二极管基本应用电路及其分析方法

关于二极管基本应用电路及其分析方法第1页，课件共30页，创作于2023年2月1.3二极管基本应用电路及其分析方法1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型1.3.2图解分析法和小信号模型分析法第2页，课件共30页，创作于2023年2月1.3二极管基本应用电路及其分析方法

两种分析方法：图解法：求两条曲线的交点。模型分析法：将非线性器件近似用电路模型（线性的）来等效，然后分析计算。二极管的模型:对于直流：理想模型、恒压降模型等；

对于交流：小信号模型。第3页，课件共30页，创作于2023年2月1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型一、理想模型和恒压降模型的建立符号：1.理想模型iDuDO理想二极管特性：正偏时导通，uD=0反偏时截止，

iD=0U(BR)=第4页，课件共30页，创作于2023年2月1.3.1二极管的理想模型和恒压降模型一、理想模型和恒压降模型的建立2.恒压降模型iDuDOUD(on)等效电路

正偏电压

UD(on)时导通，二极管等效为恒压源

UD(on)；

否则截止，二极管等效为开路。第5页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.1

已知R=2k，试用理想模型和恒压降模型

求

VDD=2V和

VDD=10V时

IO和

UO。UOVDDIOR解：UOVDDIORUD(on)UOVDDIOR理想模型时的等效电路恒压降模型时的等效电路（板书详解）第6页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.1

已知R=2k，试用理想模型和恒压降模型求

VDD=2V和

VDD=10V时

IO和

UO。UOVDDIOR解：

由该例可见:VDD

大时可采用理想模型

VDD

小时应采用恒压降模型

欲得更高计算精度，可采用二极管的折线模型第7页，课件共30页，创作于2023年2月二极管的折线模型模型:rD

称为导通电阻等效电路更接近实际特性！第8页，课件共30页，创作于2023年2月二、理想模型和恒压降模型应用举例例1.3.2

试求图示硅二极管电路中电流

I1、I2、IO和输出电压

UO值。(用恒压降模型)PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12V

解：先移开二极管UP=15V因UPN>0.7V，故接上二极管后，二极管导通，等效为

0.7V的恒压源。第9页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.2

试求图示硅二极管电路中电流

I1、I2、IO和输出电压

UO值。解：二极管等效为

0.7V的恒压源。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页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.4

如图电路中，设

VDA、VDB均为理想二极管，当输入电压

UA、UB为低电压

0V和高电压

5V的不同组合时，求输出电压

UO的值。电路习惯画法第11页，课件共30页，创作于2023年2月输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V解：0V0V

例1.3.4

如图电路中，当UA、UB为

0V和

5V的不同组合时，求输出电压

UO的值。第12页，课件共30页，创作于2023年2月输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V0V5V0V5V导通0V截止

解：例1.3.4

如图电路中，当UA、UB为

0V和

5V的不同组合时，求输出电压

UO的值。第13页，课件共30页，创作于2023年2月输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V5V0V0V5V导通0V截止5V0V导通0V截止解：例1.3.4

如图电路中，当UA、UB为

0V和

5V的不同组合时，求输出电压

UO的值。第14页，课件共30页，创作于2023年2月输入电压理想二极管输出电压UAUBVAVB0V0V导通导通0V5V5V0V5V导通0V截止5V0V导通0V截止

5V5V导通导通5V实现了“与”功能解：例1.3.4

如图电路中，当UA、UB为

0V和

5V的不同组合时，求输出电压

UO的值。第15页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.5

试分析下图所示的硅二极管电路:（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知u

i＝10sint(V)，画出u

i

和u

O的波形。解：5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV1

断开二极管，分析各二极管导通条件：V1只可能在ui>2.7V时导通；V2只可能在ui<-4.7V时导通；当

-4.7V<ui<2.7V时，两管均截止第16页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.5（1）画出电压传输特性曲线；（2）已知ui＝10sint(V)，画出u

i

和uO的波形。5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV1(1)分析电路工作情况ui>2.7V时，V1导通、V2截止，uO＝2.7V

-4.7V<u

i<2.7V时，

V1和V2均截止，uO＝ui

ui<-4.7V时，V1截止，V2导通，uO＝-4.7V

5.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1+-0.7V5.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1kΩ-+ui+-2V+-V24V-+uOV15.1kΩ-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1_+0.7V解：第17页，课件共30页，创作于2023年2月24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V-4.72.70tuo/Vt0ui/V2.7-4.710-10双向限幅电路用以限制信号电压范围，常用作保护电路。（2）电压传输特性曲线和

u

I和

u

O的波形

解：第18页，课件共30页，创作于2023年2月uD=VDD

iDRiD=f(uD)求解可得二极管电流、电压一、二极管电路的直流图解分析

1.3.2图解分析法和小信号模型分析法第19页，课件共30页，创作于2023年2月一、二极管电路的直流图解分析

M（VDD,0）N（

0,

VDD/R）

直流负载线直流工作点参数为：

UQ=0.7V，IQ=5mA二极管直流电阻：uDVDDR1.2V100iD直流工作点QIQUQiD

/mA128400.30.6uD/V1.20.9Q点越高，二极管直流电阻越小。第20页，课件共30页，创作于2023年2月iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtO

动态、动态分析

总量

=静态量+动态量：二、二极管电路的交流图解分析VDDuiuDRCiDC对交流信号近似短路

ui=Uimsinwt，Uim很小wtOuiid第21页，课件共30页，创作于2023年2月iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtOUQ=UD(on)工程上，静态分析通常采用估算法：二、二极管电路的交流图解分析VDDuiuDRCiDwtOuiid动态分析通常采用小信号模型分析法。第22页，课件共30页，创作于2023年2月iD

/mAuD/VOVDDVDD/RQIQUQiD

/mAwtOwtOuiid斜率1/rd三、二极管电路的小信号模型分析法rd=UT

/IQ26mV/IQ二极管的交流电阻rd很小。IQ越大，rd越小。二极管的小信号模型第23页，课件共30页，创作于2023年2月例1.3.7图示电路，输入电压UI为10V，试分析当UI变化±1V时UO的相应变化量和输出电压值。UI变化时的等效电路1、静态分析：UI=10V时的UO、IQ

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

=3.1mA2.动态分析:

求UI变化

±1V时相应变化量ΔUO

解：第24页，课件共30页，创作于2023年2月2.动态分析rd=26/IQ=26/3.18.39U'O＝UO＋ΔUO＝700mV±2.79mV3.综合分析解：例1.3.7图示电路，输入电压UI为10V，试分析当UI变化±1V时UO的相应变化量和输出电压值。第25页，课件共30页，创作于2023年2月讨论题：1.怎样选用合适的分析方法对二极管应用电路进行分析？答：二极管电路的分析方法主要有图解分析法和模型分析法，前者常用于观察器件工作点是否合适，后者常用以分析电路性能。第26页，课件共30页，创作于2023年2月答续：用模型法分析二极管电路时，应根据二极管在电路所起的主要作用，选用合适的模型。对直流电路或大信号电路，二极管主要起单向导电作用，可采用理想模型或恒压降模型加以分析。若可忽略二极管导通电压时，则可采用理想模型，否则宜采用恒压降模型。分析电路时，首先应判断二极管的工作状态，当二极管处于