“断路法”分析二极管电路工作状态-4-例-文章-基础课-模拟电

“断路法”分析二极管电路工作状态-4-例-文章-基础课-模拟电

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二级管不是线性元什，对其构成的鼙流、限幅、续流保护、低压稳压、门电路等电路进行分忻时可以采用二极管的理想模型( 正向导通时视为短路，反向截止时视为开路) 或恒压降馍型( 止向导通时视为恒压源，反向截止时视为开路) ，还可以采用折线模型( 正向导通时视为恒压源串联一小电阻，反向截止时视为开路) 。不管采用哪种等效模型，关键在于分忻出二极管在电路中的上作状态到底处于正向导通还是处于反向截止．当电路中有多个二极管或有交流信号时二极管的工作状态并不能很直观地判断出来。

本文所述“断路法”能快速判断出二极管的工作状态，其核心思想是先将昕有二极管从电路中断开，分折这种情况下各二极管的正向压降：例如，理想模犁时正向压降大于零时二极管导通，否则截止。若电路中有多个二极管，断路时正向压降最高的二极管优先导通，再把已分忻出导通的二圾管放回电路，重新分忻其他二圾管断路时的正向压降( 依旧遵循正向压降最高的优先导通) ，直到所有二极管状态分析完。对有交流信号时二极管的工作状态，同样的分析过程要用在

不同的电压值范围。下面以几个例题来说明该方法的陵用( 二极管工作状态分析采用理想模型) 。

【例1] 判断图1 中二极管的状态并求P 点电位。

图1 是只有一个_ 二极管的情况。按“断路法”进行分析，先将二极管从电路中断开，断开后，左(N) 、右(P) 各自构成独立的回路。N 点电位为2k Ω电阻上的压降加5k Ω电阻上的压降：

VN=-10x2 ／20 十15x5 ／30=1 ．5(V) ；P 点电位为10k

Ω电阻上的压降：VP=15x10/150=1(V) ，可知二极管D 承受的正向压降UPN=-O ．5V ，故该二极管截止(P 点电位为1V) 。

【例2 】求图2 中N 点电位( 已知V1=5V ，Vz=3V) 。

图2 是有两个二极管的情况( 为门电路) 。先将二极管D1 、D2 都断开，这时，A 点电位VA=V1=5V ；B 点电位VB=V2=3V ；N 点电位VN=OV ，则D1 承受的正向压降UAN=5V ；D2 承受的正向压降UHN=3V ，D1 承受的正向压降更大，故其优先导通，将其放回原电路后相当于短路( 如图3) ，这时N 点电位变为VN=V1 x9 ／10=4 ．5V ；D2 承受的正向压降

UBN=3V-4 ．5V=-1 ．5V( 为负) ，故D2 截止，收回原电路后相当于断路( 如图3) ，所以N 点电位为4 ．5V 。

【例3 】求图4 中的输出波形uo( 已知输入ui=10sin ωtV) 。

图4 是有交流信号的情况( 为双限幅电路) 。先找出需分别进行分忻的电压值范围：同样按“断路法”，断开D1 、D2 ，这时VA=ui10sin ωtV ，VlF5V ，Vc= －3V( 以交流负极为参考点) ，所以，若ui>5V ，则D1 承受正压；若ui<5V ，则D1 承受负压；若ui<-3V ，则D2 承受正压。若ui>-3V ，则D2 承受负压，故综合得到：ui>5V 时，D1 承受正压，D2 承受负压；一3V

D1 、D2 状态的分析。以ui< 一3V 这一电压范围为例．这时D2 承受正压导通，将其放回电路后相当于短路，则VA 为-3V ，这样D1 承受的正向压降为-8V ．放回电路后依旧为截止，则输出

UO=-3V ；同理，当-3V

uo=ui ；ui>5V 时D1 导通，D2 截止；uo=-5V ，再据此即可画出输出uo 的波形。

【例4 】求图5 中的输出波形uo 与输入波形ui 的关系。

图5 也是双限幅电路，同样先找出需分别进行分析的电压值范围。按“断路法”断开D1 、D2 后，VA=ui ，VB=20V ，

Vc=80V( 以电源负极为参考点) 。根据UAB>0 ，UCB>0 时，

D1 、D2 承受正压，得出输入电压需分为：ui>20V(D1 、D2 均承受正压) ；ui<20V(D1 承受负压、D2 承受正压) 二段来分别进行D1 、D2 实际状态的分析：1 ．当ui<20V 时，D2 承受正压．D1 承受负压，：D2 导通后，等效电路如图6 ，

VB=100x(80-20) ／300+20=40V ，而ui<20V ，故D1 放回后依旧截止；2 ．当ui>20V 时，断路时D1 、D2 均承受正压。这时需分析哪个承受的正压更大，会优先导通：1) 由于断路时D2 承受的正向压降UCB 为60V, 当ui>80V 断路时UAB 大于UCB 故D1 优先导通，导通后B 点电位等于A 点且大于

80V ．所以D2 截止。2) 当ui<80V 时，断路电压UAB 小于UCB 故D2 优先导通，等效电路依旧如图6 ，VB=40V ，这时D1 导通还是截止，取决于ui ，若ui<40V ，则D1 截止；若ui>40V ，则D1 导通。

综上所述可以得到：若ui<40V ，D1 截止，D2 导通，uo=40V ；当40V80V ，

D1 导通，D2 截止。uo=80V 。据此画出输出u0 与输入ui 的波形如图7 。由图7 可知它将输入ui 的大于80V 及小于40V 的值截平以后输出，故为双限幅电路。