2.1 电路图的画法规则
电子电路和电子设备多种多样,需要实现的功能和达到的目的不同,其电路图的简繁程度也不同。简单的电路图只有一个单元电路、几个元器件,复杂的电路图往往包含许多单元电路、成千上万个元器件。怎样才能看懂这些千差万别的电路图呢?了解电路图的画法规则、掌握一定的看图技巧是必不可少的。
为了准确清晰地表达电子设备的电路结构,正确方便地读懂电路图的全部内容,电路图中除了必须使用统一规定的图形符号和文字符号外,还应该遵循一定的画法规则。这些规则主要包括以下内容。
电路图中信号处理流程的方向一般为从左到右,反馈信号的流程方向一般与主电路通道的流程方向相反。
元器件图形符号在电路图中的方位可以根据绘图需要放置。有些元器件包括若干组成部分,在电路图中可以根据需要采用集中画法或分散画法。
开关、继电器等具有可动部分的操作性器件,在电路图中的图形符号所表示的均为不动作时的状态。
所有接地符号都是连接在一起的。
2.1.1 信号处理流程的方向
什么是信号处理流程方向?信号处理流程方向是指电路图中所处理的信号(包括信息信号和控制信号),从最初的输入端到最终的输出端的走向。虽然各种电路图的结构功能和复杂程度千差万别,有的电路图只有简单的一条信号通道,有的电路图具有多条互相牵涉的信号通道,但是仍存在一些基本的规则。
(1)一般电路的信号处理流程方向
电路图中信号处理流程方向一般为从左到右,就是将先后对信号进行处理的各个单元电路,按照从左到右的方向排列,这是最常见的排列形式。也有些电路图的信号处理流程按照从上到下的方向排列。
例如,如图2-1所示超外差收音机电路方框图,其信号处理流程方向就是典型的从左到右排列。无线电信号从左边天线W处输入,依次经变频、中放、检波、低放、功放,最后从右边扬声器BL处输出声音。
图2-1 超外差收音机方框图
(2)反馈电路的信号处理流程方向
有些电路图中具有反馈电路,反馈信号的流程方向一般与主电路通道的流程方向相反。如果主电路的信号处理流程方向为从左到右,则反馈信号的方向为从右到左;如果主电路的信号处理流程方向为从上到下,则反馈信号的方向为从下到上。
如图2-1所示超外差收音机电路方框图中,自动增益控制电路(AGC)是一反馈电路,反馈信号流程方向为从右到左,与主电路从左到右的信号处理流程方向相反。
(3)复杂电路的信号处理流程方向
有些较复杂的电路图,由于某种原因,在总体符合以上规则的情况下,部分信号处理的流程作了逆向的安排,这也是常见的,但通常会用箭头符号指示出流程方向。
例如,如图2-2所示电子钟电路方框图,为了符合人们看图时的“时”、“分”、“秒”的视觉习惯,就采用了从右到左、从下到上的非常规的信号流程方向。
图2-2 电子钟方框图
2.1.2 图形符号的位置与状态
我们知道,电路图中包含有各种图形符号,可以说图形符号是构成电路图的主体。那么这些图形符号的位置与状态允许有变化吗?在回答这个问题时首先要告诉大家的是这些图形符号是自由的,就是说在电路图中这些图形符号可以任意旋转或翻转。下面我们就详细谈谈图形符号的位置与状态。
(1)图形符号的方位
元器件图形符号在电路图中的方位可以根据绘图需要放置,既可以横放,也可以竖放;既可以朝上,也可以朝下;还可以旋转或镜像翻转。例如,NPN晶体管符号在电路图中就可以有多种方位的画法,如图2-3所示。
图2-3 晶体管符号的多种方位
(2)集中画法与分散画法
有些元器件包括若干组成部分,在电路图中可以根据需要采用集中画法或分散画法。包括以下两种情况。
一是某些元器件具有多个同时动作的部件,如波段开关、多组触点的继电器等。以多组联动的波段开关为例,既可以把各组开关集中画在一起,并用虚线相连表示联动,如图2-4(a)所示;也可以把各组开关分别画在它们控制的电路附近,而用文字符号“S1-1”、“S1-2”、“S1-3”表示它们是同属S1的多组联动开关,如图2-4(b)所示。
图2-4 波段开关的两种画法
二是某些元器件包含若干个独立单元,这种情况以集成电路为多,如双功放、四运放、六反相器等。以双功放集成电路为例,如图2-5(a)所示为集中画法,图2-5(b)所示为分散画法。
图2-5 功放集成电路的两种画法
一般来讲,较简单的电路图多采用集中画法,较复杂的电路图通常采用分散画法。
(3)操作性器件的状态
开关、继电器等具有可动部分的操作性器件,在电路图中的图形符号所表示的均为不动作时的状态。即开关处于断开状态,如图2-6所示;继电器处于未吸合的静止状态,其常开触点处于断开位置,其常闭触点处于闭合位置,如图2-7所示。
图2-6 开关的状态
图2-7 继电器的状态
2.1.3 连接线的表示方法
电路图中除了元器件图形符号外,还有大量连接线。这些连接线中,主要的和最多的是连接导线,用实线表示。另外,还有一些非电的连接,用虚线表示。
(1)导线的连接与交叉
元器件之间的连接导线在电路图中用实线表示。导线的连接与交叉的画法如图2-8所示,如图2-8(a)所示横竖两导线交点处画有一圆点,表示两导线连接在一起;如图2-8(b)所示两导线交点处无圆点,表示两导线交叉而不连接。
图2-8 导线的连接与交叉
连接导线也可以用简化的画法。如图2-9所示电路中IC1与IC2之间的连线上画有3道小斜杠,表示这里有3条导线分别将IC1与IC2的A与A、B与B、C与C连接在一起,而这3条导线之间并不连接。
图2-9 连接导线的简化画法
当连接导线的两端相距较远、中间相隔较多的图形区域时,可以采用中断加标记的画法。例如,如图2-10所示电路中,IC1的B端与IC2的G端之间的连接导线采用了中断画法,并在中断的两端标注有相同的标记“a”,分析电路图时应理解为两个“a”端之间有一条连接导线。
图2-10 连接导线的中断画法
(2)非电连接的表示方法
某些元器件之间具有非电的(如机械的)联系,则用虚线在电路图上表示出来。如图2-11所示收音机电路图中,虚线将电位器RP与开关S联系起来,表示电源开关S受音量电位器RP的旋轴控制,它们是一个联动的带开关电位器。
图2-11 开关与电位器的非电连接
2.1.4 电源线与地线的表示方法
电源线与地线是电子电路的重要组成部分,它们承担着为电路提供工作电源的重任。那么在电路图中,电源线与地线的表示方法有哪些画法规则呢?
(1)电源线与地线的安排
电路图中,通常将电源线或双电源中的正电源引线安排在元器件的上方,将地线或双电源中的负电源引线安排在元器件的下方,如图2-12所示。
图2-12 电源线的安排
一般情况下接地符号是向下引出的,但有时出于绘图布局上的需要,接地符号也可以向上、向左或向右引出,如图2-13所示。
图2-13 地线的安排
(2)电源线与地线的分散表示法
较复杂的电路图中往往不将所有地线连在一起,而代之以一个个孤立的接地符号,如图2-14(a)所示,看图时我们应理解为所有地线符号是连接在一起的,如图2-14(b)所示。
图2-14 地线的分散画法
有些电路图中的电源线也采用这种分散表示的画法,应理解为所有标示相同(如都是+9V)的电源线都是连接在一起的。
(3)集成电路的电源线与地线
通常电路图中不画出集成运放以及数字集成电路的电源引线和地线,因为这不影响分析电路功能,但在分析电源电路和实际制作时,不能忘记其电源引线与地线,如图2-15所示。
图2-15 集成电路的电源线与地线
2.1.5 集成电路的习惯画法
集成电路内部电路一般都很复杂,包含若干个单元电路和许多元器件,但在电路图中通常只将集成电路作为一个元器件来看待,因此,几乎所有电路图中都不画出集成电路的内部电路,而是用一个矩形或三角形的图框表示。
(1)集成运算放大器和电压比较器
集成运算放大器、电压比较器等习惯上用三角形图框表示,如图2-16所示。其左侧直边有正、负两个输入端,其右侧三角形顶点处为输出端,三角形图框的顶点方向即为信号处理流程的方向。
图2-16 集成运放和电压比较器符号
(2)集成稳压器和时基电路
集成稳压器、时基电路等习惯上用矩形图框表示,如图2-17所示。各引脚均标注有编号,引脚功能需查阅相关资料。
引脚编号可以标注在矩形图框外,如图2-17(a)所示;也可以标注在矩形图框内,如图2-17(b)所示;还可以标注在矩形图框上,如图2-17(c)所示。矩形图框上的各个引脚可以按顺序排列,如图2-17(c)所示;也可以根据绘图需要不按顺序排列,如图2-17(b)所示。其他各类集成电路,绝大多数也都采用这种矩形图框表示法。
图2-17 集成稳压器和时基电路符号
(3)集成电压放大器和集成功率放大器
集成电压放大器、集成功率放大器等既有用三角形图框表示的,也有用矩形图框表示的。如图2-18所示为集成功率放大器的两种画法,图2-18(a)中集成功放IC1采用三角形图框,图2-18(b)中集成功放IC1采用矩形图框,两者形式不同,实质一样。从看图的角度来说,放大器采用三角形图框表示,信号处理流程的方向更加直观明了。
图2-18 集成功放符号