Динамика диодного элемента

Будем считать, что входной сигнал изменяется скачкообразно и элемент имеет один вход. Рассмотрим что будет при переключении из НУ в ВУ.

Рассмотрим режим А.

Предположим что схема работает в режиме А, тогда диод будет закрыватсья, потому что на катоде уже ВУ, а на аноде еще НУ.

U_C(0)=U_X,Н+U_Д;

U_C,УСТ=E+I_ДТ * R;

t=3t=3RC.

Рассмотрим режим Б.

В режиме Б, аналогично, U_С определяется по той же самой формуле. В момент коммутации диод также закрывается и конденсатор начинает заряжаться. Напряжение на выходе повышается. Так как диод работает в режиме Б, наступает момент времени, когда U_C превысит U_ВХ. В результате диод откроется и выходное напряжение фиксируется на постоянном уровне. Таким образом отпирание диода форсирует окончание переходного процесса.

Uс(t) = Uс(0) * е^{( - t / t)} + Uс,уст(1- е^{( - t / t)}) =Uх,в + Uд

Uх,в + Uд = (Uх,н+Uд)* е^{( - t / t)} + Е - Е*е^{( - t / t)}

Рашая уравнение находим t переключения из НУ в ВУ в режиме Б.

Рассмотрим переключение из ВУ в НУ.

В исходном положении ВУ. Напряжение U_С(0) зависит от режима работы диода.

В режиме А: U_С(0)=Е;

В режиме Б: U_С=U_Х,В+Uд.

Пусть сигнал на входе переключается в НУ. Независимо от состояния диода он открывается. В результате получается следующая схема замещения:

t=0; t_вн=0 ‑ нарушается закон коммутации, т.е. эта схема не корректна.

В данном случае необходимо использовать более точную схему:

где r_д - сопротивление прямого смещения n-p перехода.

r₀ - внутренее сопротивление источника входного сигнала.

U=(E/R+(U_х,н+Uд)/r)/(1/R+1/r)=U_х,н+U_д, где r=R_ЭКВ=R * (r_д +r₀)

Таким образом до коммутации емкость заряжена до напряжения зависящего от режима работы. При подаче низких уровней на вход схемы емкость начинает быстро разряжаться через открытый диод и источник входного сигнала до величины U_х,н+U_Д. В момент разряда протекает большой ток Iс(0)=(U_y,в+U_х,н-Uд)/r

1) В динамическом режиме режим Б является более предпочтительным чем режим А, так как имеет большее быстродействие. Режим А является более предпочтительным по отношению к нагрузочной способности, так как при подаче ВУ диоды закрыты.

2) При переключении входного сигнала в низкий уровень через открытый диод и источник входного сигнала протекает большой ток в момент коммутации, что необходимо учитывать при выборе диода источника входного сигнала.