二極管基本電路及其分析方法PPT

1、3.4 二極管基本電路及其分析方法,3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法,3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法,二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用非線性電路的分析方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的V -I 特性曲線。,例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過(guò)二極管的電流iD 。,解：由電路的KVL方程，可得,即,是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線,Q的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn),3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型

2、分析方法,1.二極管V-I 特性的建模,將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極管特性的等效模型。,3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,1.二極管V-I 特性的建模,6,1.二極管正向V - 特性的建模,電路模型,正向偏置，其壓降為0V;而在反向偏置時(shí)，認(rèn)為電阻無(wú)窮大,3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,1)理想模型,：判斷二極管通斷,7,二極管導(dǎo)通后,其管壓降認(rèn)為是恒定的,且不 隨電流而變化,典型值是 0.7V。不過(guò)，這只有當(dāng)二 極管的電流iD近似等于或大于1mA時(shí)才正確。,電路模型,2）恒壓降模型,0.7V,：信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于二極管壓降,8,3) 折線模型,其中，Vth和rD的值不是 固

3、定不變的。,電路模型,Vth,二極管的管壓降不 是恒定的，而是隨著通 過(guò)二極管電流的增加而 增加。Vth約為0.5V(硅）,：信號(hào)幅度不能遠(yuǎn)大于二極管壓降,3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,1.二極管V-I 特性的建模,（4）小信號(hào)模型,vs =0 時(shí), Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。,vs =Vmsint 時(shí)（VmVP，則理想二極管截止，用開(kāi)路代替。 4）分析電路中待求量。,13,習(xí)題：P97頁(yè) 3.4.5,電路如圖，求VAO。,VP =6 V VN =12 V,解：取 O 點(diǎn)作參考點(diǎn),VPVN 二極管導(dǎo)通,VAO = 6V,14,解：取O點(diǎn)作參考點(diǎn),VP1 = 0 V

4、， VP2 =15 V，, VD1 VD2 D1 優(yōu)先導(dǎo)通， D2截止。,VD1 = 12V，VD2 = 3V,VN1 = VN2= 12 V,若忽略管壓降，二極管可看作短路，VAO = 0 V,15,習(xí)題：P97 頁(yè) 3.4.6,16,例3.4.2,1) 整流電路,2 工作波形,1 工作原理,vS0(正半周)，即VPVN，D通，,vS0(負(fù)半周)，即VNVP，D止，,，VPVS，VN = 0,D斷開(kāi),v0 = vs,v0 = 0,17,習(xí)題P97頁(yè) 3.4.1 3.4.2,18,例3.4.3 設(shè)簡(jiǎn)單二極管基本電路如圖(a)示，R=10k, 圖(b)是它的習(xí)慣畫(huà)法。對(duì)于下列兩種情況，求電路的

5、D和 VD的值：(1)VDD=10V；(2)VDD=1V。在每種情況下，應(yīng)用理想模型、恒壓降模型和折線模型求解。,2) 靜態(tài)工作情況分析,圖（b）,19,a.使用理想模型,b.使用恒壓降模型,c.使用折線模型,D導(dǎo)通,解：,D導(dǎo)通,D導(dǎo)通,20,將數(shù)據(jù)帶入上述公式得下表：,由上分析，可得如下結(jié)論： 在電源電壓遠(yuǎn)大于二極管壓降時(shí)，恒壓降模型能 得出較合理得結(jié)果；,0,0,1,0.1,0.7,0.93,0.7,0.03,0.69,0.931,0.51,0.049,而當(dāng)電源電壓較低時(shí)，折線模型 能得到較滿意得結(jié)果。,21,在電子技術(shù)中，常用限幅電路對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行處理。它是用來(lái)讓信號(hào)在預(yù)置的電平范圍內(nèi)

6、，有選擇地傳輸一部分。,3) 限幅電路,根據(jù)二極管的位置不同，限幅電路有三種基本形式：上限幅器，下限幅器，雙向限幅器。,限幅電路，又稱消波器，是利用二極管在外加正向電壓超過(guò)門坎電壓（死區(qū)電壓）時(shí)導(dǎo)通，且導(dǎo)通后管子兩端電壓基本不變得特點(diǎn)，限制輸出電壓的幅度。,22,（1）上限幅器,并聯(lián)上限幅器,串聯(lián)上限幅器,23,（2）下限幅器,并聯(lián)下限幅器,串聯(lián)下限幅器,24,（3）雙向限幅器,25,例3.4.4 一限幅電路如圖所示，R=1K, VREF=3V。 （1）vi=0V、4V、6V時(shí)， 求相應(yīng)的輸出電壓VO的值； （2）當(dāng)Vi=6SinwtV時(shí)，繪 出相應(yīng)的輸出電壓VO的波形。,1）用理想模型分析,

7、解：,設(shè)D斷開(kāi)，,26,27,2）用恒壓降模型分析,28,（3）限幅電路,電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sint V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。,29,二極管D斷開(kāi)，,A,B,vA=viVth，vB=VREF,3)用折線模型分析,若VAVB，D通，則,取rD=200，則VO=0.17Vi2.917,若VAVB，D截止，則VO=Vi,Vi=0V，4V，6V時(shí)，輸出電壓Vo的值如右表所示,30,VO=Vi,VO,VO,wt,wt,Vi,0,0,31,例 ui = 2 sin t (V)，分析二極管的限幅作用。,采用

8、恒壓降模型,-0.7V ui 0.7 V,V1、V2 均截止,uO = ui,uO = 0.7 V,ui 0.7 V,V2 導(dǎo)通 V截止,ui 0.7 V,V1 導(dǎo)通 V2 截止,uO = 0.7 V,解：,32,習(xí)題：P97 3.4.7 3.4.8 3.4.9,33,4) 開(kāi)關(guān)電路,例3.4.5,由上表可見(jiàn)，在輸入電壓V1和V2中， 只要有一個(gè)為0V，則輸出為 0V；只 有當(dāng)兩輸入電壓均為5V時(shí)，輸出才為 5V，這種 關(guān)系在數(shù)字電路中稱為“與” 邏輯。,0V,導(dǎo)通,導(dǎo)通,導(dǎo)通,0V,截止,截止,導(dǎo)通,0V,截止,截止,5V,34,5) 低電壓穩(wěn)壓電路,例：在如圖所示的低電壓穩(wěn)壓電路中，直流電 源電壓V的正常值為10V，R=10k,當(dāng) V變化1V時(shí)， 問(wèn)相應(yīng)的硅二極管電壓(輸出電壓)的變化如何？,35,36,解：(1)求ID,37,(2) 求id,38,習(xí)題:P97 3.4.3 3.4.4,39,6) 小信號(hào)工作情況,例3.4.6,40,7) 其它電路,防止電源反接,防止共模輸入電壓過(guò)大,防止差模輸入電壓過(guò)大,2模型分析