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二极管Q点对电路功能的重要性

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作者节奏PCB解决方案

二极管排成半圆形

我们都在努力达到一个最佳状态，在这个状态下，我们的表现、动力和激情就会汇聚在我们面前的任务上。例如，为一个完美的公司工作，它也欣赏你的工作，给你相应的报酬，而且你对工作的热情是坚定不移的。

我们所追求的Q点往往是难以捉摸的，对某些人来说，它是不可企及的。然而，正是人类的本性促使我们不断地追求那些我们认为是无法实现的目标。此外，如果没有这种不可抑制的动力，我们人类就不会取得你今天所看到的科学进步。

虽然在进步的主题上，我们的大多数成就是在电子和工程领域。这是合乎逻辑的，特别是考虑到这些进步为我们的生活提供了最显著的、最广泛的和改变生活的影响。此外，在电子领域，形势是不断变化的，很少有今天适用的东西甚至在几年前也是适用的。然而，二极管的工作点(Q点)恰好是这些例外之一。

什么是二极管的Q点?

Q点或设备的工作点，也称为偏置点或静止点，是无输入信号的有源器件(如二极管或晶体管)的指定终端上的稳态直流电压或电流。

此外，Q点是由器件特性定义的二极管正向电压和电流之间的关系。因此，在直流负载线上只有一个点，二极管的电压和电流与电路条件兼容。

换句话说，这个工作点(Q点)是最佳正向电压和正向电流汇聚的交点，也是二极管在最佳状态下工作的点。

Q点对电路运行的重要性

另一种表达Q点的方式是将其称为偏见。电子学中的偏置是指在电子电路的各个点建立预定的电压或电流，以促进电子元件的适当工作条件。

众多电子器件，包括二极管、晶体管，甚至是处理时变交流信号的真空管，也需要稳定的直流电流或电压才能正常工作。此外，当提供交流信号时，通过将其叠加在直流偏置电流或电压上。

然而，偏置电路是设备电路的一部分，它提供这种稳定的电流或电压。总之，Q点对一个器件(二极管)或电路的整体功能至关重要。

计算二极管的Q点

如前所述，工作或静止点(Q点)是二极管工作最优的点。此外，二极管的Q点是特定的电路中二极管是分开的，因此有必要计算它为特定的电路你正在设计。一般来说，是电路设计者选择Q点以使二极管在一个安全的标称电流下工作。

要计算二极管的Q点，我们必须使用基尔霍夫电压定律(KVL)，这说明任何回路中的电位差的代数和必须等于零(ΣV = 0)。例如，如果两个电阻说R1和R2是串联连接在一起的，它们都是同一个回路的一部分，因此流过每个电阻的电流必须相同。

现在，让我们考虑一个二极管也与一个电阻(R1)和一个源电压(VDD)串联。我们将在正向偏置中连接二极管，以便正向电流和正向电压将通过串联电路。根据基尔霍夫电流定律，流过二极管(ID)和电阻(IR)的电流相等(ID = IR)。

带有二极管、通孔和其他元件的印刷电路板

了解二极管的Q点可以更好地实现电路电流功能。

直流负载线与二极管Q点的进一步分析

我们现在可以进一步分析电路通过应用基尔霍夫电压定律(KVL)．KVL的结果是形成直流载重线的最终方程。这里的直流电压是电路的偏置电压，保持任何进一步的无功元件为零。将KVL应用于串联电路后，我们可以得到电路的电压和电流。

(vdd = vd + idr) (vd = idr - vdd)

由式可知，VDD为施加的直流源电压，VD为穿过二极管的电压。因此，可以将上述公式视为二极管的方程。我们现在可以得到二极管在正向偏置条件下的电压和电流特性。因此，就像我们之前对二极管处于正向偏置状态的分析一样，施加的电压和电路中产生的电流互为指数关系。

此外，一旦达到特定的截止电压，二极管开始在其正向偏置条件下工作。现在我们有了一个特征曲线(图形化)，我们现在可以完成我们的分析技术，并在i-v特征曲线上画一条直线。我们的二极管广义电路的曲线为(VDD/R)。因此，线的相交导致形成二极管工作点(Q点)，如前所述。

直流载重线中Q点的总体意义

如你所知，二极管是非线性元件，不遵循的惯例欧姆定律。但是，如果你分析它的i-v特性曲线，它仍然是基于电压和电流参数。在这个图形分析中，我们绘制了特性曲线，然后我们画了一个直流负载线。当然，这表示反应组分为零的点。

的约束也表示应用于非线性元件由外部电路构成．从这里，我们，当然，定义了Q点。那么，设置这个Q点和使用这个分析技巧的意义是什么呢?答案如下:

  1. 它使我们能够得到非线性元件如二极管和晶体管的线性分析。

  2. 分析载重线的主要目的是确定作业点。

  3. 直流负载线产生的工作点是电路的两个部分的电压和电流参数彼此相等的中心。

  4. 由于负载线分析方法，这里创建的工作区域确保二极管保持在有源区域。

  5. 我们得到的工作点对绘制交流载重线也是必不可少的。

  6. 如果恒定的电阻和施加到电路上的直流电压变化，那么该技术对于有效地分析电路是至关重要的。

齐纳二极管输出电压的PSpice模拟

用齐纳二极管可以很容易地找到预期输出电压。

Q点对整个元件和电路功能至关重要。它确保了像二极管这样的非线性元件在整个工作范围内以最佳电流和电压工作。这也有助于提高电子电路的功能、可靠性和生命周期。

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