Warum hat die Diode einen größeren Einfluss auf die DC-Eigenschaften als AC?

1) Der DC-"Widerstand" ist einfach$V/I$, was in Ihrem Fall der Fall ist$0.7\cdot2k / (10 - 0.7) = 150\Omega$. Der dynamische Widerstand ist$\frac{dV}{dI}$der Diode, die leicht auf dem Dioden-Datenblatt zu finden ist. So zum Beispiel:

_{(Quelle: davidbridgen.com )}

Hier$\frac{dV}{dI}$ist die Umkehrung der Steigung der Geraden um die$0.7V$Punkt. Wie Sie sehen können, ist die Linie fast senkrecht, also ist die Steigung sehr groß. Die Inverse ist also sehr klein.

2) Die Spannung an der Diode ist es nicht$0.01V$. Es ist$0.7\pm 0.01V$. Da der dynamische Widerstand jedoch die Ableitung ist, verschwindet die DC-Komponente.

Das ist nicht wirklich Superposition. Überlagerung funktioniert nur in linearen Schaltungen, und Dioden sind nichtlinear. Es dauert ungefähr 0,7 Volt, um die Diode "einzuschalten", aber danach führt eine kleine Spannungsänderung zu einer großen Stromänderung. Das Teilen der Gleichspannung durch den Gleichstrom sagt Ihnen nicht wirklich etwas aus. Um eine lineare Schaltung zu erhalten, müssen Sie eine Annäherung wie folgt vornehmen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Jetzt funktioniert die Überlagerung. Bei der AC-Analyse verschwinden sowohl die 10-V-DC-Quelle als auch der 0,7-V-Abfall in der Diode, und Sie haben nur noch die 8 übrig$\Omega$äquivalenter Widerstand.

Dies ist eine vereinfachte Version einer gängigen Technik zum Umgang mit nichtlinearen Dingen:

1. Verwenden Sie das vollständig nichtlineare Verhalten ("Großsignalmodell"), um die Betriebsbedingungen für einen konstanten (DC) Eingang zu finden. Hier, das ist Ihr 10-V-DC-Offset.

2. Nehmen Sie eine linearisierende Näherung ("Kleinsignalmodell") um den DC-Arbeitspunkt vor.

3. Berechnen Sie den Effekt einer kleinen Eingangsvariation (AC) mit der linearen Näherung.

4. Addieren Sie die DC- und AC-Ergebnisse zusammen.

Sie werden dies häufig mit Transistoren tun, also können Sie sich jetzt genauso gut damit vertraut machen. :-)

In einer Diode ist die nichtlineare Strom/Spannungsbeziehung durch die Shockley-Gleichung gegeben :

Wenn$n \approx 1$, ist die lineare Näherung:

Wir wollen einen Widerstand, der Spannung dividiert durch Strom ist, also drehen wir den Bruch auf den Kopf.$V_T$beträgt etwa 26 mV bei Raumtemperatur, also:

Hier ist eine Grafik, die zeigt, wovon ich spreche. Die Zahlen stimmen nicht mit Ihrem Problem überein, aber das Verhalten ist das gleiche.

Der AC-Widerstand in der Gesamtschaltung unterscheidet sich nicht sehr vom DC-Widerstand, wie er gezeichnet ist.

Der AC-Widerstand ist niedrig, gemessen über die Diode . Der 2k-Widerstand ist 2k. Punkt. Zumindest im theoretischen Bereich. Die reale Welt hat immer ein paar kleine Fallstricke und dergleichen, aber das lasse ich für den Rest aus.

Warum ist der AC-Effekt oder AC-Widerstand der Diode niedrig?

Einfach! Die Diode leitet bei allen Spannungen, die die Wechselstromquelle erzeugt, in Durchlassrichtung. Wenn die AC-Quelle 2 Vpp beträgt, geht sie von +1 V oben im Vergleich zum Boden zu -1 V oben im Vergleich zum Boden. An der positivsten Spitze beträgt die Gesamtspannung also 11 V, aber an der niedrigsten niedrigen Spitze beträgt die Gesamtspannung 9 V.

In beiden Fällen fließt der Strom im Uhrzeigersinn durch den Stromkreis. Der einzige Effekt, den die Wechselspannung in der Diode hat, ist also eine kleine Änderung (9 V bis 11 V ist überhaupt kein großer Sprung!) des Durchlassstroms. Der Durchlassstrom durch die Diode ändert zwar ihre Durchlassspannung, jedoch nicht sehr stark.

Anscheinend haben sie die Durchlassspannung bei 9 V und die Durchlassspannung bei 11 V aus einigen Daten berechnet, die mir zu diesem Zeitpunkt nicht bekannt sind, und die Differenz zwischen ihnen beträgt 26 mV. Der einzige Effekt, den die Diode auf die AC-Komponente hat, beträgt also 26 mV, was den Widerstand ergibt, der diese Differenz von 26 mVpp ausmacht, was im Durchschnitt einer Abweichung von 13 mV von der DC-Komponente entspricht, die 0,7 V beträgt.

Der DC-Spannungsabfall der Diode beträgt dann 0,7 VDC und der AC-Spannungsabfalleffekt beträgt 13 mVAC.