二极管基本电路及其分析方法资料.ppt

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（VmVDD）, 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VPVN，则理想二极管导通，用短路代替； 若VNVP，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VAOVP =－6 V VN =－12 V,解：取 O 点作参考点,VPVN 二极管导通,VAO =－ 6V,,,解：取O点作参考点,VP1 = 0 V， VP2 =－15 V，,∵ VD1 VD2 ∴ D1 优先导通， D2截止VD1 = 12V，VD2 = －3V,VN1 = VN2= －12 V,若忽略管压降，二极管可看作短路，VAO = 0 V,,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VPVN，D通，,,,,,vS＜0(负半周)，即VNVP，D止，,，VP＝VS，VN = 0,D断开,,v0 = vs,v0 = 0,习题P97页 3.4.1 3.4.2,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=1KΩ, 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 = 1kΩ，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t V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VAVB，D通，则,取rD=200Ω，则VO=0.17Vi－2.917,若VAVB，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 = 2 sin t (V)，分析二极管的限幅作用采用恒压降模型,-0.7V ui 0.7 V,V1、V2 均截止,uO = ui,uO = 0.7 V,ui  0.7 V,V2 导通 V１截止,ui  0.7 V,V1 导通 V2 截止,uO =  0.7 V,解：,习题：P97 3.4.7 3.4.8 3.4.9,4) 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:P97 3.4.3 3.4.4,6) 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 = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinwt V1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。