高二物理竞赛:二极管应用电路举例 课件(共12张PPT)

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高二物理竞赛:二极管应用电路举例 课件(共12张PPT)

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二极管应用电路举例
二极管应用电路举例一、整流电路[例4.3.3]分析图(a)所示的二极管整流电路的工作原理,其中二极管D的导通电压UD(on)= 0.7 V,交流电阻rD 0。输入电压ui的波形如图(b)所示。解:当ui> 0.7 V时,D处于导通状态,等效成短路,所以输出电压uo=ui- 0.7;当ui< 0.7 V时,D处于截止状态,等效成开路,所以uo= 0。于是可以根据ui的波形得到uo的波形,如图(b)所示,传输特性则如图(c)所示。电路实现的是半波整流,但是需要在ui的正半周波形中扣除UD(on)得到输出。[例4.3.4]分析图(a)所示的二极管桥式整流电路的工作原理,其中的二极管D1~ D4为理想二极管,输入电压ui的波形如图(b)所示。解:当ui> 0时,D1和D2上加的是正向电压,处于导通状态,而D3和D4上加的是反向电压,处于截止状态。输出电压uo的正极与ui的正极通过D1相连,它们的负极通过D2相连,所以uo=ui;当ui< 0时,D1和D2上加的是反向电压,处于截止状态,而D3和D4上加的是正向电压,处于导通状态。uo的正极与ui的负极通过D4相连,D3则连接了uo的负极与ui的正极,所以uo= -ui。于是可以根据ui的波形得到uo的波形,如图(b)所示,传输特性则如图(c)所示。电路实现的是全波整流。[例4.3.5]分析图示电路的输出电压uo的波形和传输特性。解:当输入电压ui> 0时,二极管D1截止,D2导通,电路等效为图(b)所示的反相比例放大器,uo= - (R2/R1)ui;当ui< 0时,D1导通,D2截止,等效电路如图(c)所示,此时uo=u-=u+= 0。据此可以根据ui的波形画出uo的波形以及传输特性,如图(d)所示。例4.3.5给出的是精密半波整流电路。为了实现精密全波整流,可以利用集成运放加法器,将半波整流的输出与原输入电压加权相加。如图所示,uo= -ui- 2uo1。当ui> 0时,uo1= -ui,uo=ui;当ui< 0时,uo= -ui。因此在任意时刻有uo= |ui|,所以该电路也称为绝对值电路。二、限幅电路[例4.3.6]二极管限幅电路如图(a)所示,其中二极管D的导通电压UD(on)= 0.7 V,交流电阻rD 0。输入电压ui的波形在图(b)中给出,作出输出电压uo的波形。解:D处于导通与截止之间的临界状态时,其支路两端电压为E+UD(on)= 2.7 V。当ui> 2.7 V时,D导通,所以uo= 2.7 V;当ui< 2.7 V时,D截止,其支路等效为开路,uo=ui。于是可以根据ui的波形得到uo的波形,如图(c)所示,该电路把ui超出2.7 V的部分削去后进行输出,是上限幅电路。[例4.3.7]二极管限幅电路如图(a)所示,其中二极管D1和D2的导通电压UD(on)= 0.3 V,交流电阻rD 0。输入电压ui的波形在图(b)中给出,作出输出电压uo的波形。解:D1处于导通与截止之间的临界状态时,其支路两端电压为-E-UD(on)= - 2.3 V。当ui< - 2.3 V时,D1导通,uo= - 2.3 V;当ui> - 2.3 V时,D1截止,支路等效为开路,uo=ui。所以D1实现了下限幅;D2处于临界状态时,其支路两端电压为E+UD(on)= 2.3 V。当ui> 2.3 V时,D2导通,uo= 2.3 V;当ui< 2.3 V时,D2截止,支路等效为开路,uo=ui。所以D2实现了上限幅。综合uo的波形如图(c)所示,该电路把ui超出 2.3 V的部分削去后进行输出,完成双向限幅。

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