模电课件2.4二极管及其应用电路分析.ppt

2.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管是一种非线性器件，因而其电路一 般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比 较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件 是已知二极管的V -I 特性曲线。 例2.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和 电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。 解：由电路的KVL方程，可得 即 是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线 Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点 2.4.2 二极管正向V-A特性的建模 根据二极管在实际电路中工作状态和对分 析精度的不同要求，可以为二极管建立不同 的模型，常用的二极管模型有以下几种： 2.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 1.二极管V-I 特性的建模 将指数模型 分段线性化，得到二极 管特性的等效模型。 （1）理想模型 （a）V-I特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型 1. 理想二极管模型 在实际的电路中，当电源电压远比二极管的压降 大时，利用此模型来近似分析是可行的。该模型的特 点是：二极管反向偏置时电流为零，而正向偏置时， 其管压降为零。 图2.14 理想二极管等效模型 (a)电路符号 (b)VI特性 该模型的基本思想是当二极管正向导通后， 其管压降认为是恒定的且不随电流而变，典型值 硅管为0.7V，锗管为0.3V，但只有当二极管正向 电流大于或等于1mA时才是正确的。 2. 恒压降模型 图2.15 恒压降等效模型 (a)电路符号 (b)VI特性 3. 折线模型 为了较真实地描述二极管伏安特性，在恒压降等 效模型的基础上作一定的修正，即认为二极管的管压 降不是恒定的，而是随着流过二极管电流的增加而增 加。 图2.16 折线等效模型 (a)电路模型 (b)V-I特性 4. 小信号模型 如果二极管在它的伏安（V-I）特性 的某一小范围内工作，例如在静态工作 点Q(即V-I特性上的一个点,此时vD=VD， i D=ID)附近工作，则可把VI特性看成为 一条直线，其斜率的倒数就是所要求的 小信号模型的微变电阻rd。 V-I特性上求得。通过Q点作一条V-I特性的切线，并 形成一直角三角形,从而得到vD和i D，则 r d=vD/iD rd的数值还可以从二极管V-I特性表达式导出，因为 ： 参看图中所示，微变电阻rd可直接从 图2.17 小信号模型 （a)V-I特性(b)电路符号 取iD对vD的微分，有： 由此可得 例如，当Q点上的ID=2mA时，rd=26mV/2mA=13 2.4.2 模型分析法应用举例 2模型分析法应用举例 （1）整流电路 （a）电路图 （b）vs和vo的波形 2模型分析法应用举例 （2）静态工作情况分析 理想模型 （R=10k） 当VDD=10V 时， 恒压模型 （硅二极管典型值） 折线模型 （硅二极管典型值） 设 当VDD=1V 时， （自学） （a）简单二极管电路 （b）习惯画法 2模型分析法应用举例 （3）限幅电路 电路如图，R = 1k，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别 用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输 出电压vO的波形。 2模型分析法应用举例 （4）开关电路 电路如图所示，求AO的电压值 解：先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 则接D阳极的电位为-6V，接阴 极的电位为-12V。 阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通 。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。 所以，AO的电压值为-6V。 2模型分析法应用举例 （6）小信号工作情况分析 图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7