电子技术基础三 练习
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（四）光电耦合器 又称光电隔离器。是发光器件和受光器件的组合体。 又称光电隔离器。是发光器件和受光器件的组合体。
输 入 电 路 输 出 电 路
电
和 电 的电 隔离
电的 的
。
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例1：UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40µA, IC=1.5mA； ： 时 µ ； 在 Q2 点IB=60 µA, IC=2.3mA。 。
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， 时 分析输出端的电位V 例4: 当VA = 3V，VB = 0V时，分析输出端的电位 Y。
+6V
DA
R VY
VA VB VA VB
DB DB DA
∵ UDB > UDA 优先导通， 截止。 ∴ DB 优先导通， DA截止。 理想二极管： 理想二极管：VY = VB = 0V 锗二极管： 锗二极管：VY = VB + UD = 0.3V 硅二极管： 硅二极管：VY = VB + UD = 0.7V
－
15V
I
－ ＋
12V
＋
电路如图所示，求电流I1，I2。 电路如图所示，求电流
D1 D2 I1 I2 － 6V 10k
、 解： 1、判断二极管的工 作状态
D1 B A D2 D C I1 I2 － 6V 10k
＋ －
12V
＋
UAB=12V UCD=18V UCD>UAB D2优先导通
＋ －
12V
＋
（1）整流电路
二极管应用电路
导通， 当vs>0，D导通，vo=vs； ， 导通 截止， 当vs<0，D截止，vo=0。 ， 截止 。 单相半波整流电路。 单相半波整流电路。
（2）限幅电路 在图示电路中，E=5V，ui =10sinωt（V）， 在图示电路中， ， （ ），
试对应输入电压画出输出电压u 的波形。 试对应输入电压画出输出电压 o的波形。设二极管为理想 二极管。 二极管。
例1： 分析输出电压和二极管上电压的波形。 ： 分析输出电压和二极管上电压的波形。 假设二极管为理想二极管。 假设二极管为理想二极管。 u2 D io Tr a 2U + + + O RL uo u1 u2 – – – uo 2U b O u2 正半周，Va>Vb， 正半周， uD D导通，uo = u2 ； 导通， 导通 O u2 负半周，Va< Vb， 负半周， − 2U D 截止，uo = 0 。 截止， 二极管起整流作用
C
CE
在以后的计算中，一般作近似处理： 在以后的计算中，一般作近似处理：β = β。
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例2： 测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位 ： 判断管子的类型、材料及三个极。 值V1、V2、V3，判断管子的类型、材料及三个极。 （1）V1=3.5V， V2=2.8V， V3=12V。 ） ， ， 。 NPN型硅管，1、2、3依次为 、E、C 型硅管， 、 、 依次为 依次为B、 、 型硅管 （2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。 ） ， ， 。 NPN型 NPN型鍺管，1、2、3依次为B、E、C 1、2、3依次为 依次为B、E、 （3）V1=6V， V2=11.3V， V3=12V。 ） ， ， 。 PNP型硅管，1、2、3依次为 、B、E 型硅管， 、 、 依次为 依次为C、 、 型硅管 （4）V1=6V， V2=11.7V， V3=12V。 ） ， ， 。 PNP型鍺管，1、2、3依次为 、B、E 依次为C、 、 型 、 、 依次为
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例3：测得电路中三极管各极对地的电位值 ： 如下表所示，判断各管的工作状态及类型。 如下表所示，判断各管的工作状态及类型。
管号 T1 T2 T3 VB（V） ） -0.3 2.73 1 VC（V） ） -5 2.3 -6 VE（V） ） 0 2 0
T1：UBE = -0.3V，VE＜VB＜VC，放大状态，PNP型 放大状态， ， 型 T2： UCE = 0.3V， VE＜VC＜VB，饱和状态，NPN型 饱和状态， ， 型 T3： UCE = -6V， VC＜VE＜VB，截止状态，PNP型 截止状态， ， 型
解： －
15V I 10k
A
B 10k
－ ＋
12V
－
15V
－ ＋
12V
＋
＋
UAB=－3V<0 － 原电路的等效电路
10k
二极管截止
－
15V
I
－ ＋
12V
I=0
＋
解：
I
A
B 10k
－
15V
10k
－ ＋
12V
－
15V
－ ＋
12V
＋
＋
UBA=3V>0 原电路的等效电路
10k
二极管导通
根据KVL，列回路的电 ， 根据 压方程 10I－12＋15＝0 － ＋ ＝ I=－0.3mA －
例5： ：
+ ui –
R D 8V + uo –
已知： i 已知：u =18 ω t V sin 二极管是理想的， 二极管是理想的，试画 波形。 出 uo 波形。 ui 18V 8V
参考点
ωt
二极管阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ，二极管导通， ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui ，二极管截止， 二极管起限幅作用
ui – DZ uo – 5V
ωt
解：Ui = 10V： DZ 工作在反向击穿区，稳压，UO = UZ = 5V 工作在反向击穿区，稳压， ：
Ui = 3V： DZ 反向截止，UO = Ui = 3V 反向截止， ： Ui = -5V： DZ 工作在正向导通状态，UO = 0V 工作在正向导通状态， ： ui = 10sinωtV： ui正半周，当ui > UZ，DZ 反向击穿，uO = 5V ： 正半周， 反向击穿， 反向截止， 当ui < UZ，DZ 反向截止，uO = ui ui负半周，DZ 正向导通，uO = 0V 负半周， 正向导通，
IC(mA ) 4 3 Q2 2 1 0 3 6 9 Q1 100µA µ
在Q1 点，有
B 80µA µ 由 Q1 和Q2点，得 60µA µ 40µA µ ΔC I 20µA β = µ = 2.3−1.5 = 40 ΔB 0.06−0.04 I IB=0 12 U (V)
I = 1.5 = 37 5 β =I . 0.04
单向限幅电路
电路如图所示， 电路如图所示，已知 ui=8sinωt(V), 二极管 导通压降U 导通压降 D=0.7V。 。 （1）试画出电压传输 ） 特性曲线；（ ；（2） 特性曲线；（ ）画出 的波形。 uo的波形。 解： 当ui>5.7V时，D1因反偏而截止，D2因正偏 因反偏而截止， 时 而导通， 而导通，uo＝5.7V。 。 因正偏而导通， 当ui<－2.7V时，D1因正偏而导通，D2因反 － 时 偏而截止， ＝－2.7V。 偏而截止，uo＝－ 。 均因反偏而截止， 当－2.7≤ui≤5.7V时，D1、D2均因反偏而截止， 时 uo＝ui。 双向限幅电路
∵ UDA > UDB VY 优先导通， 截止。 ∴ DA 优先导通， DB截止。 理想二极管： 理想二极管：VY = VA = 3V 锗二极管： 锗二极管：VY = VA - UD = 2.7V R 硅二极管： 硅二极管：VY = VA - UD = 2.3V -6V
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分别为3 、 例6 当Us 分别为 2 V、4 V，而 ui 分别为 V、 、 ， 3 V 时，试画出 uo 的波形。 的波形。
用以前的限 幅flash
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稳压二极管的稳定电压U 例 稳压二极管的稳定电压 Z = 5V，正向压降忽略不 ， 直流10 、 、 当输入电压U 时 计。当输入电压 i 分别为 直流 V、3 V、-5V时，求 的波形。 输出电压U 输出电压 O；若 ui = 10sin ωtV，试画出 uo 的波形。 ， ui R 10V + +
－
15V
I
10k
I
－ ＋
12V
－
15V
10k
－ ＋
12V
＋
＋
判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是： 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是： 首先假设二极管断开， 首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极 之间将承受的电压U 之间将承受的电压 U>导通电压，二极管正向偏置，导通； 导通电压，二极管正向偏置，导通； 导通电压 U<导通电压 二极管反向偏置，截止； U<导通电压，二极管反向偏置，截止； 导通电压， 在用上述方法判断的过程中， 在用上述方法判断的过程中，如果电路中出现两个 以上二极管承受大小不等的正向电压， 以上二极管承受大小不等的正向电压，则应判定承 受正向电压较大者优先导通， 受正向电压较大者优先导通，其两端电压为导通电 压降，然后再用上述方法判断其余的二极管。 压降，然后再用上述方法判断其余的二极管。 理想二极管：导通电压＝ 理想二极管：导通电压＝0
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二极管应用电路
利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、 利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、 单向导电性 保护等电路。 保护等电路。
判断二极管在电路中的工作状态
设图示电路中各二极管性能理想，试求各电路中的电流？ 设图示电路中各二极管性能理想，试求各电路中的电流？
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（二）光电二极管 光电二极管工作于反向偏置状态。 光电二极管工作于反向偏置状态。无光照时电路 中电流很小，有光照时电流会急剧增加。 中电流很小，有光照时电流会急剧增加。
D E
D I E
RL
光电二极管电路
发光二极管电路
（三）发光二极管 发光二极管工作于正向偏置状态。 发光二极管工作于正向偏置状态。正向电流通过 发光二极管时，它会发出光来， 发光二极管时，它会发出光来，正向工作电压一般不 左右。 超过 2 V，正向电流为 mA左右。发光二极管常用 ，正向电流为10 左右 于数字仪表和音响设备中的显示器。冷光源。 于数字仪表和音响设备中的显示器。冷光源。
D1 B A
D2导通的前提下，再判 导通的前提下， 导通的前提下 断D1的工作状态 的工作状态 UAB=－6V<0 －
10k
－ 6V
＋ －
12V
D1截止 综上分析得： 导通， 截止。 综上分析得：D2导通，D1截止。
＋
2、求未知量 、 I1=0 10I2+12+6=0 I2=－1.8mA －
I1 I2 － 6V 10k
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例3:
D2 D1 6V 3kΩ Ω 12V + UAB A
求：UAB 两个二极管的阴极接在一起 点作参考点， 取 B 点作参考点，断开二极 管，分析二极管阳极和阴极 的电位。 的电位。
– B
V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V ， 阳 ， 阴 阳 － 阴 UD1 = 6V， UD2 =12V ， 优先导通，钳位， ∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通，钳位，使 D1截止。 截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路， 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V D2 起钳位作用， 起钳位作用， 12 流过 D2 的电流为 ID2 = m =4 A D1起隔离作用。 起隔离作用。 3
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ωt
ωt
ωt
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例2： ：
6V
D 3kΩ Ω 12V – B + A
电路如图， 电路如图，求：UAB 点作参考点， 取 B 点作参考点，断 开二极管， 开二极管，分析二极管 阳极和阴极的电位。 阳极和阴极的电位。
UAB
V阳 =－6 V V阴 =－12 V － － V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路， 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V － 否则， 低于－ 一个管压降 一个管压降， 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V Ｖ 二极管起钳位作用
＋ －
12V
＋
原电路的等效电路
电路如图所示，设二极管为理想的,求UAO。 电路如图所示，设二极管为理想的 求
D1 D2 ＋ － 15V 3k － 12V
UAO
－
＋
＋
解： 假设 1，D2均断开，则 假设D 均断开， UD1=12V>0 UD2=-3V<0 。 所以D 导通， 截止。 故得： 所以 1导通，D2截止。 故得：UAO＝0。
（四）光电耦合器 又称光电隔离器。是发光器件和受光器件的组合体。 又称光电隔离器。是发光器件和受光器件的组合体。
输 入 电 路 输 出 电 路
电
和 电 的电 隔离
电的 的
。
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例1：UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40µA, IC=1.5mA； ： 时 µ ； 在 Q2 点IB=60 µA, IC=2.3mA。 。
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， 时 分析输出端的电位V 例4: 当VA = 3V，VB = 0V时，分析输出端的电位 Y。
+6V
DA
R VY
VA VB VA VB
DB DB DA
∵ UDB > UDA 优先导通， 截止。 ∴ DB 优先导通， DA截止。 理想二极管： 理想二极管：VY = VB = 0V 锗二极管： 锗二极管：VY = VB + UD = 0.3V 硅二极管： 硅二极管：VY = VB + UD = 0.7V
－
15V
I
－ ＋
12V
＋
电路如图所示，求电流I1，I2。 电路如图所示，求电流
D1 D2 I1 I2 － 6V 10k
、 解： 1、判断二极管的工 作状态
D1 B A D2 D C I1 I2 － 6V 10k
＋ －
12V
＋
UAB=12V UCD=18V UCD>UAB D2优先导通
＋ －
12V
＋
（1）整流电路
二极管应用电路
导通， 当vs>0，D导通，vo=vs； ， 导通 截止， 当vs<0，D截止，vo=0。 ， 截止 。 单相半波整流电路。 单相半波整流电路。
（2）限幅电路 在图示电路中，E=5V，ui =10sinωt（V）， 在图示电路中， ， （ ），
试对应输入电压画出输出电压u 的波形。 试对应输入电压画出输出电压 o的波形。设二极管为理想 二极管。 二极管。
例1： 分析输出电压和二极管上电压的波形。 ： 分析输出电压和二极管上电压的波形。 假设二极管为理想二极管。 假设二极管为理想二极管。 u2 D io Tr a 2U + + + O RL uo u1 u2 – – – uo 2U b O u2 正半周，Va>Vb， 正半周， uD D导通，uo = u2 ； 导通， 导通 O u2 负半周，Va< Vb， 负半周， − 2U D 截止，uo = 0 。 截止， 二极管起整流作用
C
CE
在以后的计算中，一般作近似处理： 在以后的计算中，一般作近似处理：β = β。
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例2： 测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位 ： 判断管子的类型、材料及三个极。 值V1、V2、V3，判断管子的类型、材料及三个极。 （1）V1=3.5V， V2=2.8V， V3=12V。 ） ， ， 。 NPN型硅管，1、2、3依次为 、E、C 型硅管， 、 、 依次为 依次为B、 、 型硅管 （2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。 ） ， ， 。 NPN型 NPN型鍺管，1、2、3依次为B、E、C 1、2、3依次为 依次为B、E、 （3）V1=6V， V2=11.3V， V3=12V。 ） ， ， 。 PNP型硅管，1、2、3依次为 、B、E 型硅管， 、 、 依次为 依次为C、 、 型硅管 （4）V1=6V， V2=11.7V， V3=12V。 ） ， ， 。 PNP型鍺管，1、2、3依次为 、B、E 依次为C、 、 型 、 、 依次为
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例3：测得电路中三极管各极对地的电位值 ： 如下表所示，判断各管的工作状态及类型。 如下表所示，判断各管的工作状态及类型。
管号 T1 T2 T3 VB（V） ） -0.3 2.73 1 VC（V） ） -5 2.3 -6 VE（V） ） 0 2 0
T1：UBE = -0.3V，VE＜VB＜VC，放大状态，PNP型 放大状态， ， 型 T2： UCE = 0.3V， VE＜VC＜VB，饱和状态，NPN型 饱和状态， ， 型 T3： UCE = -6V， VC＜VE＜VB，截止状态，PNP型 截止状态， ， 型
解： －
15V I 10k
A
B 10k
－ ＋
12V
－
15V
－ ＋
12V
＋
＋
UAB=－3V<0 － 原电路的等效电路
10k
二极管截止
－
15V
I
－ ＋
12V
I=0
＋
解：
I
A
B 10k
－
15V
10k
－ ＋
12V
－
15V
－ ＋
12V
＋
＋
UBA=3V>0 原电路的等效电路
10k
二极管导通
根据KVL，列回路的电 ， 根据 压方程 10I－12＋15＝0 － ＋ ＝ I=－0.3mA －
例5： ：
+ ui –
R D 8V + uo –
已知： i 已知：u =18 ω t V sin 二极管是理想的， 二极管是理想的，试画 波形。 出 uo 波形。 ui 18V 8V
参考点
ωt
二极管阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ，二极管导通， ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui ，二极管截止， 二极管起限幅作用
ui – DZ uo – 5V
ωt
解：Ui = 10V： DZ 工作在反向击穿区，稳压，UO = UZ = 5V 工作在反向击穿区，稳压， ：
Ui = 3V： DZ 反向截止，UO = Ui = 3V 反向截止， ： Ui = -5V： DZ 工作在正向导通状态，UO = 0V 工作在正向导通状态， ： ui = 10sinωtV： ui正半周，当ui > UZ，DZ 反向击穿，uO = 5V ： 正半周， 反向击穿， 反向截止， 当ui < UZ，DZ 反向截止，uO = ui ui负半周，DZ 正向导通，uO = 0V 负半周， 正向导通，
IC(mA ) 4 3 Q2 2 1 0 3 6 9 Q1 100µA µ
在Q1 点，有
B 80µA µ 由 Q1 和Q2点，得 60µA µ 40µA µ ΔC I 20µA β = µ = 2.3−1.5 = 40 ΔB 0.06−0.04 I IB=0 12 U (V)
I = 1.5 = 37 5 β =I . 0.04
单向限幅电路
电路如图所示， 电路如图所示，已知 ui=8sinωt(V), 二极管 导通压降U 导通压降 D=0.7V。 。 （1）试画出电压传输 ） 特性曲线；（ ；（2） 特性曲线；（ ）画出 的波形。 uo的波形。 解： 当ui>5.7V时，D1因反偏而截止，D2因正偏 因反偏而截止， 时 而导通， 而导通，uo＝5.7V。 。 因正偏而导通， 当ui<－2.7V时，D1因正偏而导通，D2因反 － 时 偏而截止， ＝－2.7V。 偏而截止，uo＝－ 。 均因反偏而截止， 当－2.7≤ui≤5.7V时，D1、D2均因反偏而截止， 时 uo＝ui。 双向限幅电路
∵ UDA > UDB VY 优先导通， 截止。 ∴ DA 优先导通， DB截止。 理想二极管： 理想二极管：VY = VA = 3V 锗二极管： 锗二极管：VY = VA - UD = 2.7V R 硅二极管： 硅二极管：VY = VA - UD = 2.3V -6V
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分别为3 、 例6 当Us 分别为 2 V、4 V，而 ui 分别为 V、 、 ， 3 V 时，试画出 uo 的波形。 的波形。
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稳压二极管的稳定电压U 例 稳压二极管的稳定电压 Z = 5V，正向压降忽略不 ， 直流10 、 、 当输入电压U 时 计。当输入电压 i 分别为 直流 V、3 V、-5V时，求 的波形。 输出电压U 输出电压 O；若 ui = 10sin ωtV，试画出 uo 的波形。 ， ui R 10V + +
－
15V
I
10k
I
－ ＋
12V
－
15V
10k
－ ＋
12V
＋
＋
判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是： 判断二极管在电路中的工作状态，常用的方法是： 首先假设二极管断开， 首先假设二极管断开，然后求得二极管阳极与阴极 之间将承受的电压U 之间将承受的电压 U>导通电压，二极管正向偏置，导通； 导通电压，二极管正向偏置，导通； 导通电压 U<导通电压 二极管反向偏置，截止； U<导通电压，二极管反向偏置，截止； 导通电压， 在用上述方法判断的过程中， 在用上述方法判断的过程中，如果电路中出现两个 以上二极管承受大小不等的正向电压， 以上二极管承受大小不等的正向电压，则应判定承 受正向电压较大者优先导通， 受正向电压较大者优先导通，其两端电压为导通电 压降，然后再用上述方法判断其余的二极管。 压降，然后再用上述方法判断其余的二极管。 理想二极管：导通电压＝ 理想二极管：导通电压＝0
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二极管应用电路
利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、 利用二极管的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、 单向导电性 保护等电路。 保护等电路。
判断二极管在电路中的工作状态
设图示电路中各二极管性能理想，试求各电路中的电流？ 设图示电路中各二极管性能理想，试求各电路中的电流？
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（二）光电二极管 光电二极管工作于反向偏置状态。 光电二极管工作于反向偏置状态。无光照时电路 中电流很小，有光照时电流会急剧增加。 中电流很小，有光照时电流会急剧增加。
D E
D I E
RL
光电二极管电路
发光二极管电路
（三）发光二极管 发光二极管工作于正向偏置状态。 发光二极管工作于正向偏置状态。正向电流通过 发光二极管时，它会发出光来， 发光二极管时，它会发出光来，正向工作电压一般不 左右。 超过 2 V，正向电流为 mA左右。发光二极管常用 ，正向电流为10 左右 于数字仪表和音响设备中的显示器。冷光源。 于数字仪表和音响设备中的显示器。冷光源。
D1 B A
D2导通的前提下，再判 导通的前提下， 导通的前提下 断D1的工作状态 的工作状态 UAB=－6V<0 －
10k
－ 6V
＋ －
12V
D1截止 综上分析得： 导通， 截止。 综上分析得：D2导通，D1截止。
＋
2、求未知量 、 I1=0 10I2+12+6=0 I2=－1.8mA －
I1 I2 － 6V 10k
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例3:
D2 D1 6V 3kΩ Ω 12V + UAB A
求：UAB 两个二极管的阴极接在一起 点作参考点， 取 B 点作参考点，断开二极 管，分析二极管阳极和阴极 的电位。 的电位。
– B
V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V ， 阳 ， 阴 阳 － 阴 UD1 = 6V， UD2 =12V ， 优先导通，钳位， ∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通，钳位，使 D1截止。 截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路， 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V D2 起钳位作用， 起钳位作用， 12 流过 D2 的电流为 ID2 = m =4 A D1起隔离作用。 起隔离作用。 3
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ωt
ωt
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例2： ：
6V
D 3kΩ Ω 12V – B + A
电路如图， 电路如图，求：UAB 点作参考点， 取 B 点作参考点，断 开二极管， 开二极管，分析二极管 阳极和阴极的电位。 阳极和阴极的电位。
UAB
V阳 =－6 V V阴 =－12 V － － V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路， 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V － 否则， 低于－ 一个管压降 一个管压降， 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V Ｖ 二极管起钳位作用
＋ －
12V
＋
原电路的等效电路
电路如图所示，设二极管为理想的,求UAO。 电路如图所示，设二极管为理想的 求
D1 D2 ＋ － 15V 3k － 12V
UAO
－
＋
＋
解： 假设 1，D2均断开，则 假设D 均断开， UD1=12V>0 UD2=-3V<0 。 所以D 导通， 截止。 故得： 所以 1导通，D2截止。 故得：UAO＝0。