模拟电子课件第三章3.ppt

* 3.4 二极管的基本电路及其分析方法 一、简单二极管电路的图解分析方法 二、二极管电路的简化模型分析方法 一、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 。 Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点。 解：由电路的KVL方程，可得 即 斜率为 ，该直线称为负载线。 二、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。 ⑴理想模型 （a）V-I特性 （b）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 ⑵恒压降模型 （a）V-I特性 （b）电路模型 ⑶折线模型 （a）V-I特性 （b）电路模型 管压降 为0.7V Vth=0.5V ⑷小信号模型 vs =0 时, Q点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。 vs =Vmsin?t 时（Vm<<VDD）, 将Q点附近小范围内的V-I 特性线性化，得到小信号模型，即以Q点为切点的一条直线。 直流负载线 交流负载线 过Q点切线可等效成一个微变电阻。 即 根据 得Q点处的微变电导 则 常温下（T=300K） （a）V-I特性 （b）电路模型 ⑷小信号模型 特别注意： ⑴小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 ⑵该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vD>>VT 。 （a）V-I特性 （b）电路模型 ⑷小信号模型 2．模型分析法应用举例 ⑴整流电路 （a）电路图 （b）vs和vO的波形 t t t vi vR vo R RL vi vR vo ⑵静态工作情况分析 理想模型 恒压模型 （硅二极管典型值） （a）简单二极管电路 （b）习惯画法 例2 设硅二极管基本电路如图所示，已知R=10kΩ，分别求出VDD=10V和VDD=1V电路的ID和VD的值。 当VDD=10V 时， 解：1. 折线模型 （硅二极管典型值） 其中 ⑵静态工作情况分析 理想模型 2.当VDD=1V 时， 恒压模型 折线模型 （a）简单二极管电路 （b）习惯画法 注：⑴当VDD>>VD时，理想模型结果较理想。 ⑵当VDD较小时，折线模型结果较理想。 V1=6V V2=12V D S R VO + _ 例3 电路如图所示，VD=0.7V，试分别估算开关断开和闭合时的输出电压VO 。 ⑶限幅电路 电路如图，R = 1kΩ，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 = 6sin?t V时，绘出相应的输出电压vO的波形。 ⑷开关电路 例4 电路如图所示，求VAO。 解： 先断开D，设O点为参考点，即VO =0V。 则二极管的阳极电位为-6V，阴极电位为-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， VAO=-6V。 ⑸小信号工作情况分析 例5 图示电路中，VDD = 5V，R = 5k?，恒压降模型，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。 直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。 3.5 特殊二极管 一、齐纳二极管(稳压二极管) 二、变容二极管 三、肖特基二极管 四、光电子器件 一、齐纳二极管 1.符号及稳压特性 齐纳二极管又称稳压二极管，它是利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压时工作在反向电击穿状态。 (1) 稳定电压VZ (2) 动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 rZ =?VZ /?IZ (3)最大耗散功率 PZM (4)最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin (5)稳定电压温度系数——?VZ 2. 稳压二极管主要参数 3.应用稳压管应注意的问题 ⑴稳压管稳压时，一定要外加反向电压，保证管子工 作在反向击穿区。当外加的反向电压值大于或等于VZ时，才能起到稳压作用；若外加的电压值小于VZ，稳压二极管相当于普通的二极管使用。 ⑵在稳压管稳压电路中，一定要配合限流电阻的使用，保证稳压管中流过的电流在规定的范围之