模擬電路第四章3二極管及其基本電路(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 正向偏置，其壓降為 0V。而在反向偏置時，認為電阻無窮大 二極管電路的簡化模型分析方法 1)理想模型 ：判斷二極管通斷 二極管導通后 ,其管壓降認為是恒定的 ,且不 隨電流而變化 ,典型值是 。不過，這只有當二 極管的電流 iD近似等于或大于 1mA時才正確。 iD vD 電路模型 2）恒壓降模型 iD + _ vD ：信號幅度遠大于二極管壓降 3) 折線模型 其中， Vth和 rD的值不是 固定不變的。 ???? 2 00mA1DriD vD 電路模型 + _ vD iD Vth rD Vth 二極管的管壓降不 是恒定的，而是隨著通 過二極管電流的增加而 增加。 Vth約為 (硅） ：信號幅度不能遠大于二極管壓降 iD / mA vD / V 0 VDD Q ID VD RVDD4）小信號模型 )(11SDDDDDSDDDvVRvRiRvvVi???????可改寫成R VDD iD vD + _ D + _ vs )1( / ?? TD VvSD eIiR VV mDD ?VDD＋ Vm R VV mDD ?VDDVm △ vD △ iD wtVv mS s i n?iD + _ vD ? ?dVvTSVvSDDDDDgeVIeIdvddvdiviTDTD???????//)1(：交流分析采用 iD / mA vD / V 0 Q △ iD △ vD ，則，點處在 TD VvSDTD eIiVvQ /mV26 ????TDQTDQVvTSd VIVieVIg TD ??/＝mAmV261DDTdd IIVgr ?? ＝rd △ iD + _ △ vD 5）高頻電路模型 2. 模型分析法應用舉例 1) 整流電路 2）限幅電路 3）開關電路 4）低電壓穩壓電路 5）箝位電路 6）其它電路 分析方法： 1）選取參考點； 2）用理想模型、恒壓降或折線模型代替二極管； 3）斷開理想二極管，求 N、 P兩端的電壓。 若 VPVN，則理想二極管導通，用短路代替； 若 VNVP，則理想二極管截止，用開路代替。 4）分析電路中待求量。 習題： P97頁 電路如圖，求 VAO。 VP =－ 6 V VN =－ 12 V 解： 取 O 點作 參考點 D 6V 12V 3k? O A VAO + – N P VPVN 二極管導通 VAO =－ 6V O D2 15V 12V 3k? A D1 VAO + – P2 N2 P1 N1 解： 取 O點作參考點 VP1 = 0 V， VP2 =－ 15 V， ∵ VD1 VD2 ∴ D1 優先導通， 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 習題： P97 頁 15V 10V + – R1 R6 R5 R4 R3 R2 A B P D N 1510443665????? RRRRRRV B二極管截止?? BA VV?V115 221??? RRRV A例 1) 整流電路 t ?vD O 2 工作波形 vo O t ?U2U2U2? 1 工作原理 vS＞ 0(正半周 )， 即 VPVN， D通 ， R vO + _ D + _ vs P N vS＜ 0(負 半周 )， 即 VNVP， D止 ， ， VP＝ VS， VN = 0 D斷開 vs ? t O v0 = vs v0 = 0 + _ vD R vO + _ D + _ vs 習題 P97頁 ? 例 設簡單二極管基本電路如圖 (a)示， R=10k??, 圖 (b)是它的習慣畫法。對于下列兩種情況，求電路的 ?D和 VD的值： (1)VDD=10V； (2)VDD=1V。在每種情況下，應用理想模型、恒壓降模型和折線模型求解。 2) 靜態工作情況分析 圖（ b） DVDi RDDv DR D Dvi DDVDi RDDv DR D Dvi D圖（ a) VDD VV D 0??DV DthDDD rRVV????R + _ DDVDVD?R + _ DDVDV D?R + _ DDV D?rD D導通 RV DDD ??解 ： RV DDD???D導通 DDD rV ??? D導通 理 想 模 型 恒 壓 降 模 型 折 線 模 型 (V) (mA) DVD?將數據帶入上述公式得下表： VVDD 10? VVDD 10? VVDD 10?VV DD 1? VVDD 1? VVDD 1?由上分析，可得如下結論： 在電源電壓遠大于二極管壓降時，恒壓降模型能 得出較合理得結果； 0 0 1 而當電源電壓較低時，折線模型 能得到較滿意得結果。 在電子技術中，常用限幅電路對各種信號進行處理。它是用來讓信號在預置的電平范圍內，有選擇地傳輸一部分。 3) 限幅電路 根據二極管的位置不同，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門坎電壓（死區電壓）時導通，且導通后管子兩端電壓基本不變得特點，限制輸出電壓的幅度。 （ 1）上限幅器 R D VREF uo ui + + – – 并聯上限幅器 R D VREF uo ui + + – – 串聯上限幅器 （ 2）下限幅器 R D VREF uo ui + + – – 并聯下限幅器 串聯下限幅器 R D VREF uo ui + + – – （ 3）雙向限幅器 R D1 VREF1 uo ui + + – – VREF2 D2 例 一限幅電路如圖所示， R=1KΩ, VREF=3V。 （ 1） vi=0V、 4V、 6V時， 求相應的輸出電壓 VO的值； （ 2）當 Vi=6SinwtV時，繪 出相應的輸出電壓 VO的波形。 1）用理想模型分析 解： R D VREF vo vi + + – – P N 時，即若 R E FVvVV iNP ??iP vV ? R E FVV N ?通，D設 D斷開， 時，即若 R E FVvVV iNP ?? 止，DR E F0 V?ivv ?0vi ? t 0 R D VREF vo vi + + – – ，V0?iv通，D止，DR E F0 Vv ?ivv ?0，V4?iv，V6?iv 通，D R E F0 Vv ?，V)(s i n6 wtv i ?，R E FVv i ? 通，D，R E FVv i ? 止，DR E F0 Vv ?ivv ?06 3 vo 0 ? t 3 2）用恒壓降模型分析 R D VREF vo vi + + – – ??? Oi vDv 通，時，當iOi vvDv ??? 止，時，當 下次上課更改 R rD VREF vo vi + + – – Vth 二極管 D斷開， A B vA=vi－ Vth， vB=VREF 3)用折線模型分析 若 VAVB， D通，則 DDREFthiREFthO rrRVVVVVV??????取 rD=200?，則 VO=－ 若 VAVB， D截止，則 VO=Vi Vi=0V， 4V， 6V時，輸出電壓 Vo的值如右表所示 Vi(V) 0 4 6 D狀態 截止 導通 導通 Vo(V) 0 下次上課更改 VO=Vi DD REFthiREFthO r