电工电子技术实验仿真 EWB仿真技术介绍之3 118页

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第8章模拟电子电路的分析与应用

8．1 二极管的应用

二极管的基本特性是单向导电性。利用它的单向导电性，二极管可以

有多种用途。如整流、限幅、开关等。

8.1.1 普通二极管

1. 整流

[练习题 8-1-1] 电路如图 8-1-1 所示。已知，负载电

阻，试画出、的波形，并求、。

图8-1-1 题8-1-1 的电路

首先，说明二极管型号及参数的选择：

用鼠标左键双击二极管，出现属性/模型标签页，如图 8-1-2 所示，选

择National 公司或 Motorol2 公司，然后选择二极管型号 IN4150，接下来

使用编辑（Edit）按钮查看二极管的参数，二极管的参数很多，但最重要

的参数有两个，即正向压降 VJ 和反向耐压参数 BV，因为正向压降会影

响输出电压的大小，而耐压不够，则会出现击穿。

图8-1-2 二极管型号及参数的选择

当二极管型号选定后，连接图 8-1-3 所示的测量电路，从电流表、电

压表直接读数，即可得出、的值。

图8-1-3 题8-1-1 的测量电路

然后用鼠标左键双击示波器，就会观察到半波整流的输出电压波形，

如图 8-1-4 所示。由于，故波形的形状和的相同。

注意，用示波器观察波形时，要选择合适的 Time base 档和 V/Div 档，

否则观察不到真实的波形。

若将二极管参数中的 BV 值改为 10V，那么二极管就会反向击穿，波

形见图 8-1-5。

图8-1-4 半波整流的输出电压波形

图8-1-5 二极管反向击穿后的波形

结论：该半波整流电路中，测得输出电压为 4.122V，整流电流平均

值为 17.17V ，与理论值，

近似吻合。

[练习题 8-1-2] 电路如图 8-1-6 所示，测量下列几种情况下的输出电压，

并观察输出电压波形。

（1）．可变电容 C = 0 uF ；

（2）．可变电容 C为1%最大值（C=10uF）;

（3）．可变电容 C为25%最大值；

（4）．可变电容 C为95%最大值；

（5）．可变电容 C=1000uF，且负载开路（去掉 RL = 100 ）

图8-1-6 题8-1-2 的电路图

测量电路如图 8-1-7 所示，

图8-1-7 题8-1-2 的测量电路

测量结果为：

该题使用了可变电容，通过改变可变电容的电容量（按键 C或Shift-

C），可以观察到桥式整流、桥式整流并带有电容滤波以及负载开路三种

不同情况下输出电压大小的变化，同时还可以观察到电容容量的大小对输

出电压纹波的影响。下面是题目中五种不同情况下测出的输出电压和用示

波器观察到的输出电压波形：

（1）．桥式整流、无电容滤波时，输出电压为 19.41V，波形如图 8-1-8 所

示。

图8-1-8

（2）．桥式整流、用较小的电容（C=10uF ）滤波时，输出电压为

19.80V，波形如图 8-1-9 所示。

图8-1-9

注意，此时的波形不同于第（1）种情况，它是高于水平线的。

（3）．桥式整流、用稍大一点的电容（C=250uF）滤波时，输出电压为

25.86V，波形如图 8-1-10 所示。

图8-1-10

（4）．桥式整流、用再大一点的电容（C=950uF）滤波时，输出电压为

26.32V，波形如图 8-1-11 所示。

图8-1-11

（5）．桥式整流、电容（C=1000uF）滤波，且负载开路（去掉 RL = 100

）时，输出电压为 33.74V，波形如图 8-1-12 所示。

图8-1-12

注意上述示波器的 V/Div 档已由原来的 10V/Div 调为 20V/Div 。

结论：

（1）．桥式整流、无电容滤波时，测得输出电压为 19.41V，与理论值

，近似吻合；

（2）．桥式整流、电容滤波时，随着电容值的增加，输出电压的平均值

增大，纹波减小；

（3）．桥式整流、电容滤波，但负载开路时，输出电压为一条直线，其

值为 33.74V，与理论值，近似吻合。

2. 限幅

[练习题 8-1-3] 电路如图 8-1-13 所示，求 AO 两端的电压 UAO，并判断

二极管是导通，还是截止。

图8-1-13 练习题 8-1-3 的电路

测量时将电压表直接接到 A、O两端，如图 8-1-13 所示，测量结果为

UAO = —6.618V 。由此可以判断出二极管处于导通状态。

该电路由于二极管的限幅作用，输出电压 UAO 被箝制在 —6V 左右。

[练习题 8-1-4] 求图 8-1-14 所示电路中 AO 两端的电压 UAO，并判断

二极管 D1、D2 是导通，还是截止。

图8-1-14 练习题 8-1-4 的电路

测量时将电压表直接接到 A、O两端，如图 8-1-14 所示，电压表显示

UAO = —5.262V，二极管 D2 两端为正向电压，故该电路中 D2 优先导通，

所以使 UAO 被箝制在 —6V 左右，这样 D1 两端为反向电压，故截止。

3. 开关

二极管正向导通时相当于开关闭合，二极管反向截止时相当于开关断

开。

[练习题 8-1-5] 电路如图 8-1-15 所示，已知 E = 5V ，

，试画出输出电压的波形。

图8-1-15 练习题 8-1-5 的电路

观察波形需要用示波器。为了便于输出波形和输入波形对应观察，本

例中示波器接入了两路信号，即 A通道接输入信号、B通道接输出信号，

观察波形时除了要选择合适的 Time base 档和 V/Div 档外，还要调节两个

通道的水平位置，即 Channel A 和 Channel B 的Y position，这样两路信号

才能上下错开，测量电路及示波器的档位选择如图 8-1-15、图 8-1-16 所示。

双击示波器，观察到的波形见图 8-1-16。

图8-1-16 练习题 8-1-5 的测量波形

从上述波形可以看出，当输入信号高于约5V 电压时，二极管导通，

可近似认为短路，故输出电压近似等于 E值；当输入信号低于约5V 电压

时，二极管截止，可近似认为开路，故输出电压等于输入电压。

[练习题 8-1-6] 电路如图 8-1-17 所示，已知 E = 5V，，

试画出输出电压的波形。

图8-1-17 练习题 8-1-6 的电路

测量电路及测量结果见图 8-1-17、图 8-1-18。

图8-1-18 练习题 8-1-5 的测量波形

8.1.2 特殊二极管

1. 发光二极管

发光二极管外加正向偏置电压时会发光。通过下面的练习，会看到模

拟的发光二极管发光。

[练习题 8-1-7] 电路如图 8-1-19 所示，观察发光二极管的发光情况。

图8-1-19 练习题 8-1-7 的电路

电路接好后，单击屏幕右上角的电源按钮，让开关 K动作，就会观

察到发光二极管的发光情况。

2. 稳压管

稳压管是利用二极管的反向击穿特性来实现稳压的。在反向击穿区的

一定范围内，即使流过管子的电流变化较大，管子两端的电压也会基

本保持不变。从下面的例子可以进一步理解稳压电路的工作原理。

[练习题 8-1-8] 测量图 8-1-20 所示电路中的各支路电流，并观察负载电阻

变化对各支路电流及输出电压的影响。

图8-1-20 练习题 8-1-8 的电路

测试过程中，通过改变负载大小（按键 R或Shift-R），可以观察到

各支路电流及输出电压的变化情况。测试结果见表 8-2-1。

表8-1-1 练习题 8-1-8 的测试结果

R（最大值的百分

比）

负载电流

（mA）

稳压管电流

（mA）

电源电流

（mA）

输出电压

(V)

95% 6.495 12.94 19.55 6.17

80% 7.709 11.73 19.44 6.168

50% 12.31 7.173 19.44 6.155

35% 17.50 2.093 19.48 6.123

30%

（反向饱和与击穿的

临界状态）

19.99 0.017 20.12 5.998

从测量结果可以看出，负载电流小，稳压管电流就大，负载电流大，稳

压管电流则小，但无论负载电阻如何变化，电源电流总是等于稳压管电流

与负载电流之和，而输出电压则基本保持不变。

8．3 阻容耦合放大电路

[要求]

1．学会两级阻容耦合放大电路静态工作点的测试方法；

2．掌握两级阻容耦合放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率

特性的测量方法。

[练习题 8-3-1] 测量图 8-3-1 所示两级放大电路的静态工作点，已知 β1 =

50，β2 = 50，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性及上、下

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摘要：

第8章模拟电子电路的分析与应用8．1二极管的应用二极管的基本特性是单向导电性。利用它的单向导电性，二极管可以有多种用途。如整流、限幅、开关等。8.1.1普通二极管1.整流[练习题8-1-1]电路如图8-1-1所示。已知，负载电阻，试画出、的波形，并求、。图8-1-1题8-1-1的电路首先，说明二极管型号及参数的选择：用鼠标左键双击二极管，出现属性/模型标签页，如图8-1-2所示，选择National公司或Motorol2公司，然后选择二极管型号IN4150，接下来使用编辑（Edit）按钮查看二极管的参数，二极管的参数很多，但最重要的参数有两个，即正向压降VJ和反向耐压参数BV，因为正向压降会影...

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