2022-2023学年高二物理竞赛课件：物理模型分析法应用举例

物理模型分析法应用举例 物理模型分析法应用举例 电路如图，R = 1kΩ，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输出电压vO的波形。 限幅电路(保留一部分波形，擦除另一部分) 2．模型分析法应用举例（3）限幅电路 电路如图，R = 1kΩ，VREF = 3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时，绘出相应的输出电压vO的波形。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 已知输入是幅度为6v的正弦波，要求画出输出波形。 解：分水岭将输入波形分成N部分，哪部分保留呢？ D1,D2管均截止时，输出电压=输入电压，即保留了输入电压波形。-3<vi<3 所以，问题关键就是什么时候没有保留？ 很明显，就是D1或D2管导通的时候。 只有三种可能： 仅D1管导通---vi>3 仅D2管导通---vi<-3 D1,D2管均导通---此情况在本电路中无法实现。 vi>3 时D1管导通使得vo强行下拉到3V,高于3V的输入波形部分被导通D1管强行压平至3V。 vi<-3时D2管导通使得vo强行上拉到-3V,低于-3V的输入波形部分被导通D1管强行压平至-3V。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2．模型分析法应用举例 （4）开关电路 电路如图所示，求AO的电压值 先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。 阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。 所以，AO的电压值为-6V。 直流电路中含2个二极管，求A点电位Va 方法是一样的： 刚拿到题目，就引入假设法。假设D1D2管均截止，评估电路中二极管两端的电位。 本题中两个D管并行同向排列，所以，存在着竞争关系。 如果两D管同时承受正向电压，则承受正向电压大的一方导通速度快，率先完成导通。 假设D1D2管均截止，则vp1=vp2=12V；vn1=0V；Vn2=-6V,所以，D1管承受12V的正压，D2管承受18V的正压，优先导通，成为一条导线。输出端电位被嵌位在-6V. D1管尽管开始正向导通，但速度慢。在va=-6V后，D1管由承受正压突然变为承受反压，D1管被截止，起隔断作用。 仍然是假设D管断开，在D管断开情况下求VA和VB。 2．模型分析法应用举例 （6）小信号工作情况分析 图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinwt V。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。 直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。 9 动画先播放开头，然后停住分析可能将要发生的变化，再播放动画。 例：二极管构成的限幅电路如图所示，R＝1kΩ，UREF=2V，输入信号为ui。 (1)若 ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压uo 解：（1）采用理想模型分析。 采用电压源模型分析。 （2）如果ui为幅度±4V的交流三角波，波形如图（b）所示，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。 解：①采用理想二极管 模型分析。波形如图所示。 0 -4V 4V ui t 2V 2V uo t 0 2.7V uo t 0 -4V 4V ui t 2.7V ②采用恒压模型分析，波形如图所示。 $