1.3 电路原理图的识别
电路原理图主要由元器件符号、元器件注释文字、连接线、结点、电源线与接地线、注释说明信息等部分组成,如图1-16所示。
图1-16 电路原理图的构成
1.元器件符号
元器件符号是电路原理图的主要构成部分,表示实际电路中的元器件。其形状与实际的元器件不一定相似,甚至完全不一样,但是一般都表示出了元器件的特点,而且引脚的数目都与实际元器件保持一致。电路原理图中常用元器件符号和表示字母见表1-1。
表1-1 电路原理图中常用元器件符号和表示字母
续表
2.元器件注释文字
元器件注释文字包括元器件名称标示(又称元器件标号、元器件序号)和元器件参数标示。
由于在一个电路中可能会有很多个同种类型的元器件,如一个电路中或许会有几十个甚至更多的电阻器,因此在设计电路时就会为这些同种类型的元器件分别加上名称标示(编号)来区别。
无论是在电路原理图上还是在实物图上,每一个电子元器件都会有唯一的名称标示,就像一个公司的员工编号,按照一定的规则排序,只要知道员工编号,就能对应到具体的个人,元器件名称标示可以用来区分电路中不同功能类型、编号的元器件。
在实物印制电路板上能够找到相对应的元器件名称标示;反过来,也可以通过印制电路板上的元器件名称标示找到其在电路原理图上相对应的元器件。它们之间存在“一一对应”的关系,这可为通过电路原理图对实物进行安装和诊断提供方便。在如图1-17所示的电路原理图中,标示为Q1的三极管,对在实物图上的连接关系如图1-18所示。
图1-17 电路原理图中的元器件名称标示
图1-18 印制电路板中的元器件名称标示
元器件名称标示通常采用在元器件英文名称中的首位字母后面加上数字的形式,如采用“RXX”表示“这个电路中的第XX个”电阻器;采用“DXX”表示“这个电路中的第XX个”二极管;采用“CXX”表示“这个电路中的第XX个”电容器。常用元器件的英文名称和电路图中常用的名称标示字母见表1-2。
表1-2 常用元器件的英文名称和电路图中常用的名称标示字母
在一些复杂的电路原理图中,通常还在元器件的英文名称前加一个或者两个字母表示这个元器件所在的功能电路,如用“PR10”表示电源电路中的第10个电阻器(P是POWER电源的缩写)。
飞利浦公司生产的电器产品电路原理图一般用4位数字表示元器件名称标示。其中,第一位数字(最前面的数字)表示器件类型,后三位表示元器件编号。第一位为1的表示该器件为继电器或者开关或者保险丝或者插座;第一位为2的表示该器件为电容,第一位为3的表示该器件为电阻,第一位为5的表示该器件为电感或者变压器;第一位为6的表示该器件为二极管;第一位为7的表示该器件为晶体管或者集成电路;第一位为9的表示短接线。
有一点需要注意,电路原理图上某些引脚较多的集成电路内部通常有很多功能相同或者类似的电路,此时为了在电路原理图上能够更加清楚地标明信号的连接关系,往往按照集成电路内部功能模块的不同分成几个部分来标示。
如图1-19所示的与非门集成电路IC1在电路图纸上分别标示为“IC1a”、“IC1b”、“IC1c”及“IC1d”等部分,但实际上,它们对应到实物上的都是标示名称为“IC1”这个集成电路。
图1-19 引脚较多的集成电路相同功能模块的标示
一个集成电路内部有多个功能电路且它们之间的功能并不完全相同时,也可以采用多个方框图形的方式表示这个集成电路,只是需要在不同的方框外围标注上这个集成电路对应的具体引脚序号。
电路图中的元器件参数标示通常注明元器件的型号、引脚功能、电参数等内容。对于集成电路、晶体管等元器件来说,通常标注元器件的型号、引脚功能等内容;对于电阻器、电容器、电感器等元器件来说,通常标注元器件的相关参数等信息:标注电阻器的电阻值时通常把电阻值的基本单位“Ω”取消,如一个电阻器标注为“10k”,则表示这个电阻器的阻值为10kΩ;标注电容器的电容量时通常把电容量的单位法拉的缩写字母“F”省略;标注电感器的电感量时通常把电感量的单位亨利的缩写字母“H”省略,只标注最小单位,如一个电容器标注为“10μ”,而一个电感器同样也标注为“10μ”,则这两个“10μ”表示的含义大不相同。常用的元器件注释内容如图1-20所示。
图1-20 常用的元器件注释内容
3.连接线
电路原理图中用来连接电路符号的连接线(导线)用线条来表示,这个线条可以代表一条电线,或者是电路板的铜箔走线。
连接线表示的是实际电路中的导线,在电路原理图中虽然是一根线,但是在常用的印制电路板中往往不是线,而是各种形状的铜箔块或者一定形状的铜膜,如图1-21所示。
图1-21 电路图线条与印制电路板铜箔对应示意图
电路原理图中的连接线通常用直线来表示。如果电路原理图中有虚线,则通常表示这段虚线在实物中是一个跳线(直接将两段铜箔连接起来的导线),如图1-22所示。
图1-22 印制电路板中的跳线
在很多电路原理图中也会看到如图1-23所示的隔离点图形符号。
图1-23 隔离点图形符号
在实际电路中,隔离点相当于一个跳线,分析电路时可以把隔离点两端看做直接相连。隔离点的作用主要用于维修时的测试:当某一电压有问题时,有时维修人员较难区分是前级线路未输出电压还是前级已经输出但被后级线路将电压拉掉,此时把隔离点用烙铁挑开,再去测量前级线路是否有输出,若无输出,则检查前级电路;反之检查后级电路。
4.结点
电路原理图中的连接线在绘制时通常会出现相交的现象,如图1-24所示。
图1-24 连接线的相交示意图
电路原理图中两条连接线交会处的小圆点被称为结点(Junction),有这个结点即表示相交的连接线是相连接的。结点表示几个元件引脚或几条导线之间的相互连接关系。所有与结点相连的元件引脚、导线都是导通的。
如果在绘制电路图时连接元器件之间的连接线有交叉而在交叉的地方没有一个黑色的小圆点,则表示这些交叉的连接线在电气意义上没有任何关系(可视为相互绝缘),将连接线交叉只是为了绘制电路图方便而已,如图1-25所示。
图1-25 电路图中交叉不相连的导线
有些电路原理图有时把电路交叉不相连的位置用曲线表示,如图1-26所示。
图1-26 用曲线表示电路图中交叉不相连的导线
如果在两个交叉的连接线上有一个黑色的小圆点,则表示这些交叉的连接线在有黑色小圆点的地方是相连的,如图1-27所示。
图1-27 用黑色小圆点表示电路图中交叉相连的导线
5.接地端/电源端
电路原理图中的接地端只是一个参考的公共电位点,在有些电子电路中有时需要有正电源和负电源双电源供电,如果没有这个参考点,那么正、负电位就不好定义了,所以规定一个公共点。通常把公共点定义在电源负极位置,故接地端通常是电源负极为0V的公共点,这样在检修电路时就可以以参考点电位为基准测量其他电位,从而可判断电路的工作是否正常。当然接地端也可以作为输入信号和输出信号的公共点,同样可以用接地端判断信号工作是否正常。另外,在绘制电路原理图时,只需要将连接到接地端的位置绘制一个接地符号或者即可表示相关引脚是连接的,以达到简化电路原理图的目的。
电路原理图中的接地端有三种情况。
① 接地:用来表示该点与大地相接。
② 电源地:用来表示该点为电源的参考点,也就是电路中被当做0V的地方,并非真的与大地相接。
③ 信号地:信号的参考点。在有些电路中,电源和信号的参考点是不一样的,不过大部分电路中的信号和电源都是共享参考点。
电路原理图中常见的接地端电路图形符号有4种,如图1-28所示。
图1-28 电路原理图中常见的接地端电路图形符号
一个电路原理图中通常只采用一种接地端符号来表示参考点,所有标注这个接地端符号的终端都是连接在一起的。
需要注意的是:电路原理图中讲的接地通常并不是与大地连接起来。
在有些电子产品中,接地端有“热地”和“冷地”两种:“热地”是指与交流电网直接或间接相连接的区域;“冷地”则是指没有与电网连接在一起的区域。在同一个电路原理图中,“热地”和“冷地”通常用两种不同的符号表示,如图1-29所示。
图1-29 “热地”和“冷地”通常用两种不同的符号表示
在印制电路板中,“热地”和“冷地”通常用一个黑色或者白色线条隔离开,如图1-30所示。
图1-30 “热地”和“冷地”隔离示意图
在测试“热地”端电压等参数时,万用表的表笔可以接在“热地”部分电路中的散热片上作为公共端;在测试“冷地”端电压等参数时,万用表的表笔可以接在“冷地”部分电路中的散热片上作为公共端,不能接反,否则会烧毁仪表或者损坏电路板。
标注电路原理图中的电源连接端通常有三种方式:用一个箭头指示电流的方向,并注明电压值和电压极性;用一个圆圈表示电源连接端并注明电压值;用一个长条形状表示电源连接端并注明电压值,如图1-31所示。
图1-31 电路图中常用的电源端电路图形符号
注:当电路中只有单一电源时,可选用任意一种电源符号,若电路中有多种电源时,则可以使用单一图形符号、标示不同电压值,或者直接使用不同图形符号来区别。
另外,在电子电路中常可以看到VCC、VDD和VSS三种不同的符号,它们有什么区别呢?VCC表示接入电路的电压;VDD表示器件内部的工作电压;VSS通常指电路公共接地端电压。对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常VCC>VDD),VSS是接地端。
6.注释说明信息
注释说明信息在电路原理图中是十分重要的,电路原理图中的所有文字都可以归入注释一类。细看前面各图就会发现,在电路原理图中的各个地方都有注释存在,用于说明元件的型号、名称等。
在电路原理图中,有些元器件用实物图形符号来说明元器件的引脚功能,在阅读理解和维修电路时可以参考这些说明文件,如图1-32所示。
图1-32 在电路原理图中的元器件实物图形符号
在电路原理图中,有时把关键部位元器件的参数和电路性能相关的对应值采用表格的方式注明出来,如图1-33所示。
图1-33 在电路原理图中的元器件参数注释说明信息
另外,在有些电路原理图中还有很多说明性的文字信息,如一个集成电路的引脚旁边用框圈起来的电路内部标注有“NC.”字样,则表示这个引脚或者这部分电路没有接入电路,是一个没有使用的引脚或者电路,在分析电路时可以忽略这部分(NC.是No Connect的缩写)。