淺析數(shù)字電路圖的識圖方法

【摘 "要】數(shù)字電路多以集成電路為核心構(gòu)成，應(yīng)對集成電路的情況有所了解，熟悉集成電路在應(yīng)用方面的一些功能和特點，從而掌握數(shù)字電路識圖方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路 "讀圖 "基本方法

【中圖分類號】TN79 " " " "【文獻標(biāo)識碼】A " " " " 【文章編號】1674-4810（2015）30-0123-03

人類生活帶著對電子技術(shù)越來越強烈的依賴進入新世紀(jì)。電子技術(shù)對人們的這種深刻影響，使廣大青少年及電子愛好者對電子技術(shù)知識的興趣也越來越濃厚。

在中學(xué)，物理是一門較難的學(xué)科，如電磁場的特性，學(xué)生看不見、摸不著。在職業(yè)學(xué)校電學(xué)也是課程中相對難學(xué)的一門課，一方面電學(xué)比較抽象，另一方面電工電子和一系列電路理解起來有個過程，尤其是電路圖，學(xué)會看電路圖，十分重要。

看懂電子電路圖是電子技術(shù)工作人員的基本能力，就如一個車工必須看懂機械零件圖一樣。因為只有看懂了電子電路原理圖以后才能對電路進行調(diào)試、維修和改進。因此，具有一定的電子電路圖的識圖技能是分析和解決電子技術(shù)問題和深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

一 數(shù)字電路圖的識圖方法

首先讓我們了解一下什么是數(shù)字電路圖。

對數(shù)字信號進行處理的電路就是數(shù)字電路圖。數(shù)字電路有以下幾個顯著特點：（1）數(shù)字信號采用二值信息——高電平和低電平。（2）數(shù)字電路中的晶體管僅在“開關(guān)狀態(tài)”工作，即只工作在飽和和截止兩個狀態(tài)。這兩個狀態(tài)對應(yīng)二值信息的0和1。（3）數(shù)字電路的基本單元對元器件的精度要求不高，只要能判斷出高、低電平就可以了，因此便于集成化和系列化生產(chǎn)，成本低廉，使用方便。（4）對數(shù)字電路的研究一般集中在輸入和輸出的邏輯關(guān)系方面，包括邏輯分析和邏輯設(shè)計。（5）數(shù)字電路能對數(shù)字信號進行邏輯和算術(shù)的運算，廣泛應(yīng)用在智能控制和計算機等現(xiàn)代科技中。

電路圖就是人們使用約定的電路符號在紙上表示是幾點電路而繪制的圖形。使用電路圖，大大方便了人們對實際電路的分析、研究和描述。數(shù)字電路圖表明了數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)和實際連接方式，通過看數(shù)字電路圖就可以了解實際電路的情況。

1.識圖的基本任務(wù)和要點

我們知道，一般電子設(shè)備的內(nèi)部都具有用電子元器件組裝的電路板，這些電路板上的元器件是按照相應(yīng)的電路圖紙安裝起來的。這些電路圖紙通常被稱為電路圖。常見的電路圖有方框圖、原理圖、印刷版圖、裝配圖等。

印刷版圖和裝配圖都是體現(xiàn)裝配關(guān)系時使用的電路圖。它們非常直觀，但往往不反映電路的結(jié)構(gòu)，一般不作為理解電路原理的依據(jù)。

方框圖是用來體現(xiàn)工作原理的電路圖。它是把能夠?qū)崿F(xiàn)一定功能的電路組合（單元電路）抽象化。

電原理圖是最復(fù)雜的，但也是最有用的一種電路圖。它把實際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各元件之間的連接情況，清晰、簡潔地反映出來。實際上，平時我們說的電路圖就是指電原理圖。閱讀和分析電原理圖是我們認識和理解一個電路最重要的途徑。

數(shù)字電路識圖的要點一般有以下幾點：首先，要注意系統(tǒng)性;其次，要重點分析了解集成電路功能、內(nèi)電路組成和引腳作用，這是分析數(shù)字集成電路的關(guān)鍵。就是說要采取化整為零，然后集零為整的方法，即先對各個電路或各個信號處理進行獨立的分析，然后再將它們集合起來進行整體分析。

2.數(shù)字集成電路識圖的基本方法和要求

熟練掌握一些單元電路的基本組成形式和經(jīng)典電路，如整流電路、穩(wěn)壓電路和某些運放集成電路等。識圖時先將這些單元電路直接畫出來，形成電路原理圖的框架，這樣可提高識圖效率。

由于數(shù)字電路大多數(shù)是以集成電路為核心構(gòu)成的，所以對數(shù)字電路進行讀圖之前要先對集成電路的情況有所了解，比如集成電路在應(yīng)用方面的一些功能和特點等。

就功能而言：要從數(shù)字集成電路各引腳的外電路結(jié)構(gòu)以及外電路所用元器件參數(shù)等去了解認識某一具體集成電路完整的工作情況。同時，還要認識這個完整的電路系統(tǒng)的功能。

就特點的體現(xiàn)而言：一般數(shù)字集成電路并不畫出所用集成電路的內(nèi)電路方框圖，這給識圖帶來了很大困難，尤其對初學(xué)者進行電路分析來說更為不利。因此在分析這類數(shù)字集成電路圖時最好先查閱有關(guān)數(shù)字集成電路的應(yīng)用手冊，找到數(shù)字集成電路的內(nèi)電路方框圖，這樣可給該電路分析帶來很大方便。

初學(xué)者分析數(shù)字集成電路往往感到比分立器件更困難。其實在掌握讀圖的規(guī)律以后就會感到分析數(shù)字集成電路更方便。

對同一類型數(shù)字集成電路而言，其具有一定的規(guī)律性，在掌握了它們的共性后，就可舉一反三。

關(guān)于數(shù)字集成電路的識圖方法主要有下列幾點：（1）了解數(shù)字集成電路各引腳的作用是數(shù)字電路識圖的關(guān)鍵。要了解數(shù)字集成電路各引腳的功能和具體作用有三種方法：一是直接查閱有關(guān)數(shù)字集成電路的資料或手冊;二是根據(jù)所用數(shù)字集成電路的內(nèi)電路方框圖進行分析;三是根據(jù)所學(xué)數(shù)字集成電路中各個引腳的外電路特征來進行分析。當(dāng)然對第三種方法來說，要求分析者有比較好的電路分析基本功。（2）對一個具體的數(shù)字電路分析的步驟是：首先是直流電路的分析，這主要是指集成電路電源供電和接地引腳外電路的分析。其次，當(dāng)數(shù)字集成電路有多個輸入引腳和輸出引腳電路時，要搞清它是前級還是后級輸入引腳和輸出引腳電路。數(shù)字集成電路有些引腳是雙向的，即這個引腳既是輸入引腳又是輸出引腳，要特別注意這個問題。除了這兩部分引腳外，剩下來的其他引腳及其他外電路分析往往是最困難的，通常要借助這些引腳作用的有關(guān)資料或集成電路內(nèi)電路方框圖才能解決。（3）在有了一定的數(shù)字電路識圖能力后，要學(xué)會分析總結(jié)閱讀各種功能的數(shù)字集成電路的規(guī)律，并要熟練地掌握這個規(guī)律，這對提高數(shù)字電路識圖能力和速度十分有用。（4）在了解集成電路內(nèi)電路對信號的轉(zhuǎn)換、處理過程時，最好查閱有關(guān)集成電路內(nèi)電路的方框圖。在集成電路內(nèi)電路的方框圖中可以分析出信號傳輸?shù)倪^程和路徑，從而知道信號從集成電路內(nèi)電路的輸入端輸入后經(jīng)過了哪些電路的處理最后信號又是從哪個引腳輸出的。

總之對常用器件的原理、特性、基本用途和典型電路要吃透記牢，對常用的器件原理要非常清楚，諸如二極管及穩(wěn)壓管的正反向特性，三極管的特性、結(jié)性與絕緣柵型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性，各種門電路及觸發(fā)器的邏輯功能要做到熟練掌握，也就是說模擬電路的基礎(chǔ)十分重要。

典型的電路要記住幾十個，諸如模擬電路中的極性跟隨，差動放大，四種反饋單元電路，運放中的比例、加法，積分電路，單穩(wěn)，多諧，施密特觸發(fā)器，數(shù)字電路中的編碼、譯碼、二十進制計數(shù)等。就像英語中的常用詞組一樣，一看便知，如能熟練辨認這些典型電路，對于閱讀電子電路圖是十分有利的。

二 實例分析

光控自動開關(guān)是各種開關(guān)中最有用的一種;同時，也是一種用途很廣的電子電路。本文介紹該電路的多種應(yīng)用。例如，走廊照明燈若用上光控開關(guān)，則夜幕降臨時可自動接通，黎明時分又自動關(guān)閉。

這種電路可用于車輛的自動停車燈光控制，也可用于游艇。因為光控開關(guān)對負載的控制是通過繼電器進行的，所以它能對各種電氣設(shè)備進行控制，只要繼電器的類型、參數(shù)和觸點數(shù)目都符合被控設(shè)備的要求就行。例如，在控制照明時，如果要求晚上斷開而白天接通，那么只要用通常觸點常閉的繼電器代替一般觸點常開的繼電器即可。

1.了解電路的基本用途

上圖為自動開關(guān)完整的電路圖，其主要部件是一個有運算放大器的集成電路，用作単個晶體管繼電器的激勵級。在此情況下，集成電路作為比較器使用。

2.分析單元電路

關(guān)鍵是抓住兩頭——信號的輸入和輸出。

若非反相（+）輸入端的電位高于反相（-）輸入端的電位，則集成電路輸出端的電位實際上恰恰等于電源正極的電位。結(jié)果，通過D1、D2和限流電阻R5送到TR1基極的電流很大，使TR1難于導(dǎo)通，必須加大繼電器線圈的電流，才能使繼電器接通。

如果非反相輸入端的電位低于反相輸入端的電位，那么，IC1的輸出電平就低，大約等于或小于2V。由于

TR1基—射結(jié)上的電阻R6的分流作用，再加上D1和D2上1.2V的壓降，這一電壓并不足以使TR1導(dǎo)通，而且通過集電極的電流也不夠大，因此繼電器不易動作。

3.化簡為繁

通過R3和R4、IC1的反相輸入電壓可保持在電源電壓的一半左右。非反相輸入端接到分壓電路上，分壓電路由R1、R2和PCC1組成。PCC1是硫化鎘光敏電阻，其阻值隨投射在光敏面上的光強變化而大大地變化。當(dāng)投射光很強時，其電阻值僅為幾十歐，而在不完全黑暗時，電阻值就超過10MΩ。

如果PCC1受到強光照射，那么，非反相輸入電壓很小，不能觸發(fā)繼電器。若PCC1所在的環(huán)境不太明亮，則非反相輸入電壓較高，可以使繼電器工作。

D3是保護二極管，用來抑制高壓尖頂脈沖;否則，在繼電器未通電時，尖頂脈沖將加在繼電器線圈兩端。C1是電源退耦電容器，S1是開關(guān)繼電器未通電時下線路由9V電源供電。

參考文獻

[1]任大寶主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2008

[2]勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫.職業(yè)技能培訓(xùn)鑒定教材《維修電工》[M].北京：勞動社會保障出版社，2007

〔責(zé)任編輯：林勁、李婷婷〕