等效电路图怎么画 “等效替代法”在二极管电路分析中的运用
时间：2018-12-28 03:35:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文作者从典型的二极管电路题目入手，引出“等效替代法”在解题过程中的运用。 关键词： 等效替代法 二极管电路分析 等效替代电路 “等效替代法”首先在物理方面得到应用，其定义为：是科学研究中常用的方法之一，是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。笔者认为：“等效替代法”不仅可以运用在物理方面，在很多课程的分析中都有用到，比如在《模拟电子技术》课程中，“等效替代法”用得就比较多。笔者以二极管电路分析为例，进行详解。
一、典型题型
1.只含一个二极管的电路
例1：电路如图1所示，设二极管为硅管，U=0.7V，试判断电路中二极管是导通还是截止，并求出输出电压U。
图1 图2
2.含两个二极管的电路
例2：二极管构成的门电路如图2所示，设V、V均为理想二极管，试判断电路中各个二极管的导通情况，并求输出电压U的值。
（1）UA=15V，UB=15V；
（2）UA=5V，UB=15V；
（3）UA=15V，UB=5V；
（4）UA=5V，UB=10V。
这类题型中涉及的关键问题是对于二极管的处理，因此在解决含有二极管的题型时，我们必须对二极管有一定的了解。
二、“等效替代法”的引入
由于《模拟电子技术》课程属于专业基础课程，一般授课时间安排在大一下学期，它的前修课程有《物理》和《电工基础》，大部分学生之前没有接触过二极管这个元器件，因此这道题对学生的难点就是二极管的处理，那能否用大家比较熟悉的器件来对二极管进行等效替代呢？什么样的器件比较适合？这依赖于对二极管的相关知识与特性的了解。
1.单向导电性
二极管是由PN结构成的，所以在很大程度上，二极管表现出来的特性就是PN结的特性，即单向导电性，正向导通，反向截止。因此二极管在电路中具有开关特性。
2.二极管的导通条件
从例题中可以看出二极管有理想二极管和普通二极管之分，因此，我们要分别考虑这两类二极管的导通条件：
（1）理想二极管的导通条件
理想二极管的阳极电位与阴极电位的差值不小于零，即：U-U≥0时，理想二极管导通，否则理想二极管截止。
（2）普通二极管的导通条件
普通二极管的阳极电位与阴极电位的差值不小于二极管的导通电压，又称管压降（U），即U-U≥U时，二极管导通，否则二极管截止。
3.二极管在电路中的等效替代电路
理想二极管，在电路中，如果导通，开关闭合；否则，不通，开关断开。
一般二极管，在电路中，如果导通，开关闭合且提供一特殊电压源，有恒定的电压降U；否则，不通，开关断开。用等效替代法分别画出此时图1和图2的等效电路图图3和图4。
三、解题过程
1.分析阶段
由二极管的知识分析可知，要想对含二极管的电路进行分析，其关键问题是判断电路中的二极管的工作状态，即是导通还是截止，亦即等效电路图中的开关是断开还是闭合。
2.解题步骤
由前面的分析可知，题目求解的关键即为判断电路中的二极管的工作状态。
（1）含一个二极管的电路分析的解题步骤
第一步：断开二极管，考察此时二极管的阳极电位和阴极电位分别是多少，判断是否满足二极管的导通条件，满足则导通，开关闭合；不满足则截止，开关断开。（判断二极管的工作状态）
第二步：根据判断后的电路，对电路中的参数进行计算。
以例1为例进行求解。
解：断开二极管，（在电路图3中）U=VDD1，U=VDD2（因为此时开关断开，所以电路中没有回路，电阻上也就没有电压降）；
因为电路中的二极管为硅管，U=0.7V
①VDD1=6V，VDD2=12V；
因为：VDD1-VDD2=-6V＜0.7V，不满足二极管导通条件
所以：二极管截止，开关断开。U=VDD2=12V。（此时电阻上没有电压降）
②VDD1=6V，VDD2=-12V；
因为：VDD1-VDD2=18V≥0.7V，满足二极管导通条件
所以：二极管导通，开关闭合。即提供一特殊电压源。U=VDD1-0.7V=5.3V。
③VDD1=-6V，VDD2=-12V；
因为：VDD1-VDD2=6V≥0.7V，满足开关闭合条件
所以：二极管导通，开关闭合。即提供一特殊电压源。U=VDD1-0.7V=-6.7V.
（2）含两个二极管的电路分析的解题步骤
第一步：断开所有二极管，考察此时二极管的阳极电位和阴极电位分别是多少，分别单独判断各个二极管是否满足导通条件，满足则导通，不满足则截止。（判断二极管的工作状态）
第二步：根据第一步的判断，其结果应该有3种情况：
①两个二极管均不导通，结论为两个二极管均不导通；
②一个导通，一个截止，结论为一个导通一个截止；
③两个均导通，该情况相对来说比较复杂，不可以简单下结论，需要进一步进行判断。
此时，管压降（即阳极电位与阴极电位差值）大的优先导通，而管压降小的二极管的导通情况需要先断开，然后在管压降大的二极管导通之后，再次考察阳极电位与阴极电位是否满足导通条件，满足则该管也导通，否则该管截止。
第三步：根据判断后的二极管在电路中的工作状态对电路中的参数进行计算。
以例2为例进行求解。
解：断开所有二极管，（在电路图4中）
则V：U=12V，U=UA，
V：U=12V，U=UB.
①因为电路中的二极管为理想二极管，
（1）UA=15V，UB=15V；
因为：V：U-U=-3＜0，不满足二极管导通条件
V：U-U=-3＜0，不满足二极管导通条件
（属于第一种情况）
所以：V截止，V截止；即K、K均断开，U=12V。（电阻R上无电压降）
②UA=5V，UB=15V；
因为：V：U-U=7≥0，满足二极管导通条件
V：U-U=-3＜0，不满足二极管导通条件
（属于第二种情况）
所以：V导通，V截止；即K闭合、K断开，U=UA=5V。
③UA=5V，UB=15V；
因为：V：U-U=-3＜0，不满足二极管导通条件
V：U-U=7≥0，满足二极管导通条件
（属于第二种情况）
所以：V截止，V导通；即K断开、K闭合，U=UB=15V。
④UA=5V，UB=10V；
因为：V：U-U=7≥0，满足二极管导通条件
V：U-U=2≥0，满足二极管导通条件
（属于第三种情况）
又因为：V的管压降为7V，V的管压降为2V，很显然7V＞2V
所以：V优先导通，即开关K闭合；在K闭合之后，对二极管V：U=5V，U=10V。
此时：U-U=-5V＜0，不满足导通条件。
所以：V导通，V截止，即K闭合，K断开，U=UA=5V。
四、结语
通过“等效替代法”在二极管电路分析的运用，我们不难发现：在求解电路时，把不熟悉的元器件根据它的特性转换为熟悉的、常规的元器件，能大大降低题目的求解难度，因此，正确灵活运用“等效替代法”，不失为电路求解中的一个好方法。
参考文献：
［１］胡宴如.模拟电子技术.高等教育出版社，2005.4（11，5）.
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