Материал: Аналоговые электронные элементы (96

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 2 Рис. 3

Теперь по полученным данным можно построить нагрузочную характеристику (прямая 2) (рис. 3). Пересечение нагрузочной характеристики и ВАХ диода дает решение: iV D = 30 мА,

UV D = 2,2 В.

Далее легко определить UR = Uвх − UV D = 5 − 2,2 = 2,8 В.

Метод сложения вольт-амперных характеристик по напряжению

Если в схеме присутствуют несколько последовательно включенных диодов, их можно заменить одним эквивалентным НЭ, ВАХ которого соответствует ВАХ заменяемого участка цепи. Сложение ВАХ осуществляется «по напряжению», так как через диоды протекает одинаковый ток, а напряжение на эквивалентном НЭ складывается из напряжений на диодах.

Метод сложения вольт-амперных характеристик по току

Если в схеме несколько диодов включены параллельно, их можно заменить одним диодом, ВАХ которого определяют путем сложения ВАХ диодов «по току», поскольку падения напряжений на каждом из параллельно включенных диодов равны, а протекающий через этот участок цепи ток равен сумме токов.

Задача 2

Дано: для схемы (рис. 4) E = 5 В; R = 100 Ом; ВАХ двух одинаковых диодов показана на рис. 5 (кривая 1).

6

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 4 Рис. 5

Определить: i, UD1, UD2.

Решение. Через два диода протекает одинаковый ток, следовательно, суммирование двух графиков ВАХ (кривая 1 на рис. 5) необходимо делать по горизонтали, т. е. при одном и том же токе. В результате суммирования получаем кривую 2. Таким образом, два диода заменяют на один нелинейный элемент и решение становится аналогичным решению задачи 1.

Составим уравнение по второму закону Кирхгофа: UD1 +UD2 + +UR = E или Uсум+iR = E, следовательно, i = (Uвх−Uсум)/R =

= iD1 = iD2.

Для построения нагрузочной характеристики зададим Uсум =

= 0, тогда i = Uвх/R = 5/100 = 0,05 А = 50 мА и при i = 0,

Uсум = Uвх = 5 В. Теперь по полученным данным можно построить нагрузочную характеристику (прямая 3 на рис. 5).

Пересечение нагрузочной характеристики и кривой 2 ВАХ дает решение:

ток, протекающий в цепи, i = 22 мА;

падение напряжения на каждом диоде UD1 = UD2 = 1,35 В;

напряжение на резисторе UR = Uвх − UD1 − UD2 = 5 − 1,35 −

−1,35 = 2,3 В.

Графоаналитический метод (метод эквивалентного генератора)

Применяют этот метод для расчета разветвленных электрических цепей с несколькими источниками и одним нелинейным элементом и заключается он в том, что сложная схема представляется

7

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 6

в виде простейшего двухполюсника, состоящего из эквивалентного источника ЭДС (Eэкв), равного напряжению холостого хода Uх.х на нелинейном элементе, и внутреннего эквивалентного сопротивления Zвн. Нагрузкой для этого двухполюсника является нелинейный элемент (рис. 6).

Расчет такой упрощенной схемы не представляет трудности для того, кто читает этот материал с начала (см. задачу 1).

Задача 3

R5 = 0,5 кОм; ВАХ диода показана на рис. 8 ( кривая 1).

Определить: iV D, UV D.

Рис. 7

8

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 8

Рис. 9

Решение. Представим схему (см. рис. 7) в виде двухполюсника, заменив диод разрывом (бесконечным сопротивлением) (рис. 9).

Определим напряжение холостого хода Uх.х, составив уравнение по второму закону Кирхгофа и применив для расчета метод контурных токов:

Uх.х + i4R4 = E2; i33 = J = 1 мА;

i11(R1 + R2) − i22R2 = E1;

i22(R2 + R3 + R4) − i11R2 − i33R4 = 0;

i4 = i22 − i33.

9

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Подставим в уравнения значения ЭДС источников и сопротивлений, получим

Uх.х + i4 ∙ 0,3 ∙ 103 = 5;

i11(1 ∙ 103 + 1 ∙ 103) − i22 ∙ 1 ∙ 103 = 1;

i22(1 ∙ 103 + 0, 5 ∙ 103 + 0,3 ∙ 103) − i11 ∙ 1 ∙ 103− −1 ∙ 10−3 ∙ 0,3 ∙ 103 = 0;

i4 = i22 − i33.

Решая систему, найдем

i22 = 1 ∙ 103 А, i11 = 1 ∙ 103 А, i4 = 0 А, Uх.х = 5 В.

Составим схему для определения Zвн, для чего в схеме (см. рис. 9) заменим источники ЭДС сопротивлениями, равными нулю, а источники тока разрывом — равными бесконечно-

По второму закону Кирхгофа для схемы (см. рис. 6)

UНЭ + iНЭZвн = Uх.х или UНЭ + iНЭ ∙ 0,73 ∙ 103 = 5.

Используя последнее уравнение, построим нагрузочную характеристику (см. рис. 8, прямая 2) и определим напряжение и ток на диоде: UV D = 2,8 В и iV D = 3,8 мА.

10