輯推理能力等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通信、測(cè)量等領(lǐng)域。一般家電產(chǎn)品中，如定時(shí)器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。

數(shù)字邏輯電路的第一個(gè)特點(diǎn)是為了突出“邏輯”兩個(gè)字，使用的是獨(dú)特的圖形符號(hào)。數(shù)字邏輯電路中有門電路和觸發(fā)器兩種基本單元電路，它們都是以晶體管和電阻等元件組成的，但在邏輯電路中我們只用幾個(gè)簡(jiǎn)化了的圖形符號(hào)去表示它們，而不畫出它們的具體電路，也不管它們使用多高電壓，是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。按邏輯功能要求把這些圖形符號(hào)組合起來(lái)畫成的圖就是邏輯電路圖，它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。

數(shù)字電路中有關(guān)信息是包含在 0 和 1 的數(shù)字組合內(nèi)的，所以只要電路能明顯地區(qū)分開 0 和 1 ， 0 和 1 的組合關(guān)系沒(méi)有破壞就行，脈沖波形的好壞我們是不大理會(huì)的。所以數(shù)字邏輯電路的第二個(gè)特點(diǎn)是我們主要關(guān)心它能完成什么樣的邏輯功能，較少考慮它的電氣參數(shù)性能等問(wèn)題。也因?yàn)檫@個(gè)原因，數(shù)字邏輯電路中使用了一些特殊的表達(dá)方法如真值表、特征方程等，還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數(shù)、卡諾圖等等，這些也都與放大振蕩電路不同。

門電路和觸發(fā)器

（ 1 ）門電路

門電路可以看成是數(shù)字邏輯電路中最簡(jiǎn)單的元件。目前有大量集成化產(chǎn)品可供選用。

最基本的門電路有 3 種：非門、與門和或門。非門就是反相器，它把輸入的 0 信號(hào)變成 1 ， 1 變成 0 。這種邏輯功能叫“非”，如果輸入是 A ，輸出寫成 P=A 。與門有 2 個(gè)以上輸入，它的功能是當(dāng)輸入都是 1 時(shí)，輸出才是 1 。這種功能也叫邏輯乘，如果輸入是 A 、 B ，輸出寫成 P=A·B 。或門也有 2 個(gè)以上輸入，它的功能是輸入有一個(gè) 1 時(shí)，輸出就是 1 。這種功能也叫邏輯加，輸出就寫成 P=A ＋ B 。

把這三種基本門電路組合起來(lái)可以得到各種復(fù)合門電路，如與門加非門成與非門，或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號(hào)和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。

數(shù)字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種，所用的電源電壓和極性也不同，但只要它們有相同的邏輯功能，就用相同的邏輯符號(hào)。而且一般都規(guī)定高電平為 1 、低電平為 0 。

（2）觸發(fā)器

觸發(fā)器實(shí)際上就是脈沖電路中的雙穩(wěn)電路，它的電路和功能都比門電路復(fù)雜，它也可看成是數(shù)字邏輯電路中的元件。目前也已有集成化產(chǎn)品可供選用。常用的觸發(fā)器有 D 觸發(fā)器和 J—K 觸發(fā)器。

D 觸發(fā)器有一個(gè)輸入端 D 和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入端 CP ，為了區(qū)別在 CP 端加有箭頭。它有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是 Q 一個(gè)是 Q ，加有小圈的輸出端是 Q 端。另外它還有兩個(gè)預(yù)置端 R D 和 S D ，平時(shí)正常工作時(shí)要 R D 和 S D 端都加高電平 1 ，如果使 R D =0 （ S D 仍為 1 ），則觸發(fā)器被置成 Q=0 ；如果使 S D =0 （ R D =1 ），則被置成 Q=1 。因此 R D 端稱為置 0 端， S D 端稱為置 1 端。D 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)見圖 2 ，圖中 Q 、 D 、 SD 端畫在同一側(cè)；Q 、R D 畫在另一側(cè)。R D 和 S D 都帶小圓圈，表示要加上低電平才有效。

D 觸發(fā)器是受 CP 和 D 端雙重控制的， CP 加高電平 1 時(shí)，它的輸出和 D 的狀態(tài)相同。如 D=0 ， CP 來(lái)到后， Q=0 ；如 D=1 ， CP 來(lái)到后， Q=1 。CP 脈沖起控制開門作用，如果 CP=0 ，則不管 D 是什么狀態(tài)，觸發(fā)器都維持原來(lái)狀態(tài)不變。這樣的邏輯功能畫成表格就稱為功能表或特性表，見圖 2 。表中 Q n+1 表示加上觸發(fā)信號(hào)后變成的狀態(tài)， Qn 是原來(lái)的狀態(tài)。“ X ”表示是 0 或 1 的任意狀態(tài)。

有的 D 觸發(fā)器有幾個(gè) D 輸入端：D 1 、 D 2 … 它們之間是邏輯與的關(guān)系，也就是只有當(dāng) D 1 、 D 2 … 都是 1 時(shí)，輸出端 Q 才是 1 。

另一種性能更完善的觸發(fā)器叫 J － K 觸發(fā)器。它有兩個(gè)輸入端：J 端和 K 端，一個(gè) CP 端，兩個(gè)預(yù)置端：R D 端和 S D 端，以及兩個(gè)輸出端：Q 和 Q 端。它的邏輯符號(hào)見圖 3 。J － K 觸發(fā)器是在 CP 脈沖的下陣沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的，所以在 CP 端畫一個(gè)小圓圈以示區(qū)別。圖中， J 、 S D 、 Q 畫在同一側(cè)， K 、 R D 、 Q 畫在另一側(cè)。

J － K 觸發(fā)器的邏輯功能見圖 3 。有 CP 脈沖時(shí)（即 CP=1 ）：J 、 K 都為 0 ，觸發(fā)器狀態(tài)不變；Q n ＋ 1 =Qn ， J ＝ 0 、 K=1 ，觸發(fā)器被置 0 ：Q n ＋ 1 =0 ；J=1 、 K=0 ， Q n+1 =1 ；J=1 、 K=1 ，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一下：Q n ＋ 1 =Qn 。如果不加時(shí)鐘脈沖，即 CP=0 時(shí)，不管 J 、 K 端是什么狀態(tài)，觸發(fā)器都維持原來(lái)狀態(tài)不變：Q n ＋ 1 =Qn 。有的 J—K 觸發(fā)器同時(shí)有好幾個(gè) J 端和 K 端， J 1 、 J 2 … 和 K 1 、 K 2 … 之間都是邏輯與的關(guān)系。有的 J － K 觸發(fā)器是在 CP 的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的，這時(shí)它的邏輯符號(hào)圖的 CP 端就不帶小圓圈。也有的時(shí)候?yàn)榱耸箞D更簡(jiǎn)潔，常常把 R D 和 S D 端省略不畫。

能夠把數(shù)字、字母變換成二進(jìn)制數(shù)碼的電路稱為編碼器。反過(guò)來(lái)能把二進(jìn)制數(shù)碼還原成數(shù)字、字母的電路就稱為譯碼器。

（ 1 ）編碼器

圖 4 （ a ）是一個(gè)能把十進(jìn)制數(shù)變成二進(jìn)制碼的編碼器。一個(gè)十進(jìn)制數(shù)被表示成二進(jìn)制碼必須 4 位，常用的碼是使從低到高的每一位二進(jìn)制碼相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的 1 、 2 、 4 、 8 ，這種碼稱為 8 － 4 － 2 － 1 碼或簡(jiǎn)稱 BCD 碼。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 -4 線編碼器”或“ DEC ／ BCD 編碼器”。

從圖看到，它是由與非門組成的。有 10 個(gè)輸入端，用按鍵控制，平時(shí)按鍵懸空相當(dāng)于接高電平 1 。它有 4 個(gè)輸出端 ABCD ，輸出 8421 碼。如果按下“ 1 ”鍵，與“ 1 ”鍵對(duì)應(yīng)的線被接地，等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ，整個(gè)輸出成 0001 。

如按下“ 7 ”鍵，則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ，整個(gè)輸出成 0111 。如果把這些電路都做在一個(gè)集成片內(nèi)，便得到集成化的 10 線 4 線編碼器，它的邏輯符號(hào)見圖 4 （ b ）。左側(cè)有 10 個(gè)輸入端，帶小圓圈表示要用低電平，右側(cè)有 4 個(gè)輸出端，從上到下按從低到高排列。使用時(shí)可以直接選用。

（ 2 ）譯碼器

要把二進(jìn)制碼還原成十進(jìn)制數(shù)就要用譯碼器。它也是由門電路組成的，現(xiàn)在也有集成化產(chǎn)品供選用。圖 5 是一個(gè) 4 線 —10 線譯碼器。它的左側(cè)為 4 個(gè)二進(jìn)制碼的輸入端，右側(cè)有 10 個(gè)輸出端，從上到下按 0 、 1 、 …9 排列表示 10 個(gè)十進(jìn)制數(shù)。輸出端帶小圓圈表示低電平有效。平時(shí) 10 個(gè)輸出端都是高電平 1 ，如輸入為 1001 碼，輸出“ 9 ”端為低電平 0 ，其余 9 根線仍為高電平 1 ，這表示“ 9 ”線被譯中。

如果要想把十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)，就要使用數(shù)碼管。現(xiàn)以共陽(yáng)極發(fā)光二極管（ LED ）七段數(shù)碼顯示管為例，見圖 6 。它有七段發(fā)光二極管，如每段都接低電平 0 ，七段都被點(diǎn)亮，顯示出數(shù)字“ 8 ”；如 b 、 c 段接低電平 0 ，其余都接 1 ，顯示的是“ 1 ”。可見要把十進(jìn)制數(shù)用七段顯示管顯示出來(lái)還要經(jīng)過(guò)一次譯碼。如果使用“ 4 線 —7 線譯碼器”和顯示管配合使用，就很簡(jiǎn)單，輸入二進(jìn)制碼可直接顯示十進(jìn)制數(shù)，見圖 6 。譯碼器左側(cè)有 4 個(gè)二進(jìn)制碼的輸入端，右側(cè)有 7 個(gè)輸出可直接和數(shù)碼管相連。左上側(cè)另有一個(gè)滅燈控制端 I B ，正常工作時(shí)應(yīng)加高電平 1 ，如不需要這位數(shù)字顯示就在 I B 上加低電平 0 ，就可使這位數(shù)字熄滅。

寄存器和移位寄存器

（ 1 ）寄存器

能夠把二進(jìn)制數(shù)碼存貯起來(lái)的的部件叫數(shù)碼寄存器，簡(jiǎn)稱寄存器。圖 7 是用 4 個(gè) D 觸發(fā)器組成的寄存器，它能存貯 4 位二進(jìn)制數(shù)。4 個(gè) CP 端連在一起作為控制端，只有 CP=1 時(shí)它才接收和存貯數(shù)碼。4 個(gè) R D 端連在一起成為整個(gè)寄存器的清零端。如果要存貯二進(jìn)制碼 1001 ，只要把它們分別加到觸發(fā)器 D 端，當(dāng) CP 來(lái)到后 4 個(gè)觸發(fā)器從高到低分別被置成 1 、 0 、 0 、 1 ，并一直保持到下一次輸入數(shù)據(jù)之前。要想取出這串?dāng)?shù)碼可以從觸發(fā)器的 Q 端取出。

（ 2 ）移位寄存器

有移位功能的寄存器叫移位寄存器，它可以是左移的、右移的，也可是雙向移位的。

圖 8 是一個(gè)能把數(shù)碼逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是：數(shù)碼是逐位串行輸入并加在最低位的 D 端，然后把低位的 Q 端連到高一位的 D 端。這時(shí) CP 稱為移位脈沖。

先從 R D 端送低電平清零，使寄存器成 0000 狀態(tài)。假定要輸入的數(shù)碼是 1001 ，輸入的次序是先高后低逐位輸入。第 1 個(gè) CP 后， 1 被打入第 1 個(gè)觸發(fā)器，寄存器成 0001 ；第 2 個(gè) CP 后， Qo 的 1 被移入 Q 1 ，新的 0 打入 D 1 ，成為 0010 ；第 3 個(gè) CP 后，成為 0100 ；第 4 個(gè) CP 后，成為 1001 。

可見經(jīng)過(guò) 4 個(gè) CP ，寄存器就寄存了 4 位二進(jìn)制碼 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用。

計(jì)數(shù)器和分頻器

（ 1 ）計(jì)數(shù)器

能對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的部件叫計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器品種繁多，有作累加計(jì)數(shù)的稱為加法計(jì)數(shù)器，有作遞減計(jì)數(shù)的稱為減法計(jì)數(shù)器；按觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)來(lái)分又有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按數(shù)制來(lái)分又有二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和其它進(jìn)位制的計(jì)數(shù)器等等。

現(xiàn)舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的加法計(jì)數(shù)器為例，見圖 9 。它是一個(gè) 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值是 1111 ，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù) 15 。需要計(jì)數(shù)的脈沖加到最低位觸發(fā)器的 CP 端上，所有的 J 、 K 端都接高電平 1 ，各觸發(fā)器 Q 端接到相鄰高一位觸發(fā)器的 CP 端上。J—K 觸發(fā)器的特性表告訴我們：當(dāng) J=1 、 K=1 時(shí)來(lái)一個(gè) CP ，觸發(fā)器便翻轉(zhuǎn)一次。在全部清零后， ① 第 1 個(gè) CP 后沿，觸發(fā)器 C0 翻轉(zhuǎn)成 Q0=1 ，其余 3 個(gè)觸發(fā)器仍保持 0 態(tài)，整個(gè)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)是 0001 。② 第 2 個(gè) CP 后沿，觸發(fā)器 C0 又翻轉(zhuǎn)成“ Q0=0 ， C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 ，計(jì)數(shù)器成 0010 。…… 到第 15 個(gè) CP 后沿，計(jì)數(shù)器成 1111 。可見這個(gè)計(jì)數(shù)器確實(shí)能對(duì) CP 脈沖計(jì)數(shù)。

（ 2 ）分頻器

計(jì)數(shù)器的第一個(gè)觸發(fā)器是每隔 2 個(gè) CP 送出一個(gè)進(jìn)位脈沖，所以每個(gè)觸發(fā)器就是一個(gè) 2 分頻的分頻器， 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器就是一個(gè) 16 分頻的分頻器。

為了提高電子鐘表的精確度，普遍采用的方法是用晶體振蕩器產(chǎn)生 32768 赫標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)脈沖，經(jīng)過(guò) 15 級(jí) 2 分頻處理得到 1 赫的秒信號(hào)。因?yàn)榫w振蕩器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度很高，所以得到的秒脈沖信號(hào)也是精確可靠的。把它們做到一個(gè)集成片上便是電子手表專用集成電路產(chǎn)品，見圖 10 。

數(shù)字邏輯電路讀圖要點(diǎn)和舉例

數(shù)字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的，只是在進(jìn)行電路分析時(shí)處處要用邏輯分析的方法。讀圖時(shí)要：① 先大致了解電路的用途和性能。② 找出輸入端、輸出端和關(guān)鍵部件，區(qū)分開各種信號(hào)并弄清信號(hào)的流向。③ 逐級(jí)分析輸出與輸入的邏輯關(guān)系，了解各部分的邏輯功能。④ 最后統(tǒng)觀全局得出分析結(jié)果。

例 1 三路搶答器

圖 11 是智力競(jìng)賽用的三路搶答器電路。裁判按下開關(guān) SA4 ，觸發(fā)器全部被置零，進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。這時(shí) Q1 ～ Q3 均為 1 ，搶答燈不亮；門 1 和門 2 輸出為 0 ，門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩，揚(yáng)聲器無(wú)聲。

競(jìng)賽開始，假定 1 號(hào)臺(tái)搶先按下 SA1 ，觸發(fā)器 C1 翻轉(zhuǎn)成 Q1=1 、 Q1=0 。于是：① 門 2 輸出為 1 ，振蕩器振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)聲；②HL1 燈點(diǎn)亮；③ 門 1 輸出為 1 ，這時(shí) 2 號(hào)、 3 號(hào)臺(tái)再按開關(guān)也不起作用。裁判宣布競(jìng)賽結(jié)果后，再按一下 SA4 ，電路又進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。

例 2 彩燈追逐電路

圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。開始時(shí)按下 SA ，觸發(fā)器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩燈 HL1 被點(diǎn)亮。CP 脈沖來(lái)到后，寄存器移 1 位，觸發(fā)器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩燈 HL2 點(diǎn)亮。第 2 個(gè) CP 脈沖點(diǎn)亮 HL3 ，第 3 個(gè)點(diǎn)亮 HL4 ，第 4 個(gè) CP 又把觸發(fā)器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又點(diǎn)亮 HL1 。如此循環(huán)往復(fù)，彩燈不停閃爍。只要增加觸發(fā)器可使燈數(shù)增加，改變 CP 的頻率可變化速度。

555 集成時(shí)基電路的特點(diǎn)

555 集成電路開始出現(xiàn)時(shí)是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做 555 定時(shí)器或 555 時(shí)基電路。但是后來(lái)經(jīng)過(guò)開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可以用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制以及計(jì)量檢測(cè)等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，作為交流信號(hào)源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中。

555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。它的性能和參數(shù)要在非線性模擬集成電路手冊(cè)中才能查到。

555 集成電路是 8 腳封裝，圖 1 （ a ）是雙列直插型封裝，按輸入輸出的排列可畫成圖 1 （ b ）。其中 6 腳稱閥值端（ TH ），是上比較器的輸入。2 腳稱觸發(fā)端（），是下比較器的輸入。3 腳是輸出端（ V O ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平?jīng)Q定的。7 腳的放電端（ DIS ），它是內(nèi)部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。4 腳是復(fù)位端（?），加上低電砰（＜ 0.3 伏）時(shí)可使輸出成低電平。5 腳稱控制電壓端（ V C ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。8 腳是電源， 1 腳為地端。

對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，可以把 555 電路等效成一個(gè)帶放電開關(guān)的 R － S 觸發(fā)器，如圖 2 （ a ）。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端；閾值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高電平；觸發(fā)端（）可看成是置位端?，低電平有效。它只有 1 個(gè)輸出端 V O ， V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。放電端（ DIS ）可看成由內(nèi)部的放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的 Q 端控制：?=1 時(shí) DIS 端接地；?=0 時(shí) DIS 端懸空。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端?，控制電壓端 V C ，電源端 V DD 和地端 GND 。

這個(gè)特殊的 R － S 觸發(fā)器有 2 個(gè)特點(diǎn)：（ 1 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平，而置低端S 即觸發(fā)端??則要求低電平。（ 2 ）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng) V C 端不接控制電壓時(shí)，對(duì) TH （ R ）端來(lái)講， > 2 /3 V DD 是高電平 1 ， < 2 /3 V DD 是低電平 0 ；而對(duì)?（?）端來(lái)講，＞ 1/ 3 V DD 是高電平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低電平 0 。如果在控制端（ V C ）加上控制電壓 V C ，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成 V C 值，而下觸發(fā)電平則變成 1 /2 V C 。可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值。

經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化， 555 電路可以等效成一個(gè)觸發(fā)器，它的功能表見圖 2 （ b ）。

555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率較小，輸出驅(qū)動(dòng)電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 200 毫安，其它指標(biāo)則不如 CMOS 型的。

此外還有一種 556 雙時(shí)基電路， 14 腳封裝，內(nèi)部包含有兩個(gè)相同的時(shí)基電路單元。555 的應(yīng)用電路很多，大體上可分為 555 單穩(wěn)、 555 雙穩(wěn)和 555 無(wú)穩(wěn)三類。555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。555 的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的，因此它的輸入端都帶有定時(shí)電阻和定時(shí)電容，常見的 555 單穩(wěn)電路有兩種。

（ 1 ）人工啟動(dòng)型單穩(wěn)

將 555 電路的 6 、 2 端并接起來(lái)接在 RC 定時(shí)電路上，在定時(shí)電容 C T 兩端接按鈕開關(guān) SB ，就成為人工啟動(dòng)型 555 單穩(wěn)電路，見圖 3 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 ，并略去與單穩(wěn)工作無(wú)關(guān)的部分后畫成等效圖 3 （ b ）。下面分析它的工作：

① 穩(wěn)態(tài)：接上電源后，電容 C T 很快充到 V DD ，從圖 3 （ b ）看到，觸發(fā)器輸入 R=1 ，=1 ，從功能表查到輸出 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。

② 暫穩(wěn)態(tài)：按下開關(guān) SB ， C T 上電荷很快放到零，相當(dāng)于觸發(fā)器輸入 R=0 ，=0 ，輸出立即翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ，暫穩(wěn)態(tài)開始。開關(guān)放開后，電源又向 C T 充電，經(jīng)時(shí)間 t d 后， C T 上電壓升到 > 2 /3 V DD 時(shí)，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。t d 就是單穩(wěn)電路的定時(shí)時(shí)間或延時(shí)時(shí)間，它和定時(shí)電阻 R T 和定時(shí)電容 C T 的值有關(guān)；t d=1.1R T C T 。

（ 2 ）脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)

把 555 電路的 6 、 7 端并接起來(lái)接到定時(shí)電容 C T 上，用 2 端作輸入就成為脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)電路，見圖 4 （ a ）。電路的 2 端平時(shí)接高電平，當(dāng)輸入接低電平或輸入負(fù)脈沖時(shí)才啟動(dòng)電路。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 （ b ）。這個(gè)電路利用放電端使定時(shí)電容能快速放電。下面分析它的工作狀態(tài)：

① 穩(wěn)態(tài)：通電后， R=1 ，=1 ，輸出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上電壓為 0 即 R=0 ，輸出仍保持 V o =0 ，這是它的穩(wěn)態(tài)。

② 暫穩(wěn)態(tài)：輸入負(fù)脈沖后，輸入=0 ，輸出翻轉(zhuǎn)成 V o =1 ， DIS 端開路，電源通過(guò) R T 向 C T 充電，暫穩(wěn)態(tài)開始。經(jīng)過(guò) t d 后， C T 上電壓升到＞ 2 /3 V DD ，這時(shí)負(fù)脈沖已經(jīng)消失，輸入又成為 R=1 ，=1 ，輸出又翻轉(zhuǎn)成 V o =0 ，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。這時(shí)內(nèi)部放電開關(guān)接通， DIS 端接地， C T 上電荷很快放到零，為下一次定時(shí)控制作準(zhǔn)備。電路的定時(shí)時(shí)間 t d =1.1R T C T 。

這兩種單穩(wěn)電路常用作定時(shí)延時(shí)控制。

555 雙穩(wěn)電路

常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。

（ 1 ） R-S 觸發(fā)器型雙穩(wěn)

把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個(gè)控制輸入端， 7 端不用，就成為一個(gè) R － S 觸發(fā)器。要注意的是兩個(gè)輸入端的電平要求和閾值電壓都不同，見圖 5 （ a ）。有時(shí)可能只有一個(gè)控制端，這時(shí)另一個(gè)控制端要設(shè)法接死，根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端，見圖 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作輸入。

有兩個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機(jī)調(diào)速、電源上下限告警等用途，有一個(gè)輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測(cè)電路。

（ 2 ）施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)

把 555 電路的 6 、 2 端并接起來(lái)成為只有一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，見圖 6 （ a ）。這個(gè)觸發(fā)器因?yàn)檩敵鲭妷汉洼斎腚妷旱年P(guān)系是一個(gè)長(zhǎng)方形的回線形，見圖 6 （ b ），所以被稱為施密特觸發(fā)器。從曲線看到，當(dāng)輸入 V i =0 時(shí)輸出 V o =1 。當(dāng)輸入電壓從 0 上升時(shí)，要升到＞ 2/ 3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 0 。而當(dāng)輸入電壓從最高值下降時(shí)，要降到 < 1 /3 V DD 以后， V o 才翻轉(zhuǎn)成 1 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個(gè)回線形曲線。由于它的輸入有兩個(gè)不同的閾值電壓，所以這種電路被用作電子開關(guān)，各種控制電路，波形變換和整形的用途。

555無(wú)穩(wěn)電路

無(wú)穩(wěn)電路有 2 個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它不需要外觸發(fā)就能自動(dòng)從一種暫穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種暫穩(wěn)態(tài)，它的輸出是一串矩形脈沖，所以它又稱為自激多諧振蕩器或脈沖振蕩器。555 的無(wú)穩(wěn)電路有多種，這里介紹常用的 3 種。

（ 1 ）直接反饋型 555 無(wú)穩(wěn)

利用 555 施密特觸發(fā)器的回滯特性，在它的輸入端接電容 C ，再在輸出 V 0 與輸入之間接一個(gè)反饋電阻 R f ，就能組成直接反饋型多諧振蕩器，見圖 7 （ a ）。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 7 （ b ）。現(xiàn)在來(lái)看看它的振蕩工作原理：

剛接通電源時(shí)， C 上電壓為零，輸出 V 0 =1 。通電后電源經(jīng)內(nèi)部電阻、 V 0 端、 R f 向 C 充電，當(dāng) C 上電壓升到＞ 2 /3 V DD 時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn) V 0 =0 ，于是 C 上電荷通過(guò) R f 和 V 0 放電入地。當(dāng) C 上電壓降到＜ 1 /3 V DD 時(shí)，觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)成 V 0 =1 。電源又向 C 充電，不斷重復(fù)上述過(guò)程。由于施密特觸發(fā)器有 2 個(gè)不同的閥值電壓，因此 C 就在這 2 個(gè)閥值電壓之間交替地充電和放電，輸出得到的是一串連續(xù)的矩形脈沖，見圖 7 （ c ）。脈沖頻率約為 f=0.722 ／ R f C 。

（ 2 ）間接反饋型無(wú)穩(wěn)

另一路多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上，如圖 8 （ a ），這樣做使振蕩電路和輸出電路分開，可以使負(fù)載能力加大，頻率更穩(wěn)定。這是目前使用最多的 555 振蕩電路。

這個(gè)電路在剛通電時(shí)， V 0 =1 ， DIS 端開路， C 的充電路徑是：電源 →R A →DIS→R B →C ，當(dāng) C 上電壓上升到＞ 2 /3 V DD 時(shí)， V 0 =1 ， DIS 端接地， C 放電， C 放電的路徑是：C→R B →DIS→ 地。可以看到充電和放電時(shí)間常數(shù)不等，輸出不是方波。t 1 =0.693 （ R A ＋ B B ） C 、 t 2 =0.693R B C ，脈沖頻率 f=1.443 ／（ R A ＋ 2R ） C

（ 3 ） 555 方波振蕩電路

要想得到方波輸出，可以用圖 9 的電路。它是在圖 8 的電路基礎(chǔ)上在 R B 兩端并聯(lián)一個(gè)二極管 VD 組成的。當(dāng) R A =R B 時(shí)， C 的充放電時(shí)間常數(shù)相等，輸出就得到方波。方波的頻率為 f=0.722 ／ R A C （ R A =R B ）

在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上，在 R A 和 R B 回路內(nèi)增加電位器以及采用串聯(lián)或并聯(lián)二極管的方法可以得到占空比可調(diào)的脈沖振蕩電路。

555 脈沖振蕩電路常被用作交流信號(hào)源，它的振蕩頻率范圍大致在零點(diǎn)幾赫到幾兆赫之間。因?yàn)殡娐泛?jiǎn)單可靠，所以使用極廣。

555 電路讀圖要點(diǎn)及舉例

555 集成電路經(jīng)多年的開發(fā)，實(shí)用電路多達(dá)幾十種，幾乎遍及各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。但對(duì)初學(xué)者來(lái)講，常見的電路也不過(guò)是上述幾種，因此在讀圖時(shí)，只要抓住關(guān)鍵，識(shí)別它們是不難的。

從電路結(jié)構(gòu)上分析，三類 555 電路的區(qū)別或者說(shuō)它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要在輸入端。因此當(dāng)我們拿到一張 555 電路圖時(shí)，在大致了解電路的用途之后，先看一下電路是 CMOS 型還是雙極型，再看復(fù)位端（）和控制電壓端（ V c ）的接法，如果復(fù)位端（??）是接高電平、控制電壓端（ V c ）是接一個(gè)抗干擾電容的，那就可以按以下的次序先從輸入端開始進(jìn)行分析：

（ 1 ） 6 、 2 端是分開的

①7 端懸空不用的一定是雙穩(wěn)電路。如有兩個(gè)輸入的則是雙限比較器；如只有一個(gè)輸入的則是單端比較器。這類電路一般都是作電子開關(guān)、控制和檢測(cè)電路的用途。

②7 、 6 端短接并接有電阻電容、取 2 端作輸入的一定是單穩(wěn)電路。它的輸入可以用開關(guān)人工啟動(dòng)，也可以用輸入脈沖啟動(dòng)，甚至為了取得較好的啟動(dòng)效果在輸入端帶有 RC 微分電路。這類電路一般用作定時(shí)延時(shí)控制和檢測(cè)的用途。

（ 2 ） 6 、 2 端短接的

① 輸入沒(méi)有電容的是施密特觸發(fā)器電路。這類電路常用作電子開關(guān)、告警、檢測(cè)和整形的用途。

② 輸入端有電阻電容而 7 端懸空的，這時(shí)要看電阻電容的接法：（ a ） R 和 C 串聯(lián)接在電源和地之間的是單穩(wěn)電路， R 和 C 就是它的定時(shí)電阻和定時(shí)電容。（ b ） R 在上 C 在下， R 的一端接在 V 0 端上的是直接反饋型無(wú)穩(wěn)電路，這時(shí) R 和 C 就是決定振蕩頻率的元件。

③7 端也接在輸入端，成“ R A － 7 － R B － 6 、 2—C ”的形式的就是最常用的無(wú)穩(wěn)電路。這時(shí) R A 和 R B 及 C 就是決定振蕩頻率的元件。這類電路可以有很多種變型：如省去 R A ，把 7 端接在 V 0 上；或者在 R B 兩端并聯(lián)二極管 VD 以獲得方波輸出，或者用電阻和電位器組成 R A 和 R B ，而且在 R A 和 R B 兩端并聯(lián)有二極管以獲得占空比可調(diào)的脈沖波等等。這類電路是用途最廣的，常用于脈沖振蕩、音響告警、家電控制、電子玩具、醫(yī)療電器以及電源變換等用途。

（ 3 ）如果控制電壓（ V c ）端接有直流電壓，則只是改變了上下兩個(gè)閥值電壓的數(shù)值，其它分析方法仍和上面的相同。

只要按上述步驟細(xì)心分析核對(duì)，一定能很快地識(shí)別 555 電路的類別和了解它的工作原理。下面的問(wèn)題就比較好辦了，例如定時(shí)時(shí)間、振蕩頻率等都可以按給出的公式進(jìn)行估算。

例 1 相片曝光定時(shí)器

圖 10 是用 555 電路制成的相片曝光定時(shí)器。從圖看到，輸入端 6 、 2 并接在 RC 串聯(lián)電路中，所以這是一個(gè)單穩(wěn)電路， R1 和 RP 是定時(shí)電阻， C1 是定時(shí)電容。

電路在通電后， C1 上電壓被充到 6 伏，輸出 V 0 =0 ，繼電器 KA 不吸動(dòng)，常開接點(diǎn)是打開的，曝光燈 HL 不亮。這是它的穩(wěn)態(tài)。

按下 SB 后， C1 快速放電到零，輸出 V 0 =1 ，繼電器 KA 吸動(dòng)，點(diǎn)亮曝光燈 HL ，暫穩(wěn)態(tài)開始。SB 放開后電源向 C1 充電，當(dāng) C1 上電壓升到 4 伏時(shí)，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，定時(shí)時(shí)間到，電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。輸出翻轉(zhuǎn)成 V 0 =0 ，繼電器 KA 釋放，曝光燈熄滅。電路定時(shí)時(shí)間是可調(diào)的，大約是 1 秒～ 2 分鐘。

例 2 光電告警電路

圖 11 是 555 光電告警電路。它使用 556 雙時(shí)基集成電路，有兩個(gè)獨(dú)立的 555 電路。前一個(gè)接成施密特觸發(fā)器，后一個(gè)是間接反饋型無(wú)穩(wěn)電路。圖中引腳號(hào)碼是 556 的引腳號(hào)碼。

圖中 R1 是光敏電阻，無(wú)光照時(shí)阻值為幾～幾十兆歐，所以 555a 的輸入相當(dāng)于 R=0 、 S=0 ，輸出 V 0 =1 ，三極管 VT 導(dǎo)通， VT 的集電極電壓只有 0.3 伏，加在 555b 的復(fù)位端（ MR ），使 555b 處于復(fù)位狀態(tài)，即無(wú)振蕩輸出。

當(dāng) R1 受光照后，阻值突然下降到只有幾～幾十千歐，于是 555a 的輸入電壓升到上閥值電壓以上，輸出翻轉(zhuǎn)成 V 0 =0 ， VT 截止， VT 集電極電壓升高， 555b 被解除復(fù)位狀態(tài)而振蕩，于是揚(yáng)聲器 BL 發(fā)聲告警。555b 的振蕩頻率大約是 1 千赫。

如果把整個(gè)裝置放入公文包內(nèi)，那么當(dāng)打開公文包時(shí)，這個(gè)裝置會(huì)發(fā)聲告警而成為防盜告警裝置。

單元電路圖識(shí)圖方法

單元電路是指某一級(jí)控制器電路,或某一級(jí)放大器電路,或某一個(gè)振蕩器電路、變頻器電路等,它是能夠完成某一電路功能的最小電路單位。從廣義角度上講,一個(gè)集成電路的應(yīng)用電路也是一個(gè)單元電路。

單元電路圖是學(xué)習(xí)整機(jī)電子電路工作原理過(guò)程中,首先遇到具有完整功能的電路圖,這一電路圖概念的提出完全是為了方便電路工作原理分析之需要。

1．單元電路圖功能

單元電路圖具有下列一些功能：

①單元電路圖主要用來(lái)講述電路的工作原理。

②它能夠完整地表達(dá)某一級(jí)電路的結(jié)構(gòu)和工作原理,有時(shí)還全部標(biāo)出電路中各元器件的參數(shù),如標(biāo)稱阻值、標(biāo)稱容量和三極管型號(hào)等。

③它對(duì)深入理解電路的工作原理和記憶電路的結(jié)構(gòu)、組成很有幫助。

2．單元電路圖的特點(diǎn)

單元電路圖具有下列一些特點(diǎn)：

①單元電路圖主要是為了分析某個(gè)單元電路工作原理的方便而單獨(dú)將這部分電路畫出的電路,所以在圖中已省去了與該單元電路無(wú)關(guān)的其他元器件和有關(guān)的連線、符號(hào),這樣單元電路圖就顯得比較簡(jiǎn)潔、清楚,識(shí)圖時(shí)沒(méi)有其他電路的干擾。單元電路圖中對(duì)電源、輸入端和輸出端已經(jīng)加以簡(jiǎn)化,如圖1-6所示。

電路圖中,用+v表示直流工作電壓(其中正號(hào)表示采用正極性直流電壓給電路供電,地端接電源的負(fù)極);vi表示輸入信號(hào),是這一單元電路所要放大或處理的信號(hào);vo表示輸出信號(hào),是經(jīng)過(guò)這一單元電路放大或處理后的信號(hào)。通過(guò)單元電路圖中的這樣標(biāo)注可方便地找出電源端、輸入端和輸出端,而在實(shí)際電路中,這三個(gè)端點(diǎn)的電路均與整機(jī)電路中的其他電路相連,沒(méi)有+v、vi、vo的標(biāo)注,給初學(xué)者識(shí)圖造成了一定的困難。

例如:見到vi可以知道信號(hào)是通過(guò)電容c2加到三極管vt1基極的;見到vo可以知道信號(hào)是從三極管vt1集電極輸出的,這相當(dāng)于在電路圖中標(biāo)出了放大器的輸入端和輸出端,無(wú)疑大大方便了電路工作原理的分析。

②單元電路圖采用習(xí)慣畫法,一看就明白,例如元器件采用習(xí)慣畫法,各元器件之間采用最短的連線,而在實(shí)際的整機(jī)電路圖中,由于受電路中其他單元電路中元器件的制約,有關(guān)元器件畫得比較亂,有的在畫法上不是常見的畫法,有的個(gè)別元器件畫得與該單元電路相距較遠(yuǎn),這樣電路中的連線很長(zhǎng)且彎彎曲曲,造成識(shí)圖和電路工作原理理解的不便。

③單元電路圖只出現(xiàn)在講解電路工作原理的書刊中,實(shí)用電路圖中是不出現(xiàn)的。對(duì)單元電路的學(xué)習(xí)是學(xué)好電子電路工作原理的關(guān)鍵。只有掌握了單元電路的工作原理,才能去分析整機(jī)電路。

3．單元電路圖的識(shí)圖方法

單元電路的種類繁多,而各種單元電路的具體識(shí)圖方法有所不同,這里只對(duì)共同性的問(wèn)題說(shuō)明幾點(diǎn):

(1)有源電路識(shí)圖方法

所謂有源電路就是需要直流電壓才能工作的電路,例如放大器電路。對(duì)有源電路的識(shí)圖首先分析直流電壓供給電路,此時(shí)將電路圖中的所有電容器看成開路(因?yàn)殡娙萜骶哂懈糁碧匦?,將所有電感器看成短路(電感器具體通直的特性)。直流電路的識(shí)圖方向一般是先從右向左,再?gòu)纳舷蛳隆?/p>

(2)信號(hào)傳輸過(guò)程分析

信號(hào)傳輸過(guò)程分析就是信號(hào)在該單元電路中如何從輸入端傳輸?shù)捷敵龆?信號(hào)在這一傳輸過(guò)程中受到了怎樣的處理(如放大、衰減、控制等)。信號(hào)傳輸?shù)淖R(shí)圖方向一般是從左向右進(jìn)行。相關(guān)文章:詳解PCB走線與信號(hào)完整性問(wèn)題。

(3)元器件作用分析

元器件作用分析就是電路中各元器件起什么作用,主要從直流和交流兩個(gè)角度去分析。

(4)電路故障分析

電路故障分析就是當(dāng)電路中元器件出現(xiàn)開路、短路、性能變劣后,對(duì)整個(gè)電路工作會(huì)造成什么樣的不良影響,使輸出信號(hào)出現(xiàn)什么故障現(xiàn)象(如沒(méi)有輸出信號(hào)、輸出信號(hào)小、信號(hào)失真、出現(xiàn)噪聲等)。在搞懂電路工作原理之后,元器件的故障分析才會(huì)變得比較簡(jiǎn)單。

整機(jī)電路中的各種功能單元電路繁多,許多單元電路的工作原理十分復(fù)雜,若在整機(jī)電路中直接進(jìn)行分析就顯得比較困難,通過(guò)單元電路圖分析之后再去分析整機(jī)電路就顯得比較簡(jiǎn)單,所以單元電路圖的識(shí)圖也是為整機(jī)電路分析服務(wù)的。

不管強(qiáng)電、弱電、模擬、數(shù)字，首先要明白各單位元器件的符號(hào)。新、舊國(guó)標(biāo)都要熟記；熟練掌握各種單位元器件的工作原理和特性以及作用；熟練掌握各種基本單元電路的工作原理，分析方法。

初學(xué)者不宜先看整機(jī)電路圖，應(yīng)該循序漸進(jìn) 整機(jī)電路圖由于有許多單元電路的存在，有的單元電路中的元器件就比較散亂，或者離本單元較遠(yuǎn)，初學(xué)者識(shí)圖時(shí)，很有難度。

從方框圖開始－單元電路圖、等效電路圖－整機(jī)電路圖 電路圖包含很廣，要想迅速看懂一張整機(jī)電路，需要長(zhǎng)期的積累，這里是講不清的。循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)非常重要，電氣理論基礎(chǔ)非常重要 俗話說(shuō)，專業(yè)好學(xué)，基礎(chǔ)難打 一開始的急功近利，不久就會(huì)遇到瓶頸 如果你已有初步的電氣基礎(chǔ) 推薦先學(xué)習(xí) 高等教育出版社的《電工學(xué)》 數(shù)字電路是電路圖中的一個(gè)難點(diǎn)，我稍微講一下要學(xué)數(shù)字電路以下知識(shí)必不可少，可按順序逐步學(xué)習(xí)：

1、二進(jìn)制和二進(jìn)制編碼，以及和十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換關(guān)系

2、脈沖電路(脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、整形、交變。包括，微分電路、積分電路、限幅電路、多諧振振蕩電路、單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)電路等)

3、邏輯門電路(與、或、非、與非、或非門)

4、觸發(fā)器電路(RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D和T觸發(fā)器是必學(xué)的)

5、組合邏輯電路(基本運(yùn)算器、比較器、判奇偶電路、編碼、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器)

6、時(shí)序邏輯電路(在組合邏輯電路的基礎(chǔ)上又加了寄存器)比如計(jì)數(shù)器、節(jié)拍發(fā)生器什么的

7、單片機(jī)

8、模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 數(shù)字電路的很多功能是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這已經(jīng)超出了電子技術(shù)分析的范疇，識(shí)圖中，雖然不需要對(duì)軟件相當(dāng)熟悉，但必須了解軟件處理信號(hào)的過(guò)程、目的、處理結(jié)果 單片機(jī)也是其中一個(gè)難點(diǎn)，具備系統(tǒng)的數(shù)字電路基本知識(shí)后，必須加以熟悉 數(shù)字電路的信號(hào)由于是各種脈沖串的數(shù)碼信號(hào)，這些數(shù)據(jù)流信號(hào)的波形不可能像模擬電路那樣，對(duì)電路的理解有太多幫助，這點(diǎn)要有心理準(zhǔn)備。

審核編輯：湯梓紅