分享硬件工程師必備的電路分析方法

作為從事硬件設(shè)計(jì)工作的工程師，首先要有過硬的基本功，要能對(duì)有技術(shù)參數(shù)的電路原理圖進(jìn)行總體了解，能進(jìn)行劃分功能模塊，找出信號(hào)流向，確定元件作用。

電路圖是人們?yōu)榱搜芯亢凸こ痰男枰?，用約定的符號(hào)繪制的一種表示電路結(jié)構(gòu)的圖形。通過電路圖可以知道實(shí)際電路的情況。這樣我們?cè)诜治鲭娐窌r(shí)，就不必把實(shí)物翻來覆去地琢磨，而只要拿著一張圖紙就可以了。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，也可以從容地紙上或電腦上進(jìn)行，確認(rèn)完善后再進(jìn)行實(shí)際安裝，通過調(diào)試、改進(jìn)，直至成功。我們更可以應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行電路的輔助設(shè)計(jì)，甚至進(jìn)行虛擬的電路實(shí)驗(yàn)，大大提高工作效率。

電路圖分析的方法：需要掌握分析常用電路的幾種方法，熟悉每種方法適合的電路類型和分析步驟。

1．交流等效電路分析法。首先畫出交流等效電路，再分析電路的交流狀態(tài)，即：電路有信號(hào)輸入時(shí)，電路中各環(huán)節(jié)的電壓和電流是否按輸入信號(hào)的規(guī)律變化、是放大、振蕩，還是限幅削波、整形、鑒相等；

2．直流等效電路分析法。畫出直流等效電路圖，分析電路的直流系統(tǒng)參數(shù)，搞清晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)和偏置性質(zhì)，級(jí)間耦合方式等。分析有關(guān)元器件在電路中所處狀態(tài)及起的作用。例如：三極管的工作狀態(tài)，如飽和、放大、截止區(qū)，二極管處于導(dǎo)通或截止等；

3．頻率特性分析法。主要看電路本身所具有的頻率是否與它所處理信號(hào)的頻譜相適應(yīng)。粗略估算一下它的中心頻率，上、下限頻率和頻帶寬度等，例如：各種濾波、陷波、諧振、選頻等電路；

4．時(shí)間常數(shù)分析法。主要分析由 R、L、C 及二極管組成的電路、性質(zhì)。時(shí)間常數(shù)是反映儲(chǔ)能元件上能量積累和消耗快慢的一個(gè)參數(shù)。

電子電路圖的分類：常遇到的電子電路圖有原理圖、方框圖、裝配圖和印版圖等。

1 原理圖

原理圖就是用來體現(xiàn)電子電路的工作原理的一種電路圖，又被叫做“電原理圖”。這種圖由于它直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，所以一般用在設(shè)計(jì)、分析電路中。分析電路時(shí)，通過識(shí)別圖紙上所畫的各種電路元件符號(hào)以及它們之間的連接方式，就可以了解電路的實(shí)際工作情況。

2 方框圖

方框圖是一種用方框和連線來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。從根本上說，這也是一種原理圖。不過在這種圖紙中，除了方框和連線幾乎沒有別的符號(hào)了。

它和上面的原理圖主要的區(qū)別就在于原理圖上詳細(xì)地繪制了電路的全部的元器件和它們連接方式，而方框圖只是簡(jiǎn)單地將電路安裝功能劃分為幾個(gè)部分，將每一個(gè)部分描繪成一個(gè)方框，在方框中加上簡(jiǎn)單的文字說明，在方框間用連線（有時(shí)用帶箭頭的連線）說明各個(gè)方框之間的關(guān)系。

所以方框圖只能用來體現(xiàn)電路的大致工作原理，而原理圖除了詳細(xì)地表明電路的工作原理外，還可以用來作為采集元件、制作電路的依據(jù)。

3 裝配圖

它是為了進(jìn)行電路裝配而采用的一種圖紙，圖上的符號(hào)往往是電路元件的實(shí)物的外形圖。我們只要照著圖上畫的樣子，依樣畫葫蘆地把一些電路元器件連接起來就能夠完成電路的裝配。這種電路圖一般是供初學(xué)者使用的。

裝配圖根據(jù)裝配模板的不同而各不一樣，大多數(shù)作為電子產(chǎn)品的場(chǎng)合，用的都是下面要介紹的印刷線路板，所以印板圖是裝配圖的主要形式。

4 印板圖
印板圖的全名是“印刷電路板圖”或“印刷線路板圖”，它和裝配圖其實(shí)屬于同一類的電路圖，都是供裝配實(shí)際電路使用的。

印刷電路板是在一塊絕緣板上先覆上一層金屬箔，再將電路不需要的金屬箔腐蝕掉，剩下的部分金屬箔作為電路元器件之間的連接線，然后將電路中的元器件安裝在這塊絕緣板上，利用板上剩余的金屬箔作為元器件之間導(dǎo)電的連線，完成電路的連接。

由于這種電路板的一面或兩面覆的金屬是銅皮，所以印刷電路板又叫“覆銅板”。印板圖的元件分布往往和原理圖中大不一樣。

這主要是因?yàn)?，在印刷電路板的設(shè)計(jì)中，主要考慮所有元件的分布和連接是否合理，要考慮元件體積、散熱、抗干擾、抗耦合等等諸多因素。綜合這些因素設(shè)計(jì)出來的印刷電路板，從外觀看很難和原理圖完全一致，而實(shí)際上卻能更好地實(shí)現(xiàn)電路的功能。

隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在印刷線路板的制作技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展;除了單面板、雙面板外，還有多面板，已經(jīng)大量運(yùn)用到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、航天事業(yè)等許多領(lǐng)域。

在上面介紹的四種形式的電路圖中，電原理圖是最常用也是最重要的，能夠看懂原理圖，也就基本掌握了電路的原理，繪制方框圖，設(shè)計(jì)裝配圖、印板圖這都比較容易了。

掌握了原理圖，進(jìn)行電器的維修、設(shè)計(jì)，也是十分方便的。因此，關(guān)鍵是掌握原理圖。

電路圖的組成：電路圖主要由元件符號(hào)、連線、結(jié)點(diǎn)、注釋四大部分組成。

1. 元件符號(hào)：表示實(shí)際電路中的元件，它的形狀與實(shí)際的元件不一定相似，甚至完全不一樣。但是它一般都表示出了元件的特點(diǎn)，而且引腳的數(shù)目都和實(shí)際元件保持一致。

2. 連線：表示的是實(shí)際電路中的導(dǎo)線，在原理圖中雖然是一根線，但在常用的印刷電路板中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊。就像收音機(jī)原理圖中的許多連線在印刷電路板圖中并不一定都是線形的，也可以是一定形狀的銅膜。

3. 結(jié)點(diǎn)：表示幾個(gè)元件引腳或幾條導(dǎo)線之間相互的連接關(guān)系。所有和結(jié)點(diǎn)相連的元件引腳、導(dǎo)線，不論數(shù)目多少，都是導(dǎo)通的。

4. 注釋：在電路圖中是十分重要的，電路圖中所有的文字都可以歸入注釋—類。細(xì)看以上各圖就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在電路圖的各個(gè)地方都有注釋存在，它們被用來說明元件的型號(hào)、名稱等等。

若不知電路的作用，可先分析電路的輸入和輸出信號(hào)之間的關(guān)系。如信號(hào)變化規(guī)律及它們之間的關(guān)系、相位問題是同相位，或反相位。電路和組成形式，是放大電路，振蕩電路，脈沖電路，還是解調(diào)電路。

電器修理、電路設(shè)計(jì)的工作人員都是要通過分析電路原理圖，了解電器的功能和工作原理，才能得心應(yīng)手開展工作的。會(huì)劃分功能塊，能按照不同的功能把整機(jī)電路的元件進(jìn)行分組，讓每個(gè)功能塊形成一個(gè)具體功能的元件組合，如基本放大電路，開關(guān)電路，波形變換電路等。

審核編輯 黃昊宇