二極管的基本電路及其分析方法

1、會(huì)計(jì)學(xué)1二極管的基本電路及其分析方法二極管的基本電路及其分析方法例例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源特性曲線、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(guò)二極管的電流和流過(guò)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，稱(chēng)為的直線，稱(chēng)為負(fù)載線負(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(chēng)為電路的點(diǎn)稱(chēng)為電路的工作點(diǎn)工作點(diǎn)第1頁(yè)/共15頁(yè) 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極

2、管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極分段線性化，得到二極管特性的等效模型。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，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(wú)窮大，電流為0第2頁(yè)/共15頁(yè) 門(mén)坎電壓Vth約為 0.5V（硅管）；rD=0 .7 0 .52 0

3、 01VVm A 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（3 3）折線模）折線模型型（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)為是恒定的，且不隨電流而變，典型值0.7V（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）恒壓降模型模型（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成線性成線性關(guān)系關(guān)系 Vth和人rD不是固定不變的第3頁(yè)/共15頁(yè) 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方

4、法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（4 4）小信號(hào)）小信號(hào)模型模型vs =0 時(shí)時(shí), Q點(diǎn)稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱(chēng)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6頁(yè)/共15頁(yè) 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方法2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（1 1）整流電路）整流電路（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

5、形第7頁(yè)/共15頁(yè)2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（2 2）靜態(tài)工作情況分析）靜態(tài)工作情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型（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（硅二極管典型值）型值）折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典（硅二極管典型值）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(huà)法）習(xí)慣畫(huà)法 第8頁(yè)/

6、共15頁(yè)2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（3 3）限幅電路）限幅電路 電路如圖，電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sin t V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。的波形。 第9頁(yè)/共15頁(yè)2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（4 4）開(kāi)關(guān)電路）開(kāi)關(guān)電路電路如圖所示，求電路如圖所示，求AO的電壓值的電壓值解：解： 先斷開(kāi)先斷開(kāi)D，以，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，為基準(zhǔn)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

7、陰，接陰極的電位為極的電位為- -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10頁(yè)/共15頁(yè)end2 2模型分析法應(yīng)用舉例模型分析法應(yīng)用舉例（6 6）小信號(hào)工作情況分析）小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒壓降模型的，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sin t V。（。（1）求輸出電壓）求輸出電壓vO的交流的交流量和總量；（量和總量；（2）繪出）繪

8、出vO的波形。的波形。 直流通路、交流通路、靜直流通路、交流通路、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等概念，在放大電路態(tài)、動(dòng)態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。的分析中非常重要。第11頁(yè)/共15頁(yè) 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極分段線性化，得到二極管特性的等效模型。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

9、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，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(wú)窮大，電流為0第12頁(yè)/共15頁(yè) 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（4 4）小信號(hào)）小信號(hào)模型模型vs =0 時(shí)時(shí), Q點(diǎn)稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)稱(chēng)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)（VmVDD）, 將將Q點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的V-I 特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的一條點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線。直線。當(dāng)二極管在靜態(tài)當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，用時(shí)，則可將二極管等則可將二極管等效為一效為一個(gè)電阻，稱(chēng)為動(dòng)個(gè)電阻，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電阻，也就是態(tài)電阻，也就是微變等效電路。微變等效電路。第13