模拟电子电路“读图”

苏州工业园区工业技术学校 赵金龙

模拟电子电路“读图”

苏州工业园区工业技术学校 赵金龙

结合声光双控节能灯电路，介绍模拟电子电路“读图”的一般思路和步骤，分为了解用途、化整为零、分析功能、统观整体等四步。

电子电路“读图”；声光双控节能灯电路；思路和步骤

所谓“读图”，就是对电子电路进行分析。“读图”能力体现了对所学知识的综合应用能力。通过“读图”，开阔视野，可以提高调高评价性能优劣的能力和系统集成的能力，为电子电路在实际工程中的应用提供有益的帮助。

在分析电子电路时，首先将整个电路分解成具有独立功能的几个部分，进而弄清每一部分电路的工作原理和主要功能，然后分析各部分电路之间的联系，从而得出整个电路所具有的功能和性能特点，必要时再进行定量计算。

“读图”的一般思路和步骤分为：了解用途、化整为零、分析功能、统观整体。下面以声光双控节能灯电路为例。电路原理图如下。

1 了解用途

了解用途，即了解所读电路用于何处及所起的作用。通常，对于已知电路均可根据其使用场合大概了解其主要功能，有时还可以了解到电路的主要性能指标。

声光双控节能灯电路广泛应用于楼梯照明灯的自动控制。白天光线强，该灯始终处于关闭状态，一到晚上，该灯只要收到一个突发声响（如脚步声、击掌声），灯就自动点亮，而后延迟一段时间又会自动熄灭，达到节能的目的。

2 化整为零

化整为零即将所读电路分解为若干具有独立功能的部分。一般按照信号的传输方向，分解电路。由于电源部分独立性较强，单独分析。

声光双控节能灯电路可分为声控电路、光控电路、单稳态延时电路、驱动电路和电源电压电路。

2.1 声控电路

声控元件采用压电陶瓷片HTD，在电路中，它作为声-电换能元件，将声响信号转换为电信号后，通过电容C3耦合到V1、V2组成的直接耦合双管放大器进行放大。调节RP1可改变放大器的增益，用以改变声控灵敏度。放大后的负脉冲信号经C5去触发555集成块组成的单稳态延时电路，达到控制负载的目的。

2.2 光控电路

光控电路主要元器件有V3、V4、R7、R9。

在白天，光照强度较强，光敏三极管V4的b、c级间呈现低阻态，为V3提供较大的偏置电流，使其饱和导通。此时，V3的集电极即555集成块的强制复位端4脚被强制为低电平，555集成块处于复位状态，使其输出端3脚恒为低电平，双向晶闸管无触发电流而关断，灯泡H熄灭。因此，白天不管声控信号有多强，555集成块3脚始终为低电平，晶闸管关断，达到白天停止照明的目的。

晚间，光线明显减弱，光敏三极管V4的b、c级间呈现高阻态，使V3截止，555集成块复位端4脚为高电平，退出复位状态，电路状态受声控电路控制。

2.3 单稳态延时电路

单稳态电路有555集成块、R5、RP2、R6、C6组成。稳态时，555集成块3脚输出低电平。当其2脚触发端得到一个负脉冲时（即楼道声响较强），555电路进入暂稳态，其3脚输出高电平，该高电平触发双向晶闸管导通，灯泡H发光。同时，电源经R6对C6进行充电，当C6端电位升至2Vcc/3时，电路又自动恢复到初始稳定状态，3脚输出低电平，晶闸管因失去触发电压而关断，灯泡H熄灭，控制电路暂稳态结束，进入稳态，等待下次触发脉冲来临。

2.4 驱动电路

驱动电路有R8、VS5元器件。VS5与灯泡H串联，交流电220V加在串联电路上，这里晶闸管VS5起到开关控制作用，当555集成块3脚为低电平时，VS5截止，灯泡熄灭；当555集成块3脚为高电平时，VS5导通，灯泡点亮。

2.5 电源电压电路

电源电压电路元器件有C1、R1、VD6、VD7、VD8、C2。电路采用电容降压、半波整流。其工作原理是利用降压电容C1在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流，并降低输出电压。VD6是整流二极管，VD7在负脉冲时为电容放电提供回路。整流后的电压经VD8稳压、C2滤波后供给整个电路工作。泄放电阻R1与降压电容C1并联，用于断电后泄放C1上储存的电荷。对于理想电容器，电流流经时并不产生功耗，流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率，因而能够实现较高功率的电压转换。与变压器降压相比，电容降压电路体积小、能耗低、成本低，但缺点是所用的电源与220V不隔离，有安全隐患。通电试验前，通过电压比1:1变压器接到市电上。

3 分析功能

分析功能，即选择合适的方法分析每部分电路的工作原理和功能。通过分析，能够识别电路的类型，定性或定量分析电路的性能、参数。从而确定整个电路的功能和性能。

这里，重点分析声控放大电路、暂稳态延时电路和电容降压电路。

3.1 判断声控放大电路反馈类型

声控放大电路主要元器件有V1、V2、RP1。它们构成了一个负反馈放大电路，其中V1、V2组成直接耦合两级放大器， RP1为反馈电阻，可改变放大器的增益。采用“瞬时极性法”分析反馈类型（正/负反馈）。假设输入信号极性为上正下负，即V1基极为“+”，集电极倒相后为“—”，由于采用直接耦合，V2基极输出为“—”，发射极为“一”，通过RP1反馈至V1基极为“—”。可判断该反馈为负反馈。接着，采用放大器输入和输出端“短路法”确定是电压/流和串/并联反馈。若放大器输入端短路，即V1基极短路，则反馈信号消失，说明为并联型。若放大器输出端短路，即V2集电极短路，则反馈信号不消失，说明是电流反馈。综上所述，该放大电路采用的是电流并联负反馈，反馈元件为RP1。用相同的方法可以判断V2发射极电阻R4也为反馈电阻，属于电流串联负反馈，用来稳定放大器工作点。

3.2 定量分析暂稳态延时时间

以555时基集成块为核心，加上外围元件R5、RP2、R6、C6，构成了暂稳态延时电路。暂稳态延时时间有R6、C6决定。估算公式为：

τ=1.1 R6×C6=1.1×200KΩ×100μF=22S。通过改变R6、C6参数，可以改变延时时间。

R5和RP2组成分压电路，为555集成块的触发提供一个开门阈值电平，调节RP2，使触发端2脚的电压略大于Ucc/3，使3脚输出低电平。当2脚一旦出现负脉冲信号时，2脚电平低于Ucc/3，3脚输出高电平，电路处于暂稳态。

适当调节RP2，可以改变控制灵敏度。定量分析：V2脚=UCC×RP2下/（R6+RP2）。

3.3 电容降压电流估算

已知C1 为0.47μF，交流输入为220V/50Hz。容抗Xc=1 /（2πf C）= 1/（2*3.14*50*0.47*10-6）= 6.75KΩ。流过电容器C1 的充电电流最大值为：Ic = U / Xc = 220 /6.75KΩ = 32.6mA。

VD8为稳压二极管，型号是2CW56，参数27mA/7～8.5V。

4 统观整体

统观整体，首先将每部分电路用框图表示，然后根据信号走向把各部分框图连接起来，得到整个电路框图。本电路组成框图如下。

在白天，不管声控信号有多强，555集成块4脚低电平，强制复位，3脚输出低电平，双向晶闸管截止，灯泡熄灭。

在晚上，无光照，当外界有较强声响时，555集成电路工作在暂稳态，3脚输出高电平，双向晶闸管导通，灯泡点亮，延时一段时间后熄灭。

应当指出，“读图”时，应首先分析电路主要组成部分的功能和性能，然后再对次要部分进一步分析。对不同水平的读者和具体电路，分析步骤也不尽相同。本文期望给广大电子技术学习者和爱好者提供有益的参考。

[1]童诗白,华成英主编．模拟电子技术基础[M]．高等教育出版社,2001．

[2]陈锦燕主编．无线电调试工手册[M]．江苏科学技术出版社,2007．

[3]张龙兴主编．电子技术基础[M]．高等教育出版社,2000．

[4]陈有卿,叶桂娟主编．555时基电路原理、设计与应用[M]．电子工业出版社,2007．

赵金龙,教育硕士,高级讲师,现供职于江苏省苏州工业园区工业技术学校。