二極管的基本電路及其分析方法學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1二極管的基本二極管的基本(jbn)電路及其分析方法電路及其分析方法第一頁(yè)，共14頁(yè)。3.4.1 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單(jindn)二極管電路的圖解二極管電路的圖解分析方法分析方法 二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用二極管是一種非線性器件，因而其電路一般要采用(ciyng)(ciyng)非線性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜非線性電路的分析方法，相對(duì)來說比較復(fù)雜，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的，而圖解分析法則較簡(jiǎn)單，但前提條件是已知二極管的V V -I -I 特性曲線。特性曲線。第1頁(yè)/共13頁(yè)第二頁(yè)，共14頁(yè)。例例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二

2、極管的V-I特性曲線特性曲線(qxin)、電源、電源VDD和電阻和電阻R，求二極管兩端電壓，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流和流過二極管的電流iD 。 解：由電路的解：由電路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一條斜率為是一條斜率為-1/R的直線的直線(zhxin)，稱為負(fù)載線，稱為負(fù)載線 Q的坐標(biāo)值（的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路點(diǎn)稱為電路(dinl)的工作的工作點(diǎn)點(diǎn)第2頁(yè)/共13頁(yè)第三頁(yè)，共14頁(yè)。 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化二極管電路的簡(jiǎn)化(jinhu)模型分析方模型分析方法法1.1.二極管二極管V-I

3、V-I 特性特性(txng)(txng)的建模的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極管特性的等效模型。分段線性化，得到二極管特性的等效模型。)1e (DSD TVIiv（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符號(hào)）代表符號(hào) （c c）正向偏置時(shí)的電路模型）正向偏置時(shí)的電路模型 （d d）反向偏置時(shí)的電路模型）反向偏置時(shí)的電路模型實(shí)際電路(dinl)，電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí)正偏時(shí)，管壓降為0V；反偏，電阻無窮大，電流為0第3頁(yè)/共13頁(yè)第四頁(yè)，共14頁(yè)。 門坎電壓Vth約為 0.5V（硅管）；rD=0.70.52001VVmA 3.4

4、.2 二極管電路二極管電路(dinl)的簡(jiǎn)化模型分析方的簡(jiǎn)化模型分析方法法1.1.二極管二極管V-I V-I 特性特性(txng)(txng)的建模的建模（3 3）折線模型）折線模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 二極管導(dǎo)通后，管壓降認(rèn)為是恒定(hngdng)的，且不隨電流而變，典型值（硅管） 當(dāng)二極管的電流iD近似等于或大于1mA時(shí)用此模型才正確，近似分析里常用（2 2）恒壓降模型）恒壓降模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)i與與u成成線性關(guān)系線性關(guān)系 Vth和人rD不是固定不變的第4頁(yè)/共13頁(yè)第五頁(yè)，共14頁(yè)。 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化二極

5、管電路的簡(jiǎn)化(jinhu)模型分析模型分析方法方法1.1.二極管二極管V-I V-I 特性特性(txng)(txng)的建模的建模（4 4）小信號(hào)）小信號(hào)(xnho)(xnho)模型模型vs =0 時(shí)時(shí), Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。)(11sDDDDvv VRRivs =Vmsin t 時(shí)（時(shí)（VmVT 。 （a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型第7頁(yè)/共13頁(yè)第八頁(yè)，共14頁(yè)。 3.4.2 二極管電路二極管電路(dinl)的簡(jiǎn)化模型分析方的簡(jiǎn)化模型分析方法法2 2模型分析法應(yīng)用模型分析法應(yīng)用(yngyng)(yngyng)舉例

6、舉例（1 1）整流）整流(zhngli)(zhngli)電路電路（a）電路圖）電路圖 （b）vs和和vO的波形的波形半波整流電路已知vs為正弦波（圖b），用二極管理想模型定性地繪制v0的波形第8頁(yè)/共13頁(yè)第九頁(yè)，共14頁(yè)。2 2模型分析法應(yīng)用模型分析法應(yīng)用(yngyng)(yngyng)舉例舉例（2 2）靜態(tài)工作情況）靜態(tài)工作情況(qngkung)(qngkung)分析分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想理想(lxing)模型模型（R=10k ） 當(dāng)當(dāng)VDD=10V 時(shí)，時(shí)，mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型

7、值）折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69. 0DDthD rIVV當(dāng)當(dāng)VDD=1V 時(shí)，時(shí)， （自看）（自看）（a）簡(jiǎn)單二極管電路）簡(jiǎn)單二極管電路 （b）習(xí)慣畫法）習(xí)慣畫法 第9頁(yè)/共13頁(yè)第十頁(yè)，共14頁(yè)。2 2模型模型(mxng)(mxng)分析法應(yīng)用舉例分析法應(yīng)用舉例（3 3）限幅電路）限幅電路(dinl)(dinl) 電路如圖，電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型，二極管為硅二極管。分別用理想模型(mxng)和恒壓降模型和恒壓降模型(m

8、xng)求解，當(dāng)求解，當(dāng)vI = 6sint V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓電壓vO的波形。的波形。 第10頁(yè)/共13頁(yè)第十一頁(yè)，共14頁(yè)。2 2模型分析法應(yīng)用模型分析法應(yīng)用(yngyng)(yngyng)舉例舉例（4 4）開關(guān)電路）開關(guān)電路電路電路(dinl)如圖所示，求如圖所示，求AO的電壓值的電壓值解：解： 先斷開先斷開D，以，以O(shè)為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)(jzhn)電位，電位， 即即O點(diǎn)為點(diǎn)為0V。 則接則接D陽(yáng)極的電位為陽(yáng)極的電位為- -6V，接陰極的電位為，接陰極的電位為- -12V。陽(yáng)極電位高于陰極電位，陽(yáng)極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，導(dǎo)通后，D的

9、壓降等于零，即的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是點(diǎn)的電位就是D陽(yáng)極的電位。陽(yáng)極的電位。所以，所以，AO的電壓值為的電壓值為- -6V。第11頁(yè)/共13頁(yè)第十二頁(yè)，共14頁(yè)。end2 2模型分析法應(yīng)用模型分析法應(yīng)用(yngyng)(yngyng)舉例舉例（6 6）小信號(hào)工作情況）小信號(hào)工作情況(qngkung)(qngkung)分析分析圖示電路圖示電路(dinl)中，中，VDD = 5V，R = 5k，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD，vs wt V。（1）求輸出電壓）求輸出電壓vO的交流量和總量；（的交流量和總量；（2）繪出）繪出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。概念，在放大電路的分析中非常重要。第12頁(yè)/共13頁(yè)第十三頁(yè)，共14頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會(huì)計(jì)學(xué)。3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法。例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩