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二極管與電源流串聯的反應
作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2019.10.17
信息摘要:
1.題主的電流源分析電流源產生的電流流過正向二極管,此時系統的電壓U為:按題主的意思,二極管是所謂"理想的",因此它的正向電阻為零,于是有:…
  1.題主的電流源分析
  電流源產生的電流流過正向二極管,此時系統的電壓U為:
  按題主的意思,二極管是所謂"理想的",因此它的正向電阻為零,于是有:
  現在,我們把二極管反接,又因為二極管是所謂"理想的",因此二極管的反向電阻為無窮大。于是電流源兩端的電壓為Is與它內阻的乘積。
  我們當然知道電流源的內阻十分巨大,而所謂"理想的"電流源,其內阻為無窮大,于是電流源會產生無窮大的電壓來。這個無窮大的電壓加在在二極管上,按道理,二極管會被這無窮大的電壓給擊穿,接著系統又恢復正常,Is流過擊穿的二極管并流向電阻R.
  我不知道這種所謂的理想狀態的討論有何意義,恐怕只能滿足學生的好奇心吧。
  2.實際電流源分析
  設圖中的電源電壓為24V,穩壓二極管的穩定電壓為6V.若電阻R1和R2均為10K,它們的分壓是3V,則晶體管基極的電壓為:
  我們知道,晶體管的基射極間電壓為0.6V,因此晶體管發射極的電壓為:
  設,發射極電阻Rc的阻值是1.2K,于是,流過發射極電阻Rc的電流是:
  晶體管T1的集電極電流近似等于發射極電流,于是晶體管T1的輸出電流為:
  由于晶體管基極的電壓是固定不變的,因此我們知道,晶體管的輸出電流當然也不會變化,并且與它的負載Rc的值無關。換句話說,此電路就是一個恒流源。
  設,電阻Rc=8.2K,于是它兩端的電壓為2X8.2=16.4V.由此我們知道,晶體管T1的管壓降為:
  這5.2V就是此恒流源能夠實現恒流的本錢。
  當電阻Rc增大時,它兩端的電壓會增大。例如我們將它的電阻增加到10K,于是晶體管T1的管壓降為:
  我們看到,這里的關系完全滿足電流源的基本特征:負載電阻越大,負載電阻上的電壓當然也越大,但此時T1的管壓降已經大幅跌落。
  我們知道,當晶體管飽和時,它的管壓降是0.3V.據此,我們來計算一下電阻Rc的最大值是多少:
  如果負載電阻Rc的阻值變小,例如只有原先的一半左右,即4.2K,又會發生什么情況?
  我們看到,管壓降增加了。如此看來,若負載電阻繼續減小,管壓降還會增加。因此,晶體管的耐壓必須滿足要求,否則會被擊穿。
  我們來看看當Rc=0時的管壓降是多少:
  可見,此晶體管的管壓降必須大于21.6V,否則此晶體管會被擊穿。
  通過簡單計算,我們由此得知,恒流源所接的負載電阻是有范圍限制的。
  3.把二極管接入實際恒流源電路會發生什么?
  我們知道,所謂的理想二極管,其正向壓降為零,反向壓降為無窮大,因此我們可以用普通的開關來模擬。
  當開關閉合時,相當于二極管處于正向接法,此時恒流源的電流變化情況正如第2條分析的結果。
  當開關打開時,晶體管T1的集電極開路,這時會怎樣?答案是,不會怎樣,晶體管的集電極電流為零,晶體管的特性確保了不會強制性地恒流輸出2毫安的電流,以此保障了系統安全。
  結論:
  由以上計算可知,電流源在負載電阻變大變小時,負載的上電壓也會變大變小,并且是以電流源自身的壓降變化為代價的。
  電流源對負載供電時,作為代價的就是它自身的壓降!

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