作者：门宏
出版社：人民邮电出版社
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手绘图说电子电路图试读：
织给读者朋友的“围脖”
读者朋友们，大家好！
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参加本书编写的还有门雁菊、施鹏、张元景、吴敏等。本书适合广大电子技术爱好者、家电维修人员和相关从业人员阅读学习，并可作为职业技术学校和务工人员上岗培训的基础教材。
如果您认为本书对学习电子技术很有帮助的话，那是作者的荣幸。书中如有不妥之处，请您一定要批评指正——因为我们是朋友嘛，而且作者的水平也是有限的。
感谢您耐心看完这些话。祝您成功，祝您好运！编著者
第1章 了解电路图
看懂电路图是学习无线电和电子技术的一项重要内容。要认识和看懂电路图，首先要对电路图的基本概念有所了解，即知道什么是电路图，电路图有哪些种类，它们具有什么样的功能和作用。
什么是电路图？用一句话来说，电路图就是关于电路的图纸。电路图由各种符号和线条按照一定的规则组合而成，反映了电路的结构与工作原理。
形象地说，电路图就好比地图，如图1-1所示。我们大家都很熟悉的地图，实际上是一种由抽象符号组成的各个地点之间的路线图。电路图则是由抽象符号组成的各个元器件之间的电子流动的路线图。图1-1 电路图好比地图
1.1 电路图的种类
●要点提示
●电路图是一种由抽象符号组成的、反映电子设备中各元器件的电气连接情况的图纸。
●电路图包括电路原理图、方框图、电路板图和实物图等。
●通过电路图可以了解电子设备的电路结构和工作原理。
广义的电路图概念包括电路原理图、方框图、电路板图以及实物图等。通常所说的电路图是指电路原理图。
1．电路原理图
电路原理图由各种特定的抽象符号和字符组成，是一种反映电子设备中各元器件的电气连接情况的图纸。通过电路原理图，我们可以详细了解电子设备的电路结构、工作原理和接线方法，还可以进行定量的计算分析和研究。电路原理图是电子制作和维修的最重要的依据。
例如：图1-2所示为调频无线话筒（又称传声器）电路原理图，它用抽象的符号反映出调频无线话筒的电路结构与工作原理。图1-2 调频无线话筒电路原理图
2．方框图
方框图由方框、线条和说明文字组成，是一种概括地反映电子设备的电路结构与功能的图纸，有助于我们从整体上了解和研究电路原理。
例如：图1-3所示为调频无线话筒的方框图，它简明地反映出调频无线话筒的电路组成和各部分功能。图1-3 调频无线话筒方框图
3．电路板图
电路板图由写实性的电路板线路、相应位置上的元器件符号和注释字符等组成，是一种反映电路板上元器件安装位置和布线结构的图纸，为实际制作和维修提供了很大的方便。
例如：图1-4所示为调频无线话筒的电路板图，它是根据电路原理图设计绘制的实际安装图，标明了调频无线话筒各元器件在电路板上的安装位置。图1-4 调频无线话筒电路板图
4．实物图
实物图由写实性的元器件图形和连接线条等组成，是一种用实物图形形象地表示电路原理的图纸，可以帮助初学者较好、较快地理解电路图。
例如：图1-5所示为调频无线话筒的实物图，它形象地反映出调频无线话筒各元器件的连接关系。图1-5 调频无线话筒实物图
1.2 电路图的构成要素
●要点提示
●电路图由图形符号、文字符号和注释性字符构成。
●图形符号是构成电路图的主体。
●文字符号进一步强调图形符号的性质。
●注释性字符用来说明元器件的数值大小或者具体型号。
一张完整的电路图是由若干要素构成的，这些要素主要包括图形符号、文字符号、连线以及注释性字符等。下面通过图1-2所示调频无线话筒电路图的例子，作进一步的说明。
1．图形符号
图形符号是指用规定的抽象图形代表各种元器件、组件、电流、电压、波形、导线和连接状态等的绘图符号。图形符号由国家标准GB4728.1—2005予以规定。
图形符号是构成电路图的主体。图1-2所示调频无线话筒电路图中，各种图形符号代表了组成调频无线话筒的各个元器件。例如，小长方形“”表示电阻器，两道短杠“”表示电容器，连续的半圆形“”表示电感器等。各个元器件图形符号之间用连线连接起来，就可以反映出调频无线话筒的电路结构，即构成了调频无线话筒的电路图。
2．文字符号
文字符号是指用规定的字符（通常为字母）表示各种元器件、组件、设备装置、物理量和工作状态等的绘图符号。文字符号由国家标准GB7159—1987予以规定。
文字符号是构成电路图的重要组成部分。为了进一步强调图形符号的性质，同时也为了分析、理解和阐述电路图的方便，在各个元器件的图形符号旁，标注有该元器件的文字符号。例如：在图1-2所示调频无线话筒电路图中，文字符号“R”表示电阻器，“C”表示电容器，“L”表示电感器，“VT”表示晶体管等。在一张电路图中，相同的元器件往往会有许多个，这也需要用文字符号将它们加以区别，一般是在该元器件文字符号的后面加上序号。例如：在图1-2所示电路图中，电阻器有2个，则分别以“R1”、“R2”表示；电容器有3个，分别标注为“C”、“C”、“C”；晶体管有2个，分别标注为123“VT1”、“VT2”。
3．注释性字符
注释性字符是指电路图中对图形符号和文字符号作进一步说明的字符。注释性字符也是构成电路图的重要组成部分。
注释性字符用来说明元器件的数值大小或者具体型号，通常标注在图形符号和文字符号旁。例如：在图1-2所示调频无线话筒电路图中，通过注释性字符我们即可以知道：电阻器R的数值为1kΩ，R的12数值为1.2kΩ；电容器C的数值为10μF，C的数值为10pF，C的数值123为20pF；晶体管VT、VT的型号均为9018等。注释性字符还用于电12路图中其他需要说明的场合。由此可见，注释性字符是我们分析电路工作原理，特别是定量地分析研究电路的工作状态所不可缺少的。
第2章 认识电路图符号
怎样才能尽快学会看懂电路图呢？最基本的一点就是要熟悉并掌握组成电路图的各种符号和字符。
组成电路图的符号可以分为两大部分：一部分是各种元器件和组件符号，包括图形符号和文字符号；另一部分是导线、波形、轮廓等绘图符号。这些符号是绘制和解读电路图的基础语言，必须有统一的规定，这个规定就是国家标准，我国现行的图形符号和文字符号的国家标准已与国际标准全面接轨。因此，熟悉并牢记国家标准规定的电路图符号，是看懂电路图的基础。
2.1 元器件符号
●要点提示
●电路图符号包括元器件符号和导线、波形、轮廓等绘图符号。
●常用元器件符号包括无源元件、半导体管、电子管、换能器件、控制保护与指示器件、集成电路等的符号，见表2-1～表2-20。
为了方便大家阅读和记忆，下面我们将常用元器件的国家标准GB4728.1—2005规定的图形符号和GB7159—1987规定的文字符号对应起来，以表格的形式予以介绍。
1．无源元件的符号
常用的无源元件有电阻器、电容器、电感器、压电晶体等，其图形符号和文字符号见表2-1～表2-4。表2-1 电阻器的图形符号和文字符号表2-2 电容器的图形符号和文字符号表2-3 电感器的图形符号和文字符号表2-4 压电晶体的图形符号和文字符号
2．半导体管和电子管的符号
常用的半导体管和电子管类元器件包括半导体二极管、晶闸管、晶体管、场效应管、光电器件、电子管、显像管和显示器件等，其图形符号和文字符号见表2-5～表2-10。表2-5 半导体二极管的图形符号和文字符号表2-6 晶闸管的图形符号和文字符号表2-7 半导体管的图形符号和文字符号表2-8 光电器件的图形符号和文字符号表2-9 电子管的图形符号和文字符号表2-10 显示器件的图形符号和文字符号
3．换能器件的符号
常用的换能器件包括电机、变压器、变流器、电池、电声换能器件、磁头、天线等，其图形符号和文字符号见表2-11～表2-14。表2-11 电机的图形符号和文字符号表2-12 电源转换器件的图形符号和文字符号表2-13 电声换能器件的图形符号和文字符号表2-14 天线的图形符号和文字符号
4．控制、保护与指示器件的符号
常用的控制、保护与指示器件包括开关与触点、继电器、熔断器、避雷器、接插件、测量仪表、信号器件等，其图形符号和文字符号见表2-15～表2-19。表2-15 开关与触点的图形符号和文字符号表2-16 控制与保护器件的图形符号和文字符号表2-17 接插件的图形符号和文字符号表2-18 测量仪表的图形符号和文字符号表2-19 信号器件的图形符号和文字符号
5．集成电路的符号
模拟单元集成电路的图形符号和文字符号见表2-20。表2-20 模拟单元集成电路的图形符号和文字符号
2.2 图形符号的位置与状态
●要点提示
●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工作的状态。
国家标准中对电路图的图形符号只给出了一个基本图形，在实际应用中可以根据需要对这些基本图形符号变换方向和位置，在识读电路图时应理解这些情况。
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型晶体管符号在电路图中就可以有多种方位的画法，如图2-1所示。图2-1 晶体管符号的不同方位
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。（1）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2-2（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“S”、1-1“S”、“S”表示它们是同属S的多组联动开关，如图2-2（b）所1-21-31示。图2-2 波段开关的两种画法（2）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，图2-3（a）所示为集中画法，图2-3（b）所示为分散画法。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。图2-3 集成电路的两种画法
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工作的状态，即开关处于断开状态，如图2-4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2-5所示。图2-4 开关的状态图2-5 继电器的状态
2.3 集成电路的习惯画法
●要点提示
●电路图中一般不画出集成电路的内部电路，而是以一个矩形或三角形的图框表示之。
●集成运算放大器、电压比较器等，习惯上用三角形图框表示。
●集成稳压器、时基电路等，习惯上用矩形图框表示，各引出端均标注有引脚编号。
●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。
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，而是以一个矩形或三角形的图框表示之。
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2-6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的流向。图2-6 三角形图框表示的集成电路
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，各引出端均标注有引脚编号，如图2-7所示。引脚编号可以标注在矩形图框外，也可以标注在矩形图框内，还可以标注在矩形图框上。矩形图框上的各个引脚可以按顺序排列，也可以根据绘图需要不按顺序排列。其他各类集成电路，绝大多数都采用这种矩形图框表示法。图2-7 矩形图框表示的集成电路
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。图2-8所示为集成功率放大器的两种画法，图2-8（a）中集成功放IC采用三角形图框，图2-8（b）中集成功放IC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，信号流向更明了直观。图2-8 集成功率放大器的画法
2.4 绘图符号
●要点提示
●绘图符号包括轮廓符号、连接符号、限定符号、导线和接地符号等。
●常用绘图符号见表2-21～表2-26。
电路图中除了元器件符号以外，还必须有连接线、轮廓线、接地线等，以及表示电压、电流、信号波形的各种符号，才能形成完整的电路图。我们把这些符号统称为绘图符号。
1．轮廓与连接符号
这些符号包括轮廓线、边界线、屏蔽、非电的连接等，见表2-21。表2-21 轮廓与连接符号
2．限定符号
常用的限定符号有电压和电流的种类、运动和流动方向、信号的波形等，分别见表2-22、表2-23和表2-24。表2-22 电压和电流种类的符号表2-23 运动和流动方向的符号表2-24 信号波形的符号
3．导线与接地符号
导线及其连接的常用符号见表2-25，接地等符号见表2-26。表2-25 导线及其连接的符号表2-26 接地等符号
2.5 连接线的表示方法
●要点提示
●导线相交处有圆点表示连接，无圆点表示不连接的交叉。
●连接导线可以采用简化画法和中断画法。
●非电连接用虚线表示。
连接线是电路图中的重要组成要素，熟悉连接线的表示方法是看懂电路图所必需的基础知识。
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2-9所示。图2-9（a）中横竖两导线交点处画有一圆点，表示两导线连接在一起。图2-9（b）中两导线交点处无圆点，表示两导线交叉而不连接。图2-9 导线的连接与交叉
2．连接导线的简化画法
连接导线也可以用简化的画法。例如：图2-10所示电路图中，IC与IC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IC121与IC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。2图2-10 导线的简化画法
3．连接导线的中断画法
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：图2-11所示电路图中，IC的B端与1IC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2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2-11 导线的中断画法
4．非电连接的表示方法
某些元器件之间具有非电的（例如机械的）联系，则用虚线在电路图上表示出来。例如：图2-12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2-12 收音机电路
2.6 电源线与地线的表示方法
●要点提示
●一般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。
●电源线和地线也可以采用分散画法。
●电路图中通常不画出集成运放以及数字集成电路的电源引线。
电源线与地线是电路图的重要组成部分，它们有一些约定俗成的表示方法。
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2-13所示。图2-13 电源线与地线的安排
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2-14所示。图2-14 接地符号的位置
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2-15（a）所示，应理解为所有这些地线符号是连接在一起的，如图2-15（b）所示。图2-15 地线的画法
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（例如都是＋9V）的电源线都是连接在一起的。
3．集成电路的电源线
通常电路图中不画出集成运放以及数字集成电路的电源线，因为这不影响分析电路功能，但分析电源电路和实际制作时不能忘记其电源线，如图2-16所示。图2-16 集成电路的电源线
第3章 理解元器件的特点与作用
电路图是由各种元器件符号组成的，它反映的是电子设备中各元器件的电气连接情况。这些元器件按照一定的规律联系起来，构成了电子设备中电路的有机整体。了解并掌握各种元器件的性能特点和基本作用，是看懂电路图、正确分析电路工作原理的前提。
3.1 无源元件
●要点提示
●电阻器的特点是对直流和交流一视同仁，任何电流通过电阻器都要受到一定的阻碍和限制。
●电容器的特点是隔直流通交流。
●电感器的特点是通直流阻交流。
●变压器的特点是传输交流隔离直流，并可同时实现电压变换、阻抗变换和相位变换。
●晶体的特点是具有压电效应。
无源元件包括电阻器、电位器、电容器、电感器、变压器、晶体等，它们是电子电路中最基本的元件。
3.1.1 电阻器
电阻器是限制电流的元件，通常简称为电阻，是一种最基本、最常用的电子元件。电阻器的文字符号是“R”，图形符号如图3-1所示，外形如图3-2所示。电阻器包括固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器等。图3-1 电阻器的图形符号图3-2 电阻器的外形
1．电阻器的特点
电阻器的特点是对直流和交流一视同仁，任何电流通过电阻器都要受到一定的阻碍和限制，并且该电流必然在电阻器上产生电压降，如图3-3所示。图3-3 电阻器的特点
2．电阻器的作用
电阻器的主要作用是限流与降压。（1）限流。电阻器在电路中限制电流的通过，电阻值越大电流越小。图3-4所示发光二极管电路中，R为限流电阻。从欧姆定律I＝U/R可知，当电压U一定时，流过电阻器的电流I与其阻值R成反比。由于限流电阻R的存在，发光二极管VD的电流被限制在10mA，保证VD正常工作。图3-4 电阻器限流（2）降压。电流通过电阻器时必然会产生电压降，电阻值越大电压降越大。图3-5所示继电器电路中，R为降压电阻。电压降U的大小与电阻值R和电流I的乘积成正比，即：U＝IR。利用电阻器R的降压作用，可以使较高的电源电压适应元器件工作电压的要求。例如：图3-5中，继电器工作电压6V、工作电流60mA，而电源电压为12V，必须串接一个100Ω的降压电阻R后，方可正常工作。图3-5 电阻器降压（3）分压。基于电阻的降压作用，电阻器还可以用作分压器。如图3-6所示，电阻器R和R构成一个分压器，由于两个电阻串联，12通过这两个电阻的电流I相等，而电阻上的压降U＝IR，R上压降为1，R上压降为，实现了分压（负载电阻必须远大于R、21R），分压比为R/R。212图3-6 电阻器分压
3．压敏电阻器
压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性原理制成的，其符号和外形如图3-7所示。压敏电阻器的特点是当外加电压达到其临界值时，其阻值会急剧变小。图3-7 压敏电阻器
压敏电阻器的作用是用于过压保护和抑制浪涌电流。图3-8所示电源输入电路中，压敏电阻器RV跨接于电源变压器T的初级两端，正常情况下由于RV的阻值很大，对电路无影响。当电源输入端一旦出现超过RV临界值的过高电压时，RV阻值急剧减小，电流剧增，使保险丝（又称熔丝）FU熔断，保护电路不被损坏。图3-8 压敏电阻器应用
4．热敏电阻器
热敏电阻器大多由单晶或多晶半导体材料制成，其符号和外形如图3-9所示。热敏电阻器的特点是其阻值会随温度的变化而变化。热敏电阻器分为正温度系数和负温度系数两种：正温度系数热敏电阻器的阻值与温度成正比，负温度系数热敏电阻器的阻值与温度成反比。图3-9 热敏电阻器
热敏电阻器的作用是进行温度检测，常用于自动控制、自动测温、电气设备的软启动电路等，目前用得较多的是负温度系数热敏电阻器。图3-10所示为电子温度计电路，RT为负温度系数热敏电阻器，温度越高RT阻值越小，其负载电阻R上的压降（A点电位）越大。RT将温度转换为电压，经放大、整流后指示出来。图3-10 热敏电阻器应用
5．光敏电阻器
光敏电阻器是利用半导体的光导电特性原理工作的，其符号和外形如图3-11所示。光敏电阻器的特点是其阻值会随入射光线的强弱而变化，入射光线越强其阻值越小，入射光线越弱其阻值越大。光敏电阻器根据光谱特性，可分为红外光光敏电阻器、可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器等。图3-11 光敏电阻器
光敏电阻器的作用是进行光的检测，广泛应用于自动检测、光电控制、通信、报警等电路中。图3-12所示光控电路中，当有光照时，光敏电阻器R阻值变小，A点电位下降，使控制电路动作。2图3-12 光敏电阻器应用
3.1.2 电位器
电位器是调节分压比的元件，它是从可变电阻器发展派生出来的，是一种最常用的可调电子元件。电位器的文字符号是“RP”，图形符号如图3-13所示，外形如图3-14所示。图3-13 电位器的图形符号图3-14 电位器的外形
1．电位器的特点
电位器的特点是可以连续改变电阻比。电位器的结构如图3-15所示。电阻体的两端各有一个定臂引出端，中间是动臂引出端。动臂在电阻体上移动，即可使动臂与上下定臂引出端间的电阻比值连续变化。图3-15 电位器的结构
2．电位器的工作原理
电位器RP可等效为电阻R和R构成的分压器，如图3-16所示。ab图3-16 电位器工作原理（1）当动臂2端处于电阻体中间时，R＝R，如图3-16（a）所ab示，动臂2处输出电压为输入电压的一半。（2）当动臂2端向上移动时，R减小而R增大。当动臂2端移至ab最上端时，Ra＝0，R＝RP，如图3-16（b）所示，动臂2端输出电b压与输入电压相等。（3）当动臂2端向下移动时，R增大而R减小。当动臂2端移至ab最下端时，R＝0，R＝RP，如图3-16（c）所示，动臂2端输出电压ba为“0”。
3．电位器的作用
电位器的作用是可变分压。收音机中的音量调节电位器就是可变分压的一个例子，如图3-17所示，前级信号全部加在电位器RP两端，从动臂2端获得一定分压比的信号送往功放级。转动电位器动臂改变分压比，即改变了送往功放级的信号大小，达到音量调节的目的。图3-17 电位器应用
3.1.3 电容器
电容器是储存电荷的元件，通常简称为电容，是一种最基本、最常用的电子元件。电容器的文字符号是“C”，图形符号如图3-18所示，外形如图3-19所示。电容器包括固定电容器和可变电容器两大类，固定电容器又分为无极性电容器和有极性电容器。图3-18 电容器的图形符号图3-19 电容器的外形
1．电容器的特点
电容器的特点是隔直流通交流。因为电容器两电极间是绝缘的，直流电流不能通过电容器，而交流电流则可以充放电方式通过电容器。电容器对交流电流具有一定的阻力，称为容抗X，交流电流的C频率越高则容抗越小。容抗X分别与交流电流的频率f和电容器的容C量C成反比，即，如图3-20所示。图3-20 电容器的特点
2．电容器的作用
电容器的主要作用是耦合、旁路、移相和谐振。（1）信号耦合。电容器可以将前级电路的交流信号耦合至后级电路。图3-21所示为两级音频放大电路，晶体管VT集电极输出的交1流信号通过电容C传输到VT基极，而VT集电极的直流电压则不会影21响到VT2基极，VT与VT可以有各自适当的直流工作点，这就是电容12器的耦合作用。图3-21 电容器耦合（2）旁路滤波。电容器可以将电压中的交流成分滤除。图3-22所示为整流电源电路，二极管整流出来的电压U是脉动直流，其中既i有直流成分也有交流成分，由于输出端接有滤波电容器C，交流成分被C旁路到地，输出电压U就是较纯净的直流电压了。o图3-22 电容器滤波（3）移相。由于通过电容器的电流大小取决于交流电压的变化率，因此电容器上电流超前电压90°，具有移相作用，如图3-23所示。图3-23 电容器移相原理
利用电容器上电流超前电压的特性构成的RC移相网络如图3-24所示。图3-24（a）中，输出电压U取自电阻R，由于电容器C上电流oI超前输入电压U，因此U超前U一个相移角φ，φ在0°～90°之间，由ioiR、C的比值决定。当需要的相移角超过90°时，可用多节移相网络来实现。图3-24（b）所示为3节RC移相网络，每节移相60°，3节共移相180°。图3-24 阻容移相网络（4）谐振。电容器可以与电感器组成谐振回路。图3-25所示为超外差收音机中放电路，电容器C与中频变压器T的初级绕组L组成1并联谐振回路，谐振于465kHz中频频率上，使中频信号得到放大。图3-25 电容电感谐振回路
3．可变电容器
可变电容器的特点是电容量在一定范围内可以连续调节，是一种常用的可调电子元件，如图3-26所示。图3-26 可变电容器
可变电容器的作用是改变和调节回路的谐振频率。在图3-27所示LC谐振回路中，改变可变电容器C的容量大小即可改变谐振频率f，，f与电容量C的平方根成反比。图3-27 可变电容器的作用
可变电容器常用于收音机的调谐回路，起到选择电台的作用。图3-28所示为超外差收音机变频级电路，双连可变电容器C中的一连1C接入天线输入回路，另一连C接入本机振荡回路，调节C两连容1a1b1量同步改变即可改变接收频率。图3-28 可变电容器应用
3.1.4 电感器
电感器是储存电磁能的元件，通常简称为电感，是常用的基本电子元件之一。电感器的文字符号是“L”，图形符号如图3-29所示。电感器可分为固定电感器和可变电感器、空心电感器和磁（铁）芯电感器等，阻流圈、偏转线圈、振荡线圈等也是一种电感器，如图3-30所示。图3-29 电感器的图形符号图3-30 电感器的外形
1．电感器的特点
电感器的特点是通直流阻交流。直流电流可以无阻碍地通过电感器，而交流电流通过时则会受到很大的阻力。电感器对交流电流所呈现的阻力称为感抗X，交流电流的频率越高感抗越大。感抗X分别与LL交流电的频率f和电感器的电感量L成正比，即X＝2πfL，如图3-31所L示。图3-31 电感器的特点
2．电感器的作用
电感器的主要作用是分频、滤波、谐振和磁偏转。（1）分频。电感器可以用于区分高、低频信号。图3-32所示为来复式收音机中高频阻流圈的应用示例，由于高频阻流圈L对高频电流感抗很大而对音频电流感抗很小，晶体管VT集电极输出的高频信号只能通过C进入检波电路。检波后的音频信号再经VT放大后则可以通过L到达耳机。图3-32 电感器分频（2）滤波。电感器能够阻止电压中的交流成分通过。图3-33所示为电感器用于整流电源滤波，L与C、C组成π形LC滤波器。由于12L具有通直流阻交流的作用，因此，整流二极管输出的脉动直流电压U中的直流成分可以通过L，而交流成分绝大部分不能通过L，被C、i1C旁路到地，输出电压U便是较纯净的直流电压了。2o图3-33 电感器滤波（3）谐振。电感器可以与电容器组成谐振选频回路。图3-34所示为收音机高放级电路，可变电感器L与电容器C组成调谐回路，调1节L即可改变谐振频率，起到选台的作用。图3-34 谐振选频回路（4）磁偏转。电感器还可以用于磁偏转电路。图3-35为显像管偏转线圈工作示意图，偏转电流通过偏转线圈产生偏转磁场，使电子束随之偏转完成扫描运动。图3-35 磁偏转原理
3.1.5 变压器
变压器是变换电压的元器件，包括电源变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器等，是一种常用元器件。变压器的文字符号是“T”，图形符号如图3-36所示，外形如图3-37所示。图3-36 变压器的图形符号图3-37 变压器的外形
1．变压器的特点
变压器的特点是传输交流隔离直流，并可同时实现电压变换、阻抗变换和相位变换。变压器各绕组间互不相通，但交流电压可以通过磁场耦合进行传输。
2．变压器的作用
变压器的主要作用是电压变换、阻抗变换和相位变换。（1）变压器具有电压变换的作用。如图3-38所示，变压器次级电压的大小，取决于次级与初级的圈数比。空载时，次级电压U与2初级电压U之比，等于次级圈数N与初级圈数N之比。121图3-38 电压变换（2）变压器具有阻抗变换的作用。如图3-39所示，变压器初级与次级的圈数比不同，耦合过来的阻抗也不同。在数值上，次级阻抗Z与初级阻抗Z之比，等于次级圈数N与初级圈数N之比的平方。2121图3-39 阻抗变换（3）变压器具有相位变换的作用。图3-40所示变压器电路图中，标出了各绕组的瞬时电压极性。可见，通过改变变压器绕组的接法，可以很方便地将信号电压倒相。图3-40 相位变换
3．电源变压器
电源变压器是最常用的一类变压器。电源变压器可分为降压变压器（U＜U）、升压变压器（U＞U）、隔离变压器（U＝U）、多212121绕组变压器等，如图3-41所示。图3-41 电源变压器的种类
电源变压器的用途是电源电压变换，并可同时提供多种电源电压，以适应电路的需要，如图3-42所示。图3-42 多电压输出变压器
电源变压器的另一用途是电源隔离。如图3-43所示，由于变压器的隔离作用，即使人体接触到电压U，也不会与交流220V市电构成2回路，保证了人身安全。这就是维修热底板家电时必须要用电源隔离变压器的原因。图3-43 隔离变压器
4．音频变压器
音频变压器是工作于音频范围的变压器，推挽功率放大器中的输入变压器和输出变压器都属于音频变压器，如图3-44所示。图3-44 音频变压器
音频变压器具有信号传输与分配的作用。图3-44所示电路中，输入变压器将信号电压传输、分配给晶体管VT和VT（送给VT的信号122还倒了相），使VT和VT轮流分别放大正、负半周信号，然后再由输12出变压器将信号合成输出。
音频变压器具有阻抗匹配的作用。图3-44所示电路中，输出变压器将扬声器的8Ω低阻变换为数百欧的高阻，与放大器的输出阻抗相匹配，使得放大器输出的音频功率最大而失真最小。
5．中频变压器
中频变压器习惯上简称为中周，应用于超外差收音机和电视机的中频放大电路中。中频变压器分为单调谐式和双调谐式两种，如图3-45所示。单调谐式初、次级绕在一个磁芯上。双调谐式初、次级分为两个独立的绕组，依靠电容或电感进行耦合。图3-45 中频变压器的种类
中频变压器具有选频作用。图3-46所示为超外差收音机中放部分电路，中频变压器T、T的初级绕组分别与C、C谐振于465kHz，1212作为VT、VT的负载，因此，只有465kHz的中频信号得到放大，起12到了选频的作用。图3-46 中频变压器应用
中频变压器具有耦合作用。图3-46所示电路中，一中放输出信号通过T耦合到二中放，二中放输出信号通过T耦合到检波级。12
6．高频变压器
高频变压器通常是指工作于射频范围的变压器。收音机的磁性天线就是一个高频变压器，如图3-47所示。图3-47 磁性天线
高频变压器具有耦合作用。图3-47所示电路中，磁性天线W的初级绕组与可变电容器C组成选频回路，选出的电台信号通过初、次级之间的耦合传输到高放或变频级VT。
高频变压器具有阻抗变换作用。电视机天线阻抗变换器是一种高频变压器，如图3-48所示，折叠偶极子天线输出的300Ω平衡信号，通过高频变压器T变换为75Ω不平衡信号送入电视机。图3-48 阻抗变换器
3.1.6 晶体
石英晶体谐振器通常简称为晶体，是一种常用的选择频率和稳定频率的电子元件。晶体的文字符号是“B”，图形符号如图3-49所示。晶体一般密封在金属、玻璃或塑料等外壳中，外形如图3-50所示。图3-49 晶体的图形符号图3-50 晶体的外形
1．晶体的特点
晶体的特点是具有压电效应。当有机械压力作用于晶体时，在晶体两面即会产生电压；反之，当有电压作用于晶体两面时，晶体即会产生机械变形。如果在晶体两面加上交流电压，如图3-51所示，晶体将会随之产生周期性的机械振动，当交流电压的频率与晶体的固有谐振频率相等时，晶体的机械振动最强，电路中的电流最大，产生了谐振。图3-51 晶体的特点
2．晶体的作用
晶体的作用是构成频率稳定度很高的振荡器。（1）并联晶体振荡器。电路如图3-52所示，这是一个电容三点式晶体振荡器，晶体B等效为一个电感，与电容C、C组成并联谐振23回路，振荡频率由这个谐振回路决定。图3-52 并联应用（2）串联晶体振荡器。电路如图3-53所示，晶体管VT、VT组12成两级阻容耦合放大器，晶体B与负载电容C构成正反馈电路。晶体2B在这里起着带通滤波器的作用，只有当电路振荡频率等于晶体的串联谐振频率时，晶体才呈纯电阻性，满足振荡必须的相位和振幅条件。图3-53 串联应用
3.2 半导体管和电子管
●要点提示
●晶体二极管的特点是具有单向导电特性。稳压二极管的特点是工作于反向击穿状态，具有稳定的端电压。
●晶体三极管的特点是具有电流放大作用，是电流控制型器件。
●场效应管的特点是由栅极电压控制其漏极电流，是电压控制型器件。
●单结晶体管的特点是具有负阻特性。
●晶闸管的特点是具有可控的导电性，并且一经触发后即可自行维持导通状态。
●电子管的特点是必须给其阴极加热才能工作。电子管中的三极管和多极管具有电压放大作用，是电压控制型器件。
半导体管和电子管是无线电和电子电路中最重要的器件。半导体管包括二极管、三极管、场效应管、单结管、晶闸管等，电子管也有二极管、三极管、多极管等种类，它们在放大、振荡等单元电路中起着核心的、关键的作用。
3.2.1 晶体二极管
晶体二极管简称二极管，是一种常用的具有一个PN结的半导体器件。晶体二极管的文字符号是“VD”，图形符号如图3-54所示，外形如图3-55所示。普通晶体二极管包括整流二极管、检波二极管、开关二极管等。图3-54 晶体二极管的图形符号图3-55 晶体二极管的外形
1．晶体二极管的特点
晶体二极管的特点是具有单向导电性，一般情况下只允许电流从正极流向负极，而不允许电流从负极流向正极，图3-56形象地说明了这一点。图3-56 单向导电性
晶体二极管是非线性半导体器件。电流正向通过二极管时，要在PN结上产生管压降U，如图3-57所示。锗二极管的正向管压降约为VD0.3V，硅二极管的正向管压降约为0.7V。从伏-安特性曲线可见，二极管的电压与电流为非线性关系。图3-57 非线性关系
2．晶体二极管的作用
普通晶体二极管的主要作用是整流、检波和开关。（1）二极管具有整流作用。图3-58所示为半波整流电路，由于二极管的单向导电特性，在交流电压正半周时二极管VD导通，有输出。在交流电压负半周时二极管VD截止，无输出。经二极管VD整流出来的脉动电压再经RC滤波器滤波后即为直流电压。图3-58 半波整流电路
图3-59所示为桥式全波整流电路。当交流电正半周时，电流I经1VD、负载R、VD形成回路，负载上电压U为上正下负。当交流电24R负半周时，电流I经VD、负载R、VD形成回路，负载上电压U仍为231R上正下负，实现了全波整流。图3-59 桥式全波整流电路（2）二极管具有检波作用。图3-60所示为超外差收音机检波电路，第二中放输出的调幅波加到二极管VD负极，其负半周通过了二极管（正半周被截止），再由RC滤波器滤除其中的高频成分，输出的就是调制在载波上的音频信号，这个过程称为检波。图3-60 检波电路（3）二极管具有开关作用。在图3-61所示开关电路中，当二极管VD正极接＋9V时，VD导通，输入端（IN）信号可以通过二极管VD到达输出端（OUT）。当二极管VD正极接-9V时，VD截止，输入端与输出端之间通路被切断。图3-61 二极管开关电路
3.2.2 稳压二极管
稳压二极管（简称稳压管）是一种特殊的具有稳压功能的二极管。稳压二极管的文字符号是“VZ”，图形符号如图3-62所示。图3-62 稳压二极管的图形符号
1．稳压二极管的特点
稳压二极管的特点是工作于反向击穿状态，具有稳定的端电压。与普通二极管不同的是，稳压二极管的工作电流是从负极流向正极，如图3-63（a）所示。
从图3-63（b）所示稳压二极管的伏-安特性曲线可见，稳压二极管是利用PN结反向击穿后，其端电压在一定范围内保持不变的原理工作的。只要反向电流不超过其最大工作电流，稳压二极管是不会损坏的。图3-63 稳压二极管的特点
2．稳压二极管的作用
稳压二极管的作用是稳压，包括并联稳压和串联稳压两种电路形式。（1）并联稳压电路。如图3-64所示，稳压二极管VZ并联在输出端，VZ上的电压即为输出电压。这种简单并联稳压电路主要应用在输入电压变化不大、负载电流较小的场合。图3-64 并联稳压电路（2）串联稳压电路。如图3-65所示，由于串联在输出电路中的调整管VT的基极电压被稳压二极管VZ所稳定，所以当输出电压发生变化时，调整管VT的基-射极间电压相应变化，使得VT的管压降向相反方向变化，从而使输出电压基本保持稳定。图3-65 串联稳压电路
3．瞬态电压抑制二极管
瞬态电压抑制二极管的特点是能够吸收浪涌高压。瞬态电压抑制二极管是一种特殊的稳压二极管，它在遇到高能量瞬态浪涌电压时，能够迅速反向击穿，将浪涌电流分流，并将其电压钳位于规定值。
瞬态电压抑制二极管的作用是过压保护。单极型瞬态电压抑制二极管一般用于直流电路负载保护，如图3-66所示，VZ为单极型瞬态电压抑制二极管，R是限流电阻。图3-66 直流过压保护电路
双极型瞬态电压抑制二极管具有双向过压保护功能，可用于包括交流电路在内的各电路不同部位的保护，如图3-67所示，VZ、VZ12为双极型瞬态电压抑制二极管。图3-67 交流过压保护电路
3.2.3 晶体三极管
晶体三极管通常简称为晶体管或三极管，是一种具有两个PN结的半导体器件。晶体三极管的文字符号是“VT”，图形符号如图3-68所示，外形如图3-69所示。晶体三极管是电子电路中的核心器件之一，在各种电子电路中的应用十分广泛。图3-68 晶体三极管的图形符号图3-69 晶体三极管的外形
晶体三极管分为NPN型和PNP型两大类，它们的导电极性完全不同。NPN型管工作时，集电极c和基极b接正电，电流由集电极c和基极b流向发射极e，其图形符号中箭头向外即表示了电流方向，如图3-70（a）所示。
PNP型管工作时，集电极c和基极b接负电，电流由发射极e流向集电极c和基极b，其图形符号中箭头向里即表示了电流方向，如图3-70（b）所示。图3-70 晶体三极管的电流
1．晶体三极管的特点
晶体三极管的特点是具有电流放大作用，即可以用较小的基极电流控制较大的集电极（或发射极）电流，集电极电流是基极电流的β倍。
2．晶体三极管的工作原理
晶体三极管的基本工作原理如图3-71所示（以NPN型管为例），当给基极（输入端）输入一个较小的基极电流I时，其集电极（输出b端）将按比例产生一个较大的集电极电流I，这个比例就是晶体三极c管的电流放大倍数β，即I＝βI。发射极是公共端，发射极电流I＝Icbeb＋I＝（1＋β）I。可见，集电极电流和发射极电流受基极电流的控cb制，所以晶体三极管是电流控制型器件。图3-71 晶体三极管工作原理
3．晶体三极管的作用
晶体三极管的主要作用是放大、振荡、开关、可变电阻和阻抗变换。（1）晶体三极管最基本的作用是放大。图3-72所示为晶体三极管放大电路，输入信号U经耦合电容C加至三极管VT基极使基极电i1流I随之变化，进而使集电极电流I相应变化，变化量为基极电流的βbc倍，并在集电极负载电阻R上产生较大的压降，经耦合电容C隔离c2直流后输出，在输出端便得到放大了的信号电压U。由于输出电压o等于电源电压＋V与R上压降的差值，因此输出电压U与输入电压CCcoU相位相反。i图3-72 晶体三极管放大电路（2）晶体三极管可以构成振荡电路。图3-73所示为电子门铃电路，三极管VT与变压器T等组成变压器反馈音频振荡器，由于变压器T初、次级之间的倒相作用，VT集电极的音频信号经T耦合后正反馈至其基极，形成振荡。图3-73 晶体三极管振荡电路（3）晶体三极管可以用作电子开关。图3-74所示为驱动发光二极管的电子开关电路，三极管VT即为电子开关。VT的基极由脉冲信号CP控制。当CP＝“1”时，VT导通，发光二极管VD发光。当CP＝“0”时，VT截止，发光二极管VD熄灭。图3-74 晶体三极管开关电路（4）晶体三极管可以用作可变电阻。图3-75所示为录音机录音电平自动控制电路（ALC电路），三极管VT在这里作可变电阻用。话筒（又称传声器）输出的信号经R与VT集-射极间等效电阻分压后，2送往放大器进行放大。三极管集-射极间等效电阻随其基极电流变化而变化，而基极电流由放大器输出信号经整流获得的控制电平控制，使分压比随输出信号作反向改变，从而实现录音电平的自动控制。图3-75 晶体三极管作可变电阻（5）晶体三极管具有阻抗变换的作用。图3-76所示为射极跟随器电路，由于电路输出信号自三极管VT的发射极取出，输出电压全部负反馈到输入端，所以射极跟随器具有很高的输入阻抗Z和很低的i输出阻抗Z，常用作阻抗变换和缓冲电路。o图3-76 晶体三极管作阻抗变换
3.2.4 场效应管
场效应晶体管通常简称为场效应管，是一种利用场效应原理工作的半导体器件。场效应管的文字符号是“VT”，图形符号如图3-77所示，外形如图3-78所示。图3-77 场效应管的图形符号图3-78 场效应管的外形
场效应管分为结型场效应管和绝缘栅场效应管（MOS管）两大类，又都有N沟道和P沟道之分。结型和耗尽型MOS管正常工作时，N沟道管应加负栅压，P沟道管应加正栅压，如图3-79所示。图3-79 场效应管的电压
1．场效应管的特点
场效应管的特点是由栅极电压U控制其漏极电流I。和普通双极GD型晶体管相比较，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特点。
2．场效应管的工作原理
场效应管的基本工作原理如图3-80所示（以结型N沟道管为例）。由于栅极G接有负偏压-U，在栅极G附近形成耗尽层。当负偏G压-U的绝对值增大时，耗尽层增大，沟道减小，漏极电流I减小。
GD当负偏压-U的绝对值减小时，耗尽层减小，沟道增大，漏极电流IGD增大。可见，漏极电流I受栅极电压的控制，所以场效应管是电压控D制型器件，即通过输入电压的变化来控制输出电流的变化，从而达到放大等目的。图3-80 场效应管工作原理
3．场效应管的作用
场效应管的主要作用是放大、恒流、阻抗变换、可变电阻和电子开关。（1）场效应管具有放大作用。图3-81所示为场效应管放大器，输入信号U经C耦合至场效应管VT的栅极，与原来的栅极负偏压相i1叠加，使其漏极电流I相应变化，并在负载电阻R上产生压降，经CDD2隔离直流后输出，在输出端即得到放大了的信号电压U。I与U同相，oDiU与U反相。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可oi以容量较小，不必使用电解电容器。图3-81 场效应管放大器（2）场效应管可以方便地用作恒流源。电路如图3-82所示。恒流原理是：如果通过场效应管的漏极电流I因故增大，源极电阻R上DS形成的负栅压也随之增大，迫使I回落；反之则使I增大，使I保持DDD恒定。恒定电流，式中，U为场效应管夹断电压。p图3-82 场效应管恒流源（3）场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。图3-83所示为场效应管源极输出器，电路结构与晶体三极管射极跟随器类似，但由于场效应管是电压控制型器件，输入阻抗极高，因此场效应管源极输出器具有更高的输入阻抗Z和较低的输出阻抗Z，常用于多级放io大器的高阻抗输入级作阻抗变换。图3-83 场效应管作阻抗变换（4）场效应管可以用作可变电阻。图3-84所示为自动电平控制电路。当输入信号U增大导致U增大时，由U经二极管VD负向整流ioo后形成的栅极偏压-U的绝对值也增大，使场效应管VT的等效电阻增G大，R与其的分压比减小，使进入放大器的信号电压减小，最终使1U保持基本不变。o图3-84 场效应管作可变电阻（5）场效应管可以用作电子开关。图3-85所示为直流信号调制电路。场效应管VT、VT工作于开关状态，其栅极分别接入频率相12同、相位相反的方波电压。当VT导通VT截止时，U向C充电；当12iVT截止VT导通时，C放电；其输出U便是与输入直流电压U相关的12oi交变电压。图3-85 场效应管作电子开关
3.2.5 单结晶体管
单结晶体管又称为双基极二极管，是一种具有一个PN结和两个欧姆电极的负阻半导体器件。单结晶体管的文字符号是“V”，图形符号如图3-86所示，外形如图3-87所示。图3-86 单结晶体管的图形符号图3-87 单结晶体管的外形
单结晶体管可分为N型基极单结晶体管和P型基极单结晶体管两大类，其引脚及电流方向如图3-88所示。图3-88 单结晶体管的电流
1．单结晶体管的特点
单结晶体管的特点是具有负阻特性，即在一定范围内，随着电流的增加电压反而减小。
2．单结晶体管的工作原理
单结晶体管的基本工作原理如图3-89所示（以N基极单结晶体管为例）。当发射极电压U大于峰点电压U时，PN结处于正向偏置状EP态，单结晶体管导通。随着发射极电流I的增加，大量空穴从发射极E注入硅晶体，导致发射极与第一基极间的电阻急剧减小，其间的电压也就减小，呈现出负阻特性。图3-90所示为单结晶体管的伏-安特性曲线。图3-89 单结晶体管工作原理图3-90 单结晶体管伏-安特性曲线
3．单结晶体管的作用
单结晶体管的主要作用是构成振荡、延时和触发电路，并可使电路结构大为简化。（1）单结晶体管可以用作弛张振荡器。电路如图3-91所示。单结晶体管V的发射极输出锯齿波，第一基极输出窄脉冲，第二基极输出方波。R与C组成充放电回路，改变R或C的大小即可改变振荡周EE期。该电路振荡周期，式中，ln为自然对数，即以e（2.718）为底的对数。图3-91 弛张振荡器（2）单结晶体管可以用作延时电路。图3-92所示为延时接通开关电路。电源开关SA接通后，继电器K并不立即吸合，这时电源经RP和R向C充电，直到C上所充电压达到峰点电压U时，单结晶体管1PV导通，K才吸合。触点K和K使K保持吸合状态。调节RP可改变延-1-2时时间。图3-92 延时电路图（3）单结晶体管可以用作晶闸管触发电路。图3-93所示为调光台灯电路。在交流电的每半周内，晶闸管VS由单结晶体管V输出的窄脉冲触发导通，调节RP便改变了V输出窄脉冲的时间，即改变了VS的导通角，从而改变了流过灯泡EL的电流，实现了调光的目的。图3-93 调光台灯电路
3.2.6 晶闸管
晶闸管是晶体闸流管的简称，也叫做可控硅，是一种具有3个PN结的功率型半导体器件。晶闸管的文字符号是“VS”，图形符号如图3-94所示，外形如图3-95所示。晶闸管有单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等种类。图3-94 晶闸管的图形符号图3-95 晶闸管的外形
1．晶闸管的特点
晶闸管的特点是具有可控的导电性，并且一经触发后即可自行维持导通状态。
2．晶闸管的工作原理（1）单向晶闸管是PNPN 4层结构，形成3个PN结，具有3个外电极：阳极A、阴极K和控制极G，可等效为PNP、NPN两晶体三极管组成的复合管，如图3-96所示。在A、K极间加上正电压后，管子并不导通。当在控制极G加上正电压时，VT、VT相继迅速导通，此时即12使去掉控制极电压管子仍维持导通状态。图3-96 单向晶闸管等效电路（2）双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联，如图3-97所示。双向晶闸管可以控制双向导通，因此除控制极G外的另两个电极不再分阳极和阴极，而称之为主电极T、T。12图3-97 双向晶闸管等效电路
3．可关断晶闸管
普通晶闸管导通后控制极即不起作用，要关断必须切断电源，使流过晶闸管的正向电流小于维持电流。可关断晶闸管克服了上述缺陷，如图3-98所示，当控制极G加上正脉冲电压时晶闸管导通，当控制极G加上负脉冲电压时晶闸管关断。图3-98 可关断晶闸管特性
4．晶闸管的作用
晶闸管的主要作用是构成无触点开关、可控整流、调压、调光、调速和逆变电路等。（1）晶闸管可以用作无触点开关。图3-99所示报警器电路中，当探头检测到异常情况时，输出一正脉冲U至晶闸管VS的控制极，G使晶闸管VS导通，报警器报警，直至有关人员到场并切断开关S才停止报警。图3-99 报警器电路（2）双向晶闸管可以用作无触点交流开关。图3-100所示为交流固态继电器电路，当其输入端加上控制电压时，双向晶闸管VS导通，接通输出端交流电路。图3-100 固态继电器电路（3）晶闸管可以组成可控整流电路。如图3-101所示，只有当控制极有正触发脉冲U时，晶闸管VS、VS才导通进行整流，而每当G12交流电压过零时晶闸管关断。改变触发脉冲U在交流电每半周内出G现的迟早，即可改变晶闸管的导通角，从而改变了输出到负载的直流电压的大小。图3-101 可控整流电路（4）双向晶闸管可以用作交流调压器。图3-102所示电路中，RP、R和C组成充放电回路，C上电压作为双向晶闸管VS的触发电压。调节RP可改变C的充电时间，也就改变了VS的导通角，达到交流调压的目的。图3-102 交流调压器（5）可关断晶闸管可以很方便地构成直流逆变电路。如图3-103所示，两个可关断晶闸管VS、VS的控制极触发电压U和U为频12G1G2率相同、极性相反的正、负脉冲，使得VS与VS轮流导通，在变压12器次级即可得到频率与U相同的交流电压。G图3-103 逆变电路
3.2.7 电子管
电子管是一种具有金属电极的电真空器件，包括二极管、三极管、束射四极管、五极管、七极管以及复合管等种类。电子管的文字符号是“VE”，图形符号如图3-104所示，图3-105所示为部分电子管外形。在晶体管出现之前，电子管作为核心器件广泛应用在各种电子设备中。即使在晶体管和集成电路的应用相当普遍的今天，在一些特殊场合仍使用电子管。图3-104 电子管的图形符号图3-105 电子管的外形
1．电子管的特点
电子管的特点是必须给其阴极加热才能工作。电子管中的三极管和多极管具有电压放大作用，是一种电压控制型器件。（1）电子管中的电流。以三极管为例，电流从阳极A流向阴极K，并受到栅极G上所加负偏压-U的控制，如图3-106所示。为了改善电G子管的性能，增加了栅极的数量，便形成了四极管、五极管、七极管等多极管。图3-106 电子管的电流（2）加热方式。与晶体管不同的是，电子管必须给其阴极加热才能工作，因此电子管中都有用于加热的灯丝。加热的方式有直热式和间热式两种。直热式电子管中灯丝就是阴极；间热式电子管中灯丝和阴极互不相连，由灯丝将热量传递给阴极，如图3-107所示。图3-107 阴极加热方式
2．电子管的作用
电子管的主要作用是整流和放大。（1）电子管中的二极管具有整流作用。（2）电子管中的三极管和多极管具有放大作用。图3-108所示为电子管放大电路。输入信号电压U经C耦合至三极管栅极，使其阳极i1电流I随U变化，在阳极负载电阻R上产生压降，再由耦合电容C隔Ai22离直流后输出，输出电压U与输入信号电压U相位相反。oi图3-108 电子管放大电路
3.3 光电器件
●要点提示
●光电二极管和光电三极管的功能是将光信号转换为电信号。
●光电耦合器的功能是以光为媒介实现电信号的隔离传输。
●发光二极管的特点是会发光。变色发光二极管的特点是发光颜色可以变化。
●LED数码管的功能是显示字符。
光电器件是指能进行光能与电能相互转换的电子器件，包括将光信号转换为电信号的光敏器件，如光电二极管、光电三极管、光电耦合器等；将电信号转换为光信号的电致发光器件，如发光二极管（LED）、LED数码管等。
3.3.1 光电二极管
光电二极管是一种常用的光敏器件。和晶体二极管相似，光电二极管也是具有一个PN结的半导体器件，所不同的是光电二极管有一个透明的窗口，以便使光线能够照射到PN结上。光电二极管的文字符号是“VD”，图形符号如图3-109所示，外形如图3-110所示。图3-109 光电二极管的图形符号图3-110 光电二极管的外形
1．光电二极管的特点
光电二极管的特点是具有将光信号转换为电信号的功能。光电二极管工作在反向电压状态，其光电流（反向电流）的大小与光照强度成正比，光照越强反向电流越大，如图3-111所示。图3-111 光电二极管的电流
2．光电二极管的作用
光电二极管的作用是进行光电转换，在光控、红外遥控、光探测、光纤通信、光电耦合等方面有广泛的应用。（1）光电二极管可以用作光控开关。电路如图3-112所示，无光照时，光电二极管VD因接反向电压而截止，晶体三极管VT、VT因112无基极电流也截止，继电器处于释放状态。当有光线照射到光电二极管VD时，VD从截止转变为导通状态，使VT、VT相继导通，继电1112器K吸合，接通被控电路。图3-112 光控开关电路（2）光电二极管可以用作光信号接收。图3-113所示为光信号放大电路，光信号由光电二极管VD接收并转换为电信号，经VT放大后通过耦合电容C输出。图3-113 光信号放大电路（3）光电二极管可以用作红外光到可见光的转换。电路如图3-114所示，红外光信号由光电二极管VD接收，经晶体三极管VT、11VT放大后，驱动发光二极管VD发出可见光。22图3-114 光转换电路
3.3.2 光电三极管
光电三极管是在光电二极管的基础上发展起来的半导体光敏器件。光电三极管的文字符号是“VT”，图形符号如图3-115所示。与晶体三极管相似，光电三极管也是具有两个PN结的半导体器件，所不同的是其基极受光信号的控制。由于光电三极管的基极即为光窗口，因此大多数光电三极管只有发射极e和集电极c两个引脚，基极无引出线。光电三极管的外形与光电二极管几乎一样，如图3-116所示。图3-115 光电三极管的图形符号图3-116 光电三极管的外形
光电三极管分为NPN型和PNP型两大类。在有光照时，NPN型光电三极管电流从集电极c流向发射极e，PNP型光电三极管电流从发射极e流向集电极c，如图3-117所示。图3-117 光电三极管的电流
1．光电三极管的特点
光电三极管的特点是不仅能实现光电转换，而且同时还具有放大功能。光电三极管可以等效为光电二极管和普通三极管的组合器件，如图3-118所示。光电三极管基极与集电极间的PN结相当于一个光电二极管，在光照下产生的光电流又从基极进入三极管放大，因此光电三极管输出的光电流可达光电二极管的β倍。图3-118 光电三极管等效电路
2．光电三极管的作用
光电三极管的主要作用是光控。光电三极管本身具有的放大作用，给使用带来了很大方便。图3-119所示为光控开关电路，由于光控器件采用了光电三极管，因此该电路比使用光电二极管的同类电路简化许多。图3-119 光电三极管光控开关电路
3．选用光电二极管还是光电三极管
光电二极管和光电三极管各有长处。光电二极管温度特性和输出线性度好，响应时间快。光电三极管灵敏度高，输出光电流大。因此，在对输出线性要求较高或工作频率较高的场合应选用光电二极管；而一般的光电控制电路要求灵敏度高，应选用光电三极管。
3.3.3 光电耦合器
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的器件。光电耦合器的图形符号如图3-120所示，外形如图3-121所示，有金属壳封装式、塑封式、双列直插式等。图3-120 光电耦合器的图形符号图3-121 光电耦合器的外形
1．光电耦合器的特点
光电耦合器的特点是可实现电信号的隔离传输，即输入端与输出端之间既能传输电信号，又具有电的隔离性。光电耦合器既可以传输交流信号，又可以传输直流信号。光电耦合器具有传输效率高、隔离度好、抗干扰能力强、寿命长、体积小和重量轻的优点。
2．光电耦合器的作用
光电耦合器的主要作用是隔离传输和隔离控制。（1）光电耦合器可以用作隔离传输。电路如图3-122所示，以光电三极管型光电耦合器为例，其输入端是一个发光二极管，输出端是一个光电三极管。当输入端加上电源GB时，电流I流过发光二极管11使其发光，光电三极管接受光照后就在输出端形成光电流I，光电流2的大小与通过发光二极管的电流大小成正比，从而实现了电信号的传输。由于这个传输过程是通过电→光→电的转换完成的，GB与GB12之间并没有电的联系，所以同时实现了输入端与输出端之间的电的隔离。图3-122 隔离传输（2）光电耦合器可以用作隔离控制。图3-123所示为交流电钻控制电路。当按下按钮开关SB时，3V电源经限流电阻加至光电耦合器输入端的发光二极管使其发光，光电耦合器输出端的光电三极管导通，产生输出电流，使双向晶闸管VS导通，电钻电动机M转动。由于光电耦合器的隔离作用，只需控制3V低压直流电即可间接控制交流220V电源。图3-123 隔离控制
3.3.4 发光二极管
发光二极管简称为LED，是一种具有一个PN结的半导体电致发光器件。发光二极管的文字符号是“VD”，图形符号如图3-124所示。发光二极管种类很多，可分为可见光发光二极管、红外光发光二极管、固定颜色发光二极管、双色和变色发光二极管等，并有圆形、方形、异形等多种形状，如图3-125所示。图3-124 发光二极管的图形符号图3-125 发光二极管的外形
1．发光二极管的特点
发光二极管的特点是会发光。发光二极管与普通二极管一样具有单向导电性，当有足够的正向电流通过PN结时，发光二极管便会发出不同颜色的可见光或红外光。
2．发光二极管的作用
发光二极管的主要作用是指示和光发射。发光二极管广泛应用在显示、指示、遥控和通信领域。（1）发光二极管用作指示电路。发光二极管的典型应用电路如图3-126所示。其中，R为限流电阻，I为通过发光二极管的正向电流。发光二极管的管压降一般比普通二极管大，为2V左右，电源电压必须大于管压降，发光二极管才能正常工作。图3-126 发光二极管的应用
发光二极管用于交流电源指示的电路如图3-127所示。其中，VD为整流二极管，VD为发光二极管，R为限流电阻，T为电源变压12器。图3-127 发光二极管电源指示（2）发光二极管可作为低电压稳压二极管使用。图3-128所示为简单并联稳压电路，利用发光二极管VD的管压降，可提供＋2V的直流稳压输出。VD同时具有电源指示功能。图3-128 发光二极管稳压（3）发光二极管用作光发射管。在红外遥控器、红外无线耳机、红外报警器等电路中，红外发光二极管担任光发射管，电路如图3-129所示。其中，VT为开关调制晶体三极管，VD为红外发光二极管。信号源通过VT驱动和调制VD，使VD向外发射调制红外光。图3-129 红外发射电路
3．变色发光二极管
变色发光二极管的特点是发光颜色可以变化。（1）双色发光二极管。它是将两种发光颜色（常见的为红色和绿色）的管芯反向并联后封装在一起制成的，如图3-130所示。当工作电压为左正右负时，电流I通过管芯VD使其发红光。当工作电压a1为左负右正时，电流I通过管芯VD使其发绿光。b2图3-130 双色发光二极管（2）三引脚变色发光二极管。它是将两种发光颜色（通常为红色和绿色）的管芯负极连接在一起作为公共负极，另外两个引脚分别为红色和绿色管芯的正极。电流I通过管芯VD使其发红光，电流I通a1b过管芯VD使其发绿光，电流I＝I并同时通过管芯时发光二极管发橙2ab色光，当I与I的比例不同时发光二极管发光颜色按比例在红～橙～ab绿之间变化，如图3-131所示。图3-131 变色发光二极管（3）四引脚变色发光二极管。它是将3种发光颜色（例如红、绿、蓝色）的管芯负极连接在一起作为公共负极，另外3个引脚分别为红、绿、蓝色管芯的正极，如图3-132所示。改变通过各管芯的电流，即可根据需要变换其发光颜色。图3-132 四引脚变色发光二极管
3.3.5 LED数码管
LED（发光二极管）数码管是最常用的一种字符显示器件，它是将若干LED按一定图形组织在一起构成的。LED数码管图形符号如图3-133所示，外形如图3-134所示，包括数字管，符号管，一位、双位和多位数码管等种类。7段数码管是应用较多的一种数码管，分为共阴极数码管和共阳极数码管两种。图3-133 LED数码管的图形符号图3-134 LED数码管的外形
1．LED数码管的作用
LED数码管的作用是显示字符。例如：在时钟电路中显示时间，在计数电路中显示数字，在测量电路中显示结果等。
2．共阴极LED数码管
共阴极LED数码管内电路如图3-135所示。8个LED（7段笔画和1个小数点）的负极连接在一起接地，译码电路按需给不同笔画的LED正极加上正电压，使其显示出相应数字。图3-135 共阴极LED数码管内电路
3．共阳极LED数码管
共阳极LED数码管内电路如图3-136所示。8个LED的正极连接在一起接正电压，译码电路按需使不同笔画的LED负极接地，使其显示出相应数字。图3-136 共阳极LED数码管内电路
3.4 电声换能器件
●要点提示
●扬声器和耳机的作用是将电信号转换为声音。
●讯响器和蜂鸣器的作用是发出保真度要求不高的声音。
●话筒的作用是将声音转换为电信号。
●磁头具有将磁信号转换为电信号，或将电信号转换为磁信号的作用。
电声换能器件包括能够将电信号转换为声音信号的扬声器、耳机、讯响器和蜂鸣器，能够将声音信号转换为电信号的话筒，能够进行磁信号与电信号相互转换的磁头和磁鼓等。
3.4.1 扬声器与耳机
扬声器俗称喇叭，是一种常用的电声换能器件。扬声器的文字符号是“BL”，图形符号如图3-137所示。扬声器可分为电动式扬声器、压电式扬声器、球顶式扬声器、号筒式扬声器等，如图3-138所示。图3-137 扬声器的图形符号图3-138 扬声器的外形
耳机也是常用的电声换能器件，其文字符号是“BE”，图形符号如图3-139所示。耳机一般分为头戴式耳机和耳塞机两大类，同时又分为单声道耳机和立体声耳机两种，如图3-140所示。图3-139 耳机的图形符号图3-140 耳机的外形
1．扬声器与耳机的特点
扬声器和耳机的特点是能将电信号转换为声音。以电动式扬声器为例，其工作原理如图3-141所示。音圈位于环形磁钢与芯柱之间的磁隙中，当音频电流通过音圈时，所产生的交变磁场与磁隙中的固定磁场相互作用，使音圈在磁隙中往复运动，并带动与其粘在一起的纸盆运动而发声。图3-141 扬声器工作原理
2．扬声器的作用
扬声器的主要作用是播放声音。（1）电动式纸盆扬声器是最常用的扬声器，既有全频扬声器，又有专门的高音、中音、低音扬声器，广泛应用于收音机、录音机、电视机、音响、家庭影院、多媒体、计算机等设备，以及公共场所广播等各种场合。图3-142所示为三分频音箱电路图。图3-142 三分频音箱电路（2）球顶式扬声器采用球顶式振膜，具有瞬态响应好、声音清晰明亮的特点，有高音扬声器和中音扬声器两种，主要应用在高档分频式组合音箱中。（3）号筒式扬声器由发音头和号筒两部分组成，号筒起到聚集声音的作用，可以使声音更有效地传播。号筒式扬声器多是高音扬声器，主要应用在要求较高的音箱等还音系统中。室外广播用的高音喇叭也是一种号筒式扬声器。
3．耳机的作用
耳机主要用于个人聆听。对于立体声耳机或耳塞机，一般均标有左、右声道标志“L”或“R”，使用时应注意，“L”应戴在左耳，“R”应戴在右耳，这样才能聆听到正常的立体声。
3.4.2 讯响器与蜂鸣器
讯响器和蜂鸣器是另一类电声换能器件，其文字符号是“HA”，图形符号如图3-143所示。图3-144所示为微型直流讯响器。图3-143 讯响器和蜂鸣器的图形符号图3-144 微型直流讯响器
1．讯响器与蜂鸣器的特点
讯响器与蜂鸣器是运用电磁式原理工作的，其频响范围较窄，低频响应较差，一般不宜作还音系统的扬声器用。但它具有体积小、重量轻、灵敏度高的特点，广泛应用在家用电器、仪器仪表、报警器、寻呼机、电子玩具等领域。
微型直流讯响器可分为不带音源和自带音源两大类，其中自带音源的又分为连续长音、断续声音两种。不带音源直流讯响器工作时需要接入音频信号。自带音源直流讯响器则不需要音频信号，接上规定的直流电压即可发声。
2．讯响器与蜂鸣器的作用
讯响器和蜂鸣器的作用是发出保真度要求不高的声音。（1）电话振铃。电路如图3-145所示，当检测到来电时，信号源产生的铃音信号经控制电路驱动不带音源讯响器HA发出振铃声。可通过控制电路选择多种振铃声。图3-145 电话振铃电路（2）声音提示。电路如图3-146所示，HA为自带音源讯响器，VT为驱动开关管。当控制脉冲为“1”时VT导通，HA发声。当控制脉冲为“0”时VT截止，HA不发声。图3-146 声音提示电路
3.4.3 话筒
话筒又称传声器，是一种常用的声电转换器件。话筒的文字符号是“BM”，图形符号如图3-147所示，外形如图3-148所示。话筒有许多种类，使用较多的是动圈式话筒和驻极体话筒。图3-147 话筒的图形符号图3-148 话筒的外形
1．话筒的特点与作用
话筒的特点是能将声音转换为电信号，话筒的作用是拾音。
2．动圈式话筒
动圈式话筒是较常用的话筒，其工作原理如图3-149所示。音圈位于永久磁铁的磁隙中，并与音膜粘接在一起，当声波使音膜振动时，带动音圈作切割磁力线运动而产生音频感应电压，这个音频感应电压代表了声波的信息，从而实现了声电转换。由于话筒音圈的圈数很少，其输出电压和输出阻抗都很低，为了提高输出电压和便于阻抗匹配，音圈产生的信号经过输出变压器输出。图3-149 动圈式话筒工作原理
动圈式话筒应用电路如图3-150所示。动圈式话筒具有坚固耐用、价格较低、单向指向性的特点，广泛应用在广播、扩音、录音、文艺演出、卡拉OK等领域。图3-150 动圈式话筒的应用
3．驻极体话筒
驻极体话筒属于电容式话筒的一种，其内部包含有一个场效应管作放大用，因此拾音灵敏度较高，输出音频信号较大。由于内部有场效应管，因此驻极体话筒必须加上直流电压才能工作。根据内电路的接法不同，驻极体话筒分为三端式（源极输出）和二端式（漏极输出）两种，如图3-151所示。图3-151 驻极体话筒（1）三端式驻极体话筒的应用电路如图3-152所示。漏极D接电源正极，输出信号自源极S取出并经电容C耦合至放大电路，R是源极S的负载电阻。图3-152 三端式驻极体话筒的应用（2）二端式驻极体话筒的应用电路如图3-153所示。漏极D经负载电阻R接电源正极，输出信号自漏极D取出并经电容C耦合至放大电路。图3-153 二端式驻极体话筒的应用
驻极体话筒具有体积小、重量轻、电声性能好、价格低廉的特点，在无线电与电子制作中得到非常广泛的应用。
3.4.4 磁头与磁鼓
磁头是一种电磁转换器件。磁头的文字符号是“B”，图形符号如图3-154所示。磁头可分为音频磁头、视频磁头、控制磁头等，视频磁头通常安装在磁鼓上，如图3-155所示。图3-154 磁头的图形符号图3-155 磁头与磁鼓
1．磁头的特点
磁头具有将磁信号转换为电信号，或将电信号转换为磁信号的特点。磁头工作原理如图3-156所示。磁头由磁芯和绕在磁芯上的线圈组成，在磁芯前端有一极窄的工作隙缝。当有信号电压加在磁头线圈上时，在工作隙缝处便产生相应的磁场，由沿工作隙缝移动的磁带记录下来。反之，当磁带上的磁场作用于磁头的工作隙缝时，在线圈上则感应出相应的信号电压。图3-156 磁头工作原理
在工作过程中，磁头与磁带处于相对移动状态。在录音机等音频设备中，磁头静止而磁带移动。在录像机等视频设备中，磁头安装在高速旋转的磁鼓上，以提高磁头与磁带的相对移动速度，满足高频信号记录的要求。
2．磁头的作用
磁头的主要作用是录放音像信号。（1）磁头用于放音。图3-157所示为录音机的放音电路。放音磁头B将磁带上记录的磁信号转换为电信号，经电容器C耦合至放音放1大器进行放大。C为磁头频率补偿电容。2图3-157 放音电路（2）磁头用于录音。图3-158所示为录音机的录音电路。录音放大器输出的音频电压经耦合电容C加至录音磁头B，由录音磁头B将音频电压转换为磁信号并记录到磁带上。偏磁电路为录音磁头B提供交流或直流偏磁电流，以减小录音失真。图3-158 录音电路（3）磁头用于消磁。图3-159所示为录音机的消磁电路。其中，图3-159（a）为直流消磁电路，直流电压经限流电阻R加至消磁磁头B，产生直流磁场将记录在磁带上的磁信号消去（实际上是覆盖掉）。图3-159（b）为交流消磁电路，超音频振荡器输出超音频交流电压使消磁磁头B产生高频交流磁场，将记录在磁带上的磁信号消去（覆盖掉）。图3-159 消磁电路（4）磁头用于录放像。图3-160所示为录像机的录放像原理方框图，录放磁头B安装在高速旋转的磁鼓上。放像时，磁带上的磁信号经磁头B转换为电信号，然后送入放像放大器。录像时，录像放大器输出的电信号经磁头B转换为磁信号记录到磁带上。图3-160 录放像原理
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]