2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体二极管的应用

晶体二极管的应用 晶体二极管的应用 电源设备组成框图： 电 源 变压器 整流 电路 滤波 电路 稳压 电路 vi vO t vi t v1 t v2 t v3 t vO CA3040集成宽带放大器： 共集-共发-共基 组合电路差放 恒流偏置 T7、T8射随器作输出级 Av=30dB，fH=55MHz T1 VCC vi1 VEE vi2 R5 T4 T2 T3 T5 T6 vo1 vo2 R6 T7 T8 R7 R8 R9 R2 R1 T9 R3 R4 电流放大器 跨导线性环电流放大器 由图 则 化简得 改变输入输出偏置电流，即可改变电流增益。 两输入节点B1、B2均为低阻节点，故上限频率高。 T1 T2 T3 B1 B2 2IOQ iC1 iC2 iC3 iC4 二级宽带放大器 T1 iC6 VEE T2 T16 T3 T9 R1 VCC T10 T11 T12 T13 R2 T15 T14 T4 T17 T18 T5 T6 T7 T8 IE IE 2IE 2IE IN IN IN IN iC7 -iid/2 iid/2 iC2 iC3 T1 ~ T4第一级 T9 ~ T13镜像电流源 T5 ~ T8第二级 T14 ~ T18镜像电流源 电流模电路 以电压作为电路中的处理变量电压模电路。 两者主要区别：表现在节点阻抗电平的高低上。 电流放大器、跨导线性电路、开关电流电路、动态电流镜等。 低阻节点上的变量：主要表现为电流量。 以电流作为电路中的处理变量电流模电路。 高阻节点上的变量：主要表现为电压量。 利用低节点阻抗的特点，电流模电路特点： 频带宽、速度高、动态范围大、非线性失真小。 常用的电流模电路： 例2：设二极管是理想的，求VAO值。 图(a)，假设D开路，则D两端电压： VD=V1–V2= –6 –12= – 18 < 0V， 解： 故D截止。 VAO =12V。 + - D V2 V1 + - A O VAO + - 12V -6V 3K (a) + - - + D1 D2 V2 V1 + - A O VAO 3K 6V 9V (b) 图(b)，假设D1、D2开路，则D两端电压： VD1=V2 – 0= 9V > 0V， VD2=V2–(–V1)=15V > 0V 由于VD2 > VD1 ，则D2优先导通。 此时VD1= –6V < 0V， 故D1截止。 VAO = –V1 = –6V 。 （2）画输出信号波形方法 根据输入信号大小 判断二极管的导通与截止  找出vO与vI关系 画输出信号波形。 例3：设二极管是理想的，vi =6sint(V)，试画vO波形。 解： vi> 2V时，D导通，则vO=vi vi 2V时，D截止，则vO=2V 由此可画出vO的波形。 + - D V + - + - 2V 100 R vO vi t 6 2 0 vi(V) vO(V) t 0 2 6 小信号分析法 即将电路中的二极管用小信号电路模型代替，利用得到的小信号等效电路分析电压或电流的变化量。 分析步骤： 将直流电源短路，画交流通路。 用小信号电路模型代替二极管，得小信号等效电路。 利用小信号等效电路分析电压与电流的变化量。 整流电路 1.4.1 整流与稳压电路 D + - + - R vO vi 当vi> 0V时，D导通，则vO=vi 当vi 0V时，D截止，则vO=0V 由此，利用二极管的单向导电性，实现了半波整流。 若输入信号为正弦波： 平均值： VO t 0 vi t 0 vO 稳压电路 某原因VO  IZ  I  限流电阻R：保证稳压管工作在Izmin~ Izmax之间 稳压原理： VO  VR VO= VZ 输出电压： D + - + - R RL IL VI VO IZ I 1.4.2 限幅电路(或削波电路） V2<vi<V1时，D1、D2截止,vo=vi t 0 vi t 0 vO Vi V1时，D1导通、D2截止,vo=V1 Vi  V2时，D2导通、D1截止,vo=V2 由此 ，电路实现双向限幅功能。 vO vi + - D1 + - + - R D2 V1 -V2 + - 其中：V1为上限幅电平， V2为下限幅电平。 V1 -V2 -V2 V1 $