“断路法”分析二极管电路工作状态 4 例-文章-基础课-模拟电
模拟电子技术二极管典型例题讲解
【例1-1】分析图所示电路的工作情况，图中I为电流源，I=2mA。
设20℃时二极管的正向电压降U D=660mV，求在50℃时二极管的正向电压降。
该电路有何用途？电路中为什么要使用电流源？【相关知识】二极管的伏安特性、温度特性，恒流源。
【解题思路】推导二极管的正向电压降，说明影响正压降的因素及该电路的用途。
【解题过程】该电路利用二极管的负温度系数，可以用于温度的测量。
其温度系数–2mV/℃。
20℃时二极管的正向电压降U D=660mV50℃时二极管的正向电压降U D=660 –（2´30）=600 mV因为二极管的正向电压降U D是温度和正向电流的函数，所以应使用电流源以稳定电流，使二极管的正向电压降U D仅仅是温度一个变量的函数。
【例1-2】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。
试画出u I与u O的波形，并标出幅值。
图(a)【相关知识】二极管的伏安特性及其工作状态的判定。
【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，u O=u I；当二极管的导通时，。
【解题过程】由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U on和导通电压均为0.7V。
由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u I作用于D1的阳极，故只有当u I高于＋3.7V时 D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压u O=＋3.7V。
由于D2的阳极电位为－3V，而u I作用于二极管D2的阴极，故只有当u I低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压u O=－3.7V。
当u I在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故u O=u I。
u I和u O的波形如图(b)所示。
图(b)【例1-3】某二极管的反向饱和电流，如果将一只1.5V的干电池接在二极管两端，试计算流过二极管的电流有多大？【相关知识】二极管的伏安特性。
二极管基本电路及其分析方法
e
v D /VT Q
VT ID
iD VT
Q
ID VT
则 rd
1 gd
VT ID
常温下（T=300K）
rd
26 ( mV ) I D ( mA )
2. 模型分析法应用举例
1) 整流电路 2）限幅电路 3）开关电路 4）低电压稳压电路 5）箝位电路 6）其它电路
分析方法：
1）选取参考点； 2）用理想模型、恒压降或折线模型代替二极管； 3）断开理想二极管，求N、P两端的电压。
vd
_ R
+
vO
_
7) 其它电路
＋VCC ＋VCC
－
＋
vi
＋
－
-VEE
vo
-VEE
vo
防止共模输入电压过大
防止电源反接
－ ＋
vo
防止差模输入电压过大
2．模型分析法应用举例
（6）小信号工作情况分析
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。
图示电路中，VDD = 5V，R = 5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sint V。 （1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。
t
vo
3 0
t
2）用恒压降模型分析
+
vi – R D
0.7
+
vo –
VREF
当vi 3 0.7时，D通，vO 3.7V
当vi 3 0.7时，D止，vO vi
（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 = 6sint V时，绘出相应的输 出电压vO的波形。
《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第1章
第1章 半导体二极管及其应用试确定图（a ）、（b ）所示电路中二极管D 是处于正偏还是反偏状态，并计算A 、B 、C 、D 各点的电位。
设二极管的正向导通压降V D(on) ＝。
解：如图E1.1所示，断开二极管，利用电位计算的方法，计算二极管开始工作前的外加电压，将电路中的二极管用恒压降模型等效，有（a ）V D1＇＝（12－0）V ＝12V ＞0.7V ，D 1正偏导通，)7.02.22.28.17.012(A +⨯+-=VV B ＝V A －V D(on)）V ＝6. 215V（b ）V D2＇＝（0－12）V ＝－12V ＜0.7V ，D 2反偏截止，有V C ＝12V ，V D ＝0V二极管电路如图所示，设二极管的正向导通压降V D(on) ＝，试确定各电路中二极管D 的工作状态，并计算电路的输出电压V O 。
解：如图E1.2所示，将电路中连接的二极管开路，计算二极管的端电压，有 （a ）V D1＇＝[－9－（－12）]V ＝3V ＞0.7V ，D 1正偏导通V O1（b ）V D2＇＝[－3－（－29）]V ＝1.5V ＞0.7V ，D 2正偏导通V O2图E1.2（c）V D3＇＝9V＞0.7V，V D4＇＝[9－（－6）]V＝15V＞0.7V，V D4＇＞V D3＇，D4首先导通。
D4导通后，V D3＇＇＝（0.7－6）V＝－5.3V＜，D3反偏截止，V O3。
二极管电路如图所示，设二极管是理想的，输入信号v i=10sinωt V，试画出输出信号v O的波形。
图E1.3解：如图E1.3所示电路，二极管的工作状态取决于电路中的输入信号v i的变化。
（a）当v i＜0时，D1反偏截止，v O1＝0；当v i＞0时，D1正偏导通，v O1＝v i。
（b）当v i＜0时，D2反偏截止，v O2＝v i；当v i＞0时，D2正偏导通，v O2＝0。
（c）当v i＜0时，D3正偏导通，v O3＝v i；当v i＞0时，D3反偏截止，v O3＝0。
《电子电路基础》习题解答第1章
第一章习题解答题1.1 电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。
设二极管是理想的。
解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。
正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。
锗管的导通压降为0.2～0.3V 。
理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。
若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。
如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。
一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。
图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位N U 为-12V 。
VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。
理想情况为零，相当于短路。
所以V U AO 6-=；图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15-=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止V U AO 0=；或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位V U AO 0=，而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图（d ），断开VD1、VD2，∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <；∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。
二极管电路的状态分析方法.doc
二极管电路的状态分析方法王 萍晶体二极管的判别和计算是《电子线路板》课程教学的重点和难点。
在江苏省普通高校单独招生统一考试中频频出现，掌握好二极管状态的分析对于以后的整流电路、限流电路的学习至关重要，很多教科书及教学辅导书上阐述了多种求解方法，根据学生的认知情况，结合本人多年的教学经验总结以下两种分析方法最为简便。
一、单个二极管判别方法——电位判别法电位法是最常用的一种方法，它是将二极管从电路中断开，利用求解二极管两端的电位，根据电位的大小判定二极管导通还是截止的方法。
它的分析步骤如下：1．先将电路中二极管断开2．计算二极管两端的电位３．比较电位大小。
若二极管加正向偏置电压，二极管导通；若二极管加反向偏置电压，二极管截止。
例１（陈其纯主编的《电子线路》教材17页第7题）如图所示，V 为理想二极管，试判断二极管是导通还是截止，并求出A 、B 两端的电位V AB 。
解：（1）．将二极管从电路中断开（2）．计算二极管两端的电位，由于电路没有闭合则ＶA =12V ，V C =6V（3）．比较电位的大小V A ＞V C ，所以二极管截止。
电路中没有电流流过，因此V AB =12V 。
复杂电路也是如此，如例2判断二极管的工作状态。
解：（1）．将二极管从电路中断开（2）．计算二极管两端的电位。
ＶA =1151014010=⨯+V V AC =1102182=⨯+V V C =5.2155255=⨯+V ∵ V BC =V B －V C∴ V B =V BC +V C =3.5V(3).比较电位的大小 V A ＜V B ，因此二极管截止。
二、两个或两个以上二极管判别方法——优先导通法㈠ 两个二极管电路的状态分析：优先导通法的前提是电路给定的状态是正常工作状态，而不是通电后造成事故（二极管击穿或烧毁），它是以每个二极管单独工作时求出其它二极管两端电压，利用此电压去分析其它二极管的安全性。
1．假定一个二极管优先导通2．求出其它二极管两端的电压3．分析其它二极管的安全性，导通时二极管两端的电压。
模拟电子技术基础02-03-02 二极管电路图解分析方法_14
LOAD-LINE ANALYSIS FOR DIODES CIRCUITS
二极管电路图解分析方法
图解分析是利用器件的伏安特性曲线和外电路的特性曲线, 通过作图的方法求解电路问题。
步骤： (1 )静态分析。假设交流信号为0 ,得到直流通路。结合外电路的特
性管电路图解分析方法
例电路如图所示，已知二极管的伏安特性曲线、电源匕D和电阻,信号源 V
=Vn sin®// 籾砸癖法求二极管两端电压呸和流过二极管的电流如。
二极管电路图解分析方法
优点：直观，帮助理解电路参数对性能的影响; 缺点：有作图误差，某些参数无法求取； 前提： 已知器件的实际伏安特性曲线。
(2 )动态分析。直流电源置0 ,得到交流通路。在静态工作点基= 础上, 进行小信号分析。
二极管电路图解分析方法
例电路如图所示，已知二极管的伏安特性曲线、电源匕D和电阻,信号源 V
=Vn sin®// 籾砸癖法求二极管两端电压呸和流过二极管的电流如。
1 ^DD
♦负载线方程：ID=-万4 + §
静态工作点Q（ID9 VD）
二极管基本电路及其分析方法PPT课件
-
V2
vO
+-
当vI>V1+VD， D1导通，D2截止，vo＝V1+VD
当vI<-(V2+VD)，D2 导通，D1截止，vo＝-(V2+VD)
当-(V2+VD) <vI<V1+VD，D1、D2均截止，vo＝vI
2021/3/8
12
二极管构成的限幅电路—例3
R
+
D1
vI
+
V1
-
-
2021/3/8
+
D2
② 当VI增长使VA=100V
时, D1、 D2均导通，此时 有
VI VA VA25 100 200
得VI＝137.5V, VO＝100V
2021/3/8
R1 A
D1
+ 100k
D2
VI
+
VDD1
-
1- 00V
R2 +
200k
+ VO
VDD2
25V
-
-
0V
A
D1
+
R1 100k
VI
-
0V
+D2
VDD1
V A 2B V A V B 2 1 ( 5 1) 0 2V 5
②、由 VAB2 VAB1 VD
得， D2管优先导通
V A10V D9.3V
D1
B2
D2
-
10V +
A
+
R
+ VO
15V
--
③、重复步骤①
得，
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2.4_二极管的基本电路及其分析方法
模拟电子技术基础二极管的基本电路及其分析方法目录二极管的基本应用1图解分析法2简化模型分析法3二极管基本电路分析举例4C O N T E N TS信号的交流分量与直流分量电路的静态分析与动态分析伏安特性上的三个电阻信号的交流分量与直流分量实际信号/瞬时信号=交流分量+直流分量直流分量信号的平均值交流分量原始信号去除直流分量剩下的部分，可分解为不同频率标准正弦信号的线性叠加。
信号的交流分量与直流分量i B (a) 原始信号(b) 交流分量i b (c) 直流分量I B信号的交流分量与直流分量v B(a)原始信号直流分量交流分量(b) 方波的频谱分析电路的静态分析与动态分析先“静”后“动”静态工作点/直流偏置动态特性/动态性能指标直流电阻交流电阻一定范围内的平均电阻伏安特性上的三个电阻交流电阻小，直流电阻大导通程度越深，电阻越小信号的交流分量与直流分量电路的静态分析与动态分析伏安特性上的三个电阻二极管的基本应用11二极管的基本应用1. 整流1二极管的基本应用1. 整流平均值/直流分量为0整流前整流后？！1二极管的基本应用2. 限幅将信号的幅值限制在所需要限幅的范围内将二极管串、并联实现各向、各值限幅，在限幅的同时实现温度补偿1二极管的基本应用3. 低电压稳压电路有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）1二极管的基本应用4. 稳压管稳压电路1二极管的基本应用4. 钳位与隔离优先导通共阴极连接二极管的基本应用15. 开关电路开关电路习惯画法V CC外加正偏电压，正向电阻很小，管子导通开关闭合外加反偏电压，反向电阻很大，管子截止开关断开有0出0、全1出1——逻辑与运算二极管的基本应用1 6. 续流保护阴极接线圈正极阳极接线圈负极反向感应电动势图解分析法2图解分析法2电路中非线性器件的特性曲线已知1.二极管伏安特性曲线2.在同一坐标系中确定负载线3.解出或读出交点代表的电压、电流值DR i D+－v D应用场合分析步骤图解分析法2D R i D+－v D判断二极管工作状态 1.将二极管从电路中断开2.分析原二极管阳极和阴极所在之处的电压差3.判断若二极管接入是导通还是截止二极管截止，断开二极管正向导通有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）图解分析法2DR i D+－v D二极管正向导通Q：静态工作点放大电路的非线性失真分析简化模型分析法3简化模型分析法31. 理想模型+－+－正偏：+－反偏：+－简化模型分析法31. 理想模型+－电路的定性分析正偏：+－反偏：+－支路电压远大于二极管的正向管压降3简化模型分析法1. 理想模型整流电路3简化模型分析法1. 理想模型整流电路3简化模型分析法1. 理想模型整流电路3简化模型分析法1. 理想模型整流电路正偏：+－3简化模型分析法1. 理想模型整流电路反偏：+－3简化模型分析法1. 理想模型开关电路V CC3简化模型分析法1. 理想模型开关电路V CC优先导通原则共阳极连接的二极管，阴极电位低的优先导通；将公共的阳极钳位于较低电位；阴极电位较高的二极管反向截止；3简化模型分析法1. 理想模型二极管所在支路电源电压远大于二极管的正向管压降有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）3简化模型分析法1. 理想模型简化模型分析法3 2. 恒压降模型1mA+－+－3简化模型分析法2. 恒压降模型简化模型分析法33. 折线模型+－1mA0.7V+－开启电压V th1mA时的正向管压降3简化模型分析法3. 折线模型3简化模型分析法4. 小信号模型+－3简化模型分析法4. 小信号模型+－动态工作点的轨迹一定过静态工作点简化模型分析法3 4. 小信号模型+－△v D +－△i D △v D△i D二极管的小信号模型3简化模型分析法5. 高频电路模型高频或开关状态运用r s ：半导体体电阻r d ：结电阻C D ：扩散电容C B ：势垒电容C d ：结电容，包括势垒电容与扩散电容的总效果PN结正向偏置：r d阻值较小；C d 主要取决于扩散电容PN结反向偏置：r d阻值很大；C d 主要取决于势垒电容4二极管基本电路分析举例4二极管基本电路分析举例1. 限幅电路R=1kΩ，V REF=3V，二极管为硅二极管。
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二级管不是线性元什，对其构成的鼙流、限幅、续流保护、低压稳压、门电路等电路进行分忻时可以采用二极管的理想模型( 正向导通时视为短路，反向截止时视为开路) 或恒压降馍型( 止向导通时视为恒压源，反向截止时视为开路) ，还可以采用折线模型( 正向导通时视为恒压源串联一小电阻，反向截止时视为开路) 。
不管采用哪种等效模型，关键在于分忻出二极管在电路中的上作状态到底处于正向导通还是处于反向截止．当电路中有多个二极管或有交流信号时二极管的工作状态并不能很直观地判断出来。
本文所述“断路法”能快速判断出二极管的工作状态，其核心思想是先将昕有二极管从电路中断开，分折这种情况下各二极管的正向压降：例如，理想模犁时正向压降大于零时二极管导通，否则截止。
若电路中有多个二极管，断路时正向压降最高的二极管优先导通，再把已分忻出导通的二圾管放回电路，重新分忻其他二圾管断路时的正向压降( 依旧遵循正向压降最高的优先导通) ，直到所有二极管状态分析完。
对有交流信号时二极管的工作状态，同样的分析过程要用在不同
的电压值范围。
下面以几个例题来说明该方法的陵用( 二极管工作状态分析采用理想模型) 。
【例1] 判断图1 中二极管的状态并求P 点电位。
图1 是只有一个_ 二极管的情况。
按“断路法”进行分析，先将二极管从电路中断开，断开后，左(N) 、右(P) 各自构成独立的回路。
N 点电位为2k Ω电阻上的压降加5k Ω电阻上的压降：
VN=-10x2 ／20 十15x5 ／30=1 ．5(V) ；P 点电位为10k
Ω电阻上的压降：VP=15x10/150=1(V) ，可知二极管D 承受的正向压降UPN=-O ．5V ，故该二极管截止(P 点电位为1V) 。
【例2 】求图2 中N 点电位( 已知V1=5V ，Vz=3V) 。
图2 是有两个二极管的情况( 为门电路) 。
先将二极管D1 、D2 都断开，这时，A 点电位VA=V1=5V ；B 点电位VB=V2=3V ；N 点电位VN=OV ，则D1 承受的正向压降UAN=5V ；D2 承受的正向压降UHN=3V ，D1 承受的正向压降更大，故其优先导通，将其放回原电路后相当于短路( 如图3) ，这时N 点电位变为VN=V1 x9 ／10=4 ．5V ；D2 承受的正向压降
UBN=3V-4 ．5V=-1 ．5V( 为负) ，故D2 截止，收回原电路后相当于断路( 如图3) ，所以N 点电位为4 ．5V 。
【例3 】求图4 中的输出波形uo( 已知输入ui=10sin ωtV) 。
图4 是有交流信号的情况( 为双限幅电路) 。
先找出需分别进行分忻的电压值范围：同样按“断路法”，断开D1 、D2 ，这时VA=ui10sin ωtV，VlF5V ，Vc= －3V( 以交流负极为参考点) ，所以，若ui>5V ，则D1 承受正压；若ui<5V ，则D1 承受负压；若ui<-3V ，则D2 承受正压。
若ui>-3V ，则D2 承受负压，故综合得到：ui>5V 时，D1 承受正压，D2 承受负压；一3V<ui<5V 时，Dl 、D2 均承受负压；ui<-3V ．D2 承受正压。
D1 承受负压( 记住：这时二极管承受的电压是指所有二极管断路时的情况，若在某一电压范围，有一只二极管导通的话，放回电路就会改变电路中各点的电位，需重新分析其他二极管所承受的压降) ，这样根据断路时的情况输入电压需分为三段来分别进行D1 、D2 状态的分析。
以ui<一3V 这一电压范围为例．这时D2 承受正压导通，将其放回电路后相当于短路，则VA 为-3V ，这样D1 承受的正向压降为-8V ．放回电路后依旧为截止，则输出UO=-3V ；同理，
当-3V<ui<5V 时，Dl 、D2 均截止；当uo=ui；ui>5V 时D1 导通，D2 截止；uo=-5V ，再据此即可画出输出uo的波形。
【例4 】求图5 中的输出波形uo与输入波形ui的关系。
图5 也是双限幅电路，同样先找出需分别进行分析的电压值范围。
按“断路法”断开D1 、D2 后，VA=ui，VB=20V ，Vc=80V( 以电源负极为参考点) 。
根据UAB>0 ，UCB>0 时，D1 、D2 承
受正压，得出输入电压需分为：ui>20V(D1 、D2 均承受正压) ；ui<20V(D1 承受负压、D2 承受正压) 二段来分别进行D1 、D2 实际状态的分析：1 ．当ui<20V 时，D2 承受正压．D1 承受负压，：D2 导通后，等效电路如图6 ，VB=100x(80-20) ／300+20=40V ，而ui<20V ，故D1 放回后依旧截止；2 ．当ui>20V 时，断路时D1 、D2 均承受正压。
这时需分析哪个承受的正压更大，会优先导通：1) 由于断路时D2 承受的正向压降UCB 为60V, 当ui>80V 断路时UAB 大于UCB 故D1 优先导通，导通后B 点电位等于A 点且大于80V ．所以D2 截止。
2) 当ui<80V 时，断路电压UAB 小于UCB 故D2 优先导通，等效电路依旧如图6 ，VB=40V ，这时D1 导通还是截止，取决于ui，若ui<40V ，则D1 截止；若ui>40V ，则D1 导通。
综上所述可以得到：若ui<40V ，D1 截止，D2 导通，uo=40V ；当40V<ui<80V ，D1 导通，D2 导通，UO=ui；当ui>80V ，D1 导通，D2 截止。
uo=80V 。
据此画出输出u0 与输入ui的波
形如图7 。
由图7 可知它将输入ui的大于80V 及小于40V 的值截平以后输出，故为双限幅电路。