《极管基本应用电路及其分析方法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《极管基本应用电路及其分析方法.ppt（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 二极管基本应用电路二极管基本应用电路 及其分析方法及其分析方法1.3.1 二极管的理想模型和恒压降模型二极管的理想模型和恒压降模型1.3.2 图解分析法和小信号模型分析法图解分析法和小信号模型分析法一、理想模型和恒压降模型的建立一、理想模型和恒压降模型的建立符号：符号：1.3.1 二极管的理想模型和恒压降模型二极管的理想模型和恒压降模型1. 理想模型理想模型iDuDO O正偏时导通，正偏时导通，uD = 0反偏时截止，反偏时截止， iD = 0 U(BR)= 理想二极管特性：理想二极管特性：2. 恒压降模型恒压降模型iDuDO OUD(on)等效电路等效电路 正偏电压正偏电压 UD(o
2、n) 时导通，二极管等效为恒压源时导通，二极管等效为恒压源 UD(on) 否则截止，二极管等效为开路。否则截止，二极管等效为开路。二、模型的选用二、模型的选用例例1.3.1 硅硅二二极极管管电电路路如如图图所所示示，R = 2 k ，试试用用二二极极管管理理想想模模型和恒压降模型求出型和恒压降模型求出 VDD = 2 V 和和 VDD = 10 V 时时 IO 和和 UO 值。值。UOVDDIOR解：解：UOVDDIORUD(on)UOVDDIOR当当VDD = 2 V 时时 ，IO = VDD / R = 2 V/ 2 k = 1 mAUO = VDD = 2 V采用理想模型分析法得采用理想
3、模型分析法得采用恒压降模型分析法得采用恒压降模型分析法得UO = VDD UD(on) =（ 2 0.7 ）V= 1.3 VIO = UO / R = 1.3 V/ 2 k = 0.65 mA当当VDD =10 V 时，时，采用理想模型分析法得采用理想模型分析法得 UO = 10V， IO =5 mA 采用恒压降模型分析法得采用恒压降模型分析法得UO = 9.3V， IO =4.65 mA 由该例可见：由该例可见： VDD 大时可采用理想模型大时可采用理想模型 VDD 小时应采用恒压降模型小时应采用恒压降模型二、模型的选用二、模型的选用 续续 欲得更高计算精度，可采用欲得更高计算精度，可采用二
4、极管的折线模型二极管的折线模型二极管的折线模型二极管的折线模型* *自学自学自学自学r rD D 称为二极管称为二极管称为二极管称为二极管的导通电阻的导通电阻的导通电阻的导通电阻三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例例例1.3.2 试求图示硅二极管电路中电流试求图示硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压和输出电压 UO 值值PNVDD1VDD2UORLR1 k 3 k IOI1I215 V12V 解：解：假设二极管断开假设二极管断开UP = 15 VUP N 0.7V，二极管导通，二极管导通，等效为等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源例例1.3.2 试求图示
5、硅二极管电路中电流试求图示硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压和输出电压 UO 值值解：解：假设二极管断开假设二极管断开UP = 15 VUP N 0.7V，二极管导通，二极管导通，等效为等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源UO= VDD1 UD(on)= （15 0.7）V = 14.3 VIO= UO / RL= 14.3 V/ 3 k = 4.8mAI1= IO + I2 = （4.8 + 2.3） mA = 7.1 mAI2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) V/ 1 k = 2.3 mAPNVDD2UORLR1 k 3 k IOI1I215 V12V
6、VDD10.7V三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例例例1.3.4 下下图图所所示示的的二二极极管管电电路路中中，设设 VDA、VDB 均均为为理理想想二二极极管管，当当输输入入电电压压 UA、UB 为为低低电电压压 0 V 和和高高电电压压 5 V 的的不不同同组组合时，求输出电压合时，求输出电压 UO 的值。的值。三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例电路电路习惯画法习惯画法例例1.3.4 下下图图所所示示的的二二极极管管电电路路中中，设设 VDA、VDB 均均为为理理想想二二极极管管，当当输输入入电电压压 UA、UB 为为低低电电压压
7、 0 V 和和高高电电压压 5 V 的的不不同同组组合时，求输出电压合时，求输出电压 UO 的值。的值。三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBVDAVDB0 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V解：解：0V0V 例例1.3.4 下下图图所所示示的的二二极极管管电电路路中中，设设 VDA、VDB 均均为为理理想想二二极极管管，当当输输入入电电压压 UA、UB 为为低低电电压压 0 V 和和高高电电压压 5 V 的的不不同同组组合时，求输出电压合时，求输出电压 UO 的值。的值。三、理想模型和恒压降模型
8、应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBVDAVDB0 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V解：解：0V5V0 V5 V正偏正偏导通导通0 V反偏反偏截止截止 例例1.3.4 下下图图所所示示的的二二极极管管电电路路中中，设设 VDA、VDB 均均为为理理想想二二极极管管，当当输输入入电电压压 UA、UB 为为低低电电压压 0 V 和和高高电电压压 5 V 的的不不同同组组合时，求输出电压合时，求输出电压 UO 的值。的值。三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例输入电压输入电压理想二极管理想二极管输
9、出输出电压电压UAUBVDAVDB0 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V解：解：5V0V0 V5 V正偏正偏导通导通0 V反偏反偏截止截止5 V0 V正偏正偏导通导通0 V反偏反偏截止截止例例1.3.4 下下图图所所示示的的二二极极管管电电路路中中，设设 VDA、VDB 均均为为理理想想二二极极管管，当当输输入入电电压压 UA、UB 为为低低电电压压 0 V 和和高高电电压压 5 V 的的不不同同组组合时，求输出电压合时，求输出电压 UO 的值。的值。三、理想模型和恒压降模型应用举例三、理想模型和恒压降模型应用举例输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压UAUBVDAV
10、DB0 V0 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通0 V解：解：5V5V0 V5 V正偏正偏导通导通0 V反偏反偏截止截止5 V0 V正偏正偏导通导通0 V反偏反偏截止截止 5 V5 V正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 V实现了与功能实现了与功能-VD26V+ +VD1例例1.3.5 试分析下图所示的硅二极管电路试分析下图所示的硅二极管电路:（1）画出电压传输特性曲线；）画出电压传输特性曲线；（2）已知）已知u i10sin t (V)，画出画出u i 和和u O的波形的波形。 5.1k- -+ui+-2V+-VD24V- -+ +uOVD1 （1）分析电路工作情况）分析电路工作情况 当当 u
11、 i 2.7V 时，时，VD1管导通，管导通，VD2管截止，管截止，u O 2.7V ；当；当 4.7V u i 2.7V 时，时， VD1管和管和VD2管均截止，管均截止，u O u i ；当当 u i 2.7V 时导通；时导通；VD2只能在只能在u i 4.7V时导通；时导通；当当 4.7V u i 2.7V 时，时， 两管均截止两管均截止例例1.3.5 解续解续24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V-4.72.70tuo/Vt0ui/V2.7-4.710-10双向限幅电路双向限幅电路用以限制信号用以限制信号电压范范围，常用作保，常用作保护电路。路。（2）画出电压传输特性曲线和
12、）画出电压传输特性曲线和 u I 和和 u O 的波形如下图所示。的波形如下图所示。 一、二极管电路的直流图解分析一、二极管电路的直流图解分析 uDVDDR1.2 V100 iD1.3.2 图解分析法和小信号模型分析法图解分析法和小信号模型分析法uD = VDD iDR一、二极管电路的直流图解分析一、二极管电路的直流图解分析 M（VDD ,0）N （ 0 , VDD/R ） 直流负载线直流负载线直流工作点参数为：直流工作点参数为： UQ = 0.7 V，IQ= 5 mA二极管直流电阻二极管直流电阻uDVDDR1.2 V100 iD直流工作点直流工作点QIQUQiD / mA12840 0.3
13、0.6uD / V1.20.91.3.2 图解分析法和小信号模型分析法图解分析法和小信号模型分析法uD = VDD iDRiD = f (uD) 求解求解可得二极管电流、电压可得二极管电流、电压Q点越高，点越高，二极管直流电阻越小二极管直流电阻越小。iD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tOn 静态静态 静态分析静态分析 静态工作点静态工作点 UQ= UD(on)n工程中，静态分析通常采用估算法：工程中，静态分析通常采用估算法：n 动态动态 动态分析动态分析n 总量总量=静态量静态量+ 动态量：动态量：二二、二极管电路的交流图解分析、二极管电路的交流图解分析C
14、对交流信号近似短路对交流信号近似短路VDDuiuDRCiD ui =Uimsin t ，Uim很小很小 tO uiid动态分析通常采用小信号模型分析法动态分析通常采用小信号模型分析法iD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tO tO uiid三、二极管电路的小信号模型分析法三、二极管电路的小信号模型分析法可见：对小信号而言，伏安特性近似线性！可见：对小信号而言，伏安特性近似线性！故对小信号而言，二极管等效为一个交流电阻。故对小信号而言，二极管等效为一个交流电阻。iD / mAuD /VOVDDVDD/ RQIQUQiD / mA tO tO uiid斜率斜率1/r
15、d三、二极管电路的小信号模型分析法三、二极管电路的小信号模型分析法rd = UT / IQ 26 mV / IQ二极管的交流电阻二极管的交流电阻rd 很小。很小。IQ越大，越大，rd 越小越小二极管的小信号模型二极管的小信号模型例例1.3.7 图示示为硅二极管低硅二极管低电压稳压电路，路，输入入电压U I为10V，试分析分析当当U I 变化化 1V时输出出电压U O的相的相应变化量和化量和输出出电压值。 U I有有变化化时的的等效电路等效电路 1. 静态分析：静态分析：求求U I 为10V时的的U O、I Q U O =UQ 0.7 V,IQ = (10 0.7) V/3k = 3.1 mA2
16、. 动态分析动态分析: 求求U I变化化 1V时相相应变化量化量U O rd = 26mV / IQ mA= 26 / 3.1 8.39 例例1.3.7 电路电路解：解：例例1.3.7 电路的电路的小信号等效电路小信号等效电路例例1.3.7 图示示为硅二极管低硅二极管低电压稳压电路，路，输入入电压U I为10V，试分析分析当当U I 变化化 1V时输出出电压U O的相的相应变化量和化量和输出出电压值。 1. 静态分析：静态分析：求求U I 为10V时的的U O、I Q U O =UQ 0.7 V,IQ = (10 0.7) V/3k = 3.1 mA2. 动态分析动态分析: 求求U I变化化
17、1V时相相应变化量化量U O rd = 26mV / IQ mA= (26 / 3.1 ) 8.39 例例1.3.7 电路电路解：解：UOU OU O 700 mV 2.79 mV3. 综合分析综合分析:利用二极管的正向恒利用二极管的正向恒压特性可特性可进行行稳压，但一般只用于，但一般只用于34V以下。以下。怎怎样选用合适的分析方法用合适的分析方法对二极管二极管应用用电路路进行分析行分析 ？ 讨论：讨论：答：二极管答：二极管电路的分析方法主要有路的分析方法主要有图解分析法和模型分析法，前者常解分析法和模型分析法，前者常用于用于观察器件工作点是否合适，后者常用以分析察器件工作点是否合适，后者常用
18、以分析电路性能。路性能。 用模型法分析二极管用模型法分析二极管电路路时，应根据二极管在根据二极管在电路所起的主要作路所起的主要作用，用，选用合适的模型。用合适的模型。对直流直流电路或大信号路或大信号电路，二极管主要起路，二极管主要起单向向导电作用，可采用理想模型或恒作用，可采用理想模型或恒压降模型加以分析。若忽略二极管降模型加以分析。若忽略二极管导通通电压时不会引起不会引起较大的大的计算算误差，差，则可采用理想模型分析法，否可采用理想模型分析法，否则宜采用恒宜采用恒压降模型分析法。降模型分析法。采用理想模型和恒采用理想模型和恒压降模型降模型对二极管二极管电路路进行分析行分析时，首先，首先应判断
19、二极管的工作状判断二极管的工作状态，当二极管，当二极管处于于导通状通状态时，可，可应用箝位概念分析用箝位概念分析电路，当二极管路，当二极管处于截止状于截止状态时，可将二极，可将二极管所在支路断开，然后再分析管所在支路断开，然后再分析电路。路。 当当二二极极管管电路路中中既既含含有有直直流流电源源又又含含有有小小信信号号源源时，二二极极管管的的电流流、电压可可由由静静态量量和和动态量量叠叠加加求求得得。通通常常先先利利用用恒恒压降降模模型型估估算算静静态工工作作点点，然然后后由由公公式式求求 rd ，再再采采用用小小信信号号模模型型法法进行行动态分分析析，最后根据最后根据题目要求目要求进行行综合分析。合分析。 1.3 复习要点复习要点1. 掌握二极管的理想模型、恒压降模型及其应用，了解掌握二极管的理想模型、恒压降模型及其应用，了解 二极管的折线模型。二极管的折线模型。2. 了解二极管电路的图解分析法和小信号模型分析法；了解二极管电路的图解分析法和小信号模型分析法； 了解二极管的主要应用。了解二极管的主要应用。主要要求：主要要求： 通过多练习，掌握理想模型和恒压降模型分析法通过多练习，掌握理想模型和恒压降模型分析法重点：重点：
