[科普中国]-电子电路

电子电路是指由电子器件和有关无线电元件组成的电路。包括放大、振荡、整流、检波、调制、频率变换、波形变换等电路，以及各种控制电路。广泛应用于各种电子设备中。

简介电子电路可以将复杂的电子产品内部的连接控制关系以最简洁、直观的形式展现出来，使电子产品安装、调试、检修人员能够在很短的时间内明了整个电子产品的内部结构和工作原理，进而在电子电路图的指示下完成相应的工作。在实际的生产、维修工作中，电子电路的连接关系、装配关系以及工作过程会通过不同的电子电路图来体现。

通常，我们将表达电子电路连接关系的电路图称为电子电路连接关系图（接线图），将表达电子电路装配关系的电路图称为电子电路装调图，而将表达电子电路结构和工作原理的电路图称为电子电路原理图。不同类型的电子电路图有不同的特点和用途。1

分类按照所处理信号形式的不同，通常可将电子电路分为模拟电路和数字电路两大类。用于传递和处理模拟信号的电子电路称为模拟电路；对数字信号进行传递、处理的电子电路称为数字电路。

模拟电路通常注重的是信号的放大、信噪比、工作频率等问题。常见的有放大器电路、滤波电路、变压电路等。如收音机、电视机、电话机、变压器等电路。

数字电路被广泛地应用于数字电子计算机、数字通信系统、数字式仪表、数字控制装置及工业逻辑系统等领域，能够实现对数字信号的传输、逻辑运算、计数、寄存、显示及脉冲信号的产生和转换等功能。

模拟电路和数字电路的结合越来越广泛，在技术上正趋向于把模拟信号数字化，以获取更好的效果，如数码相机、数码电视机等。2

设计步骤进行电子电路设计的中心任务是按功能要求设计出具有该功能的电路，或者可以说。设计完备的电路，使其能够完成预期的功能。一般地说，电子电路设计的内容或步骤为：

(1)先分析所要实现的功能，并对其功能进行归类整合，明确输入变量、输出变量和中间变量。

(2)提出电路的功能要求，明确各功能块的功能及其相互间的连接关系，并作框图设计。

(3)确定或者设计各单元电路，确定其中的主要器件，给出单元电路图。

(4)整合各单元电路，规范设计统一的供电电路即电源电路，并做好级联的设计。

(5)设计详尽电路全图，确定全部元器件并给出需用元器件清单。

(6)根据元器件和电路设计印制电路板图，并给出相应的元器件分布图、接线图等。如果是整机的，一般还要提供整机结构图。

(7)实现工艺比较复杂以及有特殊工艺要求的，需要给出工艺要求说明，或者给出工艺设计报告。

(8)进行业余设计或者属于单体实验开发类的电路设计时，还要经过调试与测试。并给出实验与测试的结果。

(9)写出设计说明书或者设计报告。

在上面的叙述中，(1)～(5)属于原理设计，(6)～(8)基本属于工艺过程，(9)是常规要求，是设计者必须要完成的，也是设计者唯一能够留存的设计资料，它一定是详实、具体和规范的，可作为技术交流的依据。3

调试任何一个电子电路在组装好之后，都要经过调测过程，才能确定或达到性能指标的要求。电路调测的过程就是利用各种仪器仪表，例如万用表、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等对电路进行各种参数的测量，并根据测量结果有针对性地调整电路，使其各项性能、指标达到设计要求的过程。

1．电路调测方法

(1)分模块调测

较大型的电路系统一般都要分模块调测，将总体电路按功能分成若干个模块，对每个模块分别进行调测。调试顺序可以按信号的流向，逐模块进行，逐步扩大调试范围，最后完成总体调试。

分块调试的优点是：问题出现的范围小，易于解决。

(2)整体调试

将整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。该方法适用于小型电路、已定型的、设计方法较成熟的系统设计电路，或需要相互配合、不能分块调试的系统。

2．电路调测步骤

不论分模块调测还是整体调测，一般都遵循以下步骤：

(1)不通电检查

电路安装完毕后，不要急于通电，应先认真检查。包括：

①连线是否正确，是否有接错线、少接线和多接线的现象

通常采用两种查线方法：一种是根据电路原理图中的连线，按一定顺序在安装好的电路中逐一对应检查。这种方法比较容易找出错线和少线；另一种方法是按实际电路来对照电路原理图，按主要元器件各个引脚连线的去向和相连元件，查找每个去向和连接元件在原理图上是否存在。这种方法不但能查出错线和少线，还能查出多线。不论采用哪种查线方法，一定要在原理图上对检查过的线做出标记。

②直观检查电源线、地线、信号线、各元器件引脚之间有无短路

对于电路的电源线和地线一定要特别注意，谨防极性接错；观察各个连线处有无接触不良；晶体管、电解电容等器件的引脚有无错接；集成电路芯片是否插错等。可以轻拨元器件，观察插接是否牢固可靠。

(2)通电检查

把经过准确测量符合要求的电源电压接入电路。电源一经接通，不要急于进行电路的测量，而是要观察稳压电源或电路是否有异常现象发生。一般稳压电源都有输出电压和输出电流显示，如果稳压电源接入电路后出现输出电流过大、输出电压下降现象，说明电路存在短路现象，应立即切断电源，排查故障。同样如果电路出现冒烟、异常气味、元器件发烫等现象，则可能出现器件烧毁现象，同样应立即切断电源，待故障排除后方可再次通电。

(3)静态调测

电路的电源接入后，目测无异常现象，即可以测量并调整电路的直流电压和电流，使电路处于正常的直流偏置状态。例如，调整共射放大电路的静态工作点、差分电路的对称性等等。若出现异常，应及时查找原因并排除。

(4)动态及指标调试

电路的静态测试正常，静态参数调整适当后，才可以进入动态工作状态，进行功能指标的测试。一般不同的动态测试项目，应选择不同的输入信号。例如同一个差分电路，在测量其电压放大倍数时，输入信号应选用中频小信号正弦波，而在测其电压传输特性时，则应选择中频大信号，波形则不一定非是正弦波。所以，应根据不同的测量任务选择适当的输入信号，否则达不到期望的测量效果。

电路加适当的输入信号后，用测量仪表测量电路的输出信号是否符合要求，如用示波器观察输入/输出波形，交流毫伏表测正弦输出信号有效值等。一般来说电路进行动态测量时，都必须用示波器同时监测输入/输出波形，根据输入/输出波形判断电路工作正常后，才进行其他如有效值、峰峰值、频率、周期、相位的测量。

测试的过程中，应认真规范记录和分析测试数据，做出测试结论。如发现性能指标与要求不符，应分析问题所在并对电路进行调整，最终使电路的各项指标符合要求。4

常见故障一个电子电路的故障按其产生的原因大体可以分为4类：设汁故障、内部故障、外部故障和人为故障。

(1)设计故障

设计电路时对元器件的工作条件和参数考虑不周。设计电路时，对所使用元器件的参数和特性等考虑不周，如电阻的功率，电容的容量和耐压，不同种类集成电路之间的电平配合，逻辑电路的时间延迟，电路的极限电流、耐压，电路动作的边沿选择等等。在初次设计某一实用性作品时，这种情况更加突出，由于缺乏实践经验，加之设计不熟悉，所以难免会出现这样或那样的问题。

(2)内部故障

元器件、印制电路板的损坏。一个电子电路通常都由许多电子元器件或集成芯片组成，大的电子系统甚至可能由多块印制电路板构成，里面的元器件多达成千上万个。而这些元器件当中只要有一个质量不好或印制电路板中用以连接这些元器件的接线中只要有一处出现断裂，则整个系统都将极有可能处于故障状态。

(3)外部故障

使用环境恶劣和安装走线不当。电子电路在严寒、酷暑、强干扰源和电源电压波动极大的环境中工作，以及安装中把强干扰源线和数字信号传输线捆扎在一起而又不采取屏蔽措施等操作，都会造成电子电路的故障。

(4)人为故障用户使用不当、误操作。电子电路在使用或调试的过程中，如果用户使用不当、操作失误，都极有可能造成电子系统不能正常工作，出现故障。例如：接错电源；电子系统中的可调器件（如电位器、可调电感、可调电容等）调整不当；用力过猛或方法不对，造成各种旋钮的破碎、开关的损坏；对测试仪表不熟悉，导致测量错误而产生对电子系统的误判断等。5

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学