Преобразование формы сигнала

Определение напряжения на диоде

Диод с идеализированной ВАХ рисунок 10. в) на основе кремния включен в схему, изображенную на рисунке 7. Определить напряжение на диоде U _Д.

Решение.

На диод подано обратное напряжение, поэтому можно предположить, что обратное сопротивление диода составляет несколько сотен килоом или больше, т.е. R _обр >> 1К. Следовательно, можно считать, что практически все напряжение приложено к диоду и U _Д ≈ 15 В.

Определить напряжение на диоде в схеме рисунок 8, если при комнатной температуре используется кремниевый диод, имеющий обратный ток насыщения I ₀ = 10 мкА.

Решение.

Так как на диод подано прямое напряжение, то сопротивление диода будет малым и ток в схеме будет определяться в основном сопротивлением резистора R = 20 кОм.

Следовательно, I ₀ = 40/(20∙10³) = 2 мА. Подставив это значение в уравнение тока диода и решив его относительно напряжения U, получим:

I = I ₀ (е^eU/(kT) – 1)

2∙10^–3 = 10∙10^–6(е^eU/(kT) – 1)

е^x = 201; x = e U /(kT) = 5,30; kT/e = 26 мВ.

Следовательно, U _Д = 5,30∙26 мВ = 0,138 ≈ 0,14 В.

Дана цепь, изображенная на рисунке 9. На вход подается напряжение

U ₁ = U _msinωt. Амплитудное значение напряжения составляет 70 В,

R = 1 кОм. Определить форму выходного напряжения U ₂.

ВАХ диода принять идеальной для сигнала большой амплитуды, т.е. U _m >> U _ПР, R _ПР = 0, R _ОБР = ∞.

Его вольт-амперная характеристика изображена на рисунке 10. в).

Решение.

При положительной полуволне подводимого синусоидального напряжения на диод подается прямое напряжение, при отрицательной – обратное. Представляя диод идеальным, изобразим эквивалентные схемы цепи для положительной (рисунок 10. а) и отрицательной (рисунок 10. б) полуволн подводимого напряжения.

При положительном входном напряжении U ₁ выходное напряжение U ₂ = U ₁ по форме и напряжению, при отрицательном напряжении на аноде диода его сопротивление очень большое R _ОБР = ∞ и R _ОБР >> R, ток не течет, поэтому напряжение на резисторе равно нулю.

В действительности выходное напряжение должно быть несколько меньше (69 или 69,5 В), так как имеется падение напряжения на диоде. Поскольку это напряжение мало по сравнению с входным напряжением, им можно пренебречь.

Однако его следует учитывать при малых подводимых напряжениях. Если, например, U ₁ = + 2 В, то, согласно схеме, выходное напряжение тоже должно быть равно 2 В. В действительности выходное напряжение с учетом падения напряжения на диоде будет равно примерно 1,3 В для кремниевого диода.

Дата добавления: 2017-01-14