vo t
9
二极管半波整流
第 3章 二极管及其基本电路
正弦波信号原来是双方向的，现在经过二极管这个电路输 出变成单方向的，而且这个电方向取的是输入一半的波形， 所以叫做半波整流电路
ui
t uo t
这个电路有什么用处？这是后面要介绍的直流稳压电源里 面的一部分电路，我们知道直流电源输入都是220V，要变成 直流第一步就要把双方向的变成单方向的，这就是整流的过程。 10
D
iD
＋
R
例3.4.6 在图（a)所示的二极管 电路中，VDD 5V
R 5k
R
例:一限幅电路如图所示，二 极管为硅二极管，
+
+
R 1k VREF 3V
分别用理想模型和恒压降模型求 解以下两问：
vI

D
VREF
vo

(a)限幅电路
vI 0V、 4V、 6V （2） vI 6 sin t
（1）
求相应的输出电压
vo的值 绘出相应的输出电压 vo的波形
26
第 3章 二极管及其基本电路
1） 整流电路
例1：二极管基本点路如图所示，已知Vs为正弦波。利用 二极管理想模型，绘出Vo的波形。
解：由于Vs的值有正有负，当Vs为正半周时，二极管正向偏置，此 时二极管导通，Vo=Vs. 当Vs为负半周时，二极管反向偏置，此时二极管截止，Vo=0。 vi 该电路称为半波整流电路。
t
vs RL vO
二极管并联上限幅电路波形关系
15
第 3章 二极管及其基本电路
设０＜Ｅ＜Um(输入峰值电压）, 则限幅电平为＋Ｅ。 当uｉ＜Ｅ, 二极管截止, uo＝uｉ；
并联二极管上限幅电路
二极管并联上限幅电路波形关系
16
第 3章 二极管及其基本电路
当uｉ＞Ｅ, 二极管导通, uo＝Ｅ。波形图如图 (ｂ)所示。
并联二极管上限幅电路
二极管并联上限幅电路波形关系
17
第 3章 二极管及其基本电路
设-Ｕm＜Ｅ＜０,
如果uｉ＞Ｅ, 二极管导通, uo＝Ｅ。 则限幅电平为-E.
并联二极管上限幅电路
二极管并联上限幅电路波形关系
18
第 3章 二极管及其基本电路
设-Ｕm＜Ｅ＜０, 如果uｉ＜Ｅ, 二极管截止, uo＝uｉ；波形图如图 (ｃ)所示。
VI
iD
－
VI
iD m A
VDD R
vD
＋
＋
D
vo
－
－
iD
ID
Q
Q'
Q"
由于某种原因，入电网电压波 动引起直流电源电压VI产生 波动，这个波动分量用ΔVI表 示，波形是任意的，它与VI串 联共同作用于R（限流电阻） 和二极管D相串联的支路如图。 电路中VI 、R和二极管D共同 确定电路的静态工作点。当波 动电压增量ΔVI出现之后，电 路中的电流和二极管电压亦产 生相应的增量，
第 3章 二极管及其基本电路
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1. 二极管V- I 特性的建模
2. 恒压降模型
当二极管导通后，其管压降认 为是恒定的，且不随电流而变， 典型值为0.7V(硅管）。
4
第 3章 二极管及其基本电路
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1. 二极管V- I 特性的建模
vD V
工作点将在 Q' 和 Q" 之间移动。 二极管电压和电流变化为 vD和
6
0
VD
VDD Vm VDD VDD Vm
iD
v D
第 3章 二极管及其基本电路 由上看出，在交流小信号的作用小，工作电沿V-I特性曲线，在静态工作 点Q附近小范围被变化，此时可把二极管V-I 特性近似为以Q点为切点的 一条直线，斜率的倒数就是小信号模型的微变电阻，如图。
R
+ +
（1）理想模型电路如图(b)所示
当vI 0V时 二极管截止
D
VREF
vI

vo

vo vI 0
当vI 4V时 二极管导通
vo vREF 3V
(b)理想模型电路
R +
vo vREF 3V 恒压降模型电路如图(c)所示
+
当vI 6V时 二极管导通
D
当vI 0V时 二极管截止
求 vI 1和vI 2 的值不同组合情况下，输出电压vo 的值。
Vcc
5V
当vI 1和vI 2为0V或5V时，
D1
＋
4.7 k
vI 1
D1 D2
vo
vI 1
－
＋
D2
5V
＋
vI 2
vI 2
Vcc
vo
－
解： 当 vI 1 0V vI 2 5V
D1为正向偏置
30
D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于 反相偏置，故D2截止。
第 3章 二极管及其基本电路
4. 开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性以 接通或断开电路，这在数字电路中得到广泛的 应用。 在分析这种电路时，应当掌握一条基本原则， 即判断电路中的二极管处于导通状态还是截止 状态。
29
第 3章 二极管及其基本电路
例：二极管电路如图所示。利用二极管理想模型求解：
并联二极管上限幅电路
二极管并联上限幅电路波形关系
19
第 3章 二极管及其基本电路
Ｅ＝０V, 限幅电平为０V。 uｉ<０时二极管导通, uo＝０V； ui>０V, 二极管截止, uo＝uｉ。波形如图所示。
ui t
uo t
并联下限幅电路
20
第 3章 二极管及其基本电路
如果０＜Ｅ＜Um, 则限幅电平为＋Ｅ。 uｉ<Ｅ, 二极管导通, uo＝Ｅ。 uｉ>Ｅ, 二极管截止, uo＝uｉ；波形图如图 (ｂ)所示。
0
VD VDD
vD V
解：
iD
VDD vD 1 1 vD VDD R R R
(b)
2
第 3章 二极管及其基本电路
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1. 二极管V- I 特性的建模
1. 理想模型 a. 伏安特性 b. 电路符号 理想特性 iD uD
O
实际特性
+
iD
uD
–
在正向偏置时，其管压降为0， 而当二极管处于反相偏置时，认 为它的电阻为无穷大，电流为零。 3
4. 小信号模型
iD
vD
在图中串联一个交流信号源 v s
当
v s＋
D
－
vs 0
电路处于静态工作状态 静态工作点Q（VD ，ID ）
+
VDD Vm R
v DD
VDD Vm R
iD m A
VDD R
当 vs Vm sin t
iD
ID
Q Q"
Q'
VDD vD 1 1 iD vD (VDD vs ) R R R
vD V
VDD Vm VDD VDD Vm
0
VD
iD I D iD vD VD vD
vo vD VD
ΔVI引起的 vo的波动很小
v D
输出电压可以保持基本稳定。V-I特性曲线越陡，微变电阻rd越小，稳定性 32 也越好。
第 3章 二极管及其基本电路
6. 小信号工作情况分析
限幅电路如图所示。改变Ｅ值就可改变限幅电平。
并联二极管上限幅电路
13
第 3章 二极管及其基本电路
Ｅ＝０V, 限幅电平为０V。uｉ＞０时二极管导通, uo＝０V.
并联二极管上限幅电路
二极管并联上限幅电路波形关系
14
第 3章 二极管及其基本电路
ui＜０V, 二极管截止, uo＝uｉ。
并联二极管上限幅电路
第 3章 二极管及其基本电路
3.4 二极管的基本电路及其分析方法
在电子技术中，二极管电路得到广泛的应用。本节重
点介绍采用简化模型，分析几种基本的二极管电路。
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非 线性电路的分析方法，相对来说比较复杂，因而图解分析 发则较简单，但是前提条件是已知二极管的V_I特性曲线。
第 3章 二极管及其基本电路
5. 低电压稳压电路
利用二极管的正向压降特性，可以获得较好的稳压性能。
VI
设低电压稳压电路如图。合理选取 电路参数，对于硅二极管，可以获 得输出电压近似等于0.7V，若采用 几只二极管串联，则可获得1V以上
iD
R
vD
＋
vo
D
－
的输出电压。
31
第 3章 二极管及其基本电路 R ＋
入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时 , 输出电压
保持不变, 这就是限幅电路。 通常将输出电压uo开始不变的电压值称为限幅电平,当 输入电压高于限幅电平时 , 输出电压保持不变的限幅称为 上限幅；当输入电压低于限幅电平时 , 输出电压保持不变 的限幅称为下限幅。
12
第 3章 二极管及其基本电路
3
4
t
对于理想模型，
当vI VREF
vo vI
当vI VREF
vo V
vI

2
3.7 0
vo VREF 3V 波形如图(a)
3
4
t
对于恒压模型， 当vI VREF VD
vo vI
当vI VREF VD
vo VREF VD 3.28 7V