电路模型电子与信息工程课件

1、上一节知识点回顾二极管具有单向导电性12阴极阳极导通、截止、反向击穿 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法3.4 二极管基本电路及其分析方法例3.4.1 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。3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法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）理想模型 （a）V-I特性 （b

2、）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型 在实际电路中,当电源电压远比二极管的管压降大时,利用此法是可行的。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法（2）恒压降模型（a）V-I特性 （b）电路模型 （3）折线模型（a）V-I特性 （b）电路模型 典型值是0.7V，只有当二极管的电流iD近似等于或大于1mA时才是正确的。Vth约为0.5V； 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法（4）小信号模型（a）V-I特性 （b）电路模型（1）整流电路（理想模型）不适合对小信号进行整流（100）精密整流器 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法电路图vs和vo的波形半波整流电

3、路（2）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。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法（3）开关电路（理想模型）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。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法1.在开关电路中，利用二极管的单向导电性以接通或断开电路。2.在分析这

4、种电路时，即判断电路中二极管处于导通状态还是截止状态，应掌握一条基本原则：可以先将二极管断开，确定零电位点，然后观察（或经过计算）阳、阴两极间是正向电压还是反向电压，若是前者则二极管导通，否则二极管截止。3.如果有多个二极管，则正向电压最大者优先导通，导通后压降为0，对其他的二极管两端的电压可能产生影响。开关电路（4）低电压稳压电路 例：在如图所示的低电压稳压电路中，直流电源电压 V的正常值为10V，R=10k,当 V变化1V时，问相应的硅二极管电压(输出电压)的变化如何？利用二极管的正向压降特性（恒压模型和小信号模型） 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法I=+dIDVDIrd解：(1)

5、当V的正常值为10V时，利用二极管恒压降模型有 VD0.7V， 由此可得二极管流过的电流为(2)在此Q点上，(3)按题意，V有1V的波动，它可视为峰-峰值为2V的交流信号,则VD(峰-峰值) 由此可知，二极管电压VD的变化为2.79mv。思考：如何获得1.4、2.1的稳定电压？低电压稳压电路（5）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 = 0.1sinwt V。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法 直流通路（静态）、交流通路（动态）等概念，在放大电路的分析中非常重要。 3.5

6、.1 齐纳二极管(稳压二极管)1.符号及稳压特性利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。3.5 特殊二极管最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin2. 稳压电路（分流稳压器、并联式稳压电路）正常稳压时 VO =VZ常用：专用稳压 集成电路为限流电阻，它的作用是使电路有一个合适的工作状态，并限定电路的工作电流。在保证稳压管可靠击穿情况下，尽可能选择较大的阻值。3.5.1 齐纳二极管例3.5.2设计一稳压管稳压电路，作为汽车用收音机的供电电源。已知收音机的直流电源为9，音量最大时需供给的功率为0.5。汽车上的供电电源在1213.6之间波动。要求：1

7、、选用合适的稳压管（ IZmin 、IZmax、 VZ 、 PZM ） 2、合适的限流电阻（阻值、额定功率）。汽车用收音机汽车电源解：依题意， V VZ 9，选用2CW107。 IZmax(13.69)/47=98mA 100 mA，此稳压管选择合适。 IZmin 5， IZmax100 IO0.5/9=56mA 尽可能选择较大的值，最坏情况下仍能保证可靠击穿。取标称值47。 PR = VR 2 /R= (13.69)2/47=0.45W为安全和可靠起见，以选用47、1的电阻为宜。（a）符号 （b）结电容与电压的关系（纵坐标为对数刻度） 结电容随反向电压增加而减小，可用于无线接收机中的自动调谐，电视机频道选择等。3.5.2 变容二极管（a）符号 （b）正向V-I特性1.开关速度快2.低的正向偏置电压0.3-0.53.常用于型晶体管集电结的抗饱和钳位。4.反向击穿电压比较低，反向漏电流比PN结二极管大。3.5.3 肖特基二极管1. 光电二极管 正向偏置时相当于太阳能电池。砷化镓材料3.5.4 光电子器件2. 发光二极管注意：不同颜色发光管导通后电压。91表3.5