半導體開(kāi)關(guān)器件是有極性的,因此在用開(kāi)通與關(guān)斷互為對偶這一基本原則,以決定開(kāi)關(guān)管或開(kāi)關(guān)二極管的對偶器件時(shí),要注意它們的極性。當然,二極管的對偶器件還是二極管,開(kāi)關(guān)管的對偶器件也仍然是開(kāi)關(guān)管。
如圖1(a)是一個(gè)串聯(lián)晶體管原電路,如圖1(b)為它的對偶電路。其中開(kāi)關(guān)管V與V'對偶,電壓源與電流源對偶,電阻R與電導G對偶。電路中各支路的正方向是給定的,稱(chēng)為有向支路。由有向支路組成的有向圖,可以畫(huà)出任一電路的有向主電路圖。在畫(huà)對偶有向圖時(shí),對偶有向支路必須與原有向圖中相應支路成90°,并了解對偶圖的正方向規則。
如圖1晶體管開(kāi)關(guān)電路
規則1:原電路中取順時(shí)針?lè )较驗榫W(wǎng)孔電流正方向,則對偶電路中獨立節點(diǎn)(才目對于參考節點(diǎn))的電壓極性為正。原電路中含無(wú)源元件的有向支路反時(shí)針?lè )较蜣D90°,即得到其對偶有向支路。
規則2:原電路中沿網(wǎng)孔電流正方向的電位升U與對偶電路中流向獨立節點(diǎn)的電流源I對偶。原電路中含電壓源U的有向支路(電流沿電位升方向)順時(shí)針?lè )较蜣D90°,即得其對偶有向支路中電流源I的方向。
理想的開(kāi)關(guān)管在導通時(shí),可以看做是阻值為零的電阻;關(guān)斷時(shí),可以看做是阻值為無(wú)窮大(∞)的電阻。因此,求對偶開(kāi)關(guān)管極性時(shí),含開(kāi)關(guān)管的有向支路可以和含無(wú)源元件的有向支路一樣處理。于是求對偶開(kāi)關(guān)管極性的規則如規則3.
規則3:含開(kāi)關(guān)管V的有向支路反時(shí)針?lè )较蜣D90°,即得含對偶開(kāi)關(guān)管V′的有向支路,從而可以確定對偶開(kāi)關(guān)管V'的極性。
如圖1(a)原電路的有向圖如圖2(a)所示,如圖2(b)為應用上述規則求對偶有向圖的過(guò)程:應用規則1決定含G的有向支路方向;應用規則2決定含電流源Ii的有向支路方向;應用規則3決定含V'的有向支路方向,從而可以決定對偶開(kāi)關(guān)管V'的極性。
最后得到對偶電路的有向圖,如圖2(c)所示。
如圖2晶體管開(kāi)關(guān)電路的有向圖
求對偶開(kāi)關(guān)二極管極性的規則,以如圖3最簡(jiǎn)單的整流電路為例,說(shuō)明如下:
如圖3二極管整流電路
如圖3(a)是二極管整流電路,如圖3(b)為其對偶電路。如圖4說(shuō)明與如圖3(a)對偶電路有向圖的構成過(guò)程。如圖4(a)為原電路的有向圖,如圖4(b)為求對偶有向圖的過(guò)程,比較如圖4(b)和如圖2(b),可見(jiàn)用規則1、規則2可以決定含G和含電流源I,的有向支路方向。在決定對偶二極管D'的極性時(shí),注意到如圖3(a)整流電路中,二極管D處于正向導通狀態(tài),則對偶二極管D'應處于反向關(guān)斷狀態(tài),如圖3(b)所示。
如圖4二極管整流電路的有向圖
比較如圖3(b)和如圖1(b),可見(jiàn)對偶二極管D'和對偶開(kāi)關(guān)管V'的極性正好相反。求對偶開(kāi)關(guān)二極管的極性規則與求對偶開(kāi)關(guān)管的極性正相反,如規則4.
規則4:含二極管D的有向支路順時(shí)針?lè )较蜣D90°,即得含對偶二極管D'的有向支路,從而可以確定對偶二極管的極性。