常用的基本电路模块的建模与设计共117页
电路制作设计中常用的基本模块电路集详解
电路制作设计中常用的基本模块电路集详解我们电子爱好者在初学电路制作设计的时侯，多数情况都是根据经验将已知的单元模块电路进行合理地拼接，就像搭积木一样。
这种积木式的电路设计方法，最适合开发不太复杂的电子产品。
它减少了繁杂的计算，大大缩短了设计时间，只需在调试电路时对一些元件参数做少许修改，就可做出成品。
所谓合理地拼接，是指要考虑前后单元电路的输人、输出阻抗，输人、输出电平以及电源电压等的匹配问题。
下面介绍最基本的通用电子“木块”即单元模块电路。
相信对初学电子技术有很大的启发和引导作用！一、常见的晶体管单元电路我们都知道晶体管已经是一个古老的电子元件了，但即使是在现代最新产品的电路板上，我们也能或多或少发现晶体管的身影，可以说它是电子技术中永不过时元素，很多复杂的电路芯片都是由复杂的晶体管集成制造的。
1.LED驱动电路电路如上图的l a，这是一个开、关LED驱动电流的电路，输人小的控制信号，就可以开、关大的电流。
这个电路也可以用来驱动继电器或压电片，如图lb。
由于继电器线圈是电感负载，在关断时会产生高的反电动势，故要在其线圈上并联二极管，以保护晶体管不被击穿。
这个晶体管如使用管芯内已含有电阻派1、R2)的带阻晶体管，则电路更简单。
2.反相器、电平变换器电路如图1C，当负载为电阻时，可以把0-5V的逻揖电平输人转换为12-OV的输出电平，使逻辑反转；除了用于前后电路的电平匹配外，也用于需要输出与输人反相的场合。
不过此电路不适合高速电路。
3.简易电源电路图2是一个简易电源电压变换电路，输出电压取决于输人电压被R1、R2的分压，改变R2与R 1的比值，就可获得需要的输出电压。
当然输人电压应由稳压IC提供。
此电路的一个优点是输出噪声低，如果取消图中的R2，电路就是一个有源滤波器，常用于需要降低纹波电压的电源电路中。
4.MOSFET驱动电路图3a是功率MOSFET驱动电路，用于开、关流过负载的电流。
缓冲级用特性完全相同、但极性不同的NPN和PNP晶体管构成互补单端推挽电路(SEPP电路），给MOSFET管的栅极提供足够幅度的驱动电压。
电源电路设计模块图
电源电路单元前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。
一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。
其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。
好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。
同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。
因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。
按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。
下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。
让我们从电源电路开始。
一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。
电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。
常见的家用电器中多数要用到直流电源。
直流电源的最简单的供电方法是用电池。
但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。
电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。
有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。
因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。
其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。
二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。
（ 1 ）半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。
在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电（ 2 ）全波整流全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图2 （ b ）。
常见的电路模型(解析版)
2024版新课标高中物理模型与方法常见的电路模型目录一.电路动态分析模型1二．含容电路模型6三．关于U I ，ΔU ΔI的物理意义模型11四．电源的输出功率随外电阻变化的讨论及电源的等效思想22五．电路故障的分析模型30一.电路动态分析模型1.电路的动态分析问题：是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系．2.电路动态分析的三种常用方法(1)程序法【需要记住的几个结论】：①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，整个电路的总电阻一定增大(或减小)。
②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。
(2)“串反并同”结论法①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。
②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。
即：U 串↓I 串↓P 串↓ ←R ↑→U 并↑I 并↑P 并↑【注意】此时电源要有内阻或有等效内阻，“串反并同”的规律仅作为一种解题技巧供参考。
(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。
3.电路动态变化的常见类型：①滑动变阻器滑片移动引起的动态变化：限流接法时注意哪部分是有效电阻，分压接法两部分电阻一增一减，双臂环路接法有最值；②半导体传感器引起的动态变化：热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等随温度、光强、压力的增大阻值减小；③开关的通断引起的动态变化：开关视为电阻，接通时其阻值为零，断开时其阻值为无穷大，所以，由通而断阻值变大，由断而通阻值变小。
常见电路模块整理(数电、模电)
常见电路模块整理1、电源模块
2、信号产生电路
1)文氏桥正弦波振荡器
DIODE_VIRTUAL
Ao=1+Rf/R1>3方能可靠起振（Rf为反馈回路总等效电阻），其振荡频率为fo=1/2RC
2)方波发生器
振荡周期为T=2RCln(1+2R1/Rf)
3)555定时器接成单稳态触发器
脉冲
输入负
输入输出周期相同，脉冲宽度t w=RCln3,图见数电书P494
4)555定时器构成多谐振荡器输出方波
(其中2脚也可以接在节点6，节点3处可加RC滤波，2处可加滑动变阻器调节q值) 占空比q=R1/(R1+R2) 若R1=R2则q=50%
充电时间T1=R1Cln2放电时间T2=R2Cln2
周期T=T1+T2=(R1+R2)Cln2;
3、基本运算电路
Lm324引脚图 lm358引脚图及引脚功能
3_1反相比例V o=---可输入Vi=1V，f=1kHz的正弦信号
3_2同相比例V o=---可输入Vi=1V，f=1kHz的正弦信号
3_3积分电路---可输入Vi=1V，f=1kHz的方波信号观察
3_4微分电路---可输入Vi=1V，f=1kHz的方波信号观察
4、555相关电路
锯齿波发生电路
VCC
输出方波输出。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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电路模块知识点总结图
电路模块知识点总结图电路模块是电子电路中的一个重要组成部分，它能够解决复杂的电路设计问题，提高电路设计的灵活性和可靠性。
在电子设备中，电路模块起到了连接、控制和传输信号的作用，可以实现不同功能的电路设计，如放大器、滤波器、计时器等。
本文将对电路模块的基本知识点进行总结，并详细介绍常见的电路模块类型及其应用。
1. 电路模块的基本知识点电路模块是由电路板、元器件和接口组成的电子电路系统，在电路设计与制造过程中起到了至关重要的作用。
电路模块的基本知识点包括：1.1 电路板的材料及制造工艺电路板是电路模块的载体，其材料选择和制造工艺对电路的性能有着重要的影响。
常见的电路板材料有FR-4玻纤板、铝基板、陶瓷基板等。
不同的材料对于电路板的绝缘性能、导热性能和机械性能都有着不同的要求。
制造工艺包括印制电路板(PCB)设计、蚀刻、穿孔、表面处理等工艺流程。
1.2 元器件的选择和布局电路模块中包含了各种不同种类的元器件，如电阻、电容、电感、晶体管等。
元器件的选择和布局对于电路的性能和稳定性至关重要。
在电路设计中需要根据具体的要求来选择合适的元器件，并合理布局，以提高电路的性能和可靠性。
1.3 接口的设计与标准电路模块通常需要与其他模块或外部设备进行通信，因此接口设计和标准的选择是电路模块设计的重要环节。
常见的接口标准有RS232、USB、SPI、I2C等，其选择需要考虑到通信速度、距离、数据格式等因素。
2. 常见的电路模块类型及其应用电路模块根据其功能和应用可分为多种不同类型，下面将介绍一些常见的电路模块及其应用。
2.1 放大器模块放大器模块是电路中常见的模块，其主要功能是放大电路输入信号的幅度。
放大器模块可以根据不同的放大器类型分为运算放大器模块、功率放大器模块、高频放大器模块等。
应用范围广泛，包括音频放大、射频放大、信号处理等领域。
2.2 滤波器模块滤波器模块是用于信号处理的重要模块，其主要功能是滤除电路中不需要的频率成分。
数字电路的基本模块建模
数字电路的FPGA实现
拓展篇
开方与平方
载波发生器
延时器
滤波器（各种）
交织器
乘累加
51单片机
3 ALU
ALU是算术运算处理单元的英文简称。它主要的任务是完成数值运算，所以包括加、减、乘、除几部分，当然如果更全面还包括平方、开方、求导、积分等等。
其实除开加法器以外，各种ALU电路都不是基本的数字电路了，他们的规模很大，例如积分电路的复杂度就是很恐怖的，我这里主要只介绍了一下加法器很乘法器。其实，基于FPGA的设计是不需要做专门的ALU模块设计的，因为只要电路稍微有点复杂就绝对有成熟的IP核选用。我们在利用Verilog编写的硬件代码在综合时，综合工具会自己调用内置的基本模块(例如加法器在Synplicity中是不用编写的一个”+”运算符就可以解决问题)。但是如果我们在做比较大的系统时，还是需要学习ALU的各种设计思想的。由于水平和时间有限，我这里只较为详细分析了一下加法器，简略提了一下乘法器，除法器。
3.1加法器
加法器主要包括半加器和全加器，半加器和全加器都比较简单，如果有兴趣可以参见两本教材，他们的设计方法是很固定的。
如果我们要做加法运算的电路位数较多，我们就需要扩展全加器。加法器的核心技术就是多为加法器的扩展（其实前文中的数字比较器的核心技术也是多为扩展）。
3.1.1
级连加法器又叫行波进位加法器，由1位全加器串联构成，本级的进位输出作为下一级的进位输入。这是最简单的扩展方法，这种加法器的速度瓶颈，在他的进位数据。它的进位数据走过的路径很长，这造成了延时进位加法器。
20种最常见模拟电路课件
信息科学与技术学院
20
17.RC振荡电路
❖ 1、振荡电路的组成；振 荡电路的作用；振荡电 路起振的相位条件；振 荡电路起振和平衡幅度 条件；
❖ 2、RC 电路阻抗与频率 的关系曲线；相位与频 率的关系曲线；
❖ 3、RC 振荡电路的相位 条件分析；振荡频率； 如何选择元器件？
2024/7/25
信息科学与技术学院
17
14.运算放大电路
❖ 1、理想运算放大器的概念； 运放的输入端虚拟短路；运 放的输入端的虚拟断路；
❖ 2、反相输入方式的运放电 路的主要用途；输入电压与 输出电压信号的相位关系是？
❖ 3、同相输入方式下的增益 表达式分别是？输入阻抗分 别是？输出阻抗分别是？
2024/7/25
信息科学与技术学院
❖ 2、LC 串联和并联电 路的阻抗计算，幅频 关系和相频关系曲线。
❖ 3、画出通频带曲线； 计算谐振频率。
2024/7/25
信息科学与技术学院
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4.微分和积分电路
❖ 1、电路的作用，与滤波器的区别和相同点。 ❖ 2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压
变化波形图。 ❖ 3、计算：时间常数，电压变化方程，电阻和电容
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主要内容
❖ 15 差分输入运算放大电路 ❖ 16 电压比较电路 ❖ 17 RC振荡电路 ❖ 18 LC振荡电路 ❖ 19 石英晶体振荡电路 ❖ 20 功率放大电路
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信息科学与技术学院
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1.桥式整流电路
❖ 1、二极管的单向导电性；伏安特性曲线；理想开 关模型和恒压降模型；
参数的选择。
2024/7/25
常用的基本电路模块的建模与设计
并单独就加法器和乘法器，作为数字通信系统
的重要部件进行建模与设计。
3.2 基本组合逻辑电路的VHDL的模型与
设计
❖ 数字逻辑电路可分为两类。一类逻辑电路的输 出只与当时输入的逻辑值有关，而与输入的历 史情况无关，这种逻辑电路称为组合逻辑电路 （Combinational Logic Circuit）。另一类逻辑 电路的输出不仅与电路当时输入的逻辑值有关， 而且与电路以前输入过的逻辑值有关，这种逻 辑电路称为时序逻辑电路（Sequential Logic Circuit）。
❖ 其模型基础是由数字逻辑符号表示的电路模型， 而 对 于 RTL 级 的 基 本 门 的 VDHL 描 述 ， 非 常 简 单，只需用VHDL语言简单描述门的特性。对
于较复杂的基本电路模块，例如二进制计数器 的VHDL建模，是在其行为功能的基础上，建 立一个流程图模型，其对应的VHDL编程以流
程图为路线进行，既便于编程，又便于程序分 析。本章将首先介绍门电路的VHDL编程描述，
1. 模型
与非门的模型图如图3-5所示。
图3-5 与非门模型
其布尔代数模型为：
c ab
用VHDL语言描述为：c<=not (a and b)。
（3-3）
2.程序设计
在这里，设实体名为nand1，表示一个与非门，当然也可以用其它命名。其 VHDL编程如下：
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity nand1 is port(a,b: in std_logic;c: out std_logic);――定义输入端口为a，b；输出端口为c end entity nand1; architecture one of nand1 is begin c<=not (a and b);――“二与非”逻辑描述 end architecture one;
电力系统基本元件建模
0
0
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RQ
iQ
p
Q
a
b
Laa
M
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M ab Lbb
M ac M bc
M af M bf
M aD M bD
M ag M bg
M aQ ia
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M M
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M cb M fb
Lcc M fc
M cf L ff
M cD M fD
M cg M fg
（1）忽略磁路饱和、磁滞、涡流、集肤效应等的影响，即认为 发电机铁芯部分的导磁系数为常数；
（2）电机转子在结构上对于纵轴和交轴分别对称； （3）定子 三相绕组在结构上完全相同，在空间位置上相互差
120 电角度，它们均在气隙中产生正弦分布的磁动势； （4）在电机空载而且转子以恒定转速旋转时，转子绕组的磁动
✓ 为方便起见，一般均用转换变量的方法，或者称为坐标 转换的方法来进行分析，以将变系数微分方程转化为常 系数微分方程。 Park变换 由美国工程师派克(Park)在1929年首先提出。
1.2 同步发电机的数学模型5
Park变换将定子电流、电压和磁链的abc三相分量通过
Park变换形式 相同的坐标变换矩阵分别变换成d、q、0三个分量。其
子a、b、c三相静止绕组。等效d绕组和q绕组的轴线正方
向分别对应于转子纵轴和交轴的正方向，并分别流过电流 和 ，它们所产生的电枢磁势对于气隙磁场的作用与定子 三相电流 所产生的的气隙磁场等效。等效“0”轴绕组的引 入是为了表示在定子三相不平衡时出现的零序分量
✓ dq0坐标系下的同步电机方程式具有如下特点：
(4) 磁链方程中的电感系数矩阵变得不对称，即定子等效绕组与 转子绕组间的互感系数不能互易。从数学上来讲，这是由于所 采用的变换矩阵 不是正交矩阵所引起的。如果采用正交变换矩 阵，得到的系数矩阵将是对称的。
常用电路模块分析与设计指导(第2版)
第1章半导体器件单元半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，大部分电子器件都由半导体构成。
半导体器件中的二极管、三极管等是某些电路的核心部件。
电路的性能与其所用器件的特性密切相关。
硅是比较常见的半导体材料，广泛应用于各种半导体器件和集成电路中。
1.1 二极管1.1.1 二极管的基本原理二极管即PN结二极管，如图1-1所示为其伏安特性曲线，二极管的导通电流与二极管两端正向偏置电压成指数关系。
图1-1 二极管的伏安特性曲线二极管可等效为压控开关。
当其两端正向电压大于导通电压（硅管0.7V、锗管0.3V）时等效为开关闭合，此时二极管允许大电流通过；加反向电压时等效为开关断开，流过二极管的电流非常小（本章后文所提正向电压均指能够使二极管导通的电压）。
1.1.2 二极管特性的分析二极管特性分析如下。
（1）温度特性二极管的伏安特性会随着环境温度的变化而改变，如图1-2所示。
在正向电压不变的前提下，流过二极管的电流会随着环境温度的升高而增大。
·2·图1-2 二极管的伏安特性与温度的关系（2）击穿电压二极管两端加反向电压时，当电压增大到一定程度后，反向流过二极管的电流瞬间增大的现象称为反向击穿，此时加在二极管两端的反向电压值称为最大反向电压（PIV ）。
为避免二极管反向击穿，加在二极管两端的反向工作电压必须小于二极管的PIV 值。
（3）开关特性二极管等效为压控开关时，从一种状态切换到另一种状态时的速度表现了二极管的开关特性。
PN 结的结电容造成结电压缓慢变化，使二极管的开关具有时延性。
1.1.3 二极管应用电路设计1．整流电路整流的目的是将双极性交流信号转换为单一极性的信号。
在如图1-3所示的直流电源电路中，二极管整流电路的功能是将双极性交流电转化为单一极性交流电，再经过滤波和稳压得到直流电源。
图1-3 直流电源电路结构图整流电路主要利用二极管的开关特性，即二极管的电流在正向电压作用下存在，而在反向电压作用时为0。
电气原理图的绘制与常用电气元件介绍，值得收藏！
电气原理图的绘制与常用电气元件介绍，值得收藏！在实际项目中，常见的电路图纸分为主电路图和辅助电路图，有的还另附气路图；用选定的导线将电气设备或装置中的所有元件或部件相互连接成电流回路，即可构成一个电气原理图。
一、主电路接线主电路中流过的电流较大，用于对电动机等主要用电设备提供供电，其受辅助电路的控制。
（如下图所示）由上图可得知，此电路采用交流AC220V电源供电设计；L代表火线，N代表零线，PE代表地线；QF00代表漏电开关，KM01代表接触器（A1和A2代表接触器线圈接线端子），KG01代表旋转开关。
工作原理：当漏电开关QF00闭合，旋转开关KG01闭合，接触器KM01的线圈得电吸合KM01的触点，提供给整个电路供电,输出L2和N2。
闭全QF01空开，提供给LF01的滤波器供电，输出为L3和N3;闭全QF02空开，提供给LF02的滤波器供电, 输出为L3和N3.再来看另外一部分的主电路图，如下图所示：由上图可得知，L2和N2是经由KM01触电控制的线路，QF3代表空开，LF03代表滤波器，PW01代表开关电源。
工作原理：当主电路得电后，空气开关QF03闭合，LF03滤波器得电，输出L5和N5,提供给PW01开关电源和PLC供电，PW01开关电源将24V电源提供给触摸屏，PLC与触摸屏之间通过通讯线连接。
1.2名词解释1、漏电开关主要用于防止漏电事故的发生的一种开关；其开关的动作原理是：在一个铁芯上有两个绕组，主绕组和副绕组。
主绕组也有两个绕组：分别为输入电流绕组和输出电流绕组。
无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在副绕组上感应出电势，否则副绕组上就会感应电压形成，经放大器推动执行机构，使开关跳闸。
2、空气开关又名空气断路器，是断路器的一种；只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。
除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。