淺析數(shù)字電路圖的識(shí)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(duì)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(diǎn)，從而掌握數(shù)字電路識(shí)圖方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路 "讀圖 "基本方法

【中圖分類號(hào)】TN79 " " " "【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A " " " " 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）30-0123-03

人類生活帶著對(duì)電子技術(shù)越來(lái)越強(qiáng)烈的依賴進(jìn)入新世紀(jì)。電子技術(shù)對(duì)人們的這種深刻影響，使廣大青少年及電子愛(ài)好者對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的興趣也越來(lái)越濃厚。

在中學(xué)，物理是一門(mén)較難的學(xué)科，如電磁場(chǎng)的特性，學(xué)生看不見(jiàn)、摸不著。在職業(yè)學(xué)校電學(xué)也是課程中相對(duì)難學(xué)的一門(mén)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(lái)有個(gè)過(guò)程，尤其是電路圖，學(xué)會(huì)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(gè)車工必須看懂機(jī)械零件圖一樣。因?yàn)橹挥锌炊穗娮与娐吩韴D以后才能對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試、維修和改進(jìn)。因此，具有一定的電子電路圖的識(shí)圖技能是分析和解決電子技術(shù)問(wèn)題和深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

一 數(shù)字電路圖的識(shí)圖方法

首先讓我們了解一下什么是數(shù)字電路圖。

對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的電路就是數(shù)字電路圖。數(shù)字電路有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）數(shù)字信號(hào)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(kāi)關(guān)狀態(tài)”工作，即只工作在飽和和截止兩個(gè)狀態(tài)。這兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)二值信息的0和1。（3）數(shù)字電路的基本單元對(duì)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(duì)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(jì)。（5）數(shù)字電路能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算，廣泛應(yīng)用在智能控制和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技中。

電路圖就是人們使用約定的電路符號(hào)在紙上表示是幾點(diǎn)電路而繪制的圖形。使用電路圖，大大方便了人們對(duì)實(shí)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(shí)際連接方式，通過(guò)看數(shù)字電路圖就可以了解實(shí)際電路的情況。

1.識(shí)圖的基本任務(wù)和要點(diǎn)

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(lái)的。這些電路圖紙通常被稱為電路圖。常見(jiàn)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(shí)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(lái)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(shí)際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各元件之間的連接情況，清晰、簡(jiǎn)潔地反映出來(lái)。實(shí)際上，平時(shí)我們說(shuō)的電路圖就是指電原理圖。閱讀和分析電原理圖是我們認(rèn)識(shí)和理解一個(gè)電路最重要的途徑。

數(shù)字電路識(shí)圖的要點(diǎn)一般有以下幾點(diǎn)：首先，要注意系統(tǒng)性;其次，要重點(diǎn)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(shuō)要采取化整為零，然后集零為整的方法，即先對(duì)各個(gè)電路或各個(gè)信號(hào)處理進(jìn)行獨(dú)立的分析，然后再將它們集合起來(lái)進(jìn)行整體分析。

2.數(shù)字集成電路識(shí)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(yùn)放集成電路等。識(shí)圖時(shí)先將這些單元電路直接畫(huà)出來(lái)，形成電路原理圖的框架，這樣可提高識(shí)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(duì)數(shù)字電路進(jìn)行讀圖之前要先對(duì)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(diǎn)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(rèn)識(shí)某一具體集成電路完整的工作情況。同時(shí)，還要認(rèn)識(shí)這個(gè)完整的電路系統(tǒng)的功能。

就特點(diǎn)的體現(xiàn)而言：一般數(shù)字集成電路并不畫(huà)出所用集成電路的內(nèi)電路方框圖，這給識(shí)圖帶來(lái)了很大困難，尤其對(duì)初學(xué)者進(jìn)行電路分析來(lái)說(shuō)更為不利。因此在分析這類數(shù)字集成電路圖時(shí)最好先查閱有關(guān)數(shù)字集成電路的應(yīng)用手冊(cè)，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(lái)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(shí)在掌握讀圖的規(guī)律以后就會(huì)感到分析數(shù)字集成電路更方便。

對(duì)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(shí)圖方法主要有下列幾點(diǎn)：（1）了解數(shù)字集成電路各引腳的作用是數(shù)字電路識(shí)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(cè);二是根據(jù)所用數(shù)字集成電路的內(nèi)電路方框圖進(jìn)行分析;三是根據(jù)所學(xué)數(shù)字集成電路中各個(gè)引腳的外電路特征來(lái)進(jìn)行分析。當(dāng)然對(duì)第三種方法來(lái)說(shuō)，要求分析者有比較好的電路分析基本功。（2）對(duì)一個(gè)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(gè)輸入引腳和輸出引腳電路時(shí)，要搞清它是前級(jí)還是后級(jí)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(gè)引腳既是輸入引腳又是輸出引腳，要特別注意這個(gè)問(wèn)題。除了這兩部分引腳外，剩下來(lái)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(shí)圖能力后，要學(xué)會(huì)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(gè)規(guī)律，這對(duì)提高數(shù)字電路識(shí)圖能力和速度十分有用。（4）在了解集成電路內(nèi)電路對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換、處理過(guò)程時(shí)，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(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程和路徑，從而知道信號(hào)從集成電路內(nèi)電路的輸入端輸入后經(jīng)過(guò)了哪些電路的處理最后信號(hào)又是從哪個(gè)引腳輸出的。

總之對(duì)常用器件的原理、特性、基本用途和典型電路要吃透記牢，對(duì)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(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性，各種門(mén)電路及觸發(fā)器的邏輯功能要做到熟練掌握，也就是說(shuō)模擬電路的基礎(chǔ)十分重要。

典型的電路要記住幾十個(gè)，諸如模擬電路中的極性跟隨，差動(dòng)放大，四種反饋單元電路，運(yùn)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(jìn)制計(jì)數(shù)等。就像英語(yǔ)中的常用詞組一樣，一看便知，如能熟練辨認(rèn)這些典型電路，對(duì)于閱讀電子電路圖是十分有利的。

二 實(shí)例分析

光控自動(dòng)開(kāi)關(guān)是各種開(kāi)關(guān)中最有用的一種;同時(shí)，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(kāi)關(guān)，則夜幕降臨時(shí)可自動(dòng)接通，黎明時(shí)分又自動(dòng)關(guān)閉。

這種電路可用于車輛的自動(dòng)停車燈光控制，也可用于游艇。因?yàn)楣饪亻_(kāi)關(guān)對(duì)負(fù)載的控制是通過(guò)繼電器進(jìn)行的，所以它能對(duì)各種電氣設(shè)備進(jìn)行控制，只要繼電器的類型、參數(shù)和觸點(diǎn)數(shù)目都符合被控設(shè)備的要求就行。例如，在控制照明時(shí)，如果要求晚上斷開(kāi)而白天接通，那么只要用通常觸點(diǎn)常閉的繼電器代替一般觸點(diǎn)常開(kāi)的繼電器即可。

1.了解電路的基本用途

上圖為自動(dòng)開(kāi)關(guān)完整的電路圖，其主要部件是一個(gè)有運(yùn)算放大器的集成電路，用作単個(gè)晶體管繼電器的激勵(lì)級(jí)。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(hào)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(shí)際上恰恰等于電源正極的電位。結(jié)果，通過(guò)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(guò)集電極的電流也不夠大，因此繼電器不易動(dòng)作。

3.化簡(jiǎn)為繁

通過(guò)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(qiáng)變化而大大地變化。當(dāng)投射光很強(qiáng)時(shí)，其電阻值僅為幾十歐，而在不完全黑暗時(shí)，電阻值就超過(guò)10MΩ。

如果PCC1受到強(qiáng)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(hù)二極管，用來(lái)抑制高壓尖頂脈沖;否則，在繼電器未通電時(shí)，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(kāi)關(guān)繼電器未通電時(shí)下線路由9V電源供電。

參考文獻(xiàn)

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

〔責(zé)任編輯：林勁、李婷婷〕