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將直流量和交流量疊加得到總量固相萃取儀

時間:2020-04-18     瀏覽:28

,可得橫軸截點 *(!"( *,$);令 $’ )$,得 !’) %’’ -’ )!"( * !$$ ! ) !( ./,可得縱軸截點 +($,!( ./)。連接點 *、+,便得直流負載線,與 伏安曲線 ()交于 ,點,如圖 !" #" !$(+)所示。 (()讀 ,點坐標值得 -0)$"1 *,.0 )2" $ ./,即為二極管的工作電壓和 電流值。 (#)求二極管電阻。固相萃取儀,該電路中二極管工作于直流狀態,因此所呈現的電阻 稱為直流電阻,常用 ’ ’ 表示,由圖 !" #" !$(+)可得 -0 $"1 ’ ’ "" ! ) !3$ ! .02 / !$ &# #$ %!二極管基本應用電路及其分析方法0# !!顯然, !" 即為直線 "#斜率的倒數,其值與 #點有關, #點越高, !" 越小。 我們看到,管子的工作電壓和電流確定


后,就在特性曲線上對應地確定了一 個點,這就說明特性曲線上的點反映了管子的工作情況,故稱之為工作點。上例 的 #點反映了管子的直流工作情況,稱為直流工作點,它所對應的電壓、電流值 稱為直流工作點參數。分析電路的直流工作情況的過程稱為直流分析。 二、二極管電路的交流圖解分析 圖 #$ %$ ##(&)所示電路中既含有直流電源,又含有信號源,這種情況在電子 電路中經常遇到。由圖可得二極管的負載方程為 $"’ %"" ( $)* &" !,當 $) ’+ 時,可畫出負載線 ’(,如圖 #$ %$ ##(,)所示,得工作點 #;設 $)’ ))-)./ !*,))很 小,則當 $) 時,( %"" +)負載線的斜率 ’ ))- 負載線的橫軸截點變為 ’ 0( ))- ,, 與直線 ’(的相同(為 “ *# +!”),故可畫出負載線 ’ 0 (0,并得工作點 #0;當$)’ * ))-

 時,負載線的橫軸截點變為 ’ #* ))- , ,故可畫 ( %"" +)但負載線斜率不變, 出負載線 ’ # (# ,并得工作點 ## 。因此當 $) 變化時,工作點在 #0 和 ## 之間移 動,二極管電壓 $" 和電流 &" 也發生相應變化。由于 ))- 很小,故線段 #0 ## 很 短,近似為直線,所以當 $) 為正弦波時, $" 和 &" 也按正弦規律變化。當 $) ’+ 時, $"’ )1;當 $) 達到峰值 ))- 時, $" 也達到峰值;當 $) 達到谷值 * ))- 時, $" 也 達到谷值,因此可畫出 $" 的波形,如圖 #$ %$ ##( ,)所示, $" 可表示為 $"’ )1( $2’ )1( )2-)./ !*,其中 $2 為在信號源作用下所產生的二極管交流電壓, )2- 為 其幅值。同理可畫出 &" 對應的波形,并表示為 &"’ ,1( &2’ ,1( ,2-)./ !*,,2- 為 二極管的交流電流幅值。這種分析電路在信號作用下工作情況的過程稱為交流 分析。 當電路中有信號時,電路各處的電壓、電流都處于變動狀態,稱之為動態,所 以交流量也稱動態量,交流分析也稱動態分析。而當電路中沒有信號(即信號 為零)時,電路各處的電壓、電流都是不變的直流量,稱之為靜止狀態,簡稱靜 態,所以直流量也稱靜態量,直流工作點也稱靜態工作點,直流分析也稱靜態 分析。 綜上


分析,對于既含有直流電源、又含有交流小信號源的電路,可總結如下: (#)器件的工作電流和工作電壓均由直流量和交流量疊加而成,所以這類 電路可這樣分析:首先進行直流分析求出直流量,其次進行交流分析求出交流 量,然后進行綜合,將直流量和交流量疊加得到總量。這也是分析模擬電路時經 常采用的方法。 (0)當圖 #$ %$ ##( &)電路中的 #點位于伏安曲線彎曲處,其圖解如圖 #$ %$ #0所示。由圖可見,由于伏安曲線的非線性,二極管電流和電壓會產生失 真,因此,為了獲得好的電路性能,需設置合適的直流工作點。直流工作點是電 子電路中的一個重要問題。 ’’第 !章$半導體二極管及其電路分析 圖 !" #" !!$二極管電路的交流圖解分析 ( %)電路圖 $( &)交流圖解 圖 !" #" !’$直流工作點不合適引起信號失真 三、二極管電路的小信號模型分析法 由于在小信號作用下,二極管的工作點在 !點附近的很小范圍內移動,所 用到的伏安特性近似為一段直線,(可用 !點處的切線近似),因此二極管對小 信號的作用可等效為一電阻,稱為二極管在 !點處的動態電阻或交流電阻,用 " ( 表示,其表達式為 #$ %1二極管基本應用電路及其分析方法 ’% !#" !! " (#$ %$ %) !$" % 顯然, !! 即為 %點切線斜率的倒數,如圖 #$ %$ ##(&)所示。根據二極管的伏安特


 性方程[式(#$ ’$ #)]可求得 !! ! & ’ ) ( (#$ %$ *) 式中, ’ ) 為二極管的靜態工作點電流, &( 為溫度電壓當量,室溫下 &( !’+ ,-。 該式說明,二極管的動態電阻 !! 與靜態工作點有關, ’ ) 越大, !! 越小。 !! 通常很 小,例如 ’ ) .’ ,/時,室溫下 !! .#% !。 在分析小信號作用下電路的動態工作情況時,可將二極管用 !! 來等效,即 用圖 #$ %$ #%(0)所示的電路模型來替代二極管,此模型稱為二極管的小信號模 型(又稱微變等效電路)。這樣,可得到圖 #$ %$ ##( 0)所示電路的小信號等效電 路,如圖 #$ %$ #%(&)所示,利用它就可求得二極管的交流電流 $! 和交流電壓 #! 。 這就是小信號模型分析法。 圖 #$ %$ #%1二極管電路的小信號模型分析法 (0)二極管的小信號模型 1(&)圖 #$ %$ ##( 0)所示電路的小信號等效電路 例 !" #" $%圖 #$ %$ #*(0)所示為硅二極管低電壓穩壓電路,輸入電壓 &2 為 #3 -,試分析當 &2 變化 4# -時輸出電壓 &5 的相應變化量和輸出電壓值。 解:(#)靜態分析:求 &2 為 #3 -時的輸出電壓 &5 和二極管靜態電流 ’ ) 。 由圖 #$ %$ #*(0)可知,二極管正偏導通,二極管壓降 &) ! 3$6 -,因此 二極管靜態工作電流為 &5 "&) ! 3$6 # 3 ( 3) 6 ’ ) " ,/ .%$#,/ % 1(’)動態分析:求 &2 變化 4# -時輸出電壓 &5 的相應變化量 "&5 。 當 &2 變化 4# -時,相當于給 #3 -的直流電源串接一個變化范圍為 4# 的 信號源,如圖 #$ %$ #*(&)所示,該圖的小信號等效電路如圖 #$ %$ #*( 7)所示。 由于二極管的動態電阻 !! 為 -$第 !章%半導體二極管及其電路分析 圖 !" #" !$%低電壓穩壓電路 ( &)電路圖 %( ’)!( 產生波動時的等效電路 %( ))小信號等效電路 !+ -. " * ## ! ! /0 #1 ! $ #" ! 因此 "!2 #" * ·" , !( # /" #1’( ( !4)

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