海軍航空大學航空基礎學院 劉曉娣 孫艷麗 畢敬騰
電路圖是電子工程界共同的技術語言,是指導設備使用、維修的重要技術資料。閱讀電子電路圖是電子設備維護人員的一種基本能力,只有看懂了電路圖,才能進一步對電路進行測試、維修和分析。因此,具有一定的讀圖能力,是分析和解決航空電子設備實際問題的基礎。
航空電子設備包括通信設備、導航設備、飛行控制設備、雷達設備等,各種電子設備的功能各異,相應的電路圖也差別較大。為有效識讀航空電子設備電路圖,開展面向航空電子設備的電子線路識圖方法探究,分析電子線路識圖的規(guī)律方法,提高電子設備維護人員的識圖能力。
電路圖的類型主要有示意圖、方框圖、等效電路圖、電原理圖、印制電路板圖、裝配圖等,而對于航空電子設備維護人員來說,接觸比較多的是示意圖、方框圖、電原理圖。
示意圖用于表示各種電子元件在設備中的裝配次序、元件之間的正確位置等,又叫分布圖,一般在設備維修之后調整與校正時使用。為了便于查詢,各個元件和接頭的位置一般使用字母或者數(shù)字表示。
方框圖是將電子設備的各個單元電路用方框的形式表示,并用線段、箭頭等將這些方框連接起來,表示電子設備中各個部分之間的相互關系。帶箭頭的線段一般表示電信號的走向,由此可了解信號在整個系統(tǒng)的傳輸途徑。
電路原理圖用于表示電子設備的工作原理,通過元件符號、代號來表示元件實物。它表明了整個電路的結構、各個單元電路的具體情況以及單元電路之間的連接方式。在部分電路原理圖中,給出了各個元件的型號、標稱值、工作電壓等參數(shù)。
航空電子設備的電路圖往往非常龐大且復雜,在識圖時應把握要領,循序漸進,否則會困難重重。根據(jù)對已有識圖方法的分析,面向航空電子設備的電子線路識圖通??蓮囊韵滤膫€步驟著手:
(1)辨清出入,明確信號流向。要識讀一個電路圖,首先得辨清該電路的輸入和輸出,信號沿電路由輸入傳輸至輸出。在電路的方框圖中,方框之間用帶有箭頭的連線連接,通過箭頭的方向可以確定信號的流向。如果沒有方框圖,則可根據(jù)以下方法來判斷:一般來說,電路的輸入在左、輸出在右,信號的走向由左到右、由上到下。如果電路中引入反饋,由于反饋電路是將輸出信號的一部分或全部引回輸入端,反饋電路中信號的走向與主電路相反。
(2)化整為零,分解電路模塊。航空電子設備的電路圖非常復雜龐大,直接從輸入到輸出進行識讀,難度很大。通常按照電路所實現(xiàn)的功能,以信號的流通方向為線索,把電路分解成若干模塊,以降低分析難度。如果電路有方框圖,在方框圖中每一個方框表示電路的一個模塊,根據(jù)方框可以將電路劃分為若干功能模塊;對照方框圖中的各功能模塊,可將原理圖分成若干個功能電路。如果功能電路仍然過于復雜,再對各功能電路按照實現(xiàn)方式劃分為若干單元電路。如果僅有原理圖,電路分解難度則會增大,需要利用已有的電子技術知識和電路識圖經驗,根據(jù)電路功能實現(xiàn)的基本原理、各類電路的典型特征,將一個復雜的系統(tǒng)電路進行解體分塊,比如放大電路中帶有晶體管、正弦波振蕩器無輸入信號、電源電路包含整流變壓器和整流二極管等。而電子線路通常利用直流穩(wěn)壓電源供電,若熟悉電源電路模塊,將其從電路整體中分離,可大大簡化電路。
(3)剖析單元電路,確定功能原理。利用已有的電子線路知識,分析各個單元電路的工作原理和主要功能。雖然電子電路的形式千變萬化,所采用的電子元器件有較大差異,但基本電路的組成原則是不變的。掌握具有某類功能的基本電路的結構特征及其特點,會大大提高分析復雜電路的效率。當然,這需要識圖者掌握基本的電子技術知識,熟悉典型單元電路組成及功能特點。
(4)統(tǒng)觀整體,確定系統(tǒng)的功能與特點。在確定各個單元電路的功能之后,分析各部分電路之間的聯(lián)系,理解整個電路所實現(xiàn)的功能和性能特點。
在上述四個步驟中,明確信號流向是導引,分解電路模塊是關鍵,剖析單元電路是核心。而要有效對電路進行分解、剖析單元電路,需要識圖者掌握元器件主要特性,熟識基本單元電路,才能在實踐基礎上加深對電路識圖方法的理解并融會貫通。
電子元器件是組成電子線路的基礎?;驹骷ǜ黝愋碗娮?、電容、電感、二極管、三極管等。由于各類元器件的類型多樣,功能特性復雜,適用場合多變,死記硬背易弄混。為幫助理解掌握元器件的符號、特性及典型應用,歸納兩種主要方法:
圖1 二極管認知電路模塊
圖2 音頻放大電路原理圖
(1)興趣法?;谡J知心理學,研制元器件認知板,把元器件實物與符號、基本特性與應用相對應,由具象到抽象再到具象,由特性理論到實用電路,建立完整的電子元器件認知體系。例如,對于二極管,研制二極管認知電路模塊(如圖1所示),使學生在學習二極管符號的同時能直觀看到實物,建立直觀認知:由Ⅰ區(qū)的半導體數(shù)碼管使學生看到二極管的應用;由Ⅲ區(qū)的紅綠藍三色發(fā)光二極管,學生很快能聯(lián)想到日用的LED燈、五顏六色的節(jié)日彩燈等;運用Ⅱ區(qū)的電路可分析二極管的單向導電性,電路中兩個蜂鳴器分別正反連接兩個二極管,通電后一個蜂鳴器發(fā)聲、另一個不發(fā)聲,使學生理解二極管在外加正向電壓時導通、外加反向電壓時截止,同時觀察普通二極管外殼上陰陽兩極的差異,從而使學生學會通過外形識別二極管的極性。
(2)對比法。對于符號、特性相近或相對的元器件,利用對比法歸納特點。例如三極管的NPN型和PNP型兩種類型,符號中箭頭指向、靜態(tài)偏置電壓的異,與特性的同;電阻串聯(lián)阻值變大、并聯(lián)阻值變小,而電容則恰好相反。
單元電路是由若干電子元器件構成的、具備某一特定功能的基本電路,是組成各類電子線路的核心。要識讀電路圖,必須熟練掌握基本單元電路的典型結構、基本原理和分析方法。
基本單元電路主要包括基本電壓放大電路、運算電路、濾波電路、正弦波振蕩器、功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源等。在基本單元電路中,元器件的變換、連接方式的改變以及不同基本單元電路的組合,都會實現(xiàn)不同的功能。由于電路的形式多變、功能多樣,不可能也沒有必要記住所有的電路。在分析基本單元電路時,要抓住關鍵——每類基本單元電路的典型特征。例如,對于基本放大電路,抓住具有放大功能的核心元件——三極管,對于放大電路的三種組態(tài)——共射、共集和共基,則要抓住電路連接的主要特征——共誰誰接交流地。
在掌握基本單元電路的基礎上,通過實用電路識圖,熟悉基本單元電路在實用電路中的應用、實用電路中元器件連接與布局特征,訓練識圖實踐技能。對于電子設備維護人員來說,實踐經驗很重要。實際搭接電路或閱讀電路圖越多,經驗越豐富,電路識圖能力越強。在實踐中,常選用模擬電路系統(tǒng)中的音頻放大電路作為初學者電路識圖訓練的一類電路,如圖2所示。在圖2中,MIC與R1、RP構成輸入級,輸入音頻信號;Q1、Q2兩個三極管構成兩級放大電路,作為中間級,實現(xiàn)電壓放大;Q3、Q4兩個三極管構成互補功率放大電路,作為輸出級,驅動揚聲器。該類電路包含內容全面、單元電路劃分清晰、分析相對容易,對初學者運用識圖方法進行識圖訓練有很大幫助。
通過上述三個階段,由淺入深、由表及里的層層推進,不斷促進電子設備維護人員電路識圖能力的提升。
結語:面對復雜的航空電子設備,讀懂電路圖是電子設備維護人員開展工作的基本前期。只有通過電路圖,分析電路的結構與特性,找到個元器件之間的關系與連接方式,才能更好地開展測試、維修和分析等工作。