模电二极管及其基本电路.ppt

§3.4二极管的基本电路及其分析方法一、模型法1、理想模型(理想二极管)理想模型将二极管看成：死区电压=0；导通正向压降=0；反向饱和电流=0；反向击穿电压=∞。理想二极管模型US＞0US＜0＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-+u-iR+US-i=US/Ri=0伏安特性第30页,共55页，星期六，2024年，5月UD为二极管的导通压降。硅管0.7V；锗管0.3V。2、恒压降模型(实际二极管)恒压降模型将二极管看成：导通正向压降＝硅管0.7V；锗管0.3V；反向饱和电流＝0；反向击穿电压=∞。恒压降模型US＞UDUS＜UD＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-uDiR+US-i=(US-UD)/Ri=0伏安特性第31页,共55页，星期六，2024年，5月iuUthUth为二极管的死区压降：硅管0.5V；锗管0.1V。rD为二极管的动态电阻，约为200?。3、折线模型折线降模型将二极管看成：反向饱和电流＝0；反向击穿电压=∞。折线模型斜率为1/rDUS＞UthUS＜Uth＝＝＋+u-+US-iR+u-iR+US-UthiR+US-rD+u-第32页,共55页，星期六，2024年，5月US为恒定电压；ui为动态小信号电压。设：ui＝Umsin?t若电路工作在线性段，则根据叠加定理，电路可等效为：4、小信号模型所谓小信号模型如图示：+UD-USIDR+ud-idR+ui-rd+u-USiR+ui-用前面学过的方法求＋+u-USiR+ui-＝第33页,共55页，星期六，2024年，5月US为恒定电压；ui为动态小信号电压。ui＝Umsin?t显然，二极管上的电压电流关系，即负载线方程为：证明：+u-USiR+ui-iu当ui＝0时——称为静态，此时负载线称为直流负载线，它与伏安特性的交点Q(UD,ID)称为静态工作点。当ui≠0时——称为动态，此时负载线称为交流负载线，它随ui的变化而移动，它与伏安特性的交点在Q和Q之间移动。USUS/RQQQUS+UmUS-Um第34页,共55页，星期六，2024年，5月此时工作点的变化范围很小，且在Q点附近，即在伏安特性的线性段移动，故对小输入信号ui而言，二极管相当于一个电阻rd，大小可由下列方法求得：iuQ△i△u所以：即：第35页,共55页，星期六，2024年，5月二、图解分析法前提条件：已知二极管的V-I曲线。例1已知二极管的V-I曲线及其各元件参数,求uD、iDiu+uD-UDDiDR解：由电路得二极管两端电压电流的关系为：uD＝UDD－iD·R在V-I曲线图上作此直线方程，通过两曲线的交点即可求出uD、iD。UDDiDuD负载线第36页,共55页，星期六，2024年，5月三、迭代法前提条件：已知二极管的V-I曲线的数学模型。例2已知二极管的V-I曲线方程为：+uD-UDDiDR解：由电路得二极管两端电压电流的关系为：uD＝UDD－iD·R联立两个方程求解即可。求图示电路uD、iD的大小。第37页,共55页，星期六，2024年，5月恒压源模型测量值：9.32mA相对误差：理想二极管模型相对误差：IR+E10V-1kΩ0.7VIR1kΩ+E10V-IR1kΩ+E10V-例3求图示二极管上的电流I。第38页,共55页，星期六，2024年，5月二极管构成的限幅电路如图所示，R＝1kΩ，UREF=2V，输入信号为ui。ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、恒压源模型计算电流I和输出电压uo解：(1)采用理想模型分析。(2)采用恒压源模型模型分析。例4UREFI+ui-R+uo-uo=UREF=2Vuo=UD+UREF=0.7+2=2.7V第39页,共55页，星期六，2024年，5月如果ui为幅度±4V的交流三