电路识图6-单元电路的基本分析方法

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电路识图6-单元电路的基本分析方法 [复制链接]

如果把元器件比作细胞，那么单元电路就是器官，掌握了各种单元电路的分析方法，才能够看懂整个电路图。

分析单元电路可以按照以下步骤进行。

一、弄清楚单元电路的作用与功能

分析单元电路首先应了解单元电路的作用与功能，这从整机电路方框图中很容易搞清楚。单元电路种类众多，可分为模拟电路、数字电路、电源电路等几大类。

1、模拟电路

模拟电路是处理、传输或产生模拟信号的电路。常见的模拟单元电路有：放大器、振荡器、电压跟随器、有源滤波器、电压比较器、调制电路、解调电路等，它们各自具有独特的作用与功能。如放大器的作用是对输入信号进行放大（电压放大、电流放大、功率放大等）；振荡器的作用是产生信号电压（正弦波或其它波形）电压跟随器的作用是阻抗变换和缓冲；有源滤波器的作用是限制通过信号的频率（低通、高通、带通、带阻等）。调制电路的作用是将信号电压调制到载频上（调幅、调频、调相等）；检波或鉴频电路的作用是从已调载频中解调出信号电压；电压比较器的作用是比较两个电压的大小等。

2、数字电路

数字电路是处理、传输、或产生数字信号的电路。常见的数字单元电路有：门电路（与门、或门、非门等）；触发器（双稳态触发器、单稳态触发器、施密特触发器等）、多谐振荡器、计数器、编码器、译码器、寄存器、移位寄存器以及存储器和运算电路等。不同的数字单元电路具有不同的作用与功能，如门电路的作用是实现基本的逻辑控制；触发器的作用是对数字信号进行变换、存储或处理；计数器的的作用是对输入脉冲按一定规则进行计数；译码器的作用是将一种数码转换为另一种数码；运算电路的作用是完成逻辑运算或算术运算等。

3、电源电路

电源电路是为其它电路提供工作电源或实现电源转换的电路。常见的电源单元电路有：整流电路、滤波电路、稳压电路、恒流电路、电源变换电路等。它们具有不同的作用与功能。如整流滤波电路的作用是将交流电变换为直流电；稳压电路的作用是提供稳定的工作电压；恒流源电路的作用是提供恒定的电流；逆变电路的作用是将直流电变换为交流电；直流变换电路的作用是将一种直流电变换为另一种直流电等。

二、弄清楚输入信号与输出信号的关系

除了振荡器等信号产生电路外，一般单元电路都有信号输入端和信号输出端，单元电路按照其既定的作用与功能，对输入信号进行处理、加工或变换，然后输出。特定的单元电路器输出信号与输入信号之间存在特定的函数关系。弄清楚输入信号与输出信号的关系，对于分析单元电路十分重要，特别是许多专用集成电路构成的单元电路，更是只能从输入信号与输出信号的关系上来加以分析。

1、放大单元电路

放大单元电路的输出信号复读是输入信号幅度的若干倍，其它特征不变。其中，同相放大器输出信号与输入信号相位相同，反相放大器输出信号与输入信号相位相反，如下图所示。电压跟随器可理解为放大倍数为1的放大器，衰减器可以理解为放大倍数为负数的放大器。

2、滤波单元电路

滤波单元电路的输入信号中只有符合要求的特定频率部分能够到达输出端，不符合的部分则被滤除。例如，高通滤波器只允许频率高于转折频率的信号通过，低通滤波器只允许频率低于转折频率的信号通过，带通滤波器至允许频率处于高转折频率和低转折频率之间的信号通过，带阻滤波器只允许低于低转折频率和高于高转折频率的信号通过，如下图所示。

3、调制单元电路

调制单元电路一般具有两个输入端和一个输出端，两个输入信号分别是调制信号和载频信号，输出信号是含有输入调制信号信息的载频信号。调制方式主要有调幅、调频、调相等。下图中a）所示为调幅电路示意图，b）所示为调频电路示意图。解调单元电路则正好相反，输入的是含有调制信号信息的载频信号，输出的是调制信号，载频已被滤除。

4、数字单元电路

数字单元电路的输出信号与输入信号之间的关系符合其逻辑表达式和真值表，可运用逻辑代数进行分析。

5、信号发生单元电路

信号发生单元电路一般没有输入端而只有输出端，向外提供特定的输出信号。有些信号发生电路具有控制端，用以对振荡信号进行参数调节或振荡控制。

三、掌握常见的单元电路的结构特点

很多常见的单元电路，如放大器、振荡器、电压跟随器、电压比较器、有源滤波器等，往往具有特定的电路结构，掌握常见的单元电路的结构特点，对于看图识图会有很大的帮助。

1、放大单元电路的结构特点

放大单元电路的结构特点是具有一个输入端和一个输出端，在输入端与输出端之间是晶体管或集成运放等放大器件，如下图所示。有些放大器具有负反馈。如果输出信号是由晶体管发射极引出，则是射极跟随器电路。

2、振荡单元电路的结构特点

振荡单元电路的结构特点是没有对外的电路输入端，晶体管或集成运放的输出端与输入端之间接有一个具有选频功能的正反馈网络，将输出信号的一部分正反馈到输入端以形成振荡。下图中a)所示为晶体管振荡器，晶体管VT的集电极输出的信号，由变压器T倒相后正反馈到其基极，T的初级线圈L1与C2组成选频回路，决定电路的振荡频率，图b)所示为集成运放振荡器，在集成运放IC的输出端与同相输入端之间，接有R1，C1，R2，C2，组成的桥式选频反馈回路，IC输出信号的一部分经桥式选频回路反馈到其输入端，振荡频率由选频回路的R1，C1，R2，C2，的值决定。

3、差动放大器和电压比较器的结构特点

差动放大器和电压比较器这两个单元电路的结构特点类似，都具有两个输入端和一个输出端，如下图所示，所不同的是，差动放大器电路中，集成运放IC的输出端与反相输入端之间接有一个反馈电阻R3，使IC工作于线性放大状态，输出信号是两个输入信号差值某一倍数，如下图a）所示。电压比较器中，集成运放IC的输出端与输入端之间没有反馈电阻，使IC处于开关状态，此时放大倍数不起作用，输出信号只能是1或者0.如下图b）所示。

4、滤波单元电路的结构特点

滤波单元电路的结构特点是含有电容器或电感器等具有频率函数的元件，有源滤波器还含有晶体管或集成运放等有源器件，在有源器件的输出端与输入端之间接有反馈元件。由于电感器比较笨重，有源滤波器通常使用电容器作为滤波元件，如下图所示。高通滤波器电路中电容器接在信号通路，低通滤波器电路中电容接在旁路或负反馈回路；带通滤波器在信号通路和负反馈回路中都有电容器。

四、分别画出交流和直流等效电路

放大器、振荡器、有源滤波器等单元电路都包含交流回路和直流回路，并且互相交织在一起，有些元器件只在一个回路中起作用，有些元器件在两个回路中都起作用，为了更方便更清晰地分析单元电路，可以分别画出其交流等效电路和直流等效电路。

1、交流等效电路

交流等效电路是单元电路处理交流信号的通路。对于交流信号而言，电路图中的耦合电容和旁路电容都视为短路；电源对交流的阻抗很小，且电源两端并接有大容量的滤波电容，也视为短路，这样便可以绘出其交流等效电路。例如，下图a)所示为晶体管放大电路，按照上述方法会出的交流等效电路如图b)所示。

2、直流等效电路

直流回路为单元电路提供正常工作所必需的电源，对于直流信号而言，电路图中所有电容均视为开路，很容易即可绘出其直流等效电路图，如下图a)所示为晶体管放大器的电路，c)为其直流等效电路。直流回路为晶体管VT提供直流工作电源并确定合适的静态工作点。