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电路设计资料

第一部分电路设计心得

基本所有芯片的电源和地之间都要接电容，一般接个104就行，而对供给电源的电路，要在输出电压前加一个二极管和电容，减小负载电路对电源电路的影响

1）三端稳压器输出电压要接电阻到地

2）电路需要考虑温度系数，高的负温度系数可以用电阻的正温度性来补偿

3）绘制PCB板时，过孔不应过大，过大则孔间电容电感太大，静电特性差

4）整流二极管1N4007的应用

5）注意观察稳压管输入电压是否已经经过滤波及旁路，如果已经有了，则无需再次滤波及旁路

6）信号需要上下拉的原因很多，但也不是个个都要拉。

上下拉电阻拉一个单纯G^w,_™?

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ÏÔ<¬的输入信号，电流也就几十微安以下，但拉一个被驱动了的信号，其电流将达毫安G^w,_™?

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ÏÔ<¬级，现在的系统常常是地址数据各32位，可能还有244/245隔离后的总线及其它信号G^w,_™?

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ÏÔ<¬，都上拉的话，几瓦的功耗就耗在这些电阻上了

7）大部分存储器的功耗在片选有效时（不论OE和WE如何）将比片选无效时大10G^w,_™?

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ÏÔ<¬0倍以上，所以应尽可能使用CS来控制芯片，并且在满足其它要求的情况下尽可能缩G^w,_™?

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ÏÔ<¬短片选脉冲的宽度。

8）总的来说去耦电容越多电源当然会更平稳，但太多了也有不利因素：

浪费成G^w,_™?

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ÏÔ<¬本、布线困难、上电冲击电流太大等。

去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。

这应该是他们的本质区别。

9）模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。

总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。

控制系统应采用一点接地。

一般情况下高频电路就近多点接地。

低频电路中，布线和元件间的电感不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此常以一点作为接地点。

频率在1MHz可用1点接地，10M以上多点接地。

。

10）交流地与信号地不能共用。

由于在一段电源地线的两点间会有数MV甚至几v电压对低电平信号电路来说是个很大的干扰，因此必须加以隔离和防止。

11）为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术

12）在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。

我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地，而不是直接连在一起。

这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜等处理时，就会方便得多。

附带提示一下，这样的场合，有时也会用电感或者磁珠等来连接。

13）放大器（如4558和5532）大都工作在闭环状态,所以要求闭环后不能自激.运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。

内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。

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第二部分

半导体导电特性

一、导体、绝缘体和半导体

    自然界的各种物质就其导电性能来说、可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。

    导体具有良好的导电特性，常温下，其内部存在着大量的自由电子，它们在外电场的作用下做定向运动形成较大的电流。

因而导体的电阻率很小，只有

金属一般为导体，如铜、铝、银等。

    绝缘体几乎不导电，如橡胶、陶瓷、塑料等。

在这类材料中，几乎没有自由电子，即使受外电场作用也不会形成电流，所以，绝缘体的电阻率很大，在

以上。

    半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、硒等，它们的电阻率通常在

之间。

半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。

如纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率约为

，若按百万分之一的比例掺入少量杂质（如磷）后，其电阻率急剧下降为

，几乎降低了一百万倍。

半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。

二、本征半导体的导电特性

    常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。

所谓单晶，是指整块晶体中的原子按一

定规则整齐地排列着的晶体。

非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。

    一、本征半导体的原子结构

半导体锗和硅都是四价元素，其原子结构示意图如图Z0102所示。

它们的最外层都有4个电子，带4个单位负电荷。

通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核，如图Z0101所示。

    惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性。

    二、本征激发

    一般来说，共价键中的价电子不完全象绝缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子。

    理论和实验表明：

在常温（T＝300K）下，硅共价键中的价电子只要获得大于电离能EG（=1.1eV）的能量便可激发成为自由电子。

本征锗的电离能更小，只有0.72eV。

    当共价键中的一个价电子受激发挣脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称为"空穴"。

当空穴出现时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来使该价电子原来所在共价键中出现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再出现新的空穴。

价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相反。

为了区别于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正点荷的载流子。

    电子一空穴对

    本征激发

    复合：

当自由电子在运动过程中遇到空穴时可能会填充进去从而恢复一个共价键，与此同时消失一个"电子一空穴"对，这一相反过程称为复合。

    动态平衡：

在一定温度条件下，产生的"电子一空穴对"和复合的"电子一空穴对"数量相等时，形成相对平衡，这种相对平衡属于动态平衡，达到动态平衡时"电子一空穴对"维持一定的数目。

    可见，在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而金属导体中只有自由电子一种载流子，这也是半导体与导体导电方式的不同之处。

三、杂质半导体的导电特性

    本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。

半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。

根据掺入杂质性质的不同，杂质半导

体分为N型半导体和P型半导体两种。

    一、N型半导体

    在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的5价元素，例如磷，则磷原子就取代了硅晶体中少量的硅原子，占据晶格上的某些位置。

如图Z0103所示。

    由图可见，磷原子最外层有5个价电子，其中4个价电子分别与邻近4个硅原子形成共价键结构，多余的1个价电子在共价键之外，只受到磷原子对它微弱的束缚，因此在室温下，即可获得挣脱束缚所需要的能量而成为自由电子，游离于晶格之间。

失去电子的磷原子则成为不能移动的正离子。

磷原子由于可以释放1个电子而被称为施主原子，又称施主杂质。

    在本征半导体中每掺入1个磷原子就可产生1个自由电子，而本征激发产生的空穴的数目不变。

这样，在掺入磷的半导体中，自由电子的数目就远远超过了空穴数目，成为多数载流子（简称多子），空穴则为少数载流子（简称少子）。

显然，参与导电的主要是电子，故这种半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。

    二、P型半导体

    在本征半导体硅（或锗）中，若掺入微量的3价元素，如硼，这时硼原子就取代了晶体中的少量硅原子，占据

晶格上的某些位置，如图Z0104所示。

由图可知，硼原子的3个价电子分别与其邻近的3个硅原子中的3个价电子组成完整的共价键，而与其相邻的另1个硅原子的共价键中则缺少1个电子，出现了1个空穴。

这个空穴被附近硅原子中的价电子来填充后，使3价的硼原子获得了1个电子而变成负离子。

同时，邻近共价键上出现1个空穴。

由于硼原子起着接受电子的作用，故称为受主原子，又称受主杂质。

    在本征半导体中每掺入1个硼原子就可以提供1个空穴，当掺入一定数量的硼原子时，就可以使半导体中空穴的数目远大于本征激发电子的数目，成为多数载流于，而电子则成为少数载流子。

显然，参与导电的主要是空穴，故这种半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。

1.直观检查法；2.电压测量法；3.电流测量法4.电阻的在路测量方法；5.晶体二极管的在路测量方法；6.晶体三极管的在路测量方法；7.替换法；8.并联法；9.干扰信号注入法；10.信号注入检测法；11.示波器检测法

电路图是电子技术的语言。

看不懂电路图犹如“文盲”，也就无法深入地学习和掌握电子技术。

因此，广大初学者都迫切地希望能掌握看懂电路图的基本功。

为了满足大家的要求，五六电子网将刊出《怎样看电路图讲座》，以供电子爱好者学习参考。

内容分两大部分，第一部分介绍电路图中经常出现的元器件和基本电路；第二部分是以常见的家用电器为例，具体说明它们的工作原理和阅读电路图的方法。

   本讲座力求写得深入浅出，通俗易懂，理论联系实际。

初学者只要逐篇细心读下去，再配合学习一些电子技术初级知识的读物，就一定能掌握阅读电路图的方法，学会电子技术的共同语言，进一步掌握电子技术。

   我们诚恳地欢迎广大网友提出宝贵意见，以便互通信息，提高讲座质量，更好地为广大初学者服务。

   电子设备中有各种各样的图。

能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。

电路图有两种，一种是说明模拟电子电路工作原理的。

它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。

这种图长期以来就一直被叫做电路图。

另一种是说明数字电子电路工作原理的。

它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。

为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。

除了这两种图外，常用的还有方框图。

它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。

   一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。

所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。

有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容，本刊近期已作了很多介绍，因此在讲座中不再重复介绍。

本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。

电阻器与电位器

   符号详见图1所示，其中（a）表示一般的阻值固定的电阻器，（b）表示半可调或微调电阻器；（c）表示电位器；（d）表示带开关的电位器。

电阻器的文字符号是“R”，电位器是“RP”，即在R的后面再加一个说明它有调节功能的字符“P”。

   在某些电路中，对电阻器的功率有一定要求，可分别用图1中（e）、（f）、（g）、（h）所示符号来表示。

   还有几种特殊电阻器的符号，第1种是热敏电阻符号，热敏电阻器的电阻值是随外界温度而变化的。

有的是负温度系数的，用NTC来表示；有的是正温度系数的，用PTC来表示。

它的符号见图（i），用θ或t°来表示温度。

它的文字符号是“RT”。

第2种是光敏电阻器符号，见图1（j），有两个斜向的箭头表示光线。

它的文字符号是“RL”。

第3种是压敏电阻器的符号。

压敏电阻阻值是随电阻器两端所加的电压而变化的。

符号见图1（k），用字符U表示电压。

它的文字符号是“RV”。

这三种电阻器实际上都是半导体器件，但习惯上我们仍把它们当作电阻器。

第4种特殊电阻器符号是表示新近出现的保险电阻，它兼有电阻器和熔丝的作用。

当温度超过500℃时，电阻层迅速剥落熔断，把电路切断，能起到保护电路的作用。

它的电阻值很小，目前在彩电中用得很多。

它的图形符号见图1

（1），文字符号是“RF”。

电容器的符号

   详见图2所示，其中（a）表示容量固定的电容器，（b）表示有极性电容器，例如各种电解电容器，（c）表示容量可调的可变电容器。

（d）表示微调电容器，（e）表示一个双连可变电容器。

电容器的文字符号是C。

电感器与变压器的符号

   电感线圈在电路图中的图形符号见图3。

其中（a）是电感线圈的一般符号，（b）是带磁芯或铁芯的线圈，（c）是铁芯有间隙的线圈，（d）是带可调磁芯的可调电感，（e）是有多个抽头的电感线圈。

电感线圈的文字符号是“L”。

   变压器的图形符号见图4。

其中（a）是空芯变压器，（b）是滋芯或铁芯变压器，（c）是绕组间有屏蔽层的铁芯变压器，（d）是次级有中心抽头的变压器，（e）是耦合可变的变压器，（f）是自耦变压器，（g）是带可调磁芯的变压器，（h）中的小圆点是变压器极性的标记。

送话器、拾音器和录放音磁头的符号

   送话器的符号见图5（a）（b）（c），其中（a）为一般送话器的图形符号，（b）是电容式送话器，（c）是压电晶体式送话器的图形符号。

送话器的文字符号是“BM”。

  拾音器俗称电唱头。

图5（d）是立体声唱头的图形符号，它的文字符号是“B”。

图5（e）是单声道录放音磁头的图形符号。

如果是双声道立体声的，就在符号上加一个“2”字，见图（f）。

扬声器、耳机的符号

   扬声器、耳机都是把电信号转换成声音的换能元件。

耳机的符号见图5（g）。

它的文字符号是“BE”。

扬声器的符号见图5（h），它的文字符号是“BL”。

接线元件的符号

   电子电路中常常需要进行电路的接通、断开或转换，这时就要使用接线元件。

接线元件有两大类：

一类是开关；另一类是接插件。

（1）开关的符号

   在机电式开关中至少有一个动触点和一个静触点。

当我们用手扳动、推动或是旋转开关的机构，就可以使动触点和静触点接通或者断开，达到接通或断开电路的目的。

动触点和静触点的组合一般有3种：

①动合（常开）触点，符号见图6（a）；②动断（常闭）触点，符号是图6（b）；③动换（转换）触点，符号见图6（c）。

一个最简单的开关只有一组触点，而复杂的开关就有好几组触点。

   开关在电路图中的图形符号见图7。

其中（a）表示一般手动开关；（b）表示按钮开关，带一个动断触点；（c）表示推拉式开关，带一组转换触点；图中把扳键画在触点下方表示推拉的动作；（d）表示旋转式开关，带3极同时动合的触点；（e）表示推拉式1×6波段开关；（f）表示旋转式1×6波段开关的符号。

开关的文字符号用“S”，对控制开关、波段开关可以用“SA”，对按钮式开关可以用“SB”。

（2）接插件的符号

   接插件的图形符号见图8。

其中（a）表示一个插头和一个插座，（有两种表示方式）左边表示插座，右边表示插头。

（b）表示一个已经插入插座的插头。

（c）表示一个2极插头座，也称为2芯插头座。

（d）表示一个3极插头座，也就是常用的3芯立体声耳机插头座。

（e）表示一个6极插头座。

为了简化也可以用图（f）表示，在符号上方标上数字6，表示是6极。

接插件的文字符号是X。

为了区分，可以用“XP”表示插头，用“XS”表示插座。

继电器的符号

   因为继电器是由线圈和触点组两部分组成的，所以继电器在电路图中的图形符号也包括两部分：

一个长方框表示线圈；一组触点符号表示触点组合。

当触点不多电路比较简单时，往往把触点组直接画在线圈框的一侧，这种画法叫集中表示法，如图9（a）。

当触点较多而且每对触点所控制的电路又各不相同时，为了方便，常常采用分散表示法。

就是把线圈画在控制电路中，把触点按各自的工作对象分别画在各个受控电路里。

这种画法对简化和分析电路有利。

但这种画法必须在每对触点旁注上继电器的编号和该触点的编号，并且规定所有的触点都应该按继电器不通电的原始状态画出。

图9（b）是一个触摸开关。

当人手触摸到金属片A时，555时基电路输出（3端）高电位，使继电器KR1通电，触点闭合使灯点亮使电铃发声。

555时基电路是控制部分，使用的是6伏低压电。

电灯和电铃是受控部分，使用的是220伏市电。

   继电器的文字符号都是“K”。

有时为了区别，交流继电器用“KA”，电磁继电器和舌簧继电器可以用“KR”，时间继电器可以用“KT”。

电池及熔断器符号

   电池的图形符号见图10。

长线表示正极，短线表示负极，有时为了强调可以把短线画得粗一些。

图10（b）是表示一个电池组。

有时也可以把电池组简化地画成一个电池，但要在旁边注上电压或电池的数量。

图10（c）是光电池的图形符号。

电池的文字符号为“GB”。

熔断器的图形符号见图11，它的文字符号是“FU”。

二极管、三极管符号

   半导体二极管在电路图中的图形符号见图12。

其中（a）为一段二极管的符号，箭头所指的方向就是电流流动的方向，就是说在这个二级管上端接正，下端接负电压时它就能导通。

图（b）是稳压二极管符号。

图（c）是变容二极管符号，旁边的电容器符号表示它的结电容是随着二极管两端的电压变化的。

图（d）是热敏二极管符号。

图（e）是发光二极管符号，用两个斜向放射的箭头表示它能发光。

图（f）是磁敏二极管符号，它能对外加磁场作出反应，常被制成接近开关而用在自动控制方面。

二极管的文字符号用“V”，有时为了和三极管区别，也可能用“VD”来表示。

   由于PNP型和NPN型三极管在使用时对电源的极性要求是不同的，所以在三极管的图形符号中应该能够区别和表示出来。

图形符号的标准规定：

只要是PNP型三极管，不管它是用锗材料的还是用硅材料的，都用图13（a）来表示。

同样，只要是NPN型三极管，不管它是用锗材料还是硅材料的，都用图13（b）来表示。

图13（c）是光敏三极管的符号。

图13（d）表示一个硅NPN型磁敏三极管。

晶闸管、单结晶体管、场效应管的符号

   晶闸管是晶体闸流管或可控硅整流器的简称，常用的有单向晶闸管、双向晶闸管和光控晶闸管，它们的符号分别为图14中的（a）（b）（c）。

晶闸管的文字符号是“VS”。

   单结晶体管的符号见图15。

   利用电场控制的半导体器件，称为场效应管，它的符号如图16所示，其中（a）表示N沟道结型场效应管，（b）表示N沟道增强型绝缘栅场效应管，（c）表示P沟道耗尽型绝缘栅场效应管。

它们的文字符号也是“VT”。

前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。

一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。

其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。

好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。

同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。

因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。

   按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。

下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。

让我们从电源电路开始。

一、电源电路的功能和组成

   每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。

电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。

常见的家用电器中多数要用到直流电源。

直流电源的最简单的供电方法是用电池。

但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。

   电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220伏市电变换成直流电，应该先把220伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。

有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。

因此整流电源的组成一般有四大部分，见图1。

其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。

二、整流电路

   整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

（1）半波整流

   半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。

在交流电正半周时VD导通，负半周时VD截止，负载R上得到的是脉动的直流电

（2）全波整流

   全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图2（b）。

负载RL上得到的是脉动的全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。

   （3）全波桥式整流

   用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图2（c）。

负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。

   （4）倍压整流

   用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。

图2（d）是一个二倍压整流电路。

当U2为负半周时VD1导通，C1被充电，C1上最高电压可接近1.4U2；当U2正半周时VD2导通，C1上的电压和U2叠加在一起对C2充电，使C2上电压接近2.8U2，是C1上电压的2倍，所以叫倍压整流电路。

三、滤波电路

   整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。

（1）电容滤波

   把电容器和负载并联，如图3（a），正半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。

（2）电感滤波

   把电感和负载串联起来，如图3（b），也能滤除脉动电流中的交流成分。

   （3）L、C滤波

   用1个电感和1个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母“L”，被称为L型，见图3（c）。

用1个电感和2个电容的滤波电路因为象字母“π”，被称为π型，见图3（d），这是滤波效果较好的电路。

   （4）RC滤波

   电感器的成本高、体积大，所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成RC滤波电路。

同样，它也有L型，见图3（e）；π型，见图3（f）。

 四、稳压电路

   交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动，因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。

（1）稳压管并联稳压电路

   用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压