1.3二极管基本应用电路及其分析方法.ppt

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1、1.3 二极管基本应用电路 及其分析方法,1.3.1 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,一、理想模型和恒压降模型的建立,符号：,1.3.1 二极管的理想模型和恒压降模型,1.理想模型,2.恒压降模型,二、模型的选用,例1.3.1 硅二极管电路如图所示，R=2 k，试用二极管理想模型和恒压降模型求出 VDD=2 V 和 VDD=10 V 时 IO 和 UO 值。,解：,采用恒压降模型分析法得,UO=VDD UD(on)=（2 0.7）V=1.3 V,IO=UO/R=1.3 V/2 k=0.65 mA,由该例可见：VDD 大时可采用理想模型 VDD 小时应采用

2、恒压降模型,二、模型的选用 续,欲得更高计算精度，可采用二极管的折线模型,三、理想模型和恒压降模型应用举例,例1.3.2 试求图示硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值,解：假设二极管断开,UP=15 V,UP N 0.7V，二极管导通，等效为 0.7 V 的恒压源,例1.3.2 试求图示硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值,解：假设二极管断开,UP=15 V,UP N 0.7V，二极管导通，等效为 0.7 V 的恒压源,UO=VDD1 UD(on)=（15 0.7）V=14.3 V,IO=UO/RL=14.3 V/3 k=4.8mA,I1=IO+I2

3、=（4.8+2.3）mA=7.1 mA,I2=(UO VDD2)/R=(14.3 12)V/1 k=2.3 mA,三、理想模型和恒压降模型应用举例,例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,三、理想模型和恒压降模型应用举例,例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,三、理想模型和恒压降模型应用举例,0 V,0 V,正偏导通,正偏导通,

4、0 V,解：,例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,三、理想模型和恒压降模型应用举例,0 V,0 V,正偏导通,正偏导通,0 V,解：,0 V,5 V,正偏导通,0 V,反偏截止,例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,三、理想模型和恒压降模型应用举例,0 V,0 V,正偏导通,正偏导通,0 V,解：,0 V,5 V,正偏导通,

5、0 V,反偏截止,5 V,0 V,例1.3.4 下图所示的二极管电路中，设 VDA、VDB 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。,三、理想模型和恒压降模型应用举例,0 V,0 V,正偏导通,正偏导通,0 V,解：,0 V,5 V,正偏导通,0 V,反偏截止,5 V,0 V,正偏导通,0 V,反偏截止,5 V,5 V,正偏导通,正偏导通,5 V,实现了与功能,例1.3.5 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；（2）已知u i10sin t(V)，画出u i 和u O的波形。,（1）分析电路工作情况

6、 当 u i 2.7V 时，VD1管导通，VD2管截止，u O 2.7V；当 4.7V u i 2.7V 时，VD1管和VD2管均截止，u O u i；当 u i 4.7V 时，VD1管截止，VD2管导通，u O 4.7V。,解：,断开二极管，分析各二极管导通条件：VD1只能在u i 2.7V 时导通；VD2只能在u i 4.7V时导通；当 4.7V u i 2.7V 时，两管均截止,例1.3.5 解续,ui/V,uo/V,双向限幅电路用以限制信号电压范围，常用作保护电路。,（2）画出电压传输特性曲线和 u I 和 u O 的波形如下图所示。,一、二极管电路的直流图解分析,1.3.2 图解分析

7、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,M（VDD,0）,N（0,VDD/R）,直流工作点参数为：UQ=0.7 V，IQ=5 mA,二极管直流电阻,直流工作点,Q,1.3.2 图解分析法和小信号模型分析法,uD=VDD iDR,iD=f(uD),求解,可得二极管电流、电压,Q点越高，二极管直流电阻越小。,VDD,VDD/R,Q,IQ,UQ,静态 静态分析 静态工作点,UQ=UD(on),工程中，静态分析通常采用估算法：,动态 动态分析,总量=静态量+动态量：,二、二极管电路的交流图解分析,动态分析通常采用小信号模型分析法,三、二极管电路的小信号模型分析法,斜率

8、1/rd,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rd 很小。IQ越大，rd 越小,二极管的小信号模型,例1.3.7,图示为硅二极管低电压稳压电路，输入电压U I为10V，试分析当U I 变化 1V时输出电压U O的相应变化量和输出电压值。,U I有变化时的等效电路,1.静态分析：求U I 为10V时的U O、I Q,U O=UQ 0.7 V,IQ=(100.7)V/3k=3.1 mA,2.动态分析:求U I变化 1V时相应变化量U O,rd=26mV/IQ mA=26/3.1 8.39,例1.3.7 电路,解：,例1.3.7 电路的小信号等效电路

9、,例1.3.7,图示为硅二极管低电压稳压电路，输入电压U I为10V，试分析当U I 变化 1V时输出电压U O的相应变化量和输出电压值。,1.静态分析：求U I 为10V时的U O、I Q,U O=UQ 0.7 V,IQ=(100.7)V/3k=3.1 mA,2.动态分析:求U I变化 1V时相应变化量U O,rd=26mV/IQ mA=(26/3.1)8.39,例1.3.7 电路,解：,UOU OU O 700 mV 2.79 mV,3.综合分析:,利用二极管的正向恒压特性可进行稳压，但一般只用于34V以下。,怎样选用合适的分析方法对二极管应用电路进行分析？,讨论：,答：二极管电路的分析方

10、法主要有图解分析法和模型分析法，前者常用于观察器件工作点是否合适，后者常用以分析电路性能。用模型法分析二极管电路时，应根据二极管在电路所起的主要作用，选用合适的模型。对直流电路或大信号电路，二极管主要起单向导电作用，可采用理想模型或恒压降模型加以分析。若忽略二极管导通电压时不会引起较大的计算误差，则可采用理想模型分析法，否则宜采用恒压降模型分析法。采用理想模型和恒压降模型对二极管电路进行分析时，首先应判断二极管的工作状态，当二极管处于导通状态时，可应用箝位概念分析电路，当二极管处于截止状态时，可将二极管所在支路断开，然后再分析电路。当二极管电路中既含有直流电源又含有小信号源时，二极管的电流、电压可由静态量和动态量叠加求得。通常先利用恒压降模型估算静态工作点，然后由公式求 rd，再采用小信号模型法进行动态分析，最后根据题目要求进行综合分析。,1.3 复习要点,