建立电子电路的步骤

什么是电路，为什么我们需要建立一个电路?

在我详细介绍电路是如何设计的之前，让我们先知道什么是电路以及为什么我们需要建立一个电路。

电路是任何携带物质的回路。对于电子电路来说，所携带的物质是电子所携带的电荷，而这些电子的源是电压源的正极。当电荷从正极流过回路，到达负极时，电路就完成了。然而，这个电路由几个组件组成，它们在许多方面影响电荷流动。有些可能阻碍电荷的流动，有些可能简单地储存或消散电荷。有些需要外部能源，有些则需要供应能源。

我们需要建立电路的原因可能有很多。有时我们可能需要发光的灯，运行一个马达，等等。所有这些设备，灯，马达，LED都是我们所说的负载。每个负载需要一定的电流或电压来启动它的工作。这个电压可以是恒定的直流电压或交流电压。然而，它是不可能建立一个电路，只有一个源和负载。我们需要更多的组件来帮助适当的电荷流动和处理源提供的电荷，以便适当数量的电荷流向负载。

一个基本的例子-稳压直流电源运行一个LED

让我们举一个基本的例子和一步一步建立电路的规则。

问题陈述:以交流电压为输入，设计一个5V直流稳压电源，用于运行一个LED。

解决方案你们都必须了解直流稳压电源。如果没有，让我给出一个简单的想法。大部分的电路电子设备操作时需要直流电压。我们可以用简单的电池来提供电压，但电池的主要问题是寿命有限。因此，我们唯一的办法就是把家里的交流电压转换成所需的直流电压。

我们只需要把这个交流电压转换成直流电压。但这并不像看起来那么简单。那么，让我们对交流电压如何转换成直流稳压有一个简单的理论概念。

电路背后的理论

1. 从电源到230V的交流电压首先通过降压变压器降压到低压交流。变压器是一种有两个绕组的装置——一次绕组和二次绕组，其中施加在一次绕组上的电压通过电感耦合出现在二次绕组上。对于降压变压器来说，由于次级线圈的匝数较少，次级线圈上的电压小于初级线圈上的电压。
2. 这种低交流电压通过桥式整流器转换为脉动直流电压。桥式整流器是一种安排4个二极管放置在桥接形式,这样一个二极管的阳极和阴极的另一个二极管连接到正极电压源,以同样的方式另一个两个二极管的阳极和阴极的电压源连接到负极。同样，两个二极管的阴极与电压的正极相连，两个二极管的阳极与输出电压的负极相连。对于每个半周期，通过桥式整流器获得对对二极管的导通和脉动直流电压。
3. 这样得到的脉动直流电压包含交流电压形式的波纹。为了消除这些波纹，需要一个滤光器来滤除直流电压产生的波纹。一个电容器被放置在并联输出，这样电容器(因为它的阻抗)允许高频交流信号通过并被绕过到地面，而低频或直流信号被阻塞。因此，电容器起到低通滤波器的作用。
4. 电容器滤波器产生的输出是无调节直流电压。为了产生稳压的直流电压，使用稳压器来产生恒定的直流电压。

现在让我们来设计一个简单的交直流稳压电源电路来驱动一个LED。

建立电路的步骤

第一步:电路设计

为了设计一个电路，我们需要对电路中需要的每个元件的值有一个概念。现在让我们看看如何设计一个直流稳压电源电路。

1.确定要使用的稳压器及其输入电压。

这里我们要求在20mA下有5V的恒压，输出电压为正极性。由于这个原因，我们需要一个调节器，将提供一个5V输出。一个理想和高效的选择将是调节器IC LM7805。我们的下一个要求是计算稳压器的输入电压要求。对于稳压器，最小输入电压应该是输出电压加一个值3。在这种情况下，这里要有5V的电压，我们需要8V的最小输入电压。让我们定下来，输入电压是12V。

2.确定要使用的变压器

此时产生的非调节电压为12V。这是变压器所需的二次电压的均方根值。由于一次电压的均方根为230V，在计算匝数比时，我们得到的值为19。因此，我们必须得到一个变压器与230V/12V，即12V, 20mA变压器。

3.确定滤波电容的值

滤波电容的值取决于负载引出的电流量，稳压器的静态电流(理想电流)，直流输出中允许的纹波量，以及周期。

变压器初级端的峰值电压为17V(12*sqrt2)，二极管端的总降为(2*0.7V) 1.4V，电容端的峰值电压约为15V。我们可以通过下式计算出允许的波纹量:

∆V = vpeak - Vmin

经计算，Vpeakcap = 15V, Vmin为稳压器的最小输入电压。因此，∆V = (15-7)= 8V。

现在，电容C =(∆t)/∆V，

现在，I是负载电流加上稳压器的静态电流之和，I = 24mA(静态电流约4mA，负载电流约20mA)。也∆t = 1/100Hz = 10ms。∆t的值取决于输入信号的频率，这里的输入频率是50Hz。

因此，代入所有的值，C的值约为30microFarad。所以，让我们选择一个20微法拉的值。

4.确定所使用的二极管的PIV(峰值反向电压)。

由于通过变压器二次的峰值电压为17V，所以二极管桥的总PIV约为(4*17)，即68V。因此，我们必须静下心来设计每个PIV额定100V的二极管。记住PIV是在二极管反向偏置的情况下，不引起击穿的最大电压。

步骤2。电路绘制与仿真

现在你已经了解了每个元件的值和整个电路图，让我们开始使用电路构建软件绘制电路并进行模拟。

在这里我们选择的软件是Multisim。

下面给出了使用Multisim绘制电路并进行仿真的步骤。

1. 开始>>>程序- >国家- >仪器- >电路设计套件11.0 - > multisim 11.0
2. 在multisim软件窗口中会出现一个菜单栏和一个类似面包板的空白区域来绘制电路。
3. 在菜单栏上，选择place - > components
4. 这时会出现一个窗口，标题为“选择组件”
5. 在“数据库”标题下-从下拉菜单中选择“主数据库”。
6. 在“组”标题下-选择所需的组。如果你想要一个电压或电流源或地。如果你想要任何基本组件，如电阻，电容等。这里首先我们必须放置输入交流电源，因此选择电源- >电源- > AC_power。放置好元件后(点击ok按钮)，设置有效值电压为230v，频率为50Hz。
7. 现在再次在components窗口下，选择basic，然后选择transformer，然后选择TS_ideal。对于一个理想的变压器，两个线圈的电感是相同的，为了实现输出，我们需要改变次级线圈的电感。现在我们知道变压器线圈的电感之比等于匝数之比的平方。由于本案例中要求的匝数比为19，所以我们需要设置次级线圈电感为0.27mH。(一次线圈电感为100mH)。
8. 在组件窗口下，选择基本，然后选择二极管，然后选择二极管IN4003。选择4个这样的二极管，并将它们置于桥式整流装置中。
9. 在“components”窗口中，选择“basic”，然后选择“Cap _电解槽”，并选择电容的值为20微法拉。
10. 在“部件”窗口下，先选择“电源”，再选择“稳压器”，然后在下拉菜单中选择“LM7805”。
11. 在components窗口下，选择diodes，然后选择LED，并从下拉菜单中选择LED_green。
12. 使用相同的步骤，选择一个值为100欧姆的电阻器。
13. 现在我们已经有了所有的部件，对电路图也有了一个概念，让我们开始在multi sim平台上绘制电路图。
14. 为了画电路，我们必须用导线把元件适当地连接起来。要选好电线，去到指定的地方，然后电线。记住只有在出现连接点时才连接组件。在multisim中，连接线用红色表示。
15. 要得到输出电压的指示，请遵循给定的步骤。到位置，然后是“组件”，然后是“指示器”，然后是“电压表”，然后选择第一个组件。
16. 现在可以模拟电路了。
17. 现在点击“模拟”，然后选择“运行”。
18. 现在你可以看到LED在输出闪烁，这是由绿色的箭头指示的。
19. 你可以通过并联放置一个电压表来验证你是否得到了每个元件上的正确电压值。

现在你已经有了一个为需要恒定直流电压的负载设计稳压电源的想法，但是对于需要可变直流电压的负载呢?我把这个任务留给你。此外，任何关于这一概念或电气和2021欧洲杯足球竞猜官方平台电子产品项目请在下面的评论部分提出你的想法。

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