¿Por qué el diodo tiene un mayor impacto en las características de CC que en la CA?

1) La "resistencia" de DC es simplemente \ $ V / I \ $, que en su caso es \ $ 0.7 \ cdot2k / (10 - 0.7) = 150 \ Omega \ $. La resistencia dinámica es \ $ \ frac {dV} {dI} \ $ del diodo, que se puede encontrar fácilmente en la hoja de datos del diodo. Así, por ejemplo:

enlace

Aquí \ $ \ frac {dV} {dI} \ $ es la inversa de la pendiente de la línea alrededor del punto \ $ 0.7V \ $. Como puede ver, la línea es casi vertical, por lo que la pendiente es muy grande. Entonces lo inverso es muy pequeño.

2) El voltaje en el diodo no es \ $ 0.01V \ $. Es \ $ 0.7 \ pm 0.01V \ $. Pero como la resistencia dinámica es la derivada, el componente de CC se va.

Esto no es realmente superposición. La superposición solo funciona en circuitos lineales, y los diodos no son lineales. Se requieren aproximadamente 0.7 voltios para "encender" el diodo, pero después de eso, un pequeño cambio en el voltaje genera un gran cambio en la corriente. La división de la tensión de CC por la corriente de CC en realidad no le dice nada. Para obtener un circuito lineal, debes hacer una aproximación como esta:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Ahora la superposición funcionará. En el análisis de CA, desaparecen tanto la fuente de 10V CC como la caída de 0.7V en el diodo, y solo queda la resistencia equivalente de 8 \ $ \ Omega \ $.

Esta es una versión simplificada de una técnica común para tratar con cosas no lineales:

1. Use el comportamiento no lineal completo ("modelo de señal grande") para encontrar las condiciones operativas para una entrada constante (DC). Aquí, esa es su compensación de 10V DC.

2. Realice una aproximación linealizadora ("modelo de señal pequeña") alrededor del punto de operación de CC.

3. Calcule el efecto de una pequeña variación de entrada (AC) usando la aproximación lineal.

4. Agregue los resultados de DC y AC juntos.

Lo harás mucho con transistores, por lo que es mejor que te sientas cómodo ahora. :-)

En un diodo, la relación de corriente / voltaje no lineal está dada por la ecuación de Shockley :

$$ I_D = I_S (e ^ {\ frac {V_D} {nV_T}} - 1) \ approx I_S e ^ {\ frac {V_D} {nV_T}} $$

Si \ $ n \ approx 1 \ $, la aproximación lineal es:

$$ \ frac {dI_D} {dV_D} = \ frac {1} {V_T} I_S e ^ {\ frac {V_D} {V_T}} = \ frac {I_D} {V_T} $$

Queremos una resistencia, que es el voltaje dividido por la corriente, por lo que damos la vuelta a la fracción. \ $ V_T \ $ es aproximadamente 26 mV a temperatura ambiente, por lo que:

$$ r_d \ approx \ frac {V_T} {I_D} \ approx \ frac {26 \ \ mathrm {mV}} {I_D} $$

Aquí hay una gráfica que muestra de lo que estoy hablando. Los números no coinciden con su problema, pero el comportamiento es el mismo.

La resistencia de CA en el circuito total no es muy diferente de la resistencia de CC, ya que se dibuja.

La resistencia de CA es baja medida sobre el diodo . La resistencia 2k es 2k. Punto. Al menos, en el dominio teórico. El mundo real siempre tiene algo de gotcha y eso, pero lo dejo para el resto.

¿Por qué el efecto de CA o la resistencia de CA del diodo es baja?

Simple! El diodo está en conducción directa para todos los voltajes que genera la fuente de CA. Si la fuente de CA es 2Vpp, va desde + 1V en la parte superior en comparación con la parte inferior hasta -1V en la parte superior en comparación con la parte inferior. Entonces, en su pico más positivo, el voltaje total es de 11V, pero en su pico más bajo, el voltaje total es de 9V.

En ambos casos, la corriente fluye en sentido horario a través del circuito. Entonces, el único efecto que tiene el voltaje de CA en el diodo es un pequeño cambio (¡9V a 11V no es un gran salto en absoluto!) En la corriente directa. La corriente directa a través del diodo cambia su voltaje directo, pero no en gran medida.

Aparentemente, calcularon la tensión directa a 9 V y la tensión directa a 11 V a partir de algunos datos que no conozco en este momento, y la diferencia es de 26 mV entre ellos. Por lo tanto, el único efecto que tiene el diodo en el componente de CA es de 26 mV, lo que da la resistencia, lo que hace que la diferencia sea de 26 mVpp, que es en promedio una desviación de 13 mV del componente de CC, que es de 0,7 V.

Entonces, la caída de voltaje de CC del diodo es de 0.7VCC y el efecto de caída de voltaje de CA es de 13mVAC.