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1、二极管电路分析第1页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日0二极管V-I 特性曲线斜率为 的负载线+-D例:二极管电路如图（a）所示，设二极管的V-I特性曲线如图（b）所示。已知电源vDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。静态工作点Q(VD ，ID )解：(a)(b)第2页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 1. 二极管V- I 特性的建模 1. 理想模型3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法在正向偏置时，其管压降为0，而当二极管处于反相偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零。uDiDO理想特性实际特性a. 伏安特性b. 电路符号+uD
2、iD第3页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 1. 二极管V- I 特性的建模 2. 恒压降模型3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法当二极管导通后，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为0.7V(硅管）。第4页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 1. 二极管V- I 特性的建模3. 折线 二极管电路的简化模型分析方法 为了较真实地描述二极管V-I特性，在恒压降模型的基础上，做一定的修正，即认为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，所以在模型中用一个电池的电压选定为二极管的门坎电压Vth约为0.5V（硅管）
3、。第5页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 4. 小信号模型 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法在图中串联一个交流信号源 +-D当0电路处于静态工作状态静态工作点Q（VD ，ID ）当工作点将在 和 之间移动。 二极管电压和电流变化为 和第6页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日即根据得Q点处的微变电导则常温下（T=300K）由上看出，在交流小信号的作用小，工作电沿V-I特性曲线，在静态工作点Q附近小范围被变化，此时可把二极管V-I 特性近似为以Q点为切点的一条直线，斜率的倒数就是小信号模型的微变电阻，如图。第7页，共36页，2022年，5月20日，
4、8点10分，星期日二极管：死区电压=0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 二极管的应用举例1：二极管半波整流（利用二极管的单项导电性 ）二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。 2. 应用举例第8页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 例1：二极管基本点路如图所示，已知Vs为正弦波。利用二极管理想模型，绘出Vo的波形。RLvsvOvivott二极管半波整流 1） 整流电路解：由于Vs的值有正有负，当Vs为正半周时，二极管正向偏置，此时二极管导通，Vo=Vs.当Vs为负半周时，二极管反向偏置，此时二极管
5、截止，Vo=0。该电路称为半波整流电路。第9页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日正弦波信号原来是双方向的，现在经过二极管这个电路输出变成单方向的，而且这个电方向取的是输入一半的波形，所以叫做半波整流电路 uiuott 这个电路有什么用处？这是后面要介绍的直流稳压电源里面的一部分电路，我们知道直流电源输入都是220V，要变成直流第一步就要把双方向的变成单方向的，这就是整流的过程。 第10页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 2. 二极管的静态工作情况分析理想模型（R=10k）（1）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）设第1
6、1页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 3. 限幅电路 当输入信号电压在一定范围内变化时, 输出电压随输入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时, 输出电压保持不变, 这就是限幅电路。 通常将输出电压uo开始不变的电压值称为限幅电平,当输入电压高于限幅电平时,输出电压保持不变的限幅称为上限幅；当输入电压低于限幅电平时,输出电压保持不变的限幅称为下限幅。 第12页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日并联二极管上限幅电路 限幅电路如图所示。改变值就可改变限幅电平。 第13页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日V, 限幅电平为V。u时二极管导通
7、, uoV.并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第14页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日uiV, 二极管截止, uou。并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第15页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日设Um(输入峰值电压）, 则限幅电平为。当u, 二极管截止, uou；并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第16页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日当u, 二极管导通, uo。波形图如图 ()所示。并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第17页，共36页，2022年，5月20日，8点1
8、0分，星期日 设-m, 如果u, 二极管导通, uo。 则限幅电平为-E.并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第18页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日设-m, 如果u, 二极管截止, uou；波形图如图 ()所示。并联二极管上限幅电路 二极管并联上限幅电路波形关系第19页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日并联下限幅电路 V, 限幅电平为V。uV, 二极管截止, uou。波形如图所示。uiuott第20页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日并联下限幅电路 如果Um, 则限幅电平为。 u, 二极管截止, uou；波形图如图
10、0日，8点10分，星期日双向限幅电路 第25页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日在电子电路中，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中，有选择地传输一部分。-+-+R(a)限幅电路例:一限幅电路如图所示，二极管为硅二极管，分别用理想模型和恒压降模型求解以下两问：（1）求相应的输出电压 的值（2）绘出相应的输出电压 的波形第26页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日-+-+R(b)理想模型电路-+-+R( c )恒压降模型电路（1）理想模型电路如图(b)所示二极管截止二极管导通二极管导通恒压降模型电路如图(c)所示二极管截止二极管导通
11、二极管导通第27页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日0303.7（2）由于所加输入电压为振幅等于6V的正弦电压，正半周有一段幅值大于VREF .对于理想模型，波形如图(a)对于恒压模型，第28页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 4. 开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或断开电路，这在数字电路中得到广泛的应用。 在分析这种电路时，应当掌握一条基本原则，即判断电路中的二极管处于导通状态还是截止状态。第29页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日5V例：二极管电路如图所示。利用二极管理想模型求解：求 的值不同组合情况下，输出
12、电压 的值。 5V解： 当D1为正向偏置D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于反相偏置，故D2截止。第30页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 5. 低电压稳压电路利用二极管的正向压降特性，可以获得较好的稳压性能。设低电压稳压电路如图。合理选取电路参数，对于硅二极管，可以获得输出电压近似等于0.7V，若采用几只二极管串联，则可获得1V以上的输出电压。第31页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日由于某种原因，入电网电压波动引起直流电源电压VI产生波动，这个波动分量用VI表示，波形是任意的，它与VI串联共同作用于R（限流电阻）和二极管D相串联的支路如图。电路中
13、VI 、R和二极管D共同确定电路的静态工作点。当波动电压增量VI出现之后，电路中的电流和二极管电压亦产生相应的增量，0VI引起的 的波动很小输出电压可以保持基本稳定。V-I特性曲线越陡，微变电阻rd越小，稳定性也越好。第32页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日 6. 小信号工作情况分析 在利用小信号模型分析二极管电路时，要特别注意微变电阻rd与静态工作点Q有关。 一般首先分析电路的静态工作情况，求得静态工作点Q； 其次，根据Q点算出微变电阻rd； 再次，根据小信号模型交流电路模型，求出小信号作用小电路的交流电压、电流；最后与静态值叠加，得到完整的结果。第33页，共36页，2
14、022年，5月20日，8点10分，星期日例3.4.6 在图（a)所示的二极管电路中，恒压降模型的（1）求输出电压 的交流量和总量；（2）绘出 的波形。解：（1）根据叠加原理，可以将两个电压源 的作用分开考虑，得到相应的电路模型图（b)和图(c) 。图(c) 中只有交流分量，称为交流通路，它反映了电路的动态工作情况。图（b)只有直流分量，称为直流通路。它反映了电路的静态工作情况；第34页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日（b)由图(b)可知，二极管是导通的，所以电路的静态工作点为输出电压的直流分量为或微变电阻第35页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日04.30.0994根据图（c) 得输出电压得交流分量输出电压的总量为（2）绘出输出电压的波形，输出的交流叠加在直流量上。第36页，共36页，2022年，5月20日，8点10分，星期日
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