Circuit上的电路构建

本文介绍了非门、加法器等基本逻辑门电路的设计原理及实现方式,并通过实例演示了布尔代数验证过程,还探讨了SR锁存器作为简单存储单元的应用。

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1.非门电路的实现

非门电路
如图是我搭建的简单非门电路,核心是三极管,电路将LED灯一端接地,当电池接通时,挑动开关有如下关系。当开关断开时,LED灯另一端便有高电压,则使LED灯发光,当开关接通时,LED灯两端都是0电位,因而不发光。
S LED
1 0
0 1
实现了非门电路的基本功能。

电路等价的验证

验证A(B+C)=AB+AC
电路一:A(B+C )
电路二AB+AC
大致如图,电路一有如下关系
A B C OUT
1 1 1 1
1 1 0 1
1 0 1 1
0 1 1 0
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 0
0 0 1 0

电路二有如下关系
A B C OUT
1 1 1 1
1 1 0 1
1 0 1 1
0 1 1 0
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 0
0 0 1 0

可以看出两者相等,因此两个电路时等价的。

存储电路的构建

锁存器
如图是一个SR锁存器,该锁存器的特点是有两个输入开关,分别是S和R,当SR,输出也有两个LED灯,上面为X下面为Y。
他们有如下关系
S R X Y
1 1 0 1
0 1 1 0
1 1 1 0
1 0 0 1
1 1 0 1
当S R为1 1 时,电路输出不变,因此此时可以作为存储器使用。

加法器的构建

1位加法器

一位加法器实际上十分简单,它其实就是一个异或门电路。
一位加法器
1+1=0
1+0=1
0+1=1
0+0=0

2位加法器

两位加法器和一位加法器的区别在于有两个输入,并且有进位计算。
二位加法器
如图就是一个两位加法器。它会自动省略溢出的位数。

### 使用Ansys Maxwell进行无刷直流(BLDC)电机电路的设计与仿真 #### 1. BLDC电机的基本原理 无刷直流(BLDC)电机是一种永磁同步电机,其工作依赖于电子换向来控制定子绕组中的电流流动。当定子绕组由直流到交流逆变器馈电时,产生的旋转磁场驱动转子转动[^3]。 #### 2. Ansys Maxwell中的BLDC电机建模流程 在Ansys Maxwell中,可以利用RMxprt模块快速创建BLDC电机的几何结构并设置参数化模型。以下是关于如何构建仿真的具体说明: - **定义基本参数** 需要在RMxprt界面输入电机的关键尺寸参数,例如外径、轴向长度以及槽数极数等。对于给定案例,可以选择6极9槽配置,设定额定功率为150W,转速为3400rpm,外径为58mm,轴向长度为35mm[^1]。 - **选择合适的仿真类型** 对于BLDC电机,通常采用`Rotating Field Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM)`类型的仿真模式。然而,为了更精确模拟实际换向过程及其动态特性,可切换至内置IPM(Interior Permanent Magnet)仿真模式以获得更好的效果[^2]。 - **设置电磁场边界条件** 定义气隙磁通密度分布情况,并指定永磁体材料属性。这一步骤至关重要,因为它直接影响最终计算所得力矩波形的质量。 - **集成外部电路接口** 在Maxwell Circuit Editor工具下搭建三相桥式全控整流/逆变拓扑结构作为供电单元并与内部电动机端口相连。此操作允许观察不同负载条件下系统的响应行为变化趋势图谱。 #### 3. 后处理分析技术要点 完成初步求解之后,可通过查看以下几类图表来进行深入探讨: - **反电动势曲线** 显示各相绕组所产生的感应电压随角度的变化规律。 - **相电流轨迹** 展现每相对应时间段内的瞬态流动状况。 - **效率映射图** 提供在整个运行范围内的效能表现概况。 ```python import ansys.maxwell as mx app = mx.App() project = app.NewProject() # Define motor parameters motor_params = { 'outer_diameter': 58e-3, # meters 'axial_length': 35e-3, # meters 'power_rating': 150, # watts 'speed_rpm': 3400, 'pole_pairs': 3, 'slots': 9 } designer = project.GetDesignByName('Motor') rmxprt = designer.RMxprt for key, value in motor_params.items(): rmxprt.SetVariable(key, str(value)) simulation_type = "Rotating_Field_SM" rmxprt.SimulationType = simulation_type circuit_editor = designer.CircuitsEditor bridge_circuit = circuit_editor.AddBridgeCircuit() analysis_setup = designer.AnalysisSetup analysis_setup.InsertTransientSolution() ```
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