3.4二极管的基本电路及其分析方法

晶体二极管电路的分析方法
R + VDD D
分析方法有： 分析方法有：
1.数学模型：计算机求解 数学模型： 数学模型 2.伏安特性曲线：图解分析法 伏安特性曲线： 伏安特性曲线 3.简化电路模型：电路分析方法 简化电路模型： 简化电路模型 4.外加微小增量的响应：小信号电路模型 外加微小增量的响应： 外加微小增量的响应
5V
3V
D2
二极管电路分析方法—例3 二极管电路分析方法 例
例3 把对称三角波分别加到下
图的输入端， 图的输入端，已知
VD = 0.7V ,
画出各电路输出端的波形。 画出各电路输出端的波形。
D1 D2
+
Vi R VO
Vo
0.7V 0 -0.7V
Vo
t
0.7V 0 -0.7V
t
二极管应用电路分析—整流电路 二极管应用电路分析 整流电路
3V
D2
二极管电路分析方法—例2 二极管电路分析方法 例
（3）当VA=3V，VB=0时 ） 时 设D1、D2截止，则等效电路为 截止， 由电路， 由电路，有 VD1=3-(-5)=8>0 VD2=0-(-5)=5>0 优先导通， 则D1优先导通，电路可等效为
3V D1 3V VD1 VD2
R 5V
二极管电路分析—例8 二极管电路分析 例
解：
① VA<25V, 即VI<25V 时, D1 、 D2均截至 均截至, VO＝25V 增长使V ② 当VI增长使 A=100V 导通， 临界导 时, D1导通， D2临界导 通状态， 通状态，此时有
VI − VA VA − 25 = 100 200
0V A
晶体二极管电路的图解分析方法
R + VDD D + VDD R I + V + V I D
步骤： 步骤：
1.将二极管从电路中分离出来 将二极管从电路中分离出来 2.写出各自的回路方程 写出各自的回路方程 管外电路方程： 管外电路方程：V = VDD − IR 二极管伏安特性方程： 二极管伏安特性方程：I = f (V ) 3.作各自的特性曲线，交点即 作各自的特性曲线， 作各自的特性曲线 为解。 为解。
rd
id
+
R
（2）交流分析 ）
+
vs
+ vd -
VT 26 微变电阻 rd = = ≈ 30Ω = 0.03kΩ I D 0.86 R 5 vo = × vs = × 0.1 sin ωt R + rd 5 + 0.03
vO
-
= 0.0994sinωt(V)
总输出电压为： 总输出电压为： v O = VO + v o = 4.3 + 0.0994 sin ωt (V )
二极管电路分析—例8 二极管电路分析 例
图示电路中， 例8：图示电路中，已知二极管的 试画出V 变化的传输特性。 试画出 O随VI变化的传输特性。
可忽略
VD = 0.7V , RD = 100Ω
A
D2 + VDD1 100V D1 R2
200k
分析： 分析：
通，何时截至？ 何时截至？
R1
① D1、D2的何时导
I
VDD R
IQ
Q
O
VQ
V DD V
晶体二极管电路简化分析方法（ ） 晶体二极管电路简化分析方法（1）
确定管 子的工 子的工 作状态 根据工作状 态用不同的 模型代替二 模型代替二 极管 在等效后的 线性电路中 线性电路中 作相应的分 析
导通
+ + + +
D D + D +
Vth
截止
-
VD
-
-
-
rD
B1 B2
D1 D2
VAB1 = VA − VB1 = 15 − 0 = 15V VAB2 > VAB1 > VD
VAB2 = VA − VB2 = 15 − (−10) = 25V
②、由
A
+ 10V + R + 15V
得， D2管优先导通 优先导通
VO
-
VA = −10 + VD = −9.3V
③、重复步骤① 重复步骤① 得， D1管截至 截至
限幅电路又称消波电路， 限幅电路又称消波电路，是用来 又称消波电路 限制输出信号电压范围的电路 。 VIH：上门限电压 VIL：下门限电压
二极管构成的限幅电路—例 二极管构成的限幅电路 例5
R
VIH = V1 + VD
D1 + V1 D2
+
vI
+
vO
VIL = − (V2 + VD )
vO VIH VIL
D2
V0
R D1 V0 5V
此时， 此时，V0=3V D2截至
D2
结论： 导通， 截止。 结论：D1导通，D2截止。
二极管电路分析方法—例2 二极管电路分析方法 例
（4）当VA=0，VB=3V时 ） 时
R
同理可得： 截止， 导通。 同理可得：D1截止，D2导通。 所以， 所以，V0=3V
D1 V0
O VIH
V2 +
-
-
-
导通， 截止， 当vI>VIH ， D1导通，D2截止，vo＝VIH 导通， 截止， 当vI<VIL，D2 导通，D1截止，vo＝VIL 当VIL<vI<VIH，D1、D2均截止，vo＝vI 均截止，
vI VIL
二极管应用电路分析—开关电路 二极管应用电路分析 开关电路
例6：二极管开关电路如图所示，利用二极管的理 ：二极管开关电路如图所示， 想模型求解：当vI1和vI2为0或5V时，求vI1和vI2的值 想模型求解： 或 时 不同组合情况下，输出电压v 的值。 不同组合情况下，输出电压 o的值。
== V
th
+ IrD
反向饱和电流= 反向饱和电流=0
反向饱和电流= 反向饱和电流=0
三、晶体二极管小信号电路模型
iD I
V = VD + ∆V , I = I D + ∆I
Q(VD , I D ) ，为静态工作点
ID
Q
rd
vD
则，增量电阻
∆V ∂V rd = = ∆I ∂I
O
VD
V
Q
rD 是二极管特性曲线上工作 点Q 附近电压的变化与电流
-
VAB1 = VA − VB1 = −9.3 − 0 = −9.3V < VD
VO = VA = −9.3V
二极管电路分析方法—例2 二极管电路分析方法 例
二极管D1、D2的状态，并求V0的值。
D2
R 5V
D1 U0
例2：图示电路中，分析当VA与VB分别为0与3V的不同组合时， VD1
VD2 D1 VA V0 R 5V
VCC = 5V
vI1 0V
vI2 0V 5V 0V 5V
vo 0V 0V 0V 5V
D1
4.7 kΩ
vI1 vI2
D2 R
vo
0V 5V 5V
二极管小信号工作情况分析
图中， 例7：图中， VDD = 5V , R = 5kΩ， 二极管采用恒压降模型 ， VD = 0.7V，vs = 0.1sin ωt (V )
（2）当VA=VB=3V时 ） 时 设D1、D2截止，则等效电路为 截止， 由电路， 由电路，有 VD1=3-(-5)=8>0 VD2=3-(-5)=8>0
D1 3V 3V VD1 VD2
R 5V
D2
V0
R
处于导通状态， 则D1、D2处于导通状态，电路可等效为
3V
D1 V0
5V
所以， 所以，V0=3V
+
vs
D
iD
+
R
+ vD -
-
的交流量和总量。 求输出电压 vO 的交流量和总量。VDD
vO
-
解：（ ）直流分析ຫໍສະໝຸດ ：（1）ID = V DD − V D 5 − 0.7 = = 0.86mA R 5kΩ
VDD
D
ID
VD
R
+
VO = I D R = 0.86mA × 5kΩ = 4.3V
VO
-
二极管小信号工作情况分析
-
晶体二极管电路简化分析方法（2） 晶体二极管电路简化分析方法（ ） 如何判断二极管的工作状态
1、假设二极管断开，求其两端的电位差 ∆V 、假设二极管断开， 2、 2、 若 若
∆V > VD
，则二极管导通，其两端的电压为 VD 则二极管导通， ，二极管截至，其所在支路开路。 二极管截至，其所在支路开路。
3.4 二极管基本电路及其分析方法
学习要领： 学习要领： 在掌握晶体二极管的外特性——单向导 在掌握晶体二极管的外特性 单向导 电性的基础上熟练掌握简化电路分析方法 的基础上熟练掌握简化电路分析方法。 电性的基础上熟练掌握简化电路分析方法。
一、晶体二极管数学模型
伏安特性曲线： 伏安特性曲线： 为晶体二极管的曲线 模型，一般实测得到。 模型，一般实测得到。 数学模型： 数学模型： 理想指数模型： 理想指数模型：
+
-
-
VO + VDD2 25V
-
-
二极管电路分析—例9 二极管电路分析 例
例9：如图所示电路，已知 ：如图所示电路，
I Q = 0.93mA, R = 10kΩ, ∆VDD = sin 2π × 10t (V ) 求△V