電氣維修方法論第十五篇（電路的工作原理）

為提高查找故障源的效率，電路需要從工作原理的角度進行分類并掌握其本質(zhì)特征和規(guī)律，有利于判斷獨立電路好壞（內(nèi)因）。電路工作原理包含核心元件及主回路狀態(tài)、伏安特性和電磁變化、控制方式、外部端口等因素。

電路中核心元件及主回路連接線路決定其特征，其伏安特性及各種物理變換決定其規(guī)律，共同描述電路工作原理。電路工作原理與電氣元件的結(jié)構(gòu)布局無關(guān)，相同電路有多種結(jié)構(gòu)布局形式。通常用電氣原理圖和原理仿真圖由整體到細節(jié)描述電路工作原理。

電路的本質(zhì)特征

電路中電氣元件分為核心電氣元件和輔助電氣元件，核心電氣元件組成主回路實現(xiàn)主要電氣功能，輔助電氣元件組成輔助回路為主電路提供工作條件。核心元件和主回路連接線路就是電路本質(zhì)特征。

電氣元件之間連接方式有獨立、串聯(lián)、并聯(lián)、星狀、樹狀、總線、環(huán)形和網(wǎng)狀等，不同連接方式產(chǎn)生不同的電氣功能。電路按照信號傳輸方向分為單向電路和雙向電路，按照輸入和輸出信號數(shù)量分為單進單出、多進單出、單進多出和多進多出。通電后判斷電路是否正常工作，單向電路的判斷價值高于雙向電路、單輸入高于多輸入、單輸出高于多輸出。

電路標準模型通常由工作電源、主回路（包括輸入、處理、輸出）、控制回路（包括采樣、控制、反饋和人機交互）、保護回路和通訊回路組成。工作電源為電路提供電能。主回路輸入、處理和輸出電信號，實現(xiàn)電路主要功能?？刂苹芈吠ㄟ^采樣、控制和反饋電信號保持電路正常狀態(tài)，實時顯示電路狀態(tài)，方便干涉電路運行。保護回路保護電路避免損壞。通訊回路實現(xiàn)不同電路之間的信息交換。

電路的本質(zhì)規(guī)律

電路分為單元電路和復(fù)合電路。單元電路是實現(xiàn)單一電氣功能的閉合電路，通用性強和耦合度?。ㄝ斎胼敵龆丝谏伲?。通常用輸入輸出伏安特性描述單元電路的本質(zhì)規(guī)律。復(fù)合電路由多個單元電路組成，能實現(xiàn)電氣設(shè)備所需要完整電氣功能。通常用功能框圖描述復(fù)合電路的本質(zhì)規(guī)律。

電路主回路的伏安特性和內(nèi)外部電磁能轉(zhuǎn)換（如電磁運動、機械運動、熱運動、光運動和化學(xué)運動等）就是電路本質(zhì)規(guī)律。電路分析中的概念和重要定理歸納總結(jié)如下：

基爾霍夫定律的基爾霍夫電壓定律（KVL）和基爾霍夫電流定律（KCL）是電路中電壓和電流所遵循的基本規(guī)律。

KVL：沿著閉合回路所有元件兩端的電勢差（電壓）的代數(shù)和等于零，ΣU=0。屬于電場是閉合有源場在電路中的具體體現(xiàn)。

KCL：所有進入某節(jié)點的電流總和等于所有離開這節(jié)點的電流總和，ΣI=0。屬于電場能量守恒在電路中的具體體現(xiàn)。

基爾霍夫定律是分析和計算復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，用于系統(tǒng)求解各種電路參數(shù)。

電源轉(zhuǎn)換通過電壓源和電流源相互變換可以簡化和處理復(fù)雜的電路。

單獨電壓源或單獨電流源對單獨負載如果能提供等值的電壓，電流和功率，則這兩個電源對此負載是等效的，換言之，即如果兩個電源的外特性相同，則對任何外電路它們都是等效的。具有等效條件的電源互為等效電源。在電路中用等效電源互相置換后，不影響外電路的工作狀態(tài)。

兩個電路等效必須使兩個電路的對外電特性相同。兩個電路內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)及參量都已發(fā)生變化，所以內(nèi)部并不等效。

多個含電源支路作串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)時，就其兩端來說可以簡化為一個電壓源或一個電流源。與電壓源相串聯(lián)的電阻可看作為電壓源的內(nèi)阻；與電流源并聯(lián)的電阻可看作為電流源的內(nèi)阻。理想電壓源和理想電流源不能互相等效。

疊加原理可以解決多個電源作用一個線性電路的電壓、電流參數(shù)（不可用于功率疊加）。

對于任意線性電路，由多個獨立電源共同作用所引起的響應(yīng)等于這些獨立電源分別單獨作用時所引起響應(yīng)的代數(shù)和。不起作用的電流源可視為開路，不起作用的電壓源可視為短路。疊加定理是線性電路線性性質(zhì)的體現(xiàn)。

戴維南和諾頓定理主要解決復(fù)雜電路中的一端口參數(shù)變化電路。

戴維南定理：含獨立電源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)N，就端口特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)。電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡(luò)在負載開路時的電壓Uoc；電阻R0是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨立電源為零值時所得單口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。

諾頓定理：含獨立源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)N，就端口特性而言，可以等效為一個電流源和電阻的并聯(lián)。電流源的電流等于單口網(wǎng)絡(luò)從外部短路時的端口電流Isc；電阻R0是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨立源為零值時所得網(wǎng)絡(luò)N0的等效電阻。

交流電和直流電是電能的兩種形式。直流發(fā)電機、化學(xué)電池和太陽能電池產(chǎn)生直流電能。交流發(fā)電機將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)換為交流電能，其幅值大小和方向都隨時間而變化。因發(fā)電用電設(shè)備結(jié)構(gòu)比直流設(shè)備簡單、傳輸距離遠等優(yōu)點，交流電是實際生產(chǎn)生活中電能的主要形式。

交流電能包括最大幅值、初相位、頻率和波形四要素。如果波形為周期性的正弦波，稱為正弦交流電能，表示為i=Imsin（ωt+α）或u= Umsin（ωt+α）。式中i、u為交流電電流、電壓的瞬時值，Im、Um為交流電電流、電壓的最大值，ω為交流電的角頻率，α為交流電的初相位。如果頻率為50赫茲，又稱為工頻正弦交流電能（簡稱交流電），用相量描述其幅值和初相位，方便進行各種相量運算。

交流電的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。

消耗在電阻等元件上能源不可逆轉(zhuǎn)換的部分功率（如轉(zhuǎn)換為熱能、光能或機械能）稱為有功功率，用P表示，單位是W，表示電源在單位時間內(nèi)對外做功能力的大小。 平均功率為一個周期內(nèi)瞬時功率的平均值。

將電容或電感元件與交流電源往復(fù)交換的功率稱之為無功功率，用Q表示，單位是Var。電源的能量與電場或磁場能量在進行著可逆的能量轉(zhuǎn)換，沒有消耗功率，表示交流電源能量與電場或磁場能量交換的最大速率。

電源所提供的總功率稱之為視在功率，等于交流電路中電壓與電流的乘積，用S表示。單位為VA，包括有功功率和無功功率。

視在功率（S）、有功功率（P）及無功功率（Q）之間的關(guān)系，可以用功率三角形來表示，它是一個直角三角形，兩直角邊分別為Q與P，斜邊為S。S與P之間的夾角Ф為功率因數(shù)角（也是交流電路中電壓與電流之間的相位差），相位差Φ的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，功率因數(shù)也等于有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S 。

三相交流電的相線電壓、相線電流和三相電功率。

三相交流發(fā)電機同時發(fā)出三組除相位相差120度外其它都相同的正弦交流電。三相正弦交流電有星形和三角形兩種連接方式。星形連接把三相線圈3個尾端連接在一起作為公共端，由3個首端引出3條火線的連接方式，輸出電壓是相電壓為220V，輸出相電流和線電流相等。三角形連接把電機三相線圈每一相繞組首尾端依次順序相接的連接方式，輸出電壓是線電壓為380V，三角形連接相電壓和線電壓相等，線電流是相電流1.732倍。三相電功率為三組線圈功率之和。

阻抗、容抗、感抗：在包含電阻、電容和電感的電路中，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用復(fù)數(shù)Z表示，阻抗就是電阻、感抗和容抗的矢量和。交流電通過電容時電容極板上所帶電荷對交流電壓具有阻礙作用，簡稱為容抗，常用Xc表示。交流電通過電感時線圈上電動勢對交流電流具有阻礙作用，簡稱為感抗，常用Xl表示。

一階電路暫態(tài)分析三要素法：因為物體具有能量慣性（不能躍變），所以當(dāng)電路工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時電容存儲的電場能和電感存儲的磁場能也不能躍變。

對電路進行簡化（如電阻、電容和電感進行串并聯(lián)合并一個元件）后，只含有一個電容或電感元件（電阻無所謂）的電路叫一階電路。為了降低求解一階電路微分方程的難度，把電路分為初始狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)，分別用換路定律和基本方法求解電路初始狀態(tài)下的初始值y（0+）和穩(wěn)定狀態(tài)下的穩(wěn)定值y（∞），再求解時間常數(shù)τ=R0*C或τ=L/R0，通過公式y(tǒng)（t）=y（∞）+［y（0+）-y（∞）］*e^（-t/τ）;t≧0+;完成對一階電路的求解。

工作狀態(tài)：電路總是處在某個階段的某些狀態(tài)下。以人的正常響應(yīng)時間為參考，狀態(tài)分為穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)，短暫的暫態(tài)和極端的異態(tài)。暫態(tài)通常是幾種穩(wěn)態(tài)間相互轉(zhuǎn)換時的中間狀態(tài)。

電路運行過程中有多種不同的階段，但在同一時間內(nèi)電路只能處在一種階段中。通常分為以下幾種階段：

關(guān)閉階段：電路沒有獲得電能的階段，屬于穩(wěn)態(tài)。

工作階段：電路獲得電能并正在工作的階段，屬于穩(wěn)態(tài)。不同電路有不同的工作階段。

停止階段：電路獲得電能但停止工作的階段，屬于穩(wěn)態(tài)。

切換階段：電路在關(guān)閉、停止和工作三個階段之間相互轉(zhuǎn)換的階段，屬于暫態(tài)。

設(shè)置階段：控制電路工作于不同工作階段獲得不同輸出結(jié)果，屬于穩(wěn)態(tài)。通常是調(diào)整設(shè)置電路參數(shù)。

極限階段：電路處在超過極限參數(shù)的階段，屬于異態(tài)。常見的極限值有電壓極限值、電流極限值、頻率極限值、溫度極限值、機械強度極限值。電路在超過極限的狀態(tài)下工作容易損壞或縮短壽命，需要保護電路保證其長期穩(wěn)定工作。

能量變化：電場是有源場，電流從電源的正極沿電阻最小的路徑（跟路徑長短無關(guān)）回到電源的負極。因為絕緣層的電阻遠大于導(dǎo)線和電氣元件，所以絕大部分電流從電源正極出發(fā)通過導(dǎo)線和電氣元件返回電源負極形成閉合電路。因為導(dǎo)線電阻幾乎為零，所以電能消耗為很低。大部分電能消耗在電氣元件上，用以實現(xiàn)其電氣功能。如果電信號傳輸距離過長或分配過多會產(chǎn)生能量衰減，需要中繼放大提供電信號的強度。

全部由無源電氣元件組成的電路稱為無源電路，無源電路由輸入電信號提供工作需要的能量，從輸入和輸出端口的角度，無源電路可抽象為多路電信號輸入輸出端口的黑匣子。含有有源電氣元件的電路稱為有源電路，通常由提供電能的電源回路或電池，再加上無源電路組成。

除了少部分由電池或發(fā)電機供電的電路外，有源電路的電能多數(shù)來自電氣設(shè)備的電源模塊。電路中輸入信號、輸出信號、工作電源和控制信號都是電信號，不同子回路間都有自己的公共端，通常將所有子回路公共端連接在一起形成等電位公共端。如果等電位公共端和真實大地直接相連，稱這種等電位公共端為接地端，能夠屏蔽干擾信號、防靜電和防止觸電危險。如果等電位公共端不和真實大地直接相連，稱這種等電位公共端為參考地，如由電池提供電能的電路、模擬電路和數(shù)字電路的等電位公共端。有時不同子回路間因電位或阻抗不匹配、信號干擾等原因，公共端不能連接在一起，需要用光電隔離或電磁耦合辦法進行電氣隔離。

（一）基礎(chǔ)電路類

最簡單的經(jīng)典電路是手電筒電路，由電池、開關(guān)、導(dǎo)線和燈泡組成，電池提供電能，燈泡把電能轉(zhuǎn)換為光能，人控制開關(guān)接通或斷開電路，用導(dǎo)線把所有電氣元件串連起來構(gòu)成閉合電路。

這個電路雖然簡單，卻包含了電路完整功能：在人的控制（不能被控制的工具對人是沒有意義的）下將電能轉(zhuǎn)換為人需要的功能（照明）。

（二）模擬電路類

用幅值變化記錄信息的連續(xù)信號統(tǒng)稱為模擬信號，接收、處理或輸出模擬信號的電路稱為模擬電路。

放大電路

放大電路本質(zhì)特征是以三極管和場效應(yīng)管為核心元件，通過偏置電壓使其工作在放大狀態(tài)。本質(zhì)規(guī)律是能將微弱輸入電信號（指電壓、電流或功率的幅值）不失真的放大到需要幅值。放大電路常用于放大電信號，是模擬電路的基礎(chǔ)電路，很多模擬電路由放大電路演變而來。

三極管或場效應(yīng)管各引腳不同偏置電壓使放大電路處于不同工作狀態(tài)。通過增加負反饋回路降低放大倍數(shù)和縮窄頻率范圍，能提高放大電路穩(wěn)定性。

根據(jù)輸入回路和輸出回路公共端的不同，三極管放大電路有共發(fā)射極、共集電極、共基極三種電路連接形式，共發(fā)放大電路特征是電壓增益高，反相放大，輸入輸出阻抗一般。共集放大電路特征是電壓增益高，同相放大，輸入阻抗大，輸出阻抗小。共基放大電路特征是電壓增益高，同相放大，輸入阻抗小，輸出阻抗大。

場效應(yīng)管放大電路有共漏極、共源極、共柵極三種電路連接形式，共源放大電路特征是電壓增益高，反相放大，輸入阻抗大。共漏放大電路特征是電流增益為高，同相放大，輸入阻抗大，輸出阻抗低（用做阻抗變換）。共柵放大電路特征是電壓增益高，同相放大，輸入阻抗小。

鏡像差動放大電路連接形式由兩個鏡像對稱的共射單管放大電路組成。因為輸入電信號從兩個電路的輸入端輸入，輸出電信號為兩個電路的輸出電信號之差，所有輸入電信號和輸出電信號沒有公共端。基本差動放大電路可視為對兩個輸入電信號差值放大的電路，如果有干擾信號會對兩個輸入電信號產(chǎn)生相同干擾，通過二者之差把干擾信號抵消為零，達到抗共模干擾目的。

放大電路主要參數(shù)是放大倍數(shù)、輸出電流、輸入和輸出阻抗，極限參數(shù)是最大放大倍數(shù)和截止頻率（分為低截止和高截至頻率）。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表交流電壓檔測量放大電路輸入端和輸出端電壓幅值后，通過比較判斷其是否正常工作。

開關(guān)電路

開關(guān)電路本質(zhì)特征是三極管和場效應(yīng)管為核心元件，通過偏置電壓使其工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)。本質(zhì)規(guī)律是核心元件工作在“導(dǎo)通”和“斷開”兩種狀態(tài)，輸入和輸出電信號都是數(shù)字信號。開關(guān)電路常用于開關(guān)電信號，是數(shù)字電路的基礎(chǔ)電路，通過組合構(gòu)成各種邏輯門、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、存儲器等邏輯電路。

三極管輸入信號電壓高于基極b和發(fā)射極e間PN結(jié)電壓時處于飽和狀態(tài)。輸入信號電壓為零時處于截止?fàn)顟B(tài)。場效應(yīng)管柵源電壓VGS低于閾值電壓Vt時處于截止?fàn)顟B(tài)，柵源電壓VGS高于閾值電壓Vt 但低于源漏電壓VDS時，MOS管處于飽和區(qū)。因為開關(guān)電路飽和狀態(tài)時電阻很低、截止?fàn)顟B(tài)時電流為零，所以發(fā)熱低、能量轉(zhuǎn)換效率高。

開關(guān)電路主要參數(shù)是輸出功率、輸出電流。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表電壓檔測量開關(guān)電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

運放電路

運放電路本質(zhì)特征是以集成運放為核心元件。本質(zhì)規(guī)律是近似理想電壓放大器、具有“虛短”和“虛斷”特性。運放電路常用于電信號比較、放大或計算等電路中，是模擬信號處理電路的基礎(chǔ)電路，很多信號處理電路由運放電路演變而來。

運放供電方式分雙電源和單電源供電兩種。雙電源供電運放的輸入電壓通常在正電源電壓和負電源電壓之間，輸出電壓在零電位上下變化，如差動輸入電壓為零時輸出電壓也可置零。單電源供電運放，輸出電壓在電源與地之間變化。運放有反相A和同相B兩個輸入端，一個輸出端O。當(dāng)A端輸入電壓Ua時，輸出端電壓Uo與輸入電壓Ua反相。當(dāng)B端輸入電壓Ub時，輸出端電壓Uo與輸入電壓Ub同相。運放的輸出電壓Uo與兩個輸入電壓Ua和Ub之差成正比，Uo=A（Ua-Ub），其中A是運放在頻帶范圍內(nèi)的開環(huán)增益數(shù)。

運放在開環(huán)狀態(tài)下可作為比較器，Ua大于Ub時，Uo為高電平（真），Ua小于Ub時，Uo為低電平（假），實現(xiàn)各種邏輯判斷功能。

運放在輸出端和輸入端間用反饋電阻連接起來形成閉環(huán)放大器，連接正相輸入端成為正相放大器，連接反相輸入端成為反相放大器。兩個相同放大器并聯(lián)成為差分放大器。

運放結(jié)合電阻、電容組成反饋電路構(gòu)成各種模擬信號處理電路，能實現(xiàn)對輸入信號的加、減、乘、除、比例放大、微分或積分等數(shù)學(xué)運算。

利用運放“虛短”和“虛斷”特性簡化電路分析，運放在線性工作區(qū)其輸入與輸出端滿足一定函數(shù)關(guān)系時，具有“虛短”和“虛斷”特性，不在線性區(qū)工作就沒有。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表的電阻檔和電壓檔測量運放兩輸入端電壓，如果達到幾毫伏以上，可以判斷運放沒有工作在線性區(qū)或未正常工作。

濾波電路

濾波電路本質(zhì)特征是以濾波電容或電感等電抗元件為核心元件，連接形式有電容式、電感式和復(fù)式（LC型、π 型RC和π 型LC）等。本質(zhì)規(guī)律是能夠過濾掉或篩選出部分頻率范圍內(nèi)的電信號，通常含有電感的濾波電路幅頻特性較硬、過載能力強。通常濾波電路為無源電路，要消耗部分輸入電信號能量。

濾波電路按功能分為高通、低通、帶通或帶阻，高通濾波能通過頻率較高并阻止頻率較低的電信號，常用于獲取高頻電信號。低通濾波能通過頻率較低并阻止頻率較高的電信號，能讓整流后脈動直流電信號更平滑。帶通濾波能通過部分頻率范圍內(nèi)電信號，常用于選波電路中。帶阻濾波能過濾掉部分頻率范圍內(nèi)電信號，常用于陷波電路中。

濾波電路主要參數(shù)有通帶增益Avp、通帶截止頻率Fp。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表交流電壓檔測量放大電路輸入端和輸出端電壓幅值后，通過比較判斷其是否正常工作。

穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路本質(zhì)特征是由調(diào)壓功率元件（三極管或場效應(yīng)管）、調(diào)壓驅(qū)動單元、波動電壓檢測采樣和反相處理單元、濾波單元組成。本質(zhì)規(guī)律是在額定負載范圍內(nèi)能夠輸出不隨負載改變而變的恒定電壓，電路消耗電能來自輸入電能，調(diào)壓功率元件工作在放大狀態(tài)。穩(wěn)壓電路常用于為其它電路提供電能的電壓源，按工作原理分為串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓、三端穩(wěn)壓、TL431穩(wěn)壓和穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓等，其中穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路容易受溫度變化影響。

穩(wěn)壓電路主要參數(shù)是額定輸出功率和內(nèi)阻r。理想穩(wěn)壓電路具有內(nèi)阻r為零，輸出電壓不隨輸出電流、輸入電壓和環(huán)境溫度而改變。真實穩(wěn)壓電路內(nèi)阻r大于零，輸出電流存在極限范圍，輸出電壓有波動誤差、會隨環(huán)境溫度而改變。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表直流電壓檔測量穩(wěn)壓電路輸入端和輸出端電壓幅值，通過比較判斷其是否正常工作。

恒流電路

恒流電路本質(zhì)特征是由恒流功率元件（三極管或場效應(yīng)管）、調(diào)流驅(qū)動單元、波動電流檢測采樣和反相處理單元、濾波單元組成。本質(zhì)規(guī)律是在額定負載范圍內(nèi)能夠輸出不隨負載改變而變的恒定電流，電路消耗電能來自輸入電能，恒流功率元件工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。恒流電路常用于為其它電路提供電能的電流源。

恒流電路主要參數(shù)是額定輸出功率和內(nèi)阻r。理想恒流電路內(nèi)阻r為無限大，輸出電流不隨負載、環(huán)境溫度而改變。真實恒流電路內(nèi)阻r有限，輸出電流存在極限范圍，輸出電流有波動誤差、會隨環(huán)境溫度而改變。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表直流電流檔測量恒流電路輸入端和輸出端電流幅值，通過比較判斷其是否正常工作。

整流電路

整流電路本質(zhì)規(guī)律是以整流二極管或晶閘管為核心元件，按照輸出電流方向順序連接。本質(zhì)規(guī)律是能將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔堋榻档洼敵鲭妷翰▌有?，在輸出端增加低?a href="http://srfitnesspt.com/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器單元用于抑制或過濾掉直流脈動電流或電壓中的交流成分。整流電路分為單相整流和三相整流電路。

單相整流電路把單相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，分為半波整流、全波整流和橋式整流三種電路形式，三種整流電路輸出脈動直流電特性有所不同，半波整流電路輸出電壓為半周，脈動直流電頻率為50Hz；全波和橋式整流電路相同，輸出電壓為全周，脈動直流電頻率為100Hz。

三相整流電路把三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，分為三相半波整流、三相半控橋式整流和三相全控橋式整流電路三種。三相半波整流時直流脈動頻率為150Hz，三相橋式整流時直流脈動頻率是300Hz。

整流電路主要參數(shù)是輸入電壓和輸出電流。先斷電用萬用表二極管檔測量整流電路中二極管正反阻值，再在電路通電狀態(tài)下，用交流電壓檔和直流電壓檔測量輸入端、輸出端電壓幅值，通過比較判斷其是否正常工作。

倍壓整流電路

倍壓整流電路本質(zhì)特征是以二極管和電容為核心元件，將多個二極管首尾順序連接、相鄰兩個二極管首尾連接電容。本質(zhì)規(guī)律是利用電容兩端電壓不能突變原理，將低壓交流電通過二極管整流后形成脈沖直流電分別貯存到對應(yīng)電容中，最后按極性相加串接起來，獲得高于輸入電壓的直流高壓。倍壓整流電路按輸出電壓是輸入電壓倍數(shù)分為二倍壓、三倍壓與多倍壓等，常用于某些需要高電壓、小電流的電路中。

倍壓整流電路主要參數(shù)是輸入電壓、放大倍數(shù)和輸出電流。在電路通電狀態(tài)下，通常用高壓電壓表測量輸出端電壓值，通過比較判斷其是否正常工作。

逆變電路

逆變電路本質(zhì)特征是以成對功率三極管、場效應(yīng)管或晶閘管為核心元件，按電流方向順序連接。本質(zhì)規(guī)律能把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔?，是整流電路的逆電路。逆變電路用變壓器將低壓交流電轉(zhuǎn)換為220V交流電并輸出，還能隔離交流電中直流成分，應(yīng)用于把蓄電池、太陽能電池等直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源供其它電氣設(shè)備使用。逆變電路分為單相逆變電路和三相逆變電路。

單相逆變電路把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟涣麟?，工作方式是以相位?80°讓同一相上下兩支橋臂交替導(dǎo)電，各相導(dǎo)電相位差為120°，依次對外輸出單相交流電。根據(jù)直流側(cè)儲能元件形式的不同分為電流型逆變電路和電壓型逆變電路。電流型逆變器給并聯(lián)負載供電，又稱為并聯(lián)諧振逆變器。電壓型逆變器給串聯(lián)負載供電，又稱為串聯(lián)諧振逆變器。

三相逆變電路把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟?，三相電壓型橋式逆變電路工作方式是依次以相位?80°讓同一相上下兩支橋臂交替導(dǎo)電，各相導(dǎo)電相位差為120°，在任一瞬間三個橋臂同時導(dǎo)通，每次換流都在同一相的上下兩支橋臂之間進行，依次對外輸出三相交流電。

逆變電路按電流波形可分為正弦逆變電路和非正弦逆變電路。前者輸出電流為正弦波，開關(guān)損耗較大，工作頻率較低。后者輸出電流為方波，開關(guān)損耗較小，工作頻率較高。

逆變電路主要參數(shù)是輸出功率和輸出電壓。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表二極管檔、交流電壓檔和直流電壓檔測量逆變電路二極管、晶閘管和輸入端、輸出端電壓幅值，通過比較判斷其是否正常工作。

震蕩電路

振蕩電路本質(zhì)特征是以放大單元和帶通濾波單元為核心，用帶通濾波單元將已放大輸出信號的部分頻段正反饋至放大單元輸出端。本質(zhì)規(guī)律是能夠產(chǎn)生幅值和方向呈周期性變化的振蕩電信號。震蕩電路能產(chǎn)生不同頻率的交流電信號，廣泛運用在自動控制、無線通訊等電路中，大功率高頻振蕩還用于渦流金屬加工。

理想振蕩電路要求電路阻抗Z為零，理想電感L和理想電容C組成的諧振單元只進行電磁能相互轉(zhuǎn)化，不對外輻射電磁波，能量消耗為零。真實震蕩電路用帶通濾波單元作選頻器，震蕩過程中能量損耗要用放大單元補充才能維持連續(xù)震蕩。振蕩電路的頻率由選頻器中電容C和電感L決定，固有頻率為f=1/（2*π*sqrt（L*C））諧振單元。按電路結(jié)構(gòu)分為反饋型振蕩電路和負阻型振蕩電路。

正弦波振蕩電路分為LC振蕩電路、RC振蕩電路、石英晶體振蕩電路、陶瓷濾波電路和聲表面濾波電路等。按信號波形分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。為方便使用，將震蕩電路封裝為震蕩集成電路，具有體積小、使用方便、工作穩(wěn)定等特點。震蕩電路主要參數(shù)是輸出頻率。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表頻率檔測量震蕩電路輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

自舉電路

自舉電路本質(zhì)特征是以開關(guān)單元和倍壓整流單元為核心，由二極管、電容和電感組成升壓單元。本質(zhì)規(guī)律是利用電容兩端電壓不能突變原理，利用自舉升壓二極管向電容充電，再讓電容存儲電壓和電源電壓疊加，從而獲得高于電源電壓的直流電壓，廣泛運用于需要高于電源電壓（如只有單電源甲乙類功放）的電路中。

自舉電路充電時開關(guān)單元導(dǎo)通后通過二極管（防止電容對地放電）和電感（控制充電速度）向電容充電，完成后開關(guān)單元斷開將電容端電壓和工作電源疊加向負載放電，實現(xiàn)將低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟姷墓δ?，部分自舉電路輸出電壓高于電源電壓數(shù)倍。自舉電路輸出電壓和功率與電容和電感容量成正比，開關(guān)頻率和充電電流越大充電時間越短。

自舉電路開關(guān)分為三極管、場效應(yīng)管或運放。自舉電路主要參數(shù)有升壓倍數(shù)和輸出電流。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表測量自舉電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

耦合電路

耦合電路本質(zhì)特征是以耦合元件為核心元件，分布在不同獨立電路之間。本質(zhì)規(guī)律是提高各獨立電路之間信息交換的效率。不同獨立電路輸入輸出阻抗不同，需要耦合電路對其進行阻抗匹配，提高電信號單向傳輸效率、降低噪聲干擾。常用耦合電路分為直接耦合、阻容耦合、光電耦合和變壓器耦合等。

耦合電路主要參數(shù)有耦合效率和非線性度。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表測量耦合電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

隔離電路

隔離電路本質(zhì)特征是以隔離元件為核心元件，分布在不同獨立電路之間。本質(zhì)規(guī)律是獨立電路之間不能直接電氣連接，但能交換信息，保護核心電路，避免相互電磁干擾。常用隔離方式有電容、光電（光耦或紅外線）、電磁（變壓器、磁耦合器、霍爾元件）或機械隔離（接觸或繼電器）等。

各獨立電路公共端之間存在電位差，隔離電路能隔斷相互間電氣連接，但不影響信息交換。模擬和數(shù)字電路采用電容、光電或電磁方式相互隔離后能降低模擬和數(shù)字信號間相互干擾，強信號和弱信號采用電容、光電或電磁方式相互隔離能減少強信號對弱信號干擾，高壓電路和低壓電路采用電磁或機械方式相互隔離能提高用電安全等級，交流電路和直流電路采用電磁或機械方式相互隔離能保證電路運行穩(wěn)定。

隔離電路主要參數(shù)有最大安全電壓和隔離度。在電路通電狀態(tài)下，通常用萬用表測量隔離電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

（三）數(shù)字電路類

邏輯代數(shù)中用“0”和“1”組成二進制數(shù)表示數(shù)據(jù)，其它數(shù)值（如十進制數(shù)、十六進制數(shù)）轉(zhuǎn)換為等值二進制數(shù)后能進行算術(shù)、邏輯和比較等運算。各種字母、漢字、運算符號、命令和控制代碼等信息通過編碼轉(zhuǎn)換成二進制代碼方便保存。數(shù)字電路用離散電信號“低”和“高”代替“0”和“1”進行編碼形成數(shù)字信號，方便處理和存儲數(shù)據(jù)。當(dāng)輸入信號組合符合邏輯關(guān)系后數(shù)字電路才能輸出正確信號。不需要時鐘同步就能實現(xiàn)其邏輯功能的數(shù)字電路稱為組合邏輯電路，其基礎(chǔ)單元是門電路。需要時鐘同步才能實現(xiàn)其邏輯功能的數(shù)字電路稱為時序邏輯電路，其基礎(chǔ)單元是觸發(fā)器。數(shù)字電路是計算機系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)字電路已集成化和標準化（如40、45、74等系列數(shù)字電路）。

門電路

門電路本質(zhì)特征是：以開關(guān)電路反相功能為基礎(chǔ)形成非門，多個并聯(lián)二極管陰極合并形成或門，多個并聯(lián)二極管陽極合并形成與門，門電路屬于多端輸入單端輸出電路。本質(zhì)規(guī)律是能對離散電信號實現(xiàn)與、或和非等基本邏輯運算，輸出值由本次輸入值決定?；鹃T電路（與、或和非門）通過組合形成與非門、或非門、異或門、異或非門、加減法器、編譯碼器和鎖存器等組合邏輯電路。

門電路按輸出電路結(jié)構(gòu)分為TTL門、COMS門、OC集電極（或漏極）開路門和TS三態(tài)（空閑為高阻）門。通常用真值表描述或分析組合邏輯電路功能（真值表是描述邏輯函數(shù)各個輸入變量取值組合和函數(shù)值對應(yīng)關(guān)系的表格）?在電路通電狀態(tài)下，通常用邏輯分析儀測量門電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

觸發(fā)器電路

觸發(fā)器電路本質(zhì)特征是RS觸發(fā)器由兩個或非門按正反饋方式閉合而成。本質(zhì)規(guī)律是觸發(fā)后能記憶當(dāng)前電信號值，每次輸出值由本次和前次輸入值共同決定。RS觸發(fā)器是D、JK和T觸發(fā)器的基礎(chǔ)，和門電路組合形成計數(shù)器、寄存器等時序邏輯電路，通常用于觸發(fā)、存儲、寄存等需要記憶功能的邏輯運算中。

觸發(fā)器按觸發(fā)方式分為電平、邊沿和脈沖觸發(fā)器，按電路結(jié)構(gòu)分為基本RS和鐘控觸發(fā)器，按數(shù)據(jù)存儲原理分為靜態(tài)和動態(tài)觸發(fā)器。通常用特性表、特性方程式、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電壓波形圖描述和分析觸發(fā)器邏輯功能。在電路通電狀態(tài)下，用邏輯分析儀測量觸發(fā)電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

存儲電路

存儲電路本質(zhì)特征是以大量存儲單元（字節(jié)）組成陣列（單元地址用十六進制數(shù)編碼）為核心，加上地址譯碼、讀寫控制和I/O接口單元組成。本質(zhì)規(guī)律是能夠高速保存或讀寫大量數(shù)據(jù)和代碼，而觸發(fā)器只能保存一位信息。在數(shù)字電路中用于保存各種數(shù)字信息。

按使用類型存儲器可分為只讀存儲器（ROM）和隨機讀寫存儲器（RAM）。存儲器中數(shù)據(jù)按地址順序排列，通常用數(shù)組結(jié)構(gòu)描述和分析存儲器。在電路通電狀態(tài)下，用邏輯分析儀測量存儲器的輸入和輸出信號，通過比較判斷其好壞。

可編程邏輯電路

可編程邏輯電路本質(zhì)特征是以可編程集成電路為核心元件，裝入不同代碼能讓硬件實現(xiàn)不同邏輯功能。本質(zhì)規(guī)律是不能象軟件一樣在運行過程中修改其邏輯功能，方便電路設(shè)計和硬件加密。

可編程邏輯電路從簡單可編程邏輯元件（如可擦除存儲器EPROM、可編程與或陣列PLA、可編程與陣列PLA、通用陣列邏輯GAL等）到復(fù)雜可編程邏輯CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，適用于不同運用。CPLD由可編程的宏陣列（MCA）、互聯(lián)矩陣和IO單元組成，用VHDL/Verilog語言描述硬件邏輯，代碼編譯后載入芯片后實現(xiàn)其邏輯功能，斷電后能保存其邏輯功能。FPGA由可編程的邏輯塊、互聯(lián)開關(guān)和I/O單元組成，用SRAM保存邏輯真值表實現(xiàn)其邏輯功能，斷電后不能保存其邏輯功能。在電路通電狀態(tài)下，用邏輯分析儀測量可編程邏輯電路的輸入和輸出信號，通過比較推測其是否正常工作。

（四）數(shù)?；旌想娐奉?/p>

Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換電路

Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換電路本質(zhì)特征是以T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)、多位開關(guān)和求和放大器為核心單元，分布在數(shù)字和模擬電路之間。本質(zhì)規(guī)律是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)值的模擬信號，如數(shù)字音頻解碼后通過Ｄ/Ａ電路轉(zhuǎn)換為模擬信號，再經(jīng)放大電路驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。現(xiàn)代Ｄ/Ａ電路大多已封裝為Ｄ/Ａ集成電路。

Ｄ/Ａ電路分為電壓輸出型和電流輸出型。T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)中每一路電阻值依次倍減，數(shù)字信號按位數(shù)對應(yīng)每一路的多位開關(guān)，控制某一路是否有通過電流，最后獲得與輸入信號數(shù)值成正比的模擬電壓或電流信號。Ｄ/Ａ電路主要參數(shù)有輸入位數(shù)、輸出精度和轉(zhuǎn)換速度。在電路通電狀態(tài)下，通常用示波器測量Ｄ/Ａ電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換電路

Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換電路本質(zhì)特征是在Ｄ/Ａ電路基礎(chǔ)上，以比較器、計數(shù)器、輸出寄存器為核心元件，分布在模擬和數(shù)字電路之間。本質(zhì)規(guī)律是將模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)值的數(shù)字信號。如采樣信號（如溫度、濕度、亮度、壓力和流量等）對應(yīng)是模擬電壓或電流信號，再通過Ａ/Ｄ電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)值的數(shù)字信號?，F(xiàn)代Ａ/Ｄ電路大多已封裝為 Ａ/Ｄ集成電路

Ａ/Ｄ電路按工作原理分為積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型和壓頻變換型。A/D電路主要參數(shù)有分辯率、輸出位數(shù)和轉(zhuǎn)換速率。在電路通電狀態(tài)下，通常用示波器測量A/D電路的輸入和輸出信號，通過比較判斷其是否正常工作。

（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區(qū)；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）

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