Diodenschaltungen mit Exponentialmodell

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hallo, Frage : Im Folgenden wird eine Reihe von drei Dioden verwendet, um eine konstante Spannung von etwa 2,1 V bereitzustellen. Wir möchten die prozentuale Änderung dieser geregelten Spannung berechnen, die durch (a) eine ± 10%ige Änderung der Leistung verursacht wird. Versorgungsspannung und (b) Anschluss eines 1-kΩ-Lastwiderstands. Angenommen n = 2.

Ich hatte einige Zweifel bezüglich der in Teil B durchzuführenden Kleinsignalanalyse. Nachdem ich hier nachgefragt habe, habe ich genug Hilfe bekommen, um es zu verstehen und zu lösen. Aber die nächste Passage im Buch (Microelectronic Circuits) besagt, dass wir bei der Verwendung der Kleinsignalanalyse erhalten Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein.

Aber wenn wir den detaillierten Berechnungen unter Verwendung des Exponentialmodells folgen, würden wir erhalten Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein.

Ich kann nicht verstehen, wie ich die Antwort mit dem Exponentialmodell ableiten soll. Was sind die Schritte, um die Lösung mit dem Exponentialmodell zu finden?

Link (zur zuvor gestellten Frage: Diodenmodellierung )

Durch Ändern des Stroms ändern Sie die Temperatur der Diode, vorausgesetzt, sie ist hoch genug, um die Umgebungstemperatur zu überwinden. Ihre Durchlassspannung sinkt mit steigender Temperatur, aber nicht über 100 mV, und es würde extreme Hitze erfordern, um so viel zu ändern.
Wir haben die Buchseiten nicht vor uns. Es macht Sinn, dass das Exponentialmodell andere Ergebnisse liefern würde. Was KEINEN Sinn macht, ist, dass das Exponentialmodell zu einem kleineren Ergebnis führen würde Δ v Ö Größe. Der Stromunterschied ist nicht nur etwas größer ( 2.1 ma vs 2 mA ), aber die lineare Interpolation würde rückblickend auf einen niedrigeren Strom einen Spannungswert vorhersagen, der über dem liegt , was die tatsächliche Exponentialkurve tut. Also das Eigentliche Δ v Ö sollte größer sein als die Projekte zur linearen Steigungsvorhersage. (Um 2,4 mV oder so.)

Antworten (2)

KCL-Gleichungen aufschreiben in v Ö U T , unter der Annahme, dass alle Dioden gleich sind, so dass v D = v Ö U T 3 (einfließender Strom = ausfließender Strom):

10 v − v Ö U T R 1 = v Ö U T R 2 + ICH S ( e v Ö U T 3 N   U T − 1 )

Dies ist eine transzendente Gleichung, die nicht analytisch gelöst werden kann. Es sollte mit einer numerischen Methode gelöst werden, was Schaltungssimulatoren tun.

Zuerst können Sie die Spannungsquelle und den Spannungsteiler durch sein Thevenin-Äquivalent und die drei Dioden durch eine ersetzen, die nur andere Parameter hat:

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Angenommen, die Dioden werden durch die Shockley-Diodengleichung modelliert
ICH ( U ) = ICH S ( e U U C − 1 )
dann kann die kombinierte Diode (Dreifachdiode) modelliert werden
ICH ( U ) = ICH S ( e U 3 U C − 1 )

Das Problem sieht also einfacher aus; Im Grunde gibt es keinen Unterschied zu einer Schaltung mit Spannungsquelle, einem Widerstand und einer Diode.

Schauen Sie sich nun die IU-Diagramme von Diode und Widerstand und die Lastlinie an :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einWie Sie sehen können, ändert sich die Krümmung der IU-Linie der Dioden (rot) in dem Bereich, in dem sie die Lastlinien (schwarz, blau) schneidet, nicht viel.

Sie können die Spannung, bei der sich die Lastleitungen ungefähr mit der Diodenleitung schneiden, mithilfe einer linearen Näherung berechnen .

Die Differenz der Spannungen des Schnittpunkts wird viel kleiner sein als Δ U weil das Diodendiagramm in diesem Bereich viel steiler ist als die Lastlinie.

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