二極管基本應用電路及其分析方法

關于二極管基本應用電路及其分析方法第1頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.3二極管基本應用電路及其分析方法1.3.1二極管的理想模型和恒壓降模型1.3.2圖解分析法和小信號模型分析法第2頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.3二極管基本應用電路及其分析方法

兩種分析方法：圖解法：求兩條曲線的交點。模型分析法：將非線性器件近似用電路模型（線性的）來等效，然后分析計算。二極管的模型:對于直流：理想模型、恒壓降模型等；

對于交流：小信號模型。第3頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.3.1二極管的理想模型和恒壓降模型一、理想模型和恒壓降模型的建立符號：1.理想模型iDuDO理想二極管特性：正偏時導通，uD=0反偏時截止，

iD=0U(BR)=第4頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三1.3.1二極管的理想模型和恒壓降模型一、理想模型和恒壓降模型的建立2.恒壓降模型iDuDOUD(on)等效電路

正偏電壓

UD(on)時導通，二極管等效為恒壓源

UD(on)；

否則截止，二極管等效為開路。第5頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.1

已知R=2k，試用理想模型和恒壓降模型

求

VDD=2V和

VDD=10V時

IO和

UO。UOVDDIOR解：UOVDDIORUD(on)UOVDDIOR理想模型時的等效電路恒壓降模型時的等效電路（板書詳解）第6頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.1

已知R=2k，試用理想模型和恒壓降模型求

VDD=2V和

VDD=10V時

IO和

UO。UOVDDIOR解：

由該例可見:VDD

大時可采用理想模型

VDD

小時應采用恒壓降模型

欲得更高計算精度，可采用二極管的折線模型第7頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三二極管的折線模型模型:rD

稱為導通電阻等效電路更接近實際特性！第8頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三二、理想模型和恒壓降模型應用舉例例1.3.2

試求圖示硅二極管電路中電流

I1、I2、IO和輸出電壓

UO值。(用恒壓降模型)PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12V

解：先移開二極管UP=15V因UPN>0.7V，故接上二極管后，二極管導通，等效為

0.7V的恒壓源。第9頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.2

試求圖示硅二極管電路中電流

I1、I2、IO和輸出電壓

UO值。解：二極管等效為

0.7V的恒壓源。PNVDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12VVDD10.7VUO=VDD1

UD(on)=（150.7）=14.3VIO=UO/RL=14.3/3

=4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）=7.1mAI2=(UOVDD2)/R=(14.312)/1

=2.3mA第10頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.4

如圖電路中，設

VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓

UA、UB為低電壓

0V和高電壓

5V的不同組合時，求輸出電壓

UO的值。電路習慣畫法第11頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導通導通0V解：0V0V

例1.3.4

如圖電路中，當UA、UB為

0V和

5V的不同組合時，求輸出電壓

UO的值。第12頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導通導通0V0V5V0V5V導通0V截止

解：例1.3.4

如圖電路中，當UA、UB為

0V和

5V的不同組合時，求輸出電壓

UO的值。第13頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導通導通0V5V0V0V5V導通0V截止5V0V導通0V截止解：例1.3.4

如圖電路中，當UA、UB為

0V和

5V的不同組合時，求輸出電壓

UO的值。第14頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導通導通0V5V5V0V5V導通0V截止5V0V導通0V截止

5V5V導通導通5V實現(xiàn)了“與”功能解：例1.3.4

如圖電路中，當UA、UB為

0V和

5V的不同組合時，求輸出電壓

UO的值。第15頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.5

試分析下圖所示的硅二極管電路:（1）畫出電壓傳輸特性曲線；（2）已知u

i＝10sint(V)，畫出u

i

和u

O的波形。解：5.1k?-+ui+-2V+-V24V-+uOV1

斷開二極管，分析各二極管導通條件：V1只可能在ui>2.7V時導通；V2只可能在ui<-4.7V時導通；當

-4.7V<ui<2.7V時，兩管均截止第16頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.5（1）畫出電壓傳輸特性曲線；（2）已知ui＝10sint(V)，畫出u

i

和uO的波形。5.1k?-+ui+-2V+-V24V-+uOV1(1)分析電路工作情況ui>2.7V時，V1導通、V2截止，uO＝2.7V

-4.7V<u

i<2.7V時，

V1和V2均截止，uO＝ui

ui<-4.7V時，V1截止，V2導通，uO＝-4.7V

5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1+-0.7V5.1k?-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1k?-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1_+0.7V解：第17頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V-4.72.70tuo/Vt0ui/V2.7-4.710-10雙向限幅電路用以限制信號電壓范圍，常用作保護電路。（2）電壓傳輸特性曲線和

u

I和

u

O的波形

解：第18頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三uD=VDD

iDRiD=f(uD)求解可得二極管電流、電壓一、二極管電路的直流圖解分析

1.3.2圖解分析法和小信號模型分析法第19頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三一、二極管電路的直流圖解分析

M（VDD,0）N（

0,

VDD/R）

直流負載線直流工作點參數(shù)為：

UQ=0.7V，IQ=5mA二極管直流電阻：uDVDDR1.2V100iD直流工作點QIQUQiD

/mA128400.30.6uD/V1.20.9Q點越高，二極管直流電阻越小。第20頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtO

動態(tài)、動態(tài)分析

總量

=靜態(tài)量+動態(tài)量：二、二極管電路的交流圖解分析VDDuiuDRCiDC對交流信號近似短路

ui=Uimsinwt，Uim很小wtOuiid第21頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtOUQ=UD(on)工程上，靜態(tài)分析通常采用估算法：二、二極管電路的交流圖解分析VDDuiuDRCiDwtOuiid動態(tài)分析通常采用小信號模型分析法。第22頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtOwtOuiid斜率1/rd三、二極管電路的小信號模型分析法rd=UT

/IQ26mV/IQ二極管的交流電阻rd很小。IQ越大，rd越小。二極管的小信號模型第23頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三例1.3.7圖示電路，輸入電壓UI為10V，試分析當UI變化±1V時UO的相應變化量和輸出電壓值。UI變化時的等效電路1、靜態(tài)分析：UI=10V時的UO、IQ

UO=UQ0.7VIQ=(100.7)/3

=3.1mA2.動態(tài)分析:

求UI變化

±1V時相應變化量ΔUO

解：第24頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三2.動態(tài)分析rd=26/IQ=26/3.18.39U'O＝UO＋ΔUO＝700mV±2.79mV3.綜合分析解：例1.3.7圖示電路，輸入電壓UI為10V，試分析當UI變化±1V時UO的相應變化量和輸出電壓值。第25頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三討論題：1.怎樣選用合適的分析方法對二極管應用電路進行分析？答：二極管電路的分析方法主要有圖解分析法和模型分析法，前者常用于觀察器件工作點是否合適，后者常用以分析電路性能。第26頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三答續(xù)：用模型法分析二極管電路時，應根據(jù)二極管在電路所起的主要作用，選用合適的模型。對直流電路或大信號電路，二極管主要起單向導電作用，可采用理想模型或恒壓降模型加以分析。若可忽略二極管導通電壓時，則可采用理想模型，否則宜采用恒壓降模型。分析電路時，首先應判斷二極管的工作狀態(tài)，當二極管處于導通狀態(tài)時，可應