模擬電子電路“讀圖”

蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校 趙金龍

模擬電子電路“讀圖”

蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校 趙金龍

結(jié)合聲光雙控節(jié)能燈電路，介紹模擬電子電路“讀圖”的一般思路和步驟，分為了解用途、化整為零、分析功能、統(tǒng)觀整體等四步。

電子電路“讀圖”；聲光雙控節(jié)能燈電路；思路和步驟

所謂“讀圖”，就是對(duì)電子電路進(jìn)行分析。“讀圖”能力體現(xiàn)了對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。通過(guò)“讀圖”，開闊視野，可以提高調(diào)高評(píng)價(jià)性能優(yōu)劣的能力和系統(tǒng)集成的能力，為電子電路在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供有益的幫助。

在分析電子電路時(shí)，首先將整個(gè)電路分解成具有獨(dú)立功能的幾個(gè)部分，進(jìn)而弄清每一部分電路的工作原理和主要功能，然后分析各部分電路之間的聯(lián)系，從而得出整個(gè)電路所具有的功能和性能特點(diǎn)，必要時(shí)再進(jìn)行定量計(jì)算。

“讀圖”的一般思路和步驟分為：了解用途、化整為零、分析功能、統(tǒng)觀整體。下面以聲光雙控節(jié)能燈電路為例。電路原理圖如下。

1 了解用途

了解用途，即了解所讀電路用于何處及所起的作用。通常，對(duì)于已知電路均可根據(jù)其使用場(chǎng)合大概了解其主要功能，有時(shí)還可以了解到電路的主要性能指標(biāo)。

聲光雙控節(jié)能燈電路廣泛應(yīng)用于樓梯照明燈的自動(dòng)控制。白天光線強(qiáng)，該燈始終處于關(guān)閉狀態(tài)，一到晚上，該燈只要收到一個(gè)突發(fā)聲響（如腳步聲、擊掌聲），燈就自動(dòng)點(diǎn)亮，而后延遲一段時(shí)間又會(huì)自動(dòng)熄滅，達(dá)到節(jié)能的目的。

2 化整為零

化整為零即將所讀電路分解為若干具有獨(dú)立功能的部分。一般按照信號(hào)的傳輸方向，分解電路。由于電源部分獨(dú)立性較強(qiáng)，單獨(dú)分析。

聲光雙控節(jié)能燈電路可分為聲控電路、光控電路、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路、驅(qū)動(dòng)電路和電源電壓電路。

2.1 聲控電路

聲控元件采用壓電陶瓷片HTD，在電路中，它作為聲-電換能元件，將聲響信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，通過(guò)電容C3耦合到V1、V2組成的直接耦合雙管放大器進(jìn)行放大。調(diào)節(jié)RP1可改變放大器的增益，用以改變聲控靈敏度。放大后的負(fù)脈沖信號(hào)經(jīng)C5去觸發(fā)555集成塊組成的單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，達(dá)到控制負(fù)載的目的。

2.2 光控電路

光控電路主要元器件有V3、V4、R7、R9。

在白天，光照強(qiáng)度較強(qiáng)，光敏三極管V4的b、c級(jí)間呈現(xiàn)低阻態(tài)，為V3提供較大的偏置電流，使其飽和導(dǎo)通。此時(shí)，V3的集電極即555集成塊的強(qiáng)制復(fù)位端4腳被強(qiáng)制為低電平，555集成塊處于復(fù)位狀態(tài)，使其輸出端3腳恒為低電平，雙向晶閘管無(wú)觸發(fā)電流而關(guān)斷，燈泡H熄滅。因此，白天不管聲控信號(hào)有多強(qiáng)，555集成塊3腳始終為低電平，晶閘管關(guān)斷，達(dá)到白天停止照明的目的。

晚間，光線明顯減弱，光敏三極管V4的b、c級(jí)間呈現(xiàn)高阻態(tài)，使V3截止，555集成塊復(fù)位端4腳為高電平，退出復(fù)位狀態(tài)，電路狀態(tài)受聲控電路控制。

2.3 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路

單穩(wěn)態(tài)電路有555集成塊、R5、RP2、R6、C6組成。穩(wěn)態(tài)時(shí)，555集成塊3腳輸出低電平。當(dāng)其2腳觸發(fā)端得到一個(gè)負(fù)脈沖時(shí)（即樓道聲響較強(qiáng)），555電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，其3腳輸出高電平，該高電平觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。同時(shí)，電源經(jīng)R6對(duì)C6進(jìn)行充電，當(dāng)C6端電位升至2Vcc/3時(shí)，電路又自動(dòng)恢復(fù)到初始穩(wěn)定狀態(tài)，3腳輸出低電平，晶閘管因失去觸發(fā)電壓而關(guān)斷，燈泡H熄滅，控制電路暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，等待下次觸發(fā)脈沖來(lái)臨。

2.4 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路有R8、VS5元器件。VS5與燈泡H串聯(lián)，交流電220V加在串聯(lián)電路上，這里晶閘管VS5起到開關(guān)控制作用，當(dāng)555集成塊3腳為低電平時(shí)，VS5截止，燈泡熄滅；當(dāng)555集成塊3腳為高電平時(shí)，VS5導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。

2.5 電源電壓電路

電源電壓電路元器件有C1、R1、VD6、VD7、VD8、C2。電路采用電容降壓、半波整流。其工作原理是利用降壓電容C1在一定頻率的交流信號(hào)下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流，并降低輸出電壓。VD6是整流二極管，VD7在負(fù)脈沖時(shí)為電容放電提供回路。整流后的電壓經(jīng)VD8穩(wěn)壓、C2濾波后供給整個(gè)電路工作。泄放電阻R1與降壓電容C1并聯(lián)，用于斷電后泄放C1上儲(chǔ)存的電荷。對(duì)于理想電容器，電流流經(jīng)時(shí)并不產(chǎn)生功耗，流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率，因而能夠?qū)崿F(xiàn)較高功率的電壓轉(zhuǎn)換。與變壓器降壓相比，電容降壓電路體積小、能耗低、成本低，但缺點(diǎn)是所用的電源與220V不隔離，有安全隱患。通電試驗(yàn)前，通過(guò)電壓比1:1變壓器接到市電上。

3 分析功能

分析功能，即選擇合適的方法分析每部分電路的工作原理和功能。通過(guò)分析，能夠識(shí)別電路的類型，定性或定量分析電路的性能、參數(shù)。從而確定整個(gè)電路的功能和性能。

這里，重點(diǎn)分析聲控放大電路、暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和電容降壓電路。

3.1 判斷聲控放大電路反饋類型

聲控放大電路主要元器件有V1、V2、RP1。它們構(gòu)成了一個(gè)負(fù)反饋放大電路，其中V1、V2組成直接耦合兩級(jí)放大器， RP1為反饋電阻，可改變放大器的增益。采用“瞬時(shí)極性法”分析反饋類型（正/負(fù)反饋）。假設(shè)輸入信號(hào)極性為上正下負(fù)，即V1基極為“+”，集電極倒相后為“—”，由于采用直接耦合，V2基極輸出為“—”，發(fā)射極為“一”，通過(guò)RP1反饋至V1基極為“—”?？膳袛嘣摲答仦樨?fù)反饋。接著，采用放大器輸入和輸出端“短路法”確定是電壓/流和串/并聯(lián)反饋。若放大器輸入端短路，即V1基極短路，則反饋信號(hào)消失，說(shuō)明為并聯(lián)型。若放大器輸出端短路，即V2集電極短路，則反饋信號(hào)不消失，說(shuō)明是電流反饋。綜上所述，該放大電路采用的是電流并聯(lián)負(fù)反饋，反饋元件為RP1。用相同的方法可以判斷V2發(fā)射極電阻R4也為反饋電阻，屬于電流串聯(lián)負(fù)反饋，用來(lái)穩(wěn)定放大器工作點(diǎn)。

3.2 定量分析暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)時(shí)間

以555時(shí)基集成塊為核心，加上外圍元件R5、RP2、R6、C6，構(gòu)成了暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)時(shí)間有R6、C6決定。估算公式為：

τ=1.1 R6×C6=1.1×200KΩ×100μF=22S。通過(guò)改變R6、C6參數(shù)，可以改變延時(shí)時(shí)間。

R5和RP2組成分壓電路，為555集成塊的觸發(fā)提供一個(gè)開門閾值電平，調(diào)節(jié)RP2，使觸發(fā)端2腳的電壓略大于Ucc/3，使3腳輸出低電平。當(dāng)2腳一旦出現(xiàn)負(fù)脈沖信號(hào)時(shí)，2腳電平低于Ucc/3，3腳輸出高電平，電路處于暫穩(wěn)態(tài)。

適當(dāng)調(diào)節(jié)RP2，可以改變控制靈敏度。定量分析：V2腳=UCC×RP2下/（R6+RP2）。

3.3 電容降壓電流估算

已知C1 為0.47μF，交流輸入為220V/50Hz。容抗Xc=1 /（2πf C）= 1/（2*3.14*50*0.47*10-6）= 6.75KΩ。流過(guò)電容器C1 的充電電流最大值為：Ic = U / Xc = 220 /6.75KΩ = 32.6mA。

VD8為穩(wěn)壓二極管，型號(hào)是2CW56，參數(shù)27mA/7～8.5V。

4 統(tǒng)觀整體

統(tǒng)觀整體，首先將每部分電路用框圖表示，然后根據(jù)信號(hào)走向把各部分框圖連接起來(lái)，得到整個(gè)電路框圖。本電路組成框圖如下。

在白天，不管聲控信號(hào)有多強(qiáng)，555集成塊4腳低電平，強(qiáng)制復(fù)位，3腳輸出低電平，雙向晶閘管截止，燈泡熄滅。

在晚上，無(wú)光照，當(dāng)外界有較強(qiáng)聲響時(shí)，555集成電路工作在暫穩(wěn)態(tài)，3腳輸出高電平，雙向晶閘管導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮，延時(shí)一段時(shí)間后熄滅。

應(yīng)當(dāng)指出，“讀圖”時(shí)，應(yīng)首先分析電路主要組成部分的功能和性能，然后再對(duì)次要部分進(jìn)一步分析。對(duì)不同水平的讀者和具體電路，分析步驟也不盡相同。本文期望給廣大電子技術(shù)學(xué)習(xí)者和愛(ài)好者提供有益的參考。

[1]童詩(shī)白,華成英主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．高等教育出版社,2001．

[2]陳錦燕主編．無(wú)線電調(diào)試工手冊(cè)[M]．江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2007．

[3]張龍興主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．高等教育出版社,2000．

[4]陳有卿,葉桂娟主編．555時(shí)基電路原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]．電子工業(yè)出版社,2007．

趙金龍,教育碩士,高級(jí)講師,現(xiàn)供職于江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校。