二极管基本电路及其分析方法ppt课件

3 4二极管基本电路及其分析方法 3 4 1简单二极管电路的图解分析方法 3 4 2二极管电路的简化模型分析方法 3 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3 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 3 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 3 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 1 二极管正向V 特性的建模 电路模型 正向偏置 其压降为0V 而在反向偏置时 认为电阻无穷大 3 4 2二极管电路的简化模型分析方法 1 理想模型 判断二极管通断 二极管导通后 其管压降认为是恒定的 且不随电流而变化 典型值是0 7V 不过 这只有当二极管的电流iD近似等于或大于1mA时才正确 电路模型 2 恒压降模型 0 7V 信号幅度远大于二极管压降 3 折线模型 其中 Vth和rD的值不是固定不变的 电路模型 Vth 二极管的管压降不是恒定的 而是随着通过二极管电流的增加而增加 Vth约为0 5V 硅 信号幅度不能远大于二极管压降 3 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 4 小信号模型 vs 0时 Q点称为静态工作点 反映直流时的工作状态 vs Vmsin t时 Vm VDD 将Q点附近小范围内的V I特性线性化 得到小信号模型 即以Q点为切点的一条直线 3 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 4 小信号模型 过Q点的切线可以等效成一个微变电阻 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下 T 300K a V I特性 b 电路模型 2 模型分析法应用举例 1 整流电路 2 限幅电路 3 开关电路 4 低电压稳压电路 5 箝位电路 6 其它电路 分析方法 1 选取参考点 2 用理想模型 恒压降或折线模型代替二极管 3 断开理想二极管 求N P两端的电压 若VP VN 则理想二极管导通 用短路代替 若VN VP 则理想二极管截止 用开路代替 4 分析电路中待求量 习题 P97页3 4 5 电路如图 求VAO VP 6VVN 12V 解 取O点作参考点 VP VN二极管导通 VAO 6V 解 取O点作参考点 VP1 0V VP2 15V VD1 VD2 D1优先导通 D2截止 VD1 12V VD2 3V VN1 VN2 12V 若忽略管压降 二极管可看作短路 VAO 0V 习题 P97页3 4 6 例3 4 2 1 整流电路 2工作波形 1工作原理 vS 0 正半周 即VP VN D通 vS 0 负半周 即VN VP D止 VP VS VN 0 D断开 v0 vs v0 0 习题P97页3 4 13 4 2 例3 4 3设简单二极管基本电路如图 a 示 R 10k 图 b 是它的习惯画法 对于下列两种情况 求电路的 D和VD的值 1 VDD 10V 2 VDD 1V 在每种情况下 应用理想模型 恒压降模型和折线模型求解 2 静态工作情况分析 图 b a 使用理想模型 b 使用恒压降模型 c 使用折线模型 D导通 解 D导通 D导通 将数据带入上述公式得下表 由上分析 可得如下结论 在电源电压远大于二极管压降时 恒压降模型能得出较合理得结果 0 0 1 0 1 0 7 0 93 0 7 0 03 0 69 0 931 0 51 0 049 而当电源电压较低时 折线模型能得到较满意得结果 在电子技术中 常用限幅电路对各种信号进行处理 它是用来让信号在预置的电平范围内 有选择地传输一部分 3 限幅电路 根据二极管的位置不同 限幅电路有三种基本形式 上限幅器 下限幅器 双向限幅器 限幅电路 又称消波器 是利用二极管在外加正向电压超过门坎电压 死区电压 时导通 且导通后管子两端电压基本不变得特点 限制输出电压的幅度 1 上限幅器 并联上限幅器 串联上限幅器 2 下限幅器 并联下限幅器 串联下限幅器 3 双向限幅器 例3 4 4一限幅电路如图所示 R 1K VREF 3V 1 vi 0V 4V 6V时 求相应的输出电压VO的值 2 当Vi 6SinwtV时 绘出相应的输出电压VO的波形 1 用理想模型分析 解 设D断开 2 用恒压降模型分析 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 6sin tV时 绘出相应的输出电压vO的波形 二极管D断开 A B vA vi Vth vB VREF 3 用折线模型分析 若VA VB D通 则 取rD 200 则VO 0 17Vi 2 917 若VA VB D截止 则VO Vi Vi 0V 4V 6V时 输出电压Vo的值如右表所示 VO Vi VO VO wt wt Vi 0 0 例ui 2sin t V 分析二极管的限幅作用 采用恒压降模型 0 7V ui 0 7V V1 V2均截止 uO ui uO 0 7V ui 0 7V V2导通V 截止 ui 0 7V V1导通V2截止 uO 0 7V 解 习题 P973 4 73 4 83 4 9 4 开关电路 例3 4 5 由上表可见 在输入电压V 1和V 2中 只要有一个为0V 则输出为0V 只有当两输入电压均为5V时 输出才为5V 这种关系在数字电路中称为 与 逻辑 0V 导通 导通 导通 0V 截止 截止 导通 0V 截止 截止 5V 5 低电压稳压电路 例 在如图所示的低电压稳压电路中 直流电源电压V 的正常值为10V R 10k 当V 变化 1V时 问相应的硅二极管电压 输出电压 的变化如何 解 1 求ID 2 求 id 习题 P973 4 33 4 4 6 小信号工作情况 例3 4 6 7 其它电路 防止电源反接 防止共模输入电压过大 防止差模输入电压过大 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