1.1　延时开关电路

延时开关电路包括延时接通电路、延时切断电路、双向延时电路等。延时开关电路应用广泛，例如延时关灯、扬声器延时保护、电风扇延时控制、空调和电冰箱延时启动等。

1.1.1　延时接通电路

延时接通电路的功能是：打开电源开关后，负载电源并不立即接通，而是延迟一段时间才接通。切断电源开关后，负载电源立即关断。

（1）直流延时接通开关电路

图1-1所示为直流延时接通开关电路，采用单向晶闸管控制，直流电源供电，包括延时电路、整形电路、控制电路和负载等组成部分，图1-2所示为直流延时接通开关原理方框图。

图1-1　直流延时接通开关电路图

图1-2　直流延时接通开关原理方框图

电阻R₁与电容C₁构成延时网络，R₁与C₁的大小决定延时的时间长短，改变R₁或C₁即可改变延时时间。

非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成施密特触发器，对C₁上电压进行整形处理，使其成为边沿陡峭的触发电压，以保证晶闸管触发的可靠性。

利用两个非门构成的施密特触发器如图1-3所示，R₂为输入电阻，R₃为反馈电阻。非门D₁、D₂直接连接，R₃将D₂的输出端信号反馈至D₁的输入端，构成了正反馈回路。

图1-3　非门构成的施密特触发器

施密特触发器具有两个稳定状态，即输出信号U_o要么为“1”，要么为“0”，这两个稳定状态在一定条件下能够互相转换。

无输入信号时，非门D₁输入端为“0”，所以触发器处于第一稳定状态，各非门输出端状态为：D₁＝1、D₂＝0。这时，R₂、R₃对输入信号形成对地的分压电路，如图1-4所示。

图1-4　第一稳定状态

当接入输入信号U_i时，由于R₂、R₃的分压作用，非门D₁的输入端A点的实际电压是U_i的倍，即。设非门的阈值电压为，只有当输入信号上升到时，触发器才发生翻转。称为施密特触发器的正向阈值电压U_T+，即。

由于R₃的正反馈作用，翻转过程是非常迅速和彻底的，触发器进入第二稳定状态，D₁＝0、D₂＝1。这时，R₂、R₃对输入信号形成对正电源V_DD的分压电路，如图1-5所示。

图1-5　第二稳定状态

当输入信号U_i经过峰值后下降至U_T+时，触发器并不翻转。这是因为V_DD经R₃、R₂在A点有一分压，叠加于U_i之上，使得A点的实际电压为：。只有当U_i继续下降至时，触发器才再次发生翻转回到第一稳定状态。施密特触发器的负向阈值电压。滞后电压。

直流延时接通开关电路的工作原理可以描述如下：刚接通电源开关S时，由于电容两端电压不能突变，C₁上电压为“0”，施密特触发器输出电压为“0”，单向晶闸管VS因无触发电压而截止，负载不工作。这时，电源+V_CC经R₁向C₁充电。

随着充电的进行，C₁上电压不断上升。一定时间后，当C₁上电压达到施密特触发器的正向阈值电压时，施密特触发器翻转，输出电压变为“1”，经电阻R₄触发单向晶闸管VS导通，负载工作。C₁的充电时间就是该电路的延时接通时间。

切断电源开关S时，整个电路断电，单向晶闸管VS截止，负载立即停止工作。

（2）交流延时接通开关电路

图1-6所示为交流延时接通开关电路，采用双向晶闸管控制，交流电源供电，包括延时电路、整形电路、控制电路和负载，以及整流电源电路等组成部分，图1-7所示为交流延时接通开关原理方框图。

图1-6　交流延时接通开关电路图

图1-7　交流延时接通开关原理方框图

电阻R₁与电容C₁构成延时网络，R₁与C₁的大小决定延时的时间长短，改变R₁或C₁即可改变延时时间。非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成施密特触发器，对C₁上电压进行整形处理，使其成为边沿陡峭的触发电压，以保证晶闸管触发的可靠性。

与直流延时接通开关电路不同的是，除了采用双向晶闸管外，交流延时接通开关电路还有一个整流电源电路，为延时控制电路提供直流工作电源。该整流电源电路是一个电容降压直接整流电路，C₃为降压电容，VD₁为整流二极管，VD₂为续流二极管，C₂为滤波电容，R₅为泄放电阻。

交流延时接通开关电路的工作原理是，刚接通电源开关S时，交流220V市电经C₃降压限流、VD₁半波整流、C₂滤波后，成为延时控制电路的直流工作电压，经R₁向C₁充电。由于电容两端电压不能突变，此时C₁上电压为“0”，施密特触发器输出电压为“0”，双向晶闸管VS因无触发电压而截止，负载不工作。

随着充电的进行，C₁上电压不断上升。一定时间后，当C₁上电压达到施密特触发器的正向阈值电压时，施密特触发器翻转，输出电压变为“1”，经电阻R₄触发双向晶闸管VS导通，负载工作。C₁的充电时间就是该电路的延时接通时间。

切断电源开关S时，整个电路断电，双向晶闸管VS截止，负载立即停止工作。

晶体闸流管简称为晶闸管，也叫做可控硅，是一种具有三个P-N结的功率型半导体器件，外形如图1-8所示。

图1-8　晶体闸流管

1. 晶体闸流管的种类

晶体闸流管种类很多。按控制特性可分为单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、正向阻断晶闸管、反向阻断晶闸管、双向触发晶闸管、光控晶闸管等。按电流容量可分为小功率晶闸管、中功率晶闸管和大功率晶闸管。按关断速度可分为普通晶闸管和高频晶闸管（工作频率＞10kHz）。按封装形式可分为塑封式、陶瓷封装式、金属壳封装式和大功率螺栓式等。

2. 晶体闸流管的符号

晶体闸流管的文字符号为“VS”，图形符号如图1-9所示。

图1-9　晶闸管的符号

3. 晶体闸流管的引脚

晶体闸流管具有三个引脚。单向晶闸管的三个引脚分别是阳极A、阴极K和控制极G。常见单向晶闸管的引脚如图1-10所示，使用中应注意识别。

图1-10　单向晶闸管的引脚

双向晶闸管的三_个引脚_分别是控制极G、主电极T1和T2，常见双向晶闸管的引脚如图1-11所示，使用中应注意识别。

图1-11　双向晶闸管的引脚

4. 晶体闸流管的参数

晶体闸流管的主要参数有额定通态平均电流、正反向阻断峰值电压、维持电流、控制极触发电压和电流等。

（1）额定通态平均电流IT是指晶闸管导通时所允许通过的最大交流正弦电流的有效值。应选用I_T大于电路工作电流的晶闸管。

（2）正向阻断峰值电压U_DRM是指晶闸管正向阻断时所允许重复施加的正向电压的峰值。反向峰值电压U_RRM是指允许重复加在晶闸管两端的反向电压的峰值。电路施加在晶闸管上的电压必须小于U_DRM与U_RRM并留有一定余量，以免造成击穿损坏。

（3）维持电流I_H是指保持晶闸管导通所需要的最小正>向电流。当通过晶闸管的电流小于I_H时，晶闸管将退出导通状态而阻断。

（4）控制极触发电压U_G和控制极触发电流I_G，是指使晶闸管从阻断状态转变为导通状态时，所需要的最小控制极直流电压和直流电流。

5. 晶体闸流管的工作原理

晶体闸流管的特点是具有可控的单向导电性，即不但具有一般二极管单向导电的整流作用，而且可以对导通电流进行控制。

（1）单向晶闸管是PNPN四层结构，形成三个P-N结，具有三个外电极A、K和G，可等效为PNP、NPN两晶体管组成的复合管，如图1-12所示。在A、K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，VT₁、VT₂相继迅速导通，此时即使去掉控制极的电压，晶闸管仍维持导通状态。

图1-12　单向晶闸管原理

（2）双向晶闸管是在单向晶闸管的基础之上开发出来的，是一种交流型功率控制器件。双向晶闸管不仅能够取代两个反向并联的单向晶闸管，而且只需要一个触发电路，使用很方便。

双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联，如图1-13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阴极，而称之为主电极T₁、T₂。

图1-13　双向晶闸管原理

（3）可关断晶闸管也称为门控晶闸管，是在普通晶闸管基础上发展起来的功率型控制器件，其特点是可以通过控制极关断。

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I_H。可关断晶闸管克服了上述缺陷。如图1-14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1-14　可关断晶闸管原理

6. 晶体闸流管的用途

晶体闸流管具有以小电流控制大电流、以低电压控制高电压、以直流电控制交流电的作用，并具有体积小、重量轻、功耗低、效率高、开关速度快等优点，在无触点开关、可控整流、逆变电源、调光、调压、调速等方面得到广泛的应用。

1.1.2　开机静噪电路

为了防止功率放大器开机瞬间浪涌电流对扬声器的冲击、消除令人生厌的浪涌电流冲击噪声，功率放大器一般都设计有开机静噪电路。静噪电路的功能是，打开功率放大器电源开关后，扬声器与功放电路并不马上连接，而是要延时一段时间后才连接，这样就避开了开机瞬间产生的浪涌电流，自然也就消除了浪涌电流冲击噪声。

开机静噪电路如图1-15所示，双声道功率放大器与扬声器之间依靠继电器接点进行连接，而继电器则受晶体管VT₁和R₁、C₃等组成的延时电路的控制。

下面来分析开机静噪电路的工作原理。

刚开机（刚接通电源）时，由于电容两端电压不能突变，C₃上电压为“0”，使晶体管VT₁截止，晶闸管VS因无触发电压也截止，继电器K不吸合，其接点K-_L、K-_R断开，分别切断了左、右声道功放输出端与扬声器的连接，防止了开机瞬间浪涌电流对扬声器的冲击噪声。

随着+V_CC电源经R₁对C₃的充电，C₃上电压不断上升。经过一段时间的延时后，C₃上电压达到晶体管VT₁导通阈值时VT₁导通，其发射极电压经R₃加至晶闸管VS的控制极，触发VS导通，继电器K吸合，其接点K-_L、K-_R分别接通左、右声道扬声器进入正常工作状态。延时时间与R₁、C₃的取值有关，一般取1～2s。

图1-15　开机静噪电路

采用继电器控制扬声器连接的优点是，开机静噪电路与音频功放电路完全隔离，不会发生音染，保证了功率放大器高保真的音质。

VD₅是保护二极管，防止VT₃截止的瞬间，继电器线包产生的反向电动势击穿VT₃。

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，在电子电路中具有广泛的应用。

1. 电容器的种类

按电容量是否可调，电容器分为固定电容器和可变电容器两大类。

固定电容器包括无极性电容器和有极性电容器，外形如图1-16所示。按介质材料不同，固定电容器又有许多种类。无极性固定电容器有纸介电容器、涤纶电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器、聚酯电容器、玻璃釉电容器及瓷介电容器等。有极性固定电容器有铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器等。

图1-16　电容器

2. 电容器的符号

电容器的文字符号为“C”，图形符号如图1-17所示。

图1-17　电容器的符号

3. 电容器的极性

使用有极性电容器时应注意其引线有正、负极之分，在电路中，其正极引线应接在电位高的一端，负极引线应接在电位低的一端。如果极性接反了，会使漏电流增大并易损坏电容器。

4. 电容器的参数

电容器的主要参数有电容量和耐压。

（1）电容量是指电容器贮存电荷的能力，简称容量，基本单位是法拉，简称法（F）。由于法拉作单位在实际运用中往往显得太大，所以常用微法（μF）、毫微法（nF）和微微法（pF）作为单位。它们之间的换算关系是：1F＝10⁶μF，1μF＝1000nF，1nF＝1000pF。

（2）耐压是电容器的另一主要参数，表示电容器在连续工作中所能承受的最高电压。使用中应保证加在电容器两端的电压不超过其耐压值，否则将会损坏电容器。

5. 电容器的特点

电容器的特点是隔直流通交流，即直流电流不能通过电容器，交流电流可以通过电容器。

电容器对交流电流具有一定的阻力，称之为容抗，用符号“X_C”表示，单位为Ω。容抗等于电容器两端交流电压（有效值）与通过电容器的交流电流（有效值）的比值。从图1-18所示电容器特性曲线可知，容抗X_C分别与交流电流的频率f和电容器的容量C成反比，即。

图1-18　电容器特性曲线

6. 电容器的工作原理

电容器的基本结构是两块金属电极之间夹着一绝缘介质层，如图1-19所示，可见两电极之间是互相绝缘的，直流电无法通过电容器。但是对于交流电来说情况就不同了，交流电可以通过在两电极之间充、放电而“通过”电容器。

（1）在交流电正半周时，电容器被充电，有一充电电流通过电容器，如图1-20左图所示。

图1-19　电容器的结构

图1-20　电容器的工作原理　

（2）在交流电负半周时，电容器放电并反方向充电，放电和反方向充电电流通过电容器，如图1-20右图所示。

7. 电容器的用途

电容器的基本功能是隔直流通交流，电容器的各项用途都是这一基本功能的具体应用。电容器的主要用途是信号耦合、旁路滤波、移相和谐振。

1.1.3　延时切断电路

延时切断开关电路的功能是，打开电源开关后，负载电源立即接通。切断电源开关后，负载电源并不立即关断，而是延时一段时间后才关断。

（1）直流延时切断开关电路

图1-21所示为直流延时切断开关电路，采用单向晶闸管控制，直流电源供电，包括二极管VD₃与电容C₁构成的延时电路，非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成的施密特触发器整形电路，单向晶闸管VS构成的控制电路和负载等组成部分。

图1-21　直流延时切断开关电路

直流延时切断开关电路的工作原理是，接通电源开关S后，电源+V_CC经VD₃使C₁迅速充满电。C₁上电压由D₁、D₂等构成的施密特触发器整形处理后，经电阻R₄触发单向晶闸管VS导通，负载工作。这个过程非常迅速，可理解为接通电源开关S后负载立即工作。

切断电源开关S时，由于电容两端电压不能突变，C₁上电压仍为“1”，施密特触发器输出电压也仍为“1”，单向晶闸管VS因触发电压存在而保持导通状态，负载继续工作。

这时，C₁上电压开始经R₂和D₁输入端放电。随着放电的进行，C₁上电压不断下降。一定时间后，当C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压时，施密特触发器翻转，输出电压变为“0”，单向晶闸管VS因失去触发电压而截止，负载才停止工作。

C₁的放电时间就是该电路的延时切断时间。由于CMOS非门的输入阻抗很高，放电过程十分缓慢，因此采用较小的电容器即可获得较长的延时时间。改变C₁的大小可以改变延时时间。

（2）交流延时切断开关电路

图1-22所示为交流延时切断开关电路，采用双向晶闸管控制，交流电源供电，包括二极管VD₃与电容C₁构成的延时电路，非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成的施密特触发器整形电路，双向晶闸管VS构成的控制电路和负载，以及二极管VD₁、VD₂、电容C₂、C₃、电阻R₅构成的整流电源电路等组成部分。

图1-22　交流延时切断开关电路

交流延时切断开关电路的工作原理是，接通电源开关S后，交流220V市电经C₃降压限流、VD₁半波整流、C₂滤波后，成为延时控制电路的直流工作电压，并经VD₃使C₁迅速充满电。C₁上电压由D₁、D₂等构成的施密特触发器整形处理后，经电阻R₄触发双向晶闸管VS导通，负载立即工作。

切断电源开关S时，由于电容两端电压不能突变，C₁上电压仍为“1”，并开始经R₂和D₁输入端缓慢放电。在C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压之前，施密特触发器输出电压仍为“1”，双向晶闸管VS因触发电压存在而继续保持导通状态，负载仍旧持续工作。

随着放电的进行，C₁上电压不断下降。直至C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压时，施密特触发器翻转其输出电压变为“0”，双向晶闸管VS因失去触发电压而截止，负载才停止工作。C₁的放电时间就是该电路的延时切断时间，改变C₁的大小可以改变延时时间。

晶体二极管简称二极管，是一种常用的具有一个P-N结的半导体器件。

1. 晶体二极管的种类

晶体二极管品种很多，大小各异，仅从外观上看，较常见的有玻璃壳二极管、塑封二极管、金属壳二极管、大功率螺栓状金属壳二极管、微型二极管、片状二极管等，如图1-23所示。

图1-23　晶体二极管

晶体二极管按其制造材料的不同，可分为锗二极管和硅二极管两大类，每一类又分为N型和P型。按其制造工艺不同，可分为点接触型二极管和面接触型二极管。按功能与用途不同，可分为一般二极管和特殊二极管两大类，包括整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、敏感二极管、变容二极管、发光二极管和光敏二极管等。

2. 晶体二极管的符号

晶体二极管的文字符号是“VD”，图形符号如图1-24所示。

图1-24　晶体二极管的符号

3. 晶体二极管的引脚

晶体二极管的两个引脚有正、负极之分，如图1-25所示。

图1-25　晶体二极管的引脚

（1）二极管电路符号中，三角一端为正极，短杠一端为负极。

（2）二极管实物中，有的将电路符号印在二极管上标示出极性；有的在二极管负极一端印上一道色环作为负极标记；有的二极管两端形状不同，平头为正极，圆头为负极，使用中应注意识别。

4. 晶体二极管的参数

晶体二极管的参数很多，常用的整流和检波二极管的主要参数有最大整流电流、最大反向电压和最高工作频率等。

（1）最大整流电流I_FM是指二极管长期连续工作时，允许正向通过P-N结的最大平均电流。使用中实际工作电流应小于二极管的I_FM，否则将损坏二极管。

（2）最大反向电压U_RM是指反向加在二极管两端而不致引起P-N结击穿的最大电压。使用中应选用U_RM大于实际工作电压2倍以上的二极管，如果实际工作电压的峰值超过URM，二极管将被击穿。

（3）最高工作频率f_M是指二极管能够正常工作的最高频率。由于P-N结极间电容的影响，使二极管所能应用的工作频率有一个上限。在做检波或高频整流使用时，应选用f_M至少2倍于电路实际工作频率的二极管，否则不能正常工作。

5. 晶体二极管的工作原理

晶体二极管的显著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1-26形象地说明了这一点。

图1-26　晶体二极管的单向导电性

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P-N结上产生管压降U_VD，锗二极管的正向管压降约为0.3V，如图1-27所示。硅二极管的正向管压降约为0.7V，如图1-28所示。另外，硅二极管的反向漏电流比锗二极管小得多。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1-27　锗二极管伏安特性曲线

图1-28　硅二极管伏安特性曲线 　

6. 晶体二极管的用途

晶体二极管的主要用途是整流、检波和开关，可以构成半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路、负压整流电路、倍压整流电路、检波电路和电子开关电路等。

1.1.4　自动延时关灯电路

自动延时关灯电路主要应用在楼梯、走道、门厅等只需要短时间照明的场合，有效地避免了“长明灯”现象，既可节约电能，又可延长灯泡使用时间。

图1-29所示为采用单向晶闸管VS的自动延时关灯电路，整流二极管VD₁～VD₄构成桥式整流电路，将220V交流电整流为脉动直流电，以便单向晶闸管VS能够控制220V交流电的通断，即控制照明灯EL的开与关。

电路控制原理是，当按下控制按钮SB时，二极管VD₁～VD₄整流输出的直流电压经VD₅向C₁充电，同时通过R₁使单向晶闸管VS导通，照明灯EL点亮。由于充电时间常数很小，C₁被迅速充满电。

松开控制按钮SB后，C₁上所充电压经R₁加至单向晶闸管VS控制极，继续维持VS导通，同时C₁经R₁和VS控制极放电。

图1-29　自动延时关灯电路

随着放电的进行，2～3min后，C₁上电压下降至不能继续维持单向晶闸管VS导通时，VS截止，照明灯EL自动熄灭。延时时间可通过改变C₁或R₁来调节。该电路体积小巧，可直接放入开关盒内取代原有的电灯开关S，接线方法如图1-30（a）所示，图1-30（b）所示为其外形。

图1-30　延时开关的应用

1.1.5　数字延时开关

图1-31所示为数字延时开关电路，包括与非门D₁、D₂、单稳态触发器D₃等数字电路，还包括晶体管VT₁、二极管VD₁、电阻R₁～R₄、按钮开关SB、继电器K₁等元器件。

图1-31　数字延时开关电路

与非门D₁、D₂、按钮开关SB等构成消抖开关电路，每按一下SB，在D₂输出端即输出一个正脉冲，完全消除了机械开关触点抖动产生的抖动脉冲。

单稳态触发器D₃等构成延时电路，TR₊为触发端，Q为输出端。每触发一次，Q端便输出一定宽度的高电平，输出脉宽T＝0.69R₃C₁，可通过改变R₃与C₁进行调节。

电路工作原理是，按一下SB，消抖开关输出一正脉冲触发单稳态触发器D₃使其翻转，Q输出端的高电平经R₄使驱动晶体管VT₁导通，继电器K₁吸合，照明灯EL点亮。1分多钟后，D₃自动翻转恢复原态，Q输出端变为“0”，驱动晶体管VT₁截止，继电器K₁释放，照明灯EL熄灭。

1.1.6　触摸式延时开关

触摸式延时开关并没有传统意义上的“开关”存在，用户只需触摸特定的金属部件，照明灯即刻点亮，延时一定时间后会自动关灯。

图1-32所示为触摸式延时开关电路图，其中虚线以右部分可以单独制成产品，供用户直接替代原有的电灯开关S。电路中，单向晶闸管VS承担主控任务，控制着照明灯EL的开与关。晶体管VT₁、VT₂、电容C₁等组成触摸和延时控制电路，控制着单向晶闸管VS的导通与截止。VD₁～VD₄为整流二极管，为电路提供直流工作电源。

图1-32　触摸式延时开关电路图

该开关电路的特点是用一金属触摸片取代了按钮开关。平时，晶体管VT₂处于截止状态，C₁上充满电使晶体管VT₁导通，将单向晶闸管VS控制极的触发电压短路到地，VS截止，照明灯EL不亮。

当有人触摸金属片时，人体感应电压经安全隔离电阻R₄加至晶体管VT₂基极使其导通，C₁被快速放电而使晶体管VT₁截止，单向晶闸管VS控制极通过R₁获得触发电压而导通，照明灯EL点亮。

人体停止触摸后，晶体管VT₂恢复截止状态，VD₁～VD₄桥式整流出的直流工作电源开始通过R₂向C₁充电，直至C₁上电压达到0.7V以上时，晶体管VT₁导通使单向晶闸管VS截止，照明灯EL熄灭。

C₁的充电时间就是电路的延时时间，大约为2min。发光二极管VD₅作为指示灯，与金属触摸片一起固定在开关面板上，如图1-33所示，可以在黑暗中指示出触摸开关的位置，方便用户开灯。

图1-33　触摸式延时开关面板

要认识和看懂一个电路，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。

1. 什么是电路图

顾名思义，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。例如，图1-34所示为触摸开关电路图，它用抽象的符号反映出触摸开关的电路结构与工作原理。

图1-34　触摸开关电路图

2. 电路图的种类和作用

通常所说的电路图是指电路原理图，广义的电路图概念还包括方框图和电路板图等。

（1）电路原理图

电路原理图简称电路图，是一种反映电子设备中各元器件的电气连接情况的图纸。电路原理图由各种符号和字符组成，通过电路原理图，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。

（2）方框图

方框图是一种概括地反映电子设备的电路结构与功能的图纸。方框图由方框、线条和说明文字组成。方框图简明地反映出电子设备的电路结构和电路功能，有助于从整体上了解和研究电路原理。

（3）电路板图

电路板图是一种反映电路板上元器件安装位置和布线结构的图纸。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。电路板图是根据电路原理图设计绘制的实际的安装图，标明了各元器件在电路板上的安装位置。电路板图为实际制作和维修提供了很大的方便。

3. 电路图的构成要素

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1-34所示触摸开关电路图的例子，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GB/T4728.1—2005予以规定。

图形符号是构成电路图的主体。图1-34所示触摸开关电路图中，各种图形符号代表了组成电路的各个元器件。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，就可以反映出触摸开关的电路结构，即构成了触摸开关的电路图。

（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1-34所示触摸开关电路图中，文字符号“R”表示电阻器，“C”表示电容器，“VD”表示晶体二极管，“IC”表示集成电路，等等。

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，电阻器有5个，则分别以“R_1”、“R₂”、“R₃”、“R₃”、“R₃”表示；电容器有3个，则分别标注为“C₁”、“C₂”、“C₃”。

（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。注释性字符还用于电路图中其他需要说明的场合。由此可见，注释性字符是分析电路工作原理，特别是定量地分析研究电路的工作状态所不可缺少的。

1.1.7　多路控制延时开关

多路控制延时开关是一种具有延时关灯功能的自动开关，按一下延时开关上的按钮，照明灯立即点亮，延时数分钟后自动熄灭，并且可以多路控制，特别适合作为门灯、楼道灯等公共部位照明灯的控制开关。

图1-35所示为多路控制延时开关电路图，由整流电路、延时控制电路、电子开关和指示电路等组成，图1-36所示为其电路原理方框图。

图1-35　多路控制延时开关电路图

图1-36　多路控制延时开关原理方框图

（1）整流电路

二极管VD₁～VD₄组成桥式整流电路，其作用是将220V交流电转换为脉动直流电，为延时控制电路提供工作电源。同时由于整流电路的极性转换作用，使用单向晶闸管VS即可控制交流回路照明灯EL的开与关。

（2）延时控制工作原理

晶体管VT₁、VT₂、二极管VD₆、电容C₁等组成延时控制电路，控制单向晶闸管VS的导通与截止，其控制特点是触发后瞬时接通、延时关断。

触发按钮SB尚未被按下时，电容C₁上无电压，晶体管VT₁截止、VT₂导通，晶闸管VS截止。这时，整流电路输出为峰值约310V的脉动直流电压。虽然VT₂导通，但由于R₆阻值很大，导通电流仅几毫安，不足以使照明灯EL点亮。

当按下SB时，整流输出的310V脉动直流电压经R₃、VD₆使C₁迅速充满电，并经R₄使VT₁导通、VT₂截止，VT₂集电极电压加至晶闸管VS控制极，VS导通使照明灯EL电源回路接通，EL点亮。

松开SB后，由于C₁上已充满电，照明灯EL继续维持点亮。随着C₁的放电，数分钟后，当C₁上电压下降到不足以维持VT₁导通时，VT₁截止、VT₂导通，VS在脉动直流电压过零时截止，照明灯EL熄灭。

（3）指示电路

发光二极管VD₅等组成指示电路，其作用是指示触发按钮的位置，以便在黑暗中易于找到。照明灯EL未亮时，整流输出的310V脉动直流电压经限流电阻R₁使发光二极管VD₅点亮。照明灯EL亮后，整流输出的脉动直流电压大幅度下降为3～4V（VS、VD₇、VD₈管压降之和），发光二极管VD₅熄灭。

将延时开关固定在标准开关板上，即可直接代换照明灯原来的开关。如需在多处控制同一盏灯，可将布置在其他地方的多个按钮并联接入X₃、X₄端子即可。

1.1.8　双向延时开关电路

双向延时开关电路同时具有延时接通和延时切断的功能。具体地说，双向延时开关电路打开电源开关后，负载电源并不立即接通，而是延时一段时间才接通。切断电源开关后，负载电源也不立即关断，而是延时一段时间才关断。

（1）直流双向延时开关电路

图1-37所示为直流双向延时开关电路，采用单向晶闸管控制，直流电源供电，包括电阻R₁与电容C₁构成的延时电路，非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成的施密特触发器整形电路，单向晶闸管VS构成的控制电路和负载等组成部分。

图1-37　直流双向延时开关电路

接通电源开关S后，电源+V_CC经R₁向C₁充电。在C₁上电压达到施密特触发器的正向阈值电压之前，施密特触发器输出电压为“0”，单向晶闸管VS因无触发电压而截止，负载不工作。随着充电的进行，C₁上电压不断上升。一定时间后，当C₁上电压达到施密特触发器的正向阈值电压时，施密特触发器翻转，输出电压变为“1”，经电阻R₄触发单向晶闸管VS导通，负载才工作。

切断电源开关S后，C₁开始经R₂和D₁输入端放电。在C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压之前，施密特触发器输出电压仍为“1”，单向晶闸管VS因触发电压存在而保持导通状态，负载继续工作。随着放电的进行，C₁上电压不断下降。一定时间后，当C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压时，施密特触发器翻转，输出电压变为“0”，单向晶闸管VS因失去触发电压而截止，负载才停止工作。

（2）交流双向延时开关电路

图1-38所示为交流双向延时开关电路，采用双向晶闸管控制，交流电源供电，包括电阻R₁与电容C₁构成的延时电路，非门D₁、D₂以及电阻R₂、R₃构成的施密特触发器整形电路，双向晶闸管VS构成的控制电路和负载，以及二极管VD₁、VD₂、电容C₂、C₃、电阻R₅构成的整流电源电路等组成部分。

图1-38　交流双向延时开关电路

接通电源开关S后，交流220V市电经C₃降压限流、VD₁半波整流、C₂滤波后，成为延时控制电路的直流工作电压，经R₁向C₁充电。直至C ₁上电压达到施密特触发器的正向阈值电压时，施密特触发器翻转输出为“1”，经电阻R₄触发双向晶闸管VS导通，负载才工作。

切断电源开关S后，C₁开始经R₂和D₁输入端缓慢放电。直至C₁上电压下降到施密特触发器的负向阈值电压时，施密特触发器翻转输出为“0”，双向晶闸管VS因失去触发电压而截止，负载才停止工作。

1.1.9　超长延时电路

图1-39所示为超长延时电路，可提供1h以上的延时时间。电路由4级时基电路构成的单稳态触发器串联而成，每一级单稳态触发器受上一级定时结束时的下降沿触发，并在本级定时结束时触发下一级单稳态触发器。

4级单稳态触发器的输出端经或门D₁后作为延时输出，通过双向晶闸管VS控制负载工作与否。电路总的延时时间为各单稳态触发器定时时间之和，如各级定时元件R、C的数值相同，则总延时时间T＝1.1nRC，式中，n为单稳态触发器的级数。本电路中，n＝4。

电路的主控器件是双向晶闸管VS，由超长延时电路触发。超长延时电路启动后，或门D₁输出高电平“1”，经电阻R₉触发双向晶闸管VS导通，接通负载的交流220V电源回路，使负载工作。

超长延时结束后，或门D₁输出端变为“0”，双向晶闸管VS因失去触发电压而在交流电过零时截止，切断了负载的交流220V电源回路，负载停止工作。

图1-39　超长延时电路

1.1.10　分段可调延时电路

分段可调延时电路可以实现1～60s和1～60min的延时，分两段控制，电路如图1-40所示。C₁、C₂是定时电容，RP和R₂是定时电阻，RP同时还是定时时间调节电位器，SB是启动按钮，S₁是分段控制开关。

图1-40　分段可调延时电路

该电路的特点是采用晶体管VT构成阻抗变换电路，可将定时电阻的等效阻值提高β倍，这样就可以在较小的定时电容和定时电阻的情况下，实现较长时间的延时。

整机电路工作原理和工作过程解读如下。平时，电路输出端（IC的第3脚）为低电平，U_o＝0V。

当按下启动按钮SB时，电容C₂迅速充满电，PNP晶体管VT的基极电位为“0”，其发射极电位也为“0”（忽略管压降），使时基电路IC构成的施密特触发器翻转，输出端（第3脚）变为高电平，U_o＝12V，延时开始。

松开SB后，电容C₂上电压经VT、R₂和RP缓慢放电，VT发射极电位也从“0V”开始缓慢上升。当VT发射极电位上升到施密特触发器翻转阈值时，施密特触发器再次翻转，输出端（第3脚）变为低电平，U_o＝0V，延时结束。

调节电位器RP可改变放电的速度，也就改变了延时时间。按照电路图中的参数，调节RP可在1～60之间改变延时时间。

开关S₁控制着延时时间的计量单位（“秒”或“分”）。S₁处于断开状态时，定时电容为C₂，相应的延时时间为1～60s。S₁处于接通状态时，定时电容为C₁与C₂并联，相应的延时时间为1～60min。

电位器是调节分压比的元件，是一种最常用的可调电子元件。电位器是从可变电阻器发展派生出来的，它由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成，其动臂的接触刷在电阻体上滑动，即可连续改变动臂与两端间的阻值。

1. 电位器的种类

电位器的种类很多，如图1-41所示。按结构不同可分为旋转式电位器、直滑式电位器、带开关电位器、双连电位器及多圈电位器等。按照电阻体所用制造材料的不同，电位器又分为碳膜电位器、金属膜电位器、有机实心电位器、无机实心电位器、玻璃釉电位器及线绕电位器等。

图1-41　电位器

2. 电位器的符号

电位器的文字符号为“RP”，图形符号如图1-42所示。

图1-42　电位器的符号

3. 电位器的参数

电位器的主要参数有标称阻值、阻值变化特性和额定功率。

（1）标称阻值是指电位器的两定臂引出端之间的阻值，如图1-43所示。

（2）阻值变化特性是指电位器的阻值随动臂的旋转角度或滑动行程而变化的关系。常用的有直线式（X）、指数式（Z）和对数式（D），如图1-44所示。直线式适用于大多数场合，指数式适用于音量控制电路，对数式适用于音调控制电路。

图1-43　标称阻值

图1-44　阻值变化特性曲线

（3）额定功率是指电位器在长期连续负荷下所允许承受的最大功率，使用中电位器承受的实际功率不得超过其额定功率。

4. 电位器的工作原理

电位器的特点是可以连续改变电阻比。电位器的结构如图1-45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1-45　电位器的结构

可将电位器RP等效为电阻R_a和R_b构成的分压器，来理解电位器的工作原理。

（1）当动臂2端位于电阻体中间时，R_a＝R_b，动臂2端输出电压为输入电压的一半，如图1-46所示。

图1-46　动臂位于电阻体中间

（2）当动臂2端向上移动时，R_a减小而R_b增大。当动臂2端移至最上端时，R_a＝0，R_b＝RP，动臂2端输出电压为输入电压的全部，如图1-47所示。

（3）当动臂2端向下移动时，R_a增大而R_b减小。当动臂2端移至最下端时，R_b＝0，R_a＝RP，动臂2端输出电压为“0”，如图1-48所示。

图1-47　动臂位于电阻体上端

图1-48　动臂位于电阻体下端

5. 电位器的用途

电位器的用途是可变分压，分压比随电位器动臂转角的增大而增大，如图1-49所示。电位器的主要用途是调节电压、调节电流、调节音量和音调等。

图1-49　可变分压原理

1.1.11　时间继电器电路

时间继电器是延时动作的继电器，根据延时结构不同可分为机械延时式和电子延时式两大类。

电子延时式时间继电器工作原理如图1-50所示，实际上是在普通电磁继电器前面增加了一个延时电路，当在其输入端加上工作电源后，经一定延时才使继电器K动作。电子延时式时间继电器具有较宽的延时时间调节范围，可通过改变R进行延时时间调节。

图1-50　电子延时式时间继电器

根据动作特点不同，时间继电器又分为缓吸式和缓放式两种。缓吸式时间继电器的特点是，继电器电路接通电源后需经一定延时各接点才动作，电路断电时各接点瞬时复位。缓放式时间继电器的特点是，电路通电时各接点瞬时动作，电路断电后各接点需经一定延时才复位。

（1）缓吸式时间继电器

缓吸式时间继电器电路如图1-51所示，555时基电路工作于施密特触发器模式，电位器RP与电容C₁组成延时电路。

图1-51　缓吸式时间继电器

接通电源后，由于电容器C₁上电压不能突变，555时基电路输出端（第3脚）为高电平，所以继电器K并不立即吸合。这时电源+V_CC经RP向C₁充电，C₁上电压逐步上升。当C₁上电压达到时，密特触发器翻转，555时基电路输出端（第3脚）变为低电平，继电器K吸合。延时吸合时间取决于RP与C₁的大小，调节RP可改变延时时间。

切断电源后，继电器K因失去工作电压而立即释放。

（2）缓放式时间继电器

缓放式时间继电器电路如图1-52所示，555时基电路工作于施密特触发器模式，电位器RP与电容C₁组成延时电路。+V_CC1为控制电源，+V_CC2为工作电源。

图1-52　缓放式时间继电器

接通电源后，+V_CC1经二极管VD₁使C₁迅速充满电，555时基电路输出端（第3脚）为低电平，继电器K立即吸合。

切断控制电源+V_CC1后，由于电容器C₁上电压不能突变，555时基电路输出端（第3脚）仍维持低电平，所以继电器K并不立即释放。这时C₁通过RP放电，C₁上电压逐步下降。当C₁上电压降到时，施密特触发器翻转，555时基电路输出端（第3脚）变为高电平，继电器K释放。延时释放时间取决于RP与C₁的大小，调节RP可改变延时时间。

继电器是一种常用的控制器件，它可以用较小的电流来控制较大的电流，用低电压来控制高电压，用直流电来控制交流电等，并且可实现控制电路与被控电路之间的完全隔离。继电器外形如图1-53所示。

图1-53　继电器

1. 继电器的种类

继电器的种类很多，根据其结构与特征可分为电磁式继电器、干簧式继电器、湿簧式继电器、压电式继电器、固态继电器、磁保持继电器、步进继电器、时间继电器、温度继电器等。按照工作电压类型的不同，可分为直流继电器、交流继电器和脉冲继电器。

按照继电器触点的形式与数量，可分为单组触点继电器和多组触点继电器两类，其中单组触点继电器又分为常开触点（动合触点，简称H触点）、常闭触点（动断触点，简称D触点）、转换触点（简称Z触点）3种。多组触点继电器既可以包括多组相同形式的触点，又可以包括多种不同形式的触点。

2. 继电器的符号

继电器的文字符号为“K”，图形符号如图1-54所示。

图1-54　继电器的符号

在电路图中，继电器的触点可以画在该继电器线圈的旁边，也可以为了便于图面布局将触点画在远离该继电器线圈的地方，而用编号表示它们是一个继电器。

3. 继电器的参数

继电器的主要参数有额定工作电压、额定工作电流、线圈电阻、触点负荷等。

（1）额定工作电压是指继电器正常工作时线圈需要的电压，对于直流继电器是指直流电压，对于交流继电器则是指交流电压。同一种型号的继电器往往有多种额定工作电压以供选择，并在型号后面加以规格号来区别。

（2）额定工作电流是指继电器正常工作时线圈需要的电流值，对于直流继电器是指直流电流值，对于交流继电器则是指交流电流值。选用继电器时必须保证其额定工作电压和额定工作电流符合要求。

（3）线圈电阻是指继电器线圈的直流电阻。对于直流继电器，线圈电阻与额定工作电压和额定工作电流的关系符合欧姆定律。

（4）触点负荷是指继电器触点的负载能力，也称为触点容量。例如，JZX-10M型继电器的触点负荷为直流28V×2A或交流115V×1A。使用中通过继电器触点的电压、电流均不应超过规定值，否则会烧坏触点，造成继电器损坏。一个继电器的多组触点的负荷一般都是一样的。

4. 电磁继电器

电磁继电器是最常用的继电器之一，它是利用电磁吸引力推动触点动作的。电磁继电器由铁芯、线圈、衔铁、动触点、静触点等部分组成，如图1-55所示。

图1-55　电磁继电器原理

在继电器线圈未通电时，衔铁在弹簧的作用下向上翘起，动触点与静触点处于断开状态。当接通电源工作电流通过线圈时，铁芯被磁化将衔铁吸合，衔铁向下运动并推动动触点与静触点接通，实现了对被控电路的控制。

根据线圈要求的工作电压的不同，电磁继电器可分为直流继电器、交流继电器、脉冲继电器等类型。

5. 继电器的用途

继电器的主要用途是间接控制和隔离控制，使控制电路和被控电路完全隔离，可以方便地实现弱电控制强电、直流控制交流等功能，在自动控制、遥控、保护电路等方面得到广泛应用。