1.2 电路
1.2.1 电路的概念
电路是电工技术和电子技术的基础。把一些电气设备或元器件,按其所要完成的功能,用一定方式连接而成的电流通路称为电路。
电路的作用有两类:一是可以实现能量的传输与转换,二是可以实现信号的传递和转换。
简单地讲,我们把电流所走的路线称为电路。用细导线将一个电筒灯泡、一个开关与一个电池连接,即可组成一个简单的电路,如图1.1所示。如果将图1.1所示的实际电路用标准的电路图形符号画出来,可得到图1.2所示的电路原理图。
图1.1 一个简单的实际电路
图1.2 图1.1所示的实际电路的电路图
将图1.2所示的电路原理应用于实际的产品,可得到许多不同的照明器具,如电筒、探照灯等。如果将图1.2中的电池更换成220V的交流电源,就是我们所熟知的电灯照明电路,如图1.3所示。
图1.3 电灯电路
在电气工程中,我们关注的是信号的传输或能量的转换,要实现信号的传输或能量的转换,就需要有互连的电子(电气)设备,这种电子(电气)设备的互连被称为电路,其中的每一个组成部分被称为电路元素。
电源、元器件、负载、导线(用于电路元素连接)是一个电路的最基本的元素。
在图1.1所示的电路中,电池(电源)、开关(控制元件)、灯泡(负载)、导线都是电路元素。其中,电源是产生电能或电信号的设备,是将各种非电能(如热能、化学能、机械能、光能和原子能等)转换成电能的设备。电池电源是直流电源中的一种,手持电子设备通常都会用到电池电源,如笔记本电脑、收音机、手机等。
每个电路都有它的作用、功能,一个电路的作用对象被称为负载。例如,扬声器是音频放大器的负载,电筒灯泡是电池的负载。
与电源相反,负载将电能转换成其他形式的能量。在现代日趋复杂的各种电路中,负载和电源都是相对的概念。例如,在笔记本电脑中,某一级放大电路对于它的前一级放大电路而言可视做负载,而对于它的后一级电路则又被视做电源(信号源)。
图1.4所示的是笔记本电脑内一个实际的复杂开关电路(电子开关电路),它看起来比图1.2、图1.3所示的电路复杂,但如果掌握了基本的电路知识,就可以很容易分析掌握这个电路。套用前面的知识:Q50、Q55、C678、R981、R984、R982等是电路元素;该电源输出的VCC3AUX1电源为后级电路供电,后级电路就是图1.4所示电路的负载。
图1.4 T60中的VCC3AUX1电源转换电路
电路有很多种,不同的电子(电气)设备中各个电路的作用可能各不相同。本书不探讨设备中各种电路如何构建,着重在于介绍一些与实际维修工作紧密联系的电路基本知识。
1.2.2 电路中的地
“地”是电子技术中一个很重要的概念。由于“地”的分类与作用有多种,这里仅作一个简单的介绍。
图1.2中的所表示的是电路的地(GND),它是电路的“地”,又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共段,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。“地”的图形符号也可以是、、。在实际电子电路中,电源的负极与地相连——电路板上大片的铜皮或金属屏蔽罩,通常都是“地”。在图1.1中,电池的负极、电池负极所连接的导线,以及与电池负极相连的电灯的端口都可认为是“地”,但电路图中仅以一个图形符号()来标识。
“接地”有设备内部的信号接地和设备接大地,两者概念不同,目的也不同。“地”的经典定义是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。
在工程实践中,除设备内部的信号接地外,通常还将设备的机壳与大地连在一起,以大地作为设备的接地参考点。设备接大地是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。
不要将设备外壳的接地与电路中的“地”等同起来,也千万不要将上面所述的设备外壳接地与220V交流电中的“零线”等同起来。如果使设备外壳与零线等同(连接在一起),将对人员带来致命的伤害。