Схемы с диодами и стабилитронами на основе операционного усилителя

Рассматриваемые схемы являются нелинейными, так как содержат нелинейные элементы — диоды и стабилитроны. Однако часто такие схемы анализируют, без использования ЭВМ, как линейные. При этом часто диоды и стабилитроны считают идеальными и заменяют открытые диоды и стабилитроны закоротками, запертые диоды и стабилитроны — разрывами, а стабилитроны, работающие в режиме пробоя, — источниками напряжения.

При использовании подобных способов линеаризации нелинейных схем основная проблема состоит в том, чтобы перед анализом определить, в каком режиме работает каждый нелинейный элемент. Здесь большую помощь может оказать опыт анализа подобных схем.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Пусть сделано некоторое предположение о состоянии нелинейных элементов (например, предполагается, что первый диод открыт, второй закрыт и т. д.). Тогда после анализа схемы, выполненного на основе этого предположения, необходимо проверить его правильность. Например, необходимо убедиться, что через предположительно открытый диод, замененный закороткой, ток протекает в прямом направлении. При машинном анализе схемы, подобные рассматриваемым, анализируются как нелинейные.

Для примера выполним анализ схемы на рис. 2.32, предполагая, что диоды — идеальные. Пусть вначале uвх= 1 В. Если диод D₁ открыт (заменяем его закороткой), а диод D₂ — акрыт заменим его разрывом), то получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 2.33.

Из данной схемы следует, что uвых=uвх· ( 1 +R2/R1) = 3 В

Проверим правильность сделанного предположения, для чего определим ток i_D1 диода D₁ и напряжение u_D2 диода D₂. Используя допущение о том, что uдиф= 0, получаем u_D2 = – 2 В и i_D1 = 0,2 мА. Так как напряжение на диоде D₂ отрицательное, а ток через диод D₁ положителен, можно утверждать, что предположение было правильным.

Пусть теперь uвх= – 1 В. Предположим, что диод D₁ закрыт, а диод D₂ открыт. Тогда получим эквивалентную схему, приведенную на рис. 2.34, из которой получаем, что uвых=uвх· ( 1 + 0 /R1) = – 1 В

Для проверки правильности сделанного предположения определим iD2:i_D2=i_R1= –uвх/R1= 1 / 5 ·10³ = 0,2 мА

Очевидно, что и D₁ = 0. Полученные результаты позволяют утверждать, что предположение было правильным.