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要想看懂原理图应该学些什么?

回答
要想看懂原理图,这可不是三言两语能概括的事儿,它涉及到很多基础知识的积累和逻辑思维的训练。就好比学开车,你得先知道各个部件是干啥的,然后才能把它们串起来开到你想去的地方。

咱们一步一步来聊聊,你需要掌握哪些东西,才能真正让那些线条和符号在你脑海里“活”起来。

基础中的基础:认识“语言”

首先,原理图是一种特殊的“语言”,它用一套固定的符号来代表各种电子元器件,用线条来表示它们之间的连接关系。所以,学习原理图的第一步,就是要学会“认字”,也就是认识这些符号。

1. 基本元器件符号:
电阻 (Resistor): 这个最简单了,一般是个锯齿状的线框,或者一个长方形。它代表了对电流的阻碍作用。你得知道不同阻值电阻的符号可能一样,但后面会跟上具体的数值标记。
电容 (Capacitor): 通常是两条平行的直线(表示极板),中间可能有个弯的或者带“+”号的(表示极性电容)。它能存储电荷。知道它是储能的,就能理解它在滤波、耦合电路中的作用。
电感 (Inductor): 像个小弹簧一样卷起来的线圈。它能储存磁场能,阻碍电流的变化。
二极管 (Diode): 一个三角形对着一条直线。三角形的尖端通常是阳极(A),直线是阴极(K)。它是个单向导通的器件,电流只能从阳极流向阴极。你要知道普通二极管、稳压二极管(齐纳二极管)、发光二极管(LED)在符号上的一些细微差别。
三极管 (Transistor): 这是个核心器件,有双极型(BJT)和场效应型(FET)之分。
双极型三极管(BJT): 分为NPN和PNP。符号里有基极(B)、集电极(C)、发射极(E)。关键是理解它是个“电流控制器件”,基极电流控制集电极电流的大小。
场效应管(FET): 分为N沟道和P沟道,以及MOSFET等。符号里有栅极(G)、漏极(D)、源极(S)。它是个“电压控制器件”,栅极电压控制漏极电流。理解这两种控制方式是关键。
集成电路 (Integrated Circuit, IC): 通常是一个方块,上面标着IC的型号,周围有很多引脚。你要知道,这只是一个“功能块”的抽象表示,具体里面有多少个晶体管、是怎么连接的,在原理图上不一定显示得那么细致。通常会有一个芯片的封装图来对应这些引脚。
其他器件: 像晶振(Quartz Crystal Oscillator)、变压器(Transformer)、开关(Switch)、保险丝(Fuse)、电位器(Potentiometer)、逻辑门(Logic Gates,如与门、或门、非门等)等也都需要认识它们的符号。

2. 连接线和网络名:
实线: 表示电气连接。
虚线/点划线: 可能表示机械连接、控制信号或其他非电气连接,具体含义要看图纸的说明。
网络名 (Net Name): 连接到一起的导线会有一个共同的名字,比如“VCC”、“GND”、“DATA”、“CLK”等等。理解网络名非常重要,它就像交通线路的名字,能帮助你追踪信号的流向。有时候,你会在节点上看到一个写着网络名的标签。

3. 电源和地:
电源符号: 通常是一个或多个向上指的箭头,或者标有“VCC”、“VDD”、“+5V”等字样。
地符号: 通常是向下指的箭头,或者一系列逐渐变短的横线。地是整个电路的参考点,所有电压都是相对于地来测量的。理解这一点至关重要。

理解“语法”:电路的“动作”

认识了元器件,接下来就是要理解它们是如何协同工作的,也就是理解电路的工作原理。这需要你掌握一些电子电路的基础知识。

1. 串联与并联: 知道电阻、电容、电感在串联和并联时的阻抗/容抗/感抗如何变化,以及它们对电流电压的影响。这是理解很多基础电路的基础。

2. 电流、电压、电阻的关系: 欧姆定律(V=IR)是基础中的基础。基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)能帮助你分析复杂电路中的电流和电压分布。

3. 放大与开关: 三极管、场效应管最核心的功能就是放大和开关。
放大: 微小的输入信号可以控制输出端更大的电流或电压变化。比如,在音频电路中,微弱的音频信号被放大成足够大的信号来驱动扬声器。
开关: 利用一个信号控制另一个信号的通断。比如,微控制器发出的一个低电平信号可以控制一个大功率LED的点亮或熄灭。

4. 信号的传递与处理:
滤波: 电容和电感常用于滤波,去除不需要的频率成分,只让特定频率的信号通过(低通、高通、带通、带阻)。
耦合: 电容常用于耦合,传递交流信号,同时隔断直流成分。
振荡: 通过正反馈和时序电路,可以产生周期性的信号。
逻辑运算: 在数字电路中,各种逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)执行基本的逻辑运算。
时序控制: 例如,时钟信号(Clock)的同步作用,使得各个部分按照统一的节奏工作。

如何“读懂”原理图? 步骤与技巧

现在,有了基础知识,我们来看看具体怎么去“读”一张原理图。

1. 从整体到局部:
找到电源和地: 先确定电路的工作电压和参考点。这就像找到一个房子的总电源和下水道入口。
识别主要功能模块: 一张复杂的原理图可能会被分成几个部分,比如电源模块、输入模块、处理模块、输出模块等。试着找到这些主要的模块,理解它们各自的职责。很多时候,原理图会有注释或者按功能分块绘制。
抓住关键器件: 识别CPU、主控芯片、存储器、关键的放大器、时钟源等核心器件,它们是整个电路的“大脑”和“骨干”。

2. 追踪信号流向:
顺着连接线看: 从一个器件的输出引脚出发,看看它连接到哪个器件的哪个引脚。这就是信号的传递过程。
利用网络名: 如果信号线绕了很多弯路,或者跨越了不同的部分,网络名就派上用场了。你可以通过网络名快速找到同一条信号线的不同位置。例如,找到“DATA0”的网络名,就可以知道数据线0是如何从一个芯片传到另一个芯片的。
关注时钟和复位信号: 在数字电路中,时钟信号是同步的“心跳”,复位信号是让电路回到初始状态的指令。理解它们的作用和流向,能帮你把握整个系统的运行节拍。

3. 理解器件的功能和工作模式:
查阅Datasheet: 当你不认识某个元器件,或者不清楚它的具体参数和功能时,去查阅它的数据手册(Datasheet)是最好的办法。Datasheet里会详细说明该器件的引脚定义、电气特性、工作原理和典型应用电路。
了解典型电路: 例如,你看一个二极管接电阻的电路,你可能会想到它是限流或者作为信号钳位用的。你看一个三极管接电阻电容的电路,你可能会想到它是放大电路、振荡电路还是开关电路。

4. 分析电路功能:
输入到输出: 试着从电路的输入端开始,想象信号是如何一步步被处理,最终在输出端产生结果的。
考虑不同状态: 如果是数字电路,要考虑不同的输入组合下电路的状态。如果是模拟电路,要考虑不同输入信号强度下电路的表现。

必备的辅助知识

除了上面提到的,还有一些知识点能让你事半功倍:

1. 数字电路基础: 如果你面对的是数字电路原理图,那么了解各种逻辑门(与、或、非、异或、同或)、触发器(D触发器、JK触发器)、计数器、移位寄存器、译码器、编码器等基本数字逻辑模块的工作原理是必须的。
2. 模拟电路基础: 如果是模拟电路,那么需要了解放大器(运放、射极/集电极/漏极放大电路)、滤波器、振荡器、稳压器、电源电路等模拟电路模块。
3. 通信原理基础: 在涉及通信类产品时,了解一下基本的通信协议(如UART、SPI、I2C)、信号调制解调等知识会很有帮助。
4. PCB布局与布线常识: 虽然原理图不直接等于PCB,但理解一些PCB的布线规则(如电源和地线要粗、高频信号线要走短、信号线之间要保持一定距离等)能帮助你理解某些在原理图上看起来“奇怪”的连接方式。
5. 电子测量仪器使用: 熟悉万用表、示波器、信号发生器等基本电子测量仪器的使用方法,能在实践中验证原理图的正确性,并帮助你在遇到问题时定位。

学习路径建议

从简单开始: 先从一些简单的电路原理图入手,比如一个LED闪烁电路、一个简单的音频放大电路。
结合实践: 找一些开源项目或者简单的电子套件,对照它们的原理图去焊接和调试。动手实践是最好的学习方式。
多看多练: 阅读不同类型的原理图,看得多了,自然就会慢慢熟悉各种符号和设计思路。
构建知识体系: 不要零散地记符号,而是尝试理解每个元器件在整个电路中所起到的作用,将它们纳入你构建的电子电路知识体系中。

总之,看懂原理图是一个循序渐进的过程,需要时间和耐心去积累。它不仅是认识符号的过程,更是理解电子系统运作逻辑的过程。当你能够通过原理图清晰地“看到”电流如何在电路中流动,信号是如何被处理和转换的,那么你就算真正掌握了这项技能。祝你学习顺利!

网友意见

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俺没啥文化, 初中毕业, 大伙都知道。俺可以现身说法一下。

俺是从 《电子报》和《少年晶体管收音机》 这本书开始入门的。




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俺是从 《电子报》和《少年晶体管收音机》 这本书开始入门的。

其实大家也能体会到, 《少年晶体管收音机》 这本书是多么直观, 很快就帮俺在脑子里建立了实物和电路符号的映射关系。

要想看懂原理图应该学些什么?

俺觉得首先要明白实物和电路符号的映射关系。理解电路符号是实物的抽象就很容易继续理解其他的东西。接下来就是寻宝的过程了, 电原理图就是寻宝的图。

蓝祥技校这样的职业学校, 经常会给学生装收音机。 可以通过简单的过程理解天线、高放、变频/混频、中放、检波、低放、AGC等各级电路的功能和特点。



。。。。。。


前情是小学的时候俺同学借了本《飞向人马座》和 《珊瑚岛上的死光》, 于是大家讨论怎么造激光器。俺自己借了《神秘岛》和 《海底两万里》, 俺觉得自己造炸药和潜艇比较现实和好玩。俺有个大叔是医生, 他说硝酸甘油药房有不用造,他又说俺家是地富反坏右,造潜艇会被抓起来的。好好学英语象他那样到耶鲁大学做博士后研究才是正途。上世纪 80 年代博士很稀罕, 跟大熊猫差不多。俺娘也觉得以后到美国阉猪阉猫要比留在山区乡下有出息。于是, 俺下定了决心16岁要考上最好的学校,要过六级,要出国。 当然, 最后都实现了。 不过出了点偏差。


言归正传。



俺用的第一个收音机是山花牌的(当然还有康艺8080、SHARP 777等等)。只用一节电池。那时候的电池是比较贵。电池用完以后就需要换。 那时候还没有充电电池, 但是同学告诉俺, 电池放完电还是可以充的。于是俺就萌发了自己 DIY 充电器的念头。《电子报》上有个简单的充电电路。俺在图书馆找了一本人民邮电出版社的书, 也查到了一个最简单的充电电路。它们基本是一样的。

俺搭的第一个电路, 只有两个元件, 就是二极管和变压器。



幸运的是, 笨重又昂贵的矽片整流器已经被淘汰了。 通过汕头走私到大陆的仙童二极管已经在无数嘎己郎的努力下进入了广东的市场, 俺用早餐钱(二两猪肉粉)换了两个 1n4007.

这简单笨拙的充电电路,确实是可以用的。 俺为此兴奋了几天。当然, 波形是没得看的, 只能脑补。多年以后才知道有SPICE仿真。最开始接触的示波器是初中的 SB10 示波器, 老师把它们和中华学习机一起当宝一样收着。因此, 俺只能继续脑补波形。中华学习机呢? 俺买了一套用户手册, 过干瘾。 猪肉没吃到, 想想一下猪肉香也是好的。

** 给干电池充电是危险的, 有爆炸的危险,请注意。




第二个电路, 仍然很简单。 依旧有一个二极管。

但是“二极管”要自己做。 镀锌的铁丝, 酒精灯烧红了以后,慢慢冷却。当它和铜丝接触就形成了一个理论上的二极管。这个二极管还有负阻效应, 大家感兴趣不妨自行实验。不只是隧道二极管才有负阻效应, 这种土法制作的(检波)二极管也能有好玩的负阻效应。





图书馆有人民邮电出版社和科学出版社的手册和书, 十分详细地介绍各种元件的特点,尽管不明白, 但俺囫囵吞枣地把它们看完了。由此对电路有了初步的认识。

科学出版社翻译过很多关于运算放大器的书包括这本MIT 的,俺记得自己省了几个月早餐(早餐的上限是两毛钱),攒够了 6 元人民币邮购了其中的一本。那是真的申奥。于是俺不甘心地翻了几遍就放弃了。还好, 华中理工和华南理工的模拟电路教科书比较简单, 俺能看得懂。







Schematic diagram of a vintage Superheterodyne receiver

依稀记得华工的模拟电路教科书就是仿制 uA741 的教案。 于是剩下的几年, 俺就在脑子里琢磨 uA741 的各个元件的作用和各级的设计。



第一次严打过后,1984 年左右 STK439、 TDA2030A BTL 电路、东芝三肯三洋分立功放等等电路铺天盖地地流行开来。 俺那时候就开始了焊机。

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俺觉得兴趣很重要。没有谁比谁更聪明, 只有谁比谁付出更多。

只要您付出了学习的努力, 一定是会有收获的。

也许您可以说模电的学习曲线比较陡, 但模电的基础内容不是很多。比如,考模电的时候俺在脑子里搭建 uA741 超过5年了。 考个 98 分是因为不同意某个选择题的错误措辞而拒绝答题,以示抗议 (俺相信知乎也会有很多人干过同样的事情)。



"模电里好多电路中电流的走向都好像很随意,为什么偏偏就这么走,为什么偏偏a点的电压就被钳位在这儿,而且感觉有很多前后矛盾的地方,还有很多来历不明的公式,比如锯齿波产生电路中的积分回路是什么鬼。"

模电里好多电路中电流的走向都好像很随意,为什么偏偏就这么走?

KCL, KVL.

为什么偏偏某点的电压就被钳位在这儿?

元器件的伏安特性特点。

很多前后矛盾的地方,还有很多来历不明的公式?

基础知识被您遗忘。

锯齿波产生电路中的积分回路是什么鬼?

恒流源给积分电容充电形成锯齿的斜坡, 积分电容放电形成下降沿。这些在模拟示波器和电视机的扫描电路里面有啊。

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模拟电路中容易理解的是 RLC 原件, 因为它们是线性的, 而且是两端的器件。

很多人可能在物理或者电工原理里面已经学过了 RLC 电路的特点。

模拟电路中令人困惑的是三极管、场效应管的工作原理, 还有就是各个组态的放大器的特点。包括负反馈和差分放大器。还有就是电压源和电流源的实现。俺最感兴趣的就是这个部分。俺不清楚现在的模拟电路考不考高频电路, 例如振荡电路和有源滤波器,调制和解调,以及锁相环等等内容。

超外差收音机有天线、高放,混频/变频,中放,解调,调频还有锁相环、鉴频,低放,高级一点的还有音调。

电视机除了这些, 还有行扫描(振荡+输出)和场扫描(振荡+输出), 还有要求更严苛的直流到高频的视放, 更好玩的开关电源。也许是因为那时候电视机是 “高科技”, 所以特别感兴趣, 花时间去阅读和思考。 晶体管电视机的原理书里面也会涉及三极管、场效应管的小信号和大信号模型。 相比教科书的枯燥, 会更加贴近现实。把超外差收音机和电视机的电路摸熟了,也能津津有味地看教科书里面更学术化的计算过程, 尽管十分枯燥。

到了玩714卫星接收,看的东西就更多了。说白了还是兴趣,对吧。 电脑玩不起(那时的浪潮286可以换2~3辆微型汽车呢)就只能玩电视机了。

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相比 Barrie Gilbert (June 5, 1937 - Jan. 30, 2020)这样的前辈,俺渺小得就象一粒海砂。 Barrie Gilbert 在世的时候, 俺请教他为啥 ADI 只有 AD797 而 国半出了 LM49990 这样的神器。 他一言以蔽之,这就是个增益的游戏罢了。 俺请教他孩子教育的问题,他很亲切地把一份自传性质的 PDF 发了给俺: The Gears of Genius: Barrie Gilbert and Analog Circuits.

       https://pdfs.semanticscholar.org/24da/507617527a5ed98cabf80ac1e22313f0dc24.pdf     




       https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/considering-multipliers-part-1.html     


【未完待续】

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首先要弄本《电工基础》看看。

其次,要学会简单的电路分析。了解主要元件:电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管的在电路中的特性,从信号输入端、电源端进行分析,理解信号、电流的走向,理解电路图的意图。最简单的:电阻,阻碍电流运动,一般用来限流或者通过组合获得特定的电压,电容:隔直流,通交流信号;电感:隔交流,通直流。二极管,单向导通,用来整流居多;三极管:小电流控制大电流,用来放大信号。

不过说实在的,一般你不专业搞电路,学这个也没啥用处。以前电器金贵,你学会了,可以自己修修坏电器,现在坏了都扔了,很少有自己修的了。

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