电子控制电路的组成及功能分析

任何一种电子控制电路，不论它们的动作原理、结构形式、使用场合如何千变万化，都由3个基本电路组成，见表4-1-1。

表4-1-1 电子控制电路的组成

1.施控信号采样电路

施控信号采样也称施控信号获取、施控信号捡拾。控制过程的第一步需要预先获取施控信号。施加的外界信号可以是电量（如交流电或直流电的电压、电流信号），也可以是非电量（如温度、位置等），因此应将输入的电量或非电量转换成适合比较机构动作的某种特定的物理量。

由于自然界中存在的原始实体信号绝大多数是非电信号，非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入信号为电信号。因此需要使用传感器一类的器件把这些非电信号转换为电信号。传感器是一种能把待测非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的简单器件或复杂装置，其基本原理是利用热电效应、光电效应、压电效应、电磁感应、霍尔效应、气敏效应、湿敏效应等物理现象或者一些化学、生物现象，进行非电量信号到电信号的转换。

传感器通常由敏感组件、转换组件组成。其中，敏感组件是指传感器中能直接感受或响应被采样的部分，转换组件是将敏感组件感受或响应的被采样量转换或适应于传输或测量的电信号部分。应该指出的是，并不是所有的传感器必须包括敏感组件和转换组件。如果敏感元器件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元器件；如果转换元器件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元器件，如压电晶体、热电偶、热敏电阻及光电器件等就是这类器件。敏感元器件与转换元器件合二为一的传感器是很多的。

2.信号调理电路

传感器或其他信号捡拾电路输出的大多是一种微弱的模拟信号。为了使这个原始信号能够适应执行电路对其幅度、功率、频率等各方面的要求，需要对这个模拟信号进行放大、比较、转换等各种各样的处理，使出口电路动作。

信号调理是把采样器件输出的电信号转变为便于处理的信号形式，这一步骤所使用的各种电路，如放大、滤波、模-数转换、整形、检波、限幅、比较等，在现代电子技术中常常被称为“信号调理电路”，它事实上是进行复杂信号处理的一种“预处理”。(www.xing528.com)

1）放大。将微弱的采样信号进行电压放大，就要用到放大器，通常多采用集成运放。集成运放实际上就是一种高放大倍数的直接耦合放大器，如果在这种集成组件的输入与输出之间外加不同的回馈网路，就可组成各种用途的具有放大功能或某种数学运算功能的电路。

2）整定电路。将输入信号设定一个限值（整定值），当信号超过此限定值时，方能进入比较电路，并经放大，送至下一级电路。

3）比较就是把检测到的模拟量变换为二进制数字信号，最简单的办法是使用比较器电路对信号进行鉴定比较。这就是说，比较器电路可以起到连接连续信号与数字信号的桥梁作用。集成运放的开环放大倍数很高，只要在运放的两个输入端之间加上微小的差模输入电压，集成运放的输出级不是偏向于正饱和值，就是偏向于负饱和值。如果在集成运放电路中引入适量的正回馈，则输出状态的转换过程将是阶跃式的。

4）延时电路。利用电容的充放电原理，当电容电压达到某一定值时（经过一段延时），晶体管的工作状态将改变，从而实现对控制电路的延时控制功能。

5）逻辑门电路。当施控信号较多时，而执行组件只有一个，因此需设置逻辑电路。对信号进行逻辑判断处理，进而控制出口电路的工作状态。

3.出口电路（控制执行机构的电路）

对经上述处理过的综合信号进行功率放大，以能推动控制部件，输出各类指示信号或报警信号。

对被控主电路实现“通”、“断”控制的执行机构。它可以是以音频信号形式驱动扬声器放出声音，也可以是以视频信号形式使显示屏幕出现图像，也可以是以足够的电流驱动电动机的转动、继电器的吸合与释放。由于最终执行时常常需要必要的驱动功率，因此末级的控制执行电路往往是能够产生足够驱动电流的功率放大器。

由上述分析可知，电子控制电路图主要由施控信号采样电路、信号调理电路和出口电路组成，但每类电子控制电路图的施控信号采样电路、信号调理电路和出口电路可能又有几种。如某类电子控制电路图的施控信号采样电路有A₁、A₂、A₃……电路；信号调理电路有B₁、B2、B3……电路；出口电路有C₁、C₂……电路等。它们可以有多种组合，如A₁-B₂-C₃组合、A₂-B₁-C₂组合等，这样就形成了电子控制电路图的多样性。