台上三分钟,台下十年功,学好电子技术,教你分析原理图!
分析原理图的目的,是要了解电路功能、电源供电、信号流程、以及电路具体工作原理、关键元器件作用、了解采用的技术等。
多从简单电路作分析练习,然后进行大量再大量的复杂电路分析,一定可以融会贯通,举一反三,打下一个扎实的电路图分析基础。与此同时,心中有了图,对于PCB板的分析就显得轻而易举了。
朋友,一定要多多努力,相信只有经过一个量的积累,才会有质的改变,才会有轻车熟路的感觉。想一想台上三分钟,台下十年功的内涵吧。
技巧概述
1.熟练掌握电子元器件的基本知识,充分了解它的种类、结构、电路符号、作用与性能、特征与特性,结合元器件不同的参数来分析其对电路的性能及功能,会产生什么不一样的影响。
2.深入了解常见基本电路或电路模型,做到心中有经典图例,对这些基本的原理作较深入、全面的分析。
3.分析原理图。将整体电路按大致功能划分并建立方框图,以方框图的形式来熟悉其电路结构,明了各方框中电路的功能,以及关键元件的作用等。
4.理清整机直流与交流供电情况、理清信号流程及控制流程。
5.对单元电路的详细分析,分成若干单元,以核心元件为中心,分析此功能电路。
(2)频率变化 如果输出信号的频率低于输入信号,是变频电路;如果输出信号的频率高于输入信号,是倍频电路;如果输出信号的频带是输入信号的一部分,是滤波电路。
(3)阻抗变化 如果输出信号的阻抗低于输入信号,是电压跟随器、缓冲器;如果输出信号的阻抗高于输入信号,是阻抗匹配电路、恒流输出电路。
(4)相位变化 输出信号与输入信号的相位相比,相差是180°,为反相电路。
(5)波形变化 整形电路,如限幅、微分、积分、施密特触发电路等。
(6)其他还有单元电路、元件还有耦合、旁路、保护等作用,输入与输出之间还有调制、解调、逻辑、控制等关系,有时一个电路可能会有几种关系在里面。
现以CRT彩电为例,作一个原理图分析过程的详解,希望对初学者的原理图分析有所帮助。虽然CRT彩电现在市场上拥有量在一步步减小,已慢慢被液晶电视所取代,但CRT电视的整体电路包含着众多常见电路,更利于我们分析能力的培养和提升,所以,拿它来作实例分析,主要是为了取得一个常规电路的分析方法。
1、电阻
限流 使电路或电器工作电流不超过额定值或实际工作规定值,使其工作正常,在一定程度上也起到保护作用。
分流 与电路中的元件、电路两端并联,分走一部分电流。另一种说法是扩流,如7805提供电流有限,难以满足电路工作电流要求,一般会在输入、输出端并接一定阻值和功率的电阻以扩流。
降压、分压 使电路或元件有合适的工作电压。
能量转换 将电能转换成热能,如电饭煲、烙铁,电阻接法不同,其具体作用也不同,与其它元件组合更会产生新的作用。
2、电容
充放电特性。
通交流隔直流特性。
电容两端电压不能突变的特性,延伸出电容两端电压变化滞后流过电容的电流变化90°。
电容容抗特性,电容容量越大,容抗越小,能流过交流频率更低的信号。流经信号频率越高,在电容容量一定的情况下,电容容抗越小。
基于这些特性,电容与之对应的众多功能有:滤波、耦合、旁路、缓冲、保护、低通、高通、陷波、移相、振荡、选频等,与其他元件组合同样产生新的电路形式、作用。
3、电感
产生电磁感应的特性,存储的电能转换成磁能。
产生磁电感应特性,存储的磁能转换成电能。
这两个特性也可以是电→磁→电,磁→电→磁的转换,这要由电器中的具体电路和元器件而定。
自感、互感是其延伸的特性。
通直流隔交流特性。
流过线圈的电流不能突变的特性,延伸出电感两端电压变化超前流过线圈的电流变化90°。
基于这些特性,与之对应的电路作用有变压、滤波、扼流、移相、振荡等,除此之外还有延迟、陷波、高通、低通、带通等作用。
4、二极管
最基本特性是单向导通整流特性,即正向导通,反向截止。
导通后两端电压基本不变的特性,硅管导通约0.6V左右,锗管导通约0.2V左右。
温度升高,管压降略有下降的特性。
二极管除了整流外,还可以派生出在电路中的很多作用:限幅、保护、温度补偿、检波、续流、阻尼、稳压、开关控制等。
有些功能型二极管的作用要具体对待,如发光二极管、稳压二极管、变容二极管等。
5、三极管
基本特性是有电流放大作用。
实际上按工作区域不同可分为放大作用,集一射体电阻可控制作用。
控制作用可分为在截止区、饱和区之间转换的开关控制;在截止区、放大区、饱和区之间渐变的渐变控制。具体电路中的电压、电流变化可充分利用水压、水流的相似性来类比理解和分析。
总而言之,元件的作用体现,在不同的电路以及参数不同时,其作用也不同,充分了解元件的基本特性,再用一个合适的特性分析此元件在特定电路中一定参数下的作用。
如图所示,把一个调幅收音机按大致功能划分后,建立起来的方框图,方便我们整体的把握。
比如说CRT彩色电视机的基本原理就是由开关电源原理、信号处理原理、三基色原理、扫描原理、放大原理、控制原理等基本原理组成的。
开关电源为各电路提供正常工作电压;有线信号经过变频、解调等还原成音频、视频等信号,音频经功率放大后从扬声器出声;视频信号分别检波出亮度和三色差信号,经电路把信号处理后形成红、绿、蓝三基色,分别控制三色电子枪发出强度不同的电子束流,轰击三色荧光粉发光。发光点从左到右,从上到下扫描一次,就成了一幅图像。在声光同现的过程中,并伴随有选台、音量、亮度、换台、信号源切换等操作。
从理论上讲,彩电由高、中频信号处理部分、小信号处理部分、伴音功放部分、行扫描部分、场扫描部分、视放部分、电源部分及CPU控制部分组成。
但是对于初学者来说,看到满眼是图,也许会感到无从下手。当你把整个电路分成以上几个部分后,每个部分还可以细分下去,如场扫描又可以分成场同步、场振荡、锯齿波形成、场激励、场输出、场线性补偿等电路组成。
但是,有时候很细的划分也没必要,因为你细分的部分大多已在集成电路内,仅有一些外接元件可看得到。
这些你可以不划分,但一定要知道它由几个更小的部分组成。这时关键的是要理清相关IC脚位功能,并对外围元件识图。
而把整图划分方框,再把每个细分的电路化整为零成我们熟悉的基本电路,那么,这里的整图也是能很好完成分析的。
无论哪种电子电器产品,只有各功能电路供电正常,才能实现电器各项功能。
大多电路是直流供电,也有部分电路需要交流供电。
如彩电主电源即行部分供电和CPU部分供电,是由开关电源提供,而灯丝电压(为交流供电)、聚焦极电压、加速极电压、高压阳极电压,是由行输出变压器即高压包提供的。另外,视放、场输出、伴音功放等电路可以由开关电源供电,也可由高压包供电。除了高压包作二次供电外,也有一些由工频变压器或副开关电源专为CPU供电。
电路中供电同样存在控制,即供电的通与断、电压输出高低及状态转换。如遥控开关机电路、超宽电压(AC90-270V)工作的开关电源中桥式整流与倍压整流的转换,这些需要读者作细致深入的分析。
具体的供电分析,如+5V供电,看其线路到了存储器、CPU、其它芯片,以及到了上拉电阻和放大电路及其它元件就可以了,当单元电路分析时,其线路看到了原供电暂停处即可,以后看PCB板也是遵循这样一个方法。
电源电路是一个电器、电子产品、所有设备中必不可少的一部分,尤其是开关电源的采用率越来越高。与此同时,我们就有必要花些时间,在开关电源这方面有所学习了。
对于电子技术基础,这本书讲到的还远远不够,有些地方也只是有个大致的描述,一个方向的指引,真正的学习道路还远着。
对于基础知识,一定要重视。电子知识的学习,也如同建一座自己心爱的房子一样,第一地基要非常稳固,第二主体结构要完善,第三是有选择性的做结构,第四是细节的装饰了,第五,根据需要和实际情况,作必要的修整、更改、丰富。
应用到我们的学习中也一样,首先要基础知识打牢,第二是一些相关知识结构体系的建立,第三是有选择性的选结构内容,(如某些电器知识的学习、电路硬件设计、软件设计等),第四是具体内容的学习,第五是根据职业发展和现实需要再作进一步的学习。
理清信号流程,这是对电路图分析原理的进一步深化,通过分析信号流程,如同一根线串起散落的珠子,可熟悉各单元电路间的联系,以及各电路中关键元件所起的作用。
在维修过程中,我们常用到信号注入法,就是沿信号流程检查各单元电路是否工作正常,如视放信号怎样加入阴极,经小信号处理的音频信号经过什么路径到扬声器。
对信号传输而言,理论上串联支路是不能开路的,对地并联的支路是不能短路的,不然都有可能造成信号中断或入地,而不能送往后级电路。
在分析信号流程中要找到线路关键元件以及关键测试点,以确定要测量的电压点和采用信号注入法检修的部位。
一个电路原理图如果有一对应的或相差不多的实物,同时通过测量关键点电压,以判断其单元电路或部分元器件是否工作正常,真正的将原理图与实物两者结合起来,这样就更好了。
在分析信号流程的同时,建议读者将信号经过电路及元件产生了什么作用,频率、波形、幅度的变化,以及怎么变的也考虑进去。这样做开始可能很困难,但是业精于勤,成功也是有方法的。在学习的前期对这个方法的运用,要结合电路作详细深入的分析,往后熟悉了,就可以跨过去,找难点来攻克了。
电路控制是指CPU的相关控制,它包括存储、遥控接收、检测、面板操作、控制连接线路等。
老款式的电视是通过分线来实现的,而现在的是通过I2C总线来实现的。我们一般要知道CPU经过什么路径来实现二次开关机,调谐电压经过怎样的路径来控制高频头的BT或VT电压变化,整机的选台过程,音量、亮度等模拟量变化,信号源、画中画等其它功能的控制,以及工厂模式的数据调整控制等。有实物结合通过影、音观察,以及电压测量来分析原理图,那真是太棒了。
经过这样由面到块,用信号流程串起这些块的分析,结合整机电路方框图和各单元典型电路,就能对整机电路有清楚的了解。在这样的大致分析中,最好抓大放小,抓主放次。特别是对于单元电路,尤其是分立电路,找到单元电路的核心就可以了,可暂不理会辅助元件、电路的连接和作用先,好戏,就在后头。
分析时对于初学者来说,最好结合相同、相似的典型电路,并融入各种元器件的相关作用和特性,分析在不同电路中所起的作用,同时还要对元件参数作了解,这样才能准确分析出元件在电路中的作用。
如一个声表面滤波器前的共射放大器电路,是以三极管为核心元件,其它元件来辅助完成放大功能。首先要给三极管一个合适的静态工作点,使其工作在放大区,即看偏置电压是怎样加入的,这就要由直流电源和偏置电阻来完成。为了稳定静态工作点,可在发射极串联电阻。对于电容,若接在发射极,一般是旁路电容,若电容取值较大,主要作用是低频旁路,若电容取值较小,主要作用是高频旁路;若接在信号传输路径上,一般是耦合电容,其他元件需要结合实际电路作具体分析。
元件在不同的电路中作用不同,所以就要灵活运用其相应的特性和作用来分析,此时一定还要记得结合元件参数哟。
对于以IC为核心的电路,可以沿信号流程看原理图,也可以在大概了解其内部结构、内部功能方框图后,对IC逐脚分析,具体是分析外围元件的作用以及连接关系。
对于左右声道功放电路,三基色视放电路等,仅分析一路也可以,若其他路有不同之处,仅分析不同的地方就行。
对于信号有几条路径的,要逐一分析,并作标记,标记已分析部分或是暂停部分。若分析遇到难点,可先留着,参阅相关资料书籍来完成难点的分析。遇到某些元件或电路一定要查阅相关资料,如IC,只有知道了各脚功能,对外围元件电路的分析才有意义。即使在无需资料的情况下,日渐成长的你也一定会凭着已有能力来理清一部分。
对于初学者而言,前期的读图分析一定要从最简单的开始,细致深入,一步一个脚印。同时要多读图,只有见多才能识广,才能用已有的知识来分析新的、未见过的电路。这需要有良好的电子技术基础知识,以及反复的练习才能达到熟能生巧、灵活运用。
同时,你还要在你的心中有自己的常见基本电路“版图”哦,这样对于看PCB板是很有好处的。有句话是胸有成竹,在动笔画竹之前心里就有了一副画似的,动笔了照着画即可。小说、电影、电视里讲古代练武也一样,手中拿着是树枝也无所谓,心中有剑才是重要的。朋友,你明白我的意思了吧。
不同的电路具有不同的结构与原理,但万变不能其宗。
最后,就是要通过量变到质变的过程,多看、多分析各种电路图,由简入难,循序渐进,不懈努力。
(-END-)
选自《跨越思维,电子技术读本》
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