太巧妙！你不可不知的几种分析常用电路的绝佳方法

　　作为从事硬件设计工作的工程师，首先要有过硬的基本功，要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解，能进行划分功能模块，找出信号流向，确定元件作用。

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　　电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样我们在分析电路时，就不必把实物翻来覆去地琢磨，而只要拿着一张图纸就可以了。在设计电路时，也可以从容地纸上或电脑上进行，确认完善后再进行实际安装，通过调试、改进，直至成功。我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计，甚至进行虚拟的电路实验，大大提高工作效率。要掌握分析常用电路的几种方法，熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。

　　１、交流等效电路分析法。首先画出交流等效电路，再分析电路的交流状态，即：电路有信号输入时，电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡，还是限幅削波、整形、鉴相等；

　　２、直流等效电路分析法。画出直流等效电路图，分析电路的直流系统参数，搞清晶体管静态工作点和偏置性质，级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如：三极管的工作状态，如饱和、放大、截止区，二极管处于导通或截止等；

　　３、频率特性分析法。主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率，上、下限频率和频带宽度等，例如：各种滤波、陷波、谐振、选频等电路；

　　４、时间常数分析法。主要分析由Ｒ、Ｌ、Ｃ及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。电子电路图的分类：常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印版图等。原理图原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路图，又被叫做“电原理图”。这种图由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理，所以一般用在设计、分析电路中。

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　　所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理，而原理图除了详细地表明电路的工作原理外，还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。下图所示的就是上述收音机电路的方框图。装配图它是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。我们只要照着图上画的样子，依样画葫芦地把一些电路元器件连接起来就能够完成电路的装配。这种电路图一般是供初学者使用的。

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　　装配图根据装配模板的不同而各不一样，大多数作为电子产品的场合，用的都是下面要介绍的印刷线路板，所以印板图是装配图的主要形式。印板图印板图的全名是“印刷电路板图”或“印刷线路板图”，它和装配图其实属于同一类的电路图，都是供装配实际电路使用的。

　　印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔，再将电路不需要的金属箔腐蚀掉，剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线，然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上，利用板上剩余的金属箔作为元器件之间导电的连线，完成电路的连接。由于这种电路板的一面或两面覆的金属是铜皮，所以印刷电路板又叫“覆铜板”。印板图的元件分布往往和原理图中大不一样。

　　这主要是因为，在印刷电路板的设计中，主要考虑所有元件的分布和连接是否合理，要考虑元件体积、散热、抗干扰、抗耦合等等诸多因素，综合这些因素设计出来的印刷电路板，从外观看很难和原理图完全一致；而实际上却能更好地实现电路的功能。

　　随着科技发展，现在印刷线路板的制作技术已经有了很大的发展；除了单面板、双面板外，还有多面板，已经大量运用到日常生活、工业生产、国防建设、航天事业等许多领域。

　　在上面介绍的四种形式的电路图中，电原理图是最常用也是最重要的，能够看懂原理图，也就基本掌握了电路的原理，绘制方框图，设计装配图、印板图这都比较容易了。掌握了原理图，进行电器的维修、设计，也是十分方便的。因此，关键是掌握原理图。电路图的组成：电路图主要由元件符号、连线、结点、注释四大部分组成。元件符号表示实际电路中的元件，它的形状与实际的元件不一定相似，甚至完全不一样。但是它一般都表示出了元件的特点，而且引脚的数目都和实际元件保持一致。

　　连线表示的是实际电路中的导线，在原理图中虽然是一根线，但在常用的印刷电路板中往往不是线而是各种形状的铜箔块，就像收音机原理图中的许多连线在印刷电路板图中并不一定都是线形的，也可以是一定形状的铜膜。

　　结点表示几个元件引脚或几条导线之间相互的连接关系。所有和结点相连的元件引脚、导线，不论数目多少，都是导通的。

　　注释在电路图中是十分重要的，电路图中所有的文字都可以归入注释—类。细看以上各图就会发现，在电路图的各个地方都有注释存在，它们被用来说明元件的型号、名称等等。

　　若不知电路的作用，可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位，或反相位。电路和组成形式，是放大电路，振荡电路，脉冲电路，还是解调电路。

　　PCB图，是电路板的映射图纸，它详细描绘了电路板的走线，元件的位置等。

　　看电路图首先看电源部分，理解电路在什么电源的情况下工作，交流还是直流，单电源还是多电源及电压等级。清楚了以后看分部电路，先区别是数字电路，还是模拟电路，模拟电路看信号采集，搞清楚信号来源，有射频、音频、各类传感器、仪器仪表或其他电路等，分析信号是交流、直流还是脉冲，属电压型还是电流型。分析后续电路的功能，弄清是解调、放大、整形还是补偿等作用。最后看输出电路，是调制还是驱动。数字电路则主要分析电路的逻辑功能和作用。

　　要看懂电路板，那首先最好是要能看懂它的电原理图（即电路图），掌握电子元器件的标示方式和它的工作原理，掌握一些常用的元器件的正常的参数和在正常的电路中所起到的作用等等知识，然后再对电路板（称为印刷线路板）进行分析，就能比较快的看懂它的工作原理和一些需要掌握的情况了。

　　分子电路模块，再找个子电路的核心元件（当然要熟悉这个元件）找出各子电路模块之间电气量的联系，最后是整个电路的输出和输入或者说是功能。

　　整机电路是有一定的功能的，是由各单元电路组成，单元电路组成具有一定功能的信号处理支路，再由这些支路电路组成整机电路。先要搞清你看的电路图的作用中什么，是属于那一类的电路，是音频、视频、数字、还是混合电路，再用相应的单元电路知识去解读这些电路，同时要从交流信号层面、直流层面进行分析，电路直流部分是电路正常工作的基础，交流信号是在直流电路正常后才能得到相应的处理，电路没有良好的直流状态，是不能正常工作的。

　　还要从频率层面、放大器的增益层面进行分析，不同频率的信号在经过电路处理时，由于电路中非线性元件的原因，会对不同频率有不同的处理结果，放大器对不同频率的信号也的不同的放大能力，电路在设计时会对所需要的频率信号进行有目的的处理，从而达到机器功能上的需要。再有就是要分析各单元电路之间的关系，以及单元电路间的输入、输出的关系。

　　交流信号经过这些电路后产生了怎样的变化等等。在了解了各条支路的工作原理后，才能分析出整机的工作原理，有时各支路电路间也存在信号的交连。例如电视机的行输出电路的行逆程脉冲就用于色解码电路，行输出电路与色解码电路存在信号的相互连系，这时可以将这些支路理解为另一种单元电路，再对它们进行分析。

　　我想这里面有个顺序问题：比如对高频电路，首先应该掌握电路的功能和输入、输出关系，有了总体的把握后，好比是抓住了牛鼻子，因为虽然电路不同，器件不同，但他们的输入、输出关系频谱是不会变的。然后再分析实现这样功能变换的基本原理和方法，具体到部分的分析。

　　进行电路设计是要通过分析电路原理图入手，但必须首先了解所需芯片的引脚及基本的作用，这样有利于更好的了解电路的工作原理，这样才能应用于自己的电路，有利于进行电路的裁剪和扩展。

　　首先对电路原理图有一个总体的了解，划分出各个功能模块，如电源模块，控制器模块，存贮器模块，音频模块，GPRS模块等。各个模块逐一分析，最后统一起来看就可大体了解电路所要实现的功能了。最好熟练掌握常见或者常用的单元电路的原理，如电源模块，稳压模块，存贮器模块等，常用的芯片，如：7805，7812等。

　　要将自己所要设计的电路划分成几个模块，这样分别设计在不同的原理图里，最后进行整合。电路中有信号输入时，各个基本点的电压是多少，电流是多少，要有个粗略的估计。对于有放大器，R、L、C的电路，要看是否是振荡电路，放大电路，还是整形电路等。进行自我分析和自我设计后，就会对电路的基本原理有多了解和掌握了，对自己在以后的设计中积累了设计与调试的经验。

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电阻器的15个典型应用电路

纯电阻电路

纯电阻电路是指电路中只含有电阻元件的电路，电路中能量的转化是从电能转化到另一种能量，二者是一一对应的关系。例如：白炽灯、电炉、熨斗等都可以看作纯电阻电路。在纯电阻电路中欧姆定律和焦耳定律成立。然而任何一种电路都可以简化为串联或并联电路。

（1）纯电阻串联电路

如图3-30所示，电路中有两个电阻R1和R2，两个电阻头尾相连，这种连接方式就是串联。在这种电路中，为了便于分析，要抓住阻值大的电阻进行着力分析，如果电路中某个电阻的阻值远小于其他电阻的阻值，那么这个电阻就可以忽略不计，可以看成该电阻两个端点间是由导线接通的。

图3-30　纯电阻串联电路

（2）纯电阻并联电路

如图3-31所示，电路中两个电阻R1和R2并排连接，构成了并联电路。在这种电路中，如果某个电阻的阻值远大于其他电阻的阻值，那么此电阻器就可以忽略不计。这点与串联电路正好相反。

电阻分压电路

在分压电路中，电阻分压电路是最基本的分压电路。有时候电路中也会有电容、二极管、晶体管等电子元器件构成分压电路。分压电路有两个关键点：一个是输入端，另一个是输出端。

如图3-32所示，电路中输入电压Ui加在电阻R1和R2上，输出电压UO为串联电路中电阻R2上的电压，这种连接方式的电路就称为分压电路。

图3-31　纯电阻并联电路

图3-32　电阻分压电路

电阻分流电路

如图3-33所示，电阻R1与R2并联，电路中流经R2的总电流被R1分担了一部分，这种类型的电路就是分流电路。如果电阻R2是其他电子元器件，那么R1就为该元器件分担了电流，从而防止过大电流通过该元器件，对其起到保护作用。所以R1又称分流保护电阻。

电阻隔离电路

（1）典型电阻隔离电路

如图3-34所示，是典型电阻隔离电路，电路中电阻R1将电路中A、B两点隔离，使两点的电压大小不等，但是这两点之间还是通路，而这样的电路就称为隔离电路，这种情况也是最简单的隔离电路。

图3-33　电阻分流电路

图3-34　典型电阻隔离电路

（2）自举电路中电阻隔离电路

如图3-35所示，是自举电路中实用电阻隔离电路，它能提高大信号下的半周信号幅度，电路中的Rl就是隔离电阻。

电路中，R1用来将B点的直流电压与直流工作电压+V隔离，使B点直流电压有可能在某瞬间超过+V。

图3-35　电阻隔离电路

（3）信号源电阻隔离电路

如图3-36所示是信号源电阻隔离电路。电路中的信号源1放大器通过R1接到后级放大器输入端，信号源2放大器通过R2接到后级放大器输入端，信号源放大器输出端通过R1和R2合并成一路。如果电路中没有R1和R2这两个电阻，那么信号源1放大器的输出电阻就成为信号源2放大器负载的一部分，信号源2放大器的输出电阻就成为信号源1放大器负载的一部分，这样两个信号源放大器之间就会相互影响，不利于电路的稳定工作。

图3-36　信号源电阻隔离电路

加了隔离电阻R1和R2后，两个信号源放大器的输出端之间就被隔离开，两个信号源放大器输出的信号电流可以不流入对方的放大器输出端，而更好地流到后级放大器输入端，实现电路的隔离作用，这样两个信号源放大器之间就不会相互影响。

电流变化转换成电压变化的电路

在电子电路中，为数不少的情况需要电路中电流的变化转换成相同的电压变化，这时可以用电阻电路来完成。

晶体管的集电极负载电阻电路

如图3-37所示，该图是运用电阻将电流变化转换成电压变化的典型电路，这也是晶体管的集电极负载电阻电路。

当电流流过R1时，在R1上产生电压降，使R1的下端电压发生改变。电路中“R1上的电压”加上“A点电压”就是“+V”，当电阻R1阻值一定，流过R1的电流增大时，在R1上的电压降增大，VT1集电极电压下降；当流过R1的电流减小时，在R1上的电压降减小，VT1集电极电压升高。

音量调节限制电阻电路和阻尼电阻电路

（1）音量调节限制电阻电路

音量调节限制电阻电路是使音量控制的范围受到限制的一种常见的电路，在这种电路的限制之下音量不能调到最大，也不能调到最小。这一电路用在一些特殊的音量控制场合，防止由于音量控制不当造成对其他电路工作状态的影响。

如图3-38所示，该图就是音量调节限制电阻电路。

图3-37　晶体管的集电极负载电阻电路

图3-38　音量调节限制电阻电路

当RP1调到最下端时音量不能达到最小（相比于没有R2时的电路），因为电阻R2上存在一些信号电压降，而这一信号电压降经RP1动片被送到了后面的放大器，所以电路无法将音量关死，达到限制最小音量的目的。

当RP1调到最上端时音量不能达到最大（相比于没有R1时的电路），因为电阻R1上存在一些信号电压降，达到限制最大音量的目的。

（2）阻尼电阻电路

图3-39所示为阻尼电阻电路，电路中的L1和C1并联，构成了LC谐振电路，阻尼电阻R1与之并联在这一电路上。

图3-39　阻尼电阻电路

L1和C1谐振电路中，谐振电路的品质因数Q值（一种表征谐振特性的参数）越大，谐振信号能量损耗越小。由于电阻对振荡信号存在损耗作用，因此加入阻尼电阻R1后，Q值会减小。R1阻值越小，对谐振信号能量的损耗越大，Q值越小，反之则越大。

电阻消振和负反馈电阻电路

（1）电阻消振电路

在放大器电路中，如果存在电路设计不合理等因素会出现高频或超高频的啸叫，这种现象称为振荡，消除这种有害振荡的电路称为消振电路。

图3-40所示为电阻消振电路，电路中的R1称为消振电阻，它通常接在放大管基极回路中，或两级放大器电路之间，而电阻R1的作用就是用来消耗可能产生的高频振荡信号能量，从而达到消振目的。

（2）负反馈电阻电路

如图3-41所示为晶体管偏置电路中的负反馈电阻电路，这是一个比较常见的负反馈电阻电路，这种电路是应用很广、种类很多、分析较困难的电路。图中电阻R1接在VT1基极与集电极之间，基极是VT1的输入端，集电极是VT1的输出端，VT1工作在放大状态，是一个放大器。当一个元器件（电阻）接在一个放大器输入端与输出端之间时，该元器件就构成了反馈电路，电路中的R1就是馈电阻，R1就与之构成了负反馈电路。当晶体管VT1工作在放大状态时，需要给VT1基极加上一个大小合适的直流电压，以便VT1产生一个大小适当的基极电流，电阻R1提供基极回路电流，电流通过R2，然后通过R1回到基极。

图3-40　电阻消振电路

图3-41　负反馈电路

恒流录音电阻电路

如图3-42所示为恒流录音电阻电路。其中R1是恒流录音电阻，HD1是录音磁头，从图中可以看出，它是录音输出放大器的负载。

图3-42a中，录音磁头是录音输出放大器的负载，由于录音磁头是一个电感性负载，当频率升高时，它的感抗会增大，这样当录音信号电压一定时，显然流过录音磁头的高频信号电流小于低频信号电流，将造成高频录音信号的损耗。为此，要求录音电流不能随录音信号频率的高低变化而变化，这由恒流录音电阻电路来完成。

在录音输出放大器输出回路中串联一个电阻R1，R1称为恒流录音电阻。在加入R1之后，录音输出放大器的负载阻抗为恒流电阻R1的阻值与录音磁头感抗之和（Z=R1+XL）。在电路设计时，令R1的阻值远大于（5倍以上）录音磁头的最大感抗XL（XL是最高录音信号频率下的感抗），这样其阻抗值也就约等于R1的电阻值（即Z≈R1）。

图3-42　恒流录音电阻电路

热敏电阻开水自动报警电路

如图3-43所示为PTC热敏电阻开水自动报警电路。电路中，S1为电源开关，R2是PTC热敏电阻器，用来监测水温。A1是二输入四与非门CMOS集成电路。B为蜂鸣器，在得到驱动信号后可以发出蜂鸣声。

接通电源后，S1接通，电路进入工作状态。当水温较低时，热敏电阻器R2阻值较小，集成电路A1的⑩脚上直流电压较低，不足以使集成电路A1内部的振荡器工作，此时蜂鸣器B不工作。

图3-43　热敏电阻开水自动报警电路

当水开了之后，热敏电阻器R2阻值已增大许多，即集成电路A1的⑥脚上直流电压高于阈值电压，使集成电路A1内部的振荡器工作，此时集成电路A1的⑥脚输出信号，驱动蜂鸣器B发出声响进行报警，表示水已烧开。

气敏电阻自动监测电路

气敏电阻是一种半导体敏感元件，它是利用半导体材料对气体的吸附而使自身电阻率发生变化的机理从而进行测量的元件。制作气敏电阻的氧化物半导体材料主要有SnO2、ZnO及Fe2O3等。为了提高某种气敏元件对某些气体成分的选择性和灵敏度，材料中还掺入催化剂，它们的添加物质不同，能检测的气体也不同。

如图3-44所示为气敏电阻监测电路。其中Ut为气敏电阻的加热电源，U+为气敏电阻的测量电源。

图3-44　气敏电阻监测电路

工作原理：该设备中传感器连接加热丝，在室温下吸收某种气体后，其电导率变化不大，输出电压很小且几乎不变。若保持气体浓度不变，输出电压随温度升高而增大，即该气敏元件的电导率变化很大，灵敏度大幅提高。因此气敏电阻工作时必须加热，它能烧去气敏元件上附着的油污、尘埃等，起到清洗作用，并加速被测气体的吸附、脱出过程。

光敏电阻控制电路

如图3-45所示为一种光控开关电路，这一光控开关电路通常在一些楼道、路灯等公共场所会用到。它的主要功能元件就是光敏电阻，它在天黑时会自动开灯，天亮时自动熄灭。电路中，VS1是晶闸管，R1是光敏电阻器。

图3-45　光控开关电路

当光线亮时，光敏电阻器R1阻值小，220V交流电压经VD1整流后的单向脉冲性直流电压在RP1和Rl分压后的电压小，加到晶闸管VS1门极的电压小，这时晶闸管VS1不能导通，所以灯HL回路无电流，灯不亮。

当光线暗时，光敏电阻器Rl阻值大，RP1和Rl分压后的电压大，加到晶闸管VS1门极的电压大，这时晶闸管VS1进入导通状态，所以灯HL回路有电流流过，灯点亮。

湿敏电阻应用电路

湿敏电阻是一种对环境湿度敏感的元件，它的电阻值能随着环境相对湿度的变化而变化。湿敏电阻器应用电路广泛应用于洗衣机、空调器、录音机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面，以作湿度检测和湿度控制用。

图3-46所示为湿度传感电路。电路中，R2是湿敏电阻器，A1是一个电压比较器集成电路，A2是CPU。

图3-46　湿度传感电路

电压比较器集成电路：当A1的⑤脚直流电压大于⑥脚直流电压时，⑦脚输出高电平给集成电路A2的⑦脚。当A1的⑤脚直流电压低于⑥脚直流电压时，⑦脚输出低电平给集成电路A2的⑦脚。由此可知，集成电路A1的⑦脚输出状态由⑤脚和⑥脚之间的相对电压高低决定。

集成电路A1的⑥脚上接有基准电压，所谓基准电压就是一个电压大小恒定的直流电压，即集成电路A1的⑥脚直流电压大小是不变的。

电阻R1和R2构成对+5V直流电压的分压电路，其分压输出的直流电压加到集成电路A1的⑤脚上。当相对湿度不大时，湿敏电阻器R2阻值比较大，这时集成电路A1的⑤脚直流电压大于⑥脚直流电压，⑦脚输出高电平给集成电路A2的⑦脚。当相对湿度较大时，湿敏电阻器R2阻值比较小，这时集成电路A1的⑤脚直流电压小于⑥脚直流电压，⑦脚输出低电平给集成电路A2的⑦脚。

磁敏电阻应用电路

图3-47所示为磁敏电阻应用电路，电路中R1和R2是磁敏电阻器，A1是电压比较器。电路中R3和R4构成了一个直流电压的分压电路，而输出电压通过电阻R6加到了集成电路A1的②号脚上，称为基准电压。

当磁场发生改变时，磁敏电阻R1、R2分压电路的输出电压大小也随之变化，这一变化的电压通过电阻R5加到集成电路A1的①脚，A1的输出端③脚电压的大小也随着做相应的变化，这一变化经C1耦合得到输出信号U0。

图3-47　磁敏电阻应用电路

压敏电阻应用电路

压敏电阻应用电路即电路浪涌和瞬变防护时的电路。对于压敏电阻的应用连接，大致可分为四种类型：电源线之间或者和大地之间的连接、负荷中的连接、接点之间的连接、半导体器件的保护连接。而在生活中最具有代表性的使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲等情况下对电子产品起保护作用。

图3-48所示为开关电源交流输入回路瞬变抑制器中的压敏电阻器电路。电路中R1是压敏电阻器，当电路中电压出现峰值时，压敏电阻可以抑制掉该电压，R1的阻值迅速减小，几乎可以看成一根导线直接导通状态，从而起到保护电路的作用。

图3-48　压敏电阻应用电路

可变电阻典型应用电路

1.晶体管偏置电路中可变电阻电路

如图3-49所示为可变电阻的分压偏置电路，电路中晶体管VT1构成高频放大器，RP1、R1和R2构成分压偏置电路。分压电路的输出电压大小由RP1、Rl和R2三个电阻的阻值大小决定，Rl和R2是固定电阻，调节可变电阻器RP1，进而调节VT1静态工作电流的大小，电流的大小决定着VT1是否能工作在最佳状态。

图3-49　可变电阻分压偏置电路

2.立体声平衡控制可变电阻电路

如图3-50所示为音响放大器中的左、右声道增益平衡调整电路。电路中的RP1是可变电阻器，与R1串联。

音响电路中，对于双声道放大器而言，严格要求左、右声道放大器增益相等（平衡），但是电路元器件的离散性导致左、右声道放大器增益不可能相等。为了保证左、右声道放大器的增益相等，需要设置左、右声道增益平衡调整电路，简称立体声平衡电路。

在右声道电路中，R2的阻值确定，使右声道放大器增益固定。以右声道放大器增益为基准，改变RP1阻值，使左声道放大器的增益等于右声道放大器的增益，就能实现左、右声道放大器的增益相等。

图3-50　可变电阻应用电路

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