電路模型電子與信息工程課件

1、上一節(jié)知識(shí)點(diǎn)回顧二極管具有單向?qū)щ娦?2陰極陽極導(dǎo)通、截止、反向擊穿 3.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法3.4 二極管基本電路及其分析方法例3.4.1 電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流iD 。 解：由電路的KVL方程，可得 即 是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線 。Q的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。Q點(diǎn)稱為電路的工作點(diǎn)。3.4.1 簡單二極管電路的圖解分析方法1.二極管V-I 特性的建模 將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極管特性的等效模型。（1）理想模型 （a）V-I特性 （b

2、）代表符號(hào) （c）正向偏置時(shí)的電路模型 （d）反向偏置時(shí)的電路模型 在實(shí)際電路中,當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí),利用此法是可行的。 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法（2）恒壓降模型（a）V-I特性 （b）電路模型 （3）折線模型（a）V-I特性 （b）電路模型 典型值是0.7V，只有當(dāng)二極管的電流iD近似等于或大于1mA時(shí)才是正確的。Vth約為0.5V； 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法（4）小信號(hào)模型（a）V-I特性 （b）電路模型（1）整流電路（理想模型）不適合對小信號(hào)進(jìn)行整流（100）精密整流器 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法電路圖vs和vo的波形半波整流電

3、路（2）限幅電路 電路如圖，R = 1k，VREF = 3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI = 6sint V時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法（3）開關(guān)電路（理想模型）電路如圖所示，求AO的電壓值解：先斷開D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位， 即O點(diǎn)為0V。 則接D陽極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽極電位高于陰極電位，D接入時(shí)正向?qū)?。?dǎo)通后，D的壓降等于零，即A點(diǎn)的電位就是D陽極的電位。所以，AO的電壓值為-6V。 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法1.在開關(guān)電路中，利用二極管的單向?qū)щ娦砸越油ɑ驍嚅_電路。2.在分析這

4、種電路時(shí)，即判斷電路中二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)還是截止?fàn)顟B(tài)，應(yīng)掌握一條基本原則：可以先將二極管斷開，確定零電位點(diǎn)，然后觀察（或經(jīng)過計(jì)算）陽、陰兩極間是正向電壓還是反向電壓，若是前者則二極管導(dǎo)通，否則二極管截止。3.如果有多個(gè)二極管，則正向電壓最大者優(yōu)先導(dǎo)通，導(dǎo)通后壓降為0，對其他的二極管兩端的電壓可能產(chǎn)生影響。開關(guān)電路（4）低電壓穩(wěn)壓電路 例：在如圖所示的低電壓穩(wěn)壓電路中，直流電源電壓 V的正常值為10V，R=10k,當(dāng) V變化1V時(shí)，問相應(yīng)的硅二極管電壓(輸出電壓)的變化如何？利用二極管的正向壓降特性（恒壓模型和小信號(hào)模型） 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法I=+dIDVDIrd解：(1)

5、當(dāng)V的正常值為10V時(shí)，利用二極管恒壓降模型有 VD0.7V， 由此可得二極管流過的電流為(2)在此Q點(diǎn)上，(3)按題意，V有1V的波動(dòng)，它可視為峰-峰值為2V的交流信號(hào),則VD(峰-峰值) 由此可知，二極管電壓VD的變化為2.79mv。思考：如何獲得1.4、2.1的穩(wěn)定電壓？低電壓穩(wěn)壓電路（5）小信號(hào)工作情況分析圖示電路中，VDD = 5V，R = 5k，恒壓降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinwt V。（1）求輸出電壓vO的交流量和總量；（2）繪出vO的波形。 3.4.2 二極管電路的簡化模型分析方法 直流通路（靜態(tài)）、交流通路（動(dòng)態(tài)）等概念，在放大電路的分析中非常重要。 3.5

6、.1 齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)1.符號(hào)及穩(wěn)壓特性利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)。3.5 特殊二極管最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin2. 穩(wěn)壓電路（分流穩(wěn)壓器、并聯(lián)式穩(wěn)壓電路）正常穩(wěn)壓時(shí) VO =VZ常用：專用穩(wěn)壓 集成電路為限流電阻，它的作用是使電路有一個(gè)合適的工作狀態(tài)，并限定電路的工作電流。在保證穩(wěn)壓管可靠擊穿情況下，盡可能選擇較大的阻值。3.5.1 齊納二極管例3.5.2設(shè)計(jì)一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，作為汽車用收音機(jī)的供電電源。已知收音機(jī)的直流電源為9，音量最大時(shí)需供給的功率為0.5。汽車上的供電電源在1213.6之間波動(dòng)。要求：1

7、、選用合適的穩(wěn)壓管（ IZmin 、IZmax、 VZ 、 PZM ） 2、合適的限流電阻（阻值、額定功率）。汽車用收音機(jī)汽車電源解：依題意， V VZ 9，選用2CW107。 IZmax(13.69)/47=98mA 100 mA，此穩(wěn)壓管選擇合適。 IZmin 5， IZmax100 IO0.5/9=56mA 盡可能選擇較大的值，最壞情況下仍能保證可靠擊穿。取標(biāo)稱值47。 PR = VR 2 /R= (13.69)2/47=0.45W為安全和可靠起見，以選用47、1的電阻為宜。（a）符號(hào) （b）結(jié)電容與電壓的關(guān)系（縱坐標(biāo)為對數(shù)刻度） 結(jié)電容隨反向電壓增加而減小，可用于無線接收機(jī)中的自動(dòng)調(diào)諧，電視機(jī)頻道選擇等。3.5.2 變?nèi)荻O管（a）符號(hào) （b）正向V-I特性1.開關(guān)速度快2.低的正向偏置電壓0.3-0.53.常用于型晶體管集電結(jié)的抗飽和鉗位。4.反向擊穿電壓比較低，反向漏電流比PN結(jié)二極管大。3.5.3 肖特基二極管1. 光電二極管 正向偏置時(shí)相當(dāng)于太陽能電池。砷化鎵材料3.5.4 光電子器件2. 發(fā)光二極管注意：不同顏色發(fā)光管導(dǎo)通后電壓。91表3.5