我在我们大学实验室学习二极管,发现了一个我不能理解也无法解释的一种行为(我是物理系研究生,不是电子工程师)。
我们在分析的电路是一个简单的单二极管整流器(一个1N4148信号二极管),同时还有一个100Ω的电阻负载与330uF的电容器并联,以及50Hz的输入正弦波。我注意到信号被截断。为了消除可能是其他元素引起的问题(比如信号发生器,晶振等),我在LTSpice里面仿真也是得到同样的结果,也就是下面的图片。
为什么这个电路会产生这种情况,电路图如下。
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什么叫“输入正弦信号被截断”?!“一个不能理解也无法解释的一种行为”,发现新大陆啦?!
首先,你的实验本身是欠考虑的。
实验之前,考虑采用什么样的整流二极管,用多大的电阻,加多高的交流电压,都是必须的。将来工作,搞研究都需要这样。
即使在你所用信号源暂无外接负载的情况下,过零上电,二极管承受的首个电流峰值约320毫安,稳态峰值电流约250mA。
若在正弦交流电压峰值时刻上电,二极管承受的瞬态峰值电流将近400mA!如果外接负载,电流还会更大一些。
如果交流信号源非常强劲(内阻10毫欧姆),加在这整流滤波电路上,稳态下二极管承受的峰值电流高达2A,1N4148也早该挂了。
若在正弦交流电压峰值时刻上电,问题更加严重,二极管承受的瞬态峰值电流将近 2kA!当然这是看不到的,但趋势是毫无疑问。
好在你这里用的你还解释不清的信号源拯救了可怜的1N4148二极管,更严重的悲剧尚未发生,可能还没有挂掉,但已经受伤不轻。
其次,发现看不懂的现象,不会或不善于利用基础知识去分析解释。
你的实验波形是必然的、正确的;你的仿真验证也是对的。这都是你的信号源有着50欧姆内阻的缘故。
这个内阻是包含在交流信号源内的,理解为零内阻的信号源再串联一个50欧姆的电阻,是完全等效的。
正是这50欧姆,让你这位研究生有了惊人的发现“正弦信号被截断”。
也是这50欧姆,使得你考虑不周的实验没有造成不可挽回的损失。
余下的,你应该自行分析正半周的波形为什么是那个样子了。
【仿真截图】
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