На практике расчет сложных цепей с нелинейным элементом выполняется по методу Эквивалентного генератора, и в конце получается цепь, соответствующая схеме на рис. 45.
В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор (рис. 45 а). Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода.
Режим диода с нагрузкой называют рабочим режимом. Если бы диод обладал линейным сопротивлением, то расчет тока в подобной схеме не представлял бы затруднений, так как общее сопротивление цепи равно сумме сопротивления диода постоянному току и сопротивления нагрузочного резистора . Но диод обладает нелинейным сопротивлением, и значение у него изменяется при изменении тока. Поэтому расчет тока делают графически. Задача состоит в следующем: известны значения Е, и характеристика диода, требуется определить ток в цепи I и напряжение на диоде Uд.
Рисунок 45
Построение нагрузочной прямой
Характеристику диода следует рассматривать как график некоторого уравнения, связывающего величины Iд и Uд. А для сопротивления Rн подобным уравнением является закон Ома для участка Rн:
Итак, имеются два уравнения с двумя неизвестными I и U, причем одно из уравнений дано графически (характеристика нелинейного элемента). Для решения такой системы уравнений надо построить график второго уравнения и найти координаты точки пересечения двух графиков. Для этого рассмотрим все режимы работы нелинейного элемента – от его короткого замыкания, когда его сопротивление равно нулю, до холостого хода, когда цепь разорвана, и ток равен нулю.
При I = 0 (холостой ход) из уравнения получаем: Е − Uд = 0 или Uд = Е, то есть напряжение на нелинейном элементе равно Е, что соответствует точке А (с координатами Е и 0) на рис. 45, б. А если Uд = 0, (короткое замыкание нелинейного элемента, то есть, ток через нелинейный элемент не проходит и не создаёт падение напряжения на нем), то I = E/Rн. откладываем этот ток на оси ординат (точка Б). через точки А и Б проводим прямую, которая называется нагрузочная прямая, так как охватывает все режимы работы нелинейного элемента. Координаты точки D (рабочая точка нелинейного элемента – диода) дают решение поставленной задачи (смотри рисунок 45,б).
Лекция 9
Аналоговые устройства электроники
Аналоговые устройства - это устройства, работающие в аналоговом режиме, то есть используют рабочие характеристики в виде аналитических функций. Рассмотрим работу некоторых таких устройств.