模电课件2.4二极管及其应用电路分析.ppt

2.4.1 简单二极管电路的图解分析方法,二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法则较简单，但前提条件是已知二极管的V -I 特性曲线。,例2.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。,解：由电路的KVL方程，可得,即,是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线,Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点,2.4.2 二极管正向V-A特性的建模,根据二极管在实际电路中工作状态和对分析精度的不同要求，可以为二极管建立不同的模型，常用的二极管模型有以下几种：,2.4.2 二极管电路的简化模型分析方法,1.二极管V-I 特性的建模,将指数模型 分段线性化，得到二极管特性的等效模型。,1. 理想二极管模型,在实际的电路中，当电源电压远比二极管的压降大时，利用此模型来近似分析是可行的。该模型的特点是：二极管反向偏置时电流为零，而正向偏置时，其管压降为零。,图2.14 理想二极管等效模型 (a)电路符号 (b)VI特性,该模型的基本思想是当二极管正向导通后，其管压降认为是恒定的且不随电流而变，典型值硅管为0.7V，锗管为0.3V，但只有当二极管正向电流大于或等于1mA时才是正确的。,2. 恒压降模型,图2.15 恒压降等效模型 (a)电路符号 (b)VI特性,3. 折线模型,为了较真实地描述二极管伏安特性，在恒压降等效模型的基础上作一定的修正，即认为二极管的管压降不是恒定的，而是随着流过二极管电流的增加而增加。,图2.16 折线等效模型 (a)电路模型 (b)V-I特性,4. 小信号模型,如果二极管在它的伏安（V-I）特性的某一小范围内工作，例如在静态工作点Q(即V-I特性上的一个点,此时vD=VD，iD=ID)附近工作，则可把VI特性看成为一条直线，其斜率的倒数就是所要求的小信号模型的微变电阻rd。,图2.17 小信号模型 （a)V-I特性(b)电路符号,取iD对vD的微分，有：,由此可得,例如，当Q点上的ID=2mA时，rd=26mV/2mA=13,2.4.2 模型分析法应用举例,2模型分析法应用举例,（1）整流电路,（a）电路图 （b）vs和vo的波形,2模型分析法应用举例,（2）静态工作情况分析,理想模型,恒压模型,（硅二极管典型值）,折线模型,（硅二极管典型值）,设,（a）简单二极管电路 （b）习惯画法,2模型分析法应用举例,（3）限幅电路,电路如图，R = 1k，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输出电压vO的波形。,2模型分析法应用举例,（4）开关电路,电路如图所示，求AO的电压值,解：先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。,则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。,阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。,导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。所以，AO的电压值为-6V。,2模型分析法应用举例,（6）小信号工作情况分析,图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1s