Идеальный источник тока

Идеальный источник тока — это идеализированный активный элемент с двумя выводами, ток которого не зависит от напряжения между выводами. Условное графическое обозначение источника тока показано на рис. 2.9, а.

Стрелки в обозначении источника тока указывают направление тока внутри источника, которое совпадает с направлением перемещения положительных зарядов внутри источника под действием сторонних сил, от вывода с меньшим потенциалом к выводу с большим потенциалом. При этом напряжение на выводах источника тока направлено от вывода с большим потенциалом к выводу с меньшим потенциалом, то есть совпадает с направлением тока во внешней цепи, но противоположно направлению тока внутри источника. Вольтамперная характеристика идеального источника постоянного тока изображена на рис. 2.9, б.

Идеальные источники напряжения и тока представляют собой идеализированные источники энергии и используются при анализе цепей в качестве идеализированных активных элементов.

На рис. 2.10, а изображена схема, состоящая из идеального источника напряжения и подключенного к нему идеализированного сопротивления нагрузки . Поскольку напряжение на нагрузке , а её ток , то мощность, выделяемая в нагрузке

.

Отсюда следует, что при неограниченном уменьшении сопротивления , ток нагрузки, а, значит, и выделяемая в ней мощность будут увеличиваться до бесконечности. Аналогичный результат можно получить для схемы с идеальным источником тока (рис. 2.10, б). В данном случае при неограниченном увеличении сопротивления нагрузки напряжение на нагрузке и, следовательно, выделяемая в ней мощность будут стремиться к бесконечности. С этой точки зрения идеальные источники напряжения и тока являются источниками бесконечной мощности и поэтому они не реализуемы. Поэтому в технической литературе идеальные источники энергии часто называют вырожденными.

Узнать еще:

Идеальный источник напряжения — это… Что такое Идеальный источник напряжения?

Идеальный источник напряжения

Рисунок 1 — Обозначение источника ЭДС схемах

Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) — источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники ЭДС

Рисунок 2

Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник ЭДС является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R_H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как P = EI. Но это не возможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление. И наоборот. Наличие внутренненого сопротивления отличает реальный источник ЭДС от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника ЭДС представляет собой последовательное подключение идеального источника ЭДС Е и внутреннего сопротивления r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального (синяя линия) и реального (красная линия) источников ЭДС.

где

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

U = IR_H — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании (R_H = 0) , т.е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток I_КЗ будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление:

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Wikimedia Foundation. 2010.

• Идеальный Мужчина (Фильм)
• Идеальный мат

Смотреть что такое «Идеальный источник напряжения» в других словарях:

• идеальный источник напряжения — Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник… …   Справочник технического переводчика

• идеальный источник тока — Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник электрического тока …   Справочник технического переводчика

• Источник напряжения — Рисунок 1 Обозначение источника ЭДС схемах Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как… …   Википедия

• идеальный источник (электрического) напряжения — 123 идеальный источник (электрического) напряжения Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• идеальный источник (электрического) тока — 125 идеальный источник (электрического) тока Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал докуме …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Идеальный источник (электрического) напряжения

  — 1. Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

• Идеальный источник (электрического) тока — 1. Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

• Источник ЭДС — Рисунок 1  Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа) Источник ЭДС (идеальный источник напряжения)  двухполюсник, нап …   Википедия

• Источник опорного напряжения — Источник, или генератор, опорного напряжения (ИОН)  базовый электронный узел, поддерживающий на своём выходе высокостабильное постоянное электрическое напряжение. ИОН применяются для задания величины выходного напряжения стабилизированных… …   Википедия

• Источник электрического напряжения идеальный — источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от… …   Официальная терминология

Основы электротехники и электроники: Курс лекций, страница 2

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью (обозначается буквой g, имеет размерность Ом ^{– 1} или См, Сименс).

В линейных цепях сопротивление ветвей постоянно, определяется лишь физическими свойствами материала проводников и не зависит от источников, токов и напряжений в ветвях.

Если источники в цепи создают на своих выводах напряжения и токи, которые не изменяются во времени, цепь называется электрической цепью постоянного тока. В цепи постоянного тока сопротивление индуктивностей равно нулю, сопротивление конденсаторов бесконечно велико.

Далее будут рассмотрены линейные цепи постоянного тока.

2. ИСТОЧНИКИ ЭДС И ИСТОЧНИКИ ТОКА

ЭДС – это максимальное напряжение, которое могут создать сторонние силы на выводах источника при отсутствии в цепи тока. В качестве сторонних сил могут выступать, например, химические реакции в гальванической батарее или момент на валу электрической машины, работающей в режиме генератора.

Для удобства анализа источники электрической энергии представляют либо с помощью идеального источника ЭДС, либо с помощью идеального источника тока. Идеальный источник ЭДС и идеальный источник тока называют также источниками бесконечно большой мощности.

На Рис. 2.1 а показана вольт-амперная характеристика идеального источника ЭДС. Этот источник отличается тем, что напряжение на его выводах равно значению ЭДС независимо от тока нагрузки. На

Рис. 2.1 б показана вольт-амперная характеристика идеального источника тока. Он сохраняет постоянство тока вне зависимости от напряжения на своих выводах.

Рис. 2.1

Если к данным вольт-амперным характеристикам применить закон Ома (см. формулу (1.1))

,

можно сделать вывод, что сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю, а сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Реальный источник электрической энергии обладает конечным внутренним сопротивлением, его вольт-амперная характеристика показана на Рис. 2.2 и может быть описана выражением:

                                                                                    (2.1)

где       – внутреннее сопротивление источника;

             – напряжение холостого хода источника.

Рис. 2.2

Когда источник отключен от нагрузки, на его зажимах существует напряжение холостого хода , равное ЭДС источника. Если соединить накоротко зажимы источника, напряжение на зажимах будет равно нулю, а ток между зажимами будет равен току короткого замыкания .

Сравнивая вольт-амперные характеристики идеальных источников и реального источника, можно заключить, что реальный источник можно смоделировать либо с помощью эквивалентного идеального источника ЭДС и последовательно включенного внутреннего сопротивления, либо с помощью эквивалентного идеального источника тока и параллельно включенного внутреннего сопротивления (Рис. 2.3).

Рис. 2.3

Внутреннее сопротивление реального источника вычисляется как

.

ЭДС эквивалентного источника ЭДС равна напряжению холостого хода реального источника.

Ток эквивалентного источника тока равен току короткого замыкания реального источника.

ЭДС эквивалентного источника ЭДС и ток эквивалентного источника тока связаны соотношением:

                                                      (2.2)

Это соотношение говорит о том, что любой источник ЭДС с последовательно включенным сопротивлением может быть заменен источником тока с параллельно включенным таким же сопротивлением и наоборот.

Какой из двух эквивалентных замен воспользоваться, совершенно безразлично, и определяется лишь удобством расчета в каждом конкретном случае.

Заметим, что ЭДС идеального источника ЭДС всегда направлена от меньшего потенциала к большему, а ток идеального источника тока всегда направлен в ту же сторону, что и ток реального источника.

3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ

Для упрощения расчетов электрическую цепь можно преобразовывать, уменьшая количество ветвей и узлов. При этом необходимо помнить, что после расчета преобразованной цепи следует выполнить обратное преобразование, чтобы вернуться к исходной цепи.

Любые преобразования цепей должны быть эквивалентными, то есть преобразование какого-либо участка цепи не должно изменять токораспределения в непреобразованной части схемы. А это возможно лишь тогда, когда в процессе преобразования потенциалы узлов в непреобразованной части схемы и токи, подтекающие извне к преобразованному участку, сохраняются неизменными.

Простейшими преобразованиями электрической цепи являются свертки последовательно-параллельных соединений элементов цепи.

При последовательном соединении элементов конец предыдущего соединяется с началом последующего (Рис. 3.1). Главный признак последовательного соединения – один и тот же ток в каждом из элементов.

Рис. 3.1

Если к последовательному соединению элементов применить закон Ома (1.1), можно заключить, что напряжения на элементах распределяются прямо пропорционально сопротивлениям, а общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений элементов:

                                                                                                             (3.1)

Итак, если на участке цепи несколько элементов соединены последовательно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных элементов. ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ СКЛАДЫВАЮТСЯ!

При параллельном соединении элементов начала всех элементов соединены в один узел, а концы всех элементов соединены в другой узел (Рис. 3.2).

Рис. 3.2

Главный признак параллельного соединения – одно и то же напряжение на каждом из элементов.

Если на участке цепи несколько элементов соединены параллельно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, проводимость которого равна сумме проводимостей отдельных элементов. ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СКЛАДЫВАЮТСЯ ПРОВОДИ­МОСТИ!

                                                             (3.2)

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

• Main page

Languages

• Deutsch
• Français
• Nederlands
• Русский
• Italiano
• Español
• Polski
• Português
• Norsk
• Suomen kieli
• Magyar
• Čeština
• Türkçe
• Dansk
• Română
• Svenska

Идеальный источник — ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Идеальный источник — ток

Cтраница 1

Идеальный источник тока обладает бесконечно большим внутренним сопротивлением, поэтому ток j ( t) не зависит от параметров внешней цепи, присоединенной к источнику. В режиме холостого хода, когда к внешним зажимам присоединено бесконечно большое сопротивление, ток идеального источника должен сохранить свое значение, а напряжение на нем и отдаваемая им мощность стремятся к бесконечности.  [1]

Идеальный источник тока должен обеспечивать постоянный ток, не зависящий от величины сопротивления нагрузки. Соберите схему в соответствии с рис. 7.8. Изменяющееся сопротивление нагрузки обеспечивает потенциометр. Ток на нагрузке измеряется универсальным цифровым измерительным прибором, а напряжение на нагрузке осциллографом.  [3]

Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток во внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления.  [5]

Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его выводах. Предполагается, что внутреннее сопротивление такого идеального источника бесконечно велико и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на выводах источника, не влияют на ток источника.  [6]

Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток so внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления. Поэтому реальный источник тока изображается на схемах замещения как идеальный источник тока с параллельным включением резистивного элемента ( рис. 1 — 3, г), сопротивление которого определяется из характеристики элемента. Примером реального источника тока может служить электронный усилитель, внутреннее сопротивление которого обычно велико по сравнению с сопротивлением нагрузки.  [7]

Идеальный источник тока обозначается на схемах кружочком с двойной стрелкой внутри ( рис. 1.7), показывающей направление тока.  [8]

Идеальный источник тока — это черный шщк, имеющий два вывода и поддержи-шющий постоянный ток во внешней цепи гезависимо от величины сопротивления гагрузки и приложенного напряжения.  [10]

Идеальный источник тока — это черный ящик, имеющий два вывода и поддерживающий постоянный ток во внешней цепи независимо от величины сопротивления нагрузки и приложенного напряжения. Для того чтобы выполнять свои функции, он должен уметь поддерживать любое нужное напряжение между своими выводами. Реальные источники тока ( самая нелюбимая тема для большинства учебников) [ 1; мд имеют ограниченный диапазон, в котором может изменяться создаваемое ими напряжение ( он называ — ется рабочим диапазоном выходного напряжения или просто диапазоном), и, кроме того, выходной ток источника нельзя считать абсолютно постоянным. Источник тока предпочитает нагрузку в виде замкнутой цепи, а нагрузку в виде разомкнутой цепи недолюбливает.  [11]

Идеальные источники тока Is и мощности Ag задаются формулами ( гл.  [12]

Идеальным источником тока называется такой источник электрической энергии, который создает в цепи заданное значение тока независимо от величины сопротивления нагрузки.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

Помогите решить / разобраться (Ф)

Можете для примера тогда хотя бы про источник напряжения рассказать по сути: какие ошибки у меня допущены в рассуждениях?

На такой вопрос ответить сложно, потому рассуждения слишком бессистемные, а на причину бессистемности уже указал.

Ну, например

для понимания этой темы надо любой источник питания замкнуть накоротко

— совершенно неясно, что Вы так пытаетесь понять.

Вот есть черный ящик с двумя контактами. Является ли он идеальным источником напряжения? Чтобы ответить на этот вопрос, можно провести эксперименты с целью проверки свойств, которыми должен обладать идеальный источник напряжения (по определению!). «Если нечто выглядит как утка, плавает как утка и крякает как утка, то это, вероятно, утка и есть». В реальности ни один источник питания не является идеальным источником напряжения по очевидный причине — ограниченная мощность, и следовательно, ограниченный ток. Однако если ввести ограничения на нагрузку — очень многие источники питания обладают свойствами [почти] идеального источника напряжения. Это и есть причина, по которой ввели такое определение; если мы остаёмся в рамках некоторого диапазона нагрузок, при расчёте схемы можно вместо реального (очень сложного!) источника взять предельно простую математическую модель, тем самым упростив себе жизнь.

Какой эксперимент Вы можете провести, чтобы удостовериться, что источник питания обладает свойствами идеального источника напряжения? Во-первых, договариваемся о предельной нагрузке. Затем экспериментально снимаем вольт-амперную характеристику и строим её график. То есть, варьируем сопротивление нагрузки — например, реостатом — и собираем множество экспериментальных данных в виде пар (ток нагрузки, напряжение на выходе источника). Если на графике (ось X — ток, ось Y — напряжение) получилась горизонтальная прямая, значит, напряжение на выходе источника питания не зависит от тока нагрузки и его можно моделировать как идеальный, пока мы не превышаем некий предел.

Именно такими свойствами обладают стабилизированные источники питания, например, блок питания компьютера.

Нестабилизированные источники, скажем, батарейки, обладают несколько худшими характеристиками и заменять их моделью идеального источника напряжения следует с большой осторожностью. Свежая пальчиковая батарейка выдаёт 1.5 В без нагрузки, однако при нагрузке в несколько ампер напряжения на её зажимах просядет до 1 В. Поэтому приходится учитывать внутреннее сопротивление, пририсовав к идеальному источнику напряжения резистор.

С идеальным источником тока аналогично. Но в быту ничего похожего на идеальный источник тока не встречается, по крайней мере, в виде отдельного устройства. Зато источники тока распространены как составляющая часть более сложных приборов — например, для питания светодиодных фонарей часто применяют электрическую схему (преобразователь), выходная вольт-амперная характеристика которой напоминает идеальный источник тока (в определённых пределах!). Вы можете сконструировать простую схему с характеристиками, похожими на характеристики идеального источника тока. Например, берём 9 В батарейку, соединяем последовательно с ней резистор в 10000 Ом, и помещаем в «чёрный ящик», из которого торчат два вывода. Даём этот черный ящик другому человеку вместе с комплектом резисторов гораздо меньшего сопротивления — например, от нуля до 100 Ом. Ничего не зная про содержимое ящика, человек обнаружит, что в данном диапазоне сопротивлений нагрузки черный ящик ведёт себя почти как идеальный источник тока (экспериментально построив вольт-амперную характеристику).

Как найти напряжение источника

Под источником понимают элемент, питающий цепь электромагнитной энергией. Эта энергия потребляется пассивными элементами цепи – запасается в индуктивностях и емкостях и расходуется в активном сопротивлении. Примерами реальных источников электромагнитной энергии могут служить генераторы постоянных, синусоидальных и импульсных сигналов разнообразной формы, сигналы, получаемые от различных датчиков, антенн радиоприемных устройств, источники питания, сигналы, поступающие с выходов электронных устройств и т.д.

Для анализа цепей удобно вводить идеализированные источники двух видов: источник напряжения и источник тока, которые учитывают главные свойства реальных источников. При соответствующем дополнении идеализированных источников пассивными элементами можно передать все свойства реальных источников по отношению к их внешним выводам.

Источник напряжения. Подисточником напряжения понимают такой элемент с двумя выводами (полюсами), напряжение между которыми задано в виде некоторой функции времени независимо от тока, отдаваемого во внешнюю цепь. Зависимость напряжения от тока идеального источника напряжения показана на рис. 1.3. Такой идеализированный источник способен отдавать неограниченную мощность. Наиболее часто применяемые условные графические изображения источника напряжения показаны на том же рисунке, где принятая положительная полярность напряжения источника указывается либо стрелкой внутри кружочка, либо знаками “+”, “-”.

Реальные источники сигнала имеют внутренние сопротивления. К источнику напряжения внутреннее сопротивление подключается последовательно. На рис. 1.4 показаны вольтамперная характеристика и схема реального источника напряжения. Для реального источника выходное напряжение будет равно

Из формулы видно, что выходное напряжение реального источника тока зависит от тока нагрузки I_н. Чем больше ток нагрузки, тем больше падает напряжение на внутреннем сопротивлении источника, и меньшая часть напряжения U₀ поступает на нагрузку (на выход). С другой стороны, чем больше внутреннее сопротивление R_вн при неизменном токе нагрузки, тем больше падает на нем напряжения, что ведет к уменьшению напряжения на выходе источника. Применительно к электронным схемам внутреннее сопротивление источника часто называют выходным сопротивлением.

В случае идеального источника напряжения, его внутреннее сопротивление равно 0 и напряжение на нагрузке не зависит от тока нагрузки. При этом ток нагрузки может возрастать до бесконечности, если сопротивление нагрузки будет стремиться к 0. В действительности невозможно построить идеальный источник напряжения во всем диапазоне изменения выходного тока. Однако, во многих случаях, для ограниченного диапазона изменения выходного тока некоторые источники можно рассматривать как идеальные.

Например, источник питания в диапазоне рабочих токов имеет очень малое внутреннее сопротивление, которым можно пренебречь, по сравнению с сопротивлением нагрузки. Или другой пример, выходное сопротивление операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, может достигать нескольких сотых долей Ома. Таким внутренним сопротивлением можно пренебречь и рассматривать выход операционного усилителя как идеальный источник напряжения в диапазоне допустимых выходных токов.

Источник тока. Под идеальным источником тока понимают такой элемент цепи, через выводы которого протекает ток с заданным законом изменения во времени независимо от напряжения между выводами. Вольтамперная характеристика и условные графические изображения идеального источника тока показана на рис. 1.5. Независимость тока от напряжения означает, что внутренняя проводимость источника, куда может ответвляться ток, равна 0, а внутреннее сопротивление равно бесконечности. Вольтамперная характеристика и

схема реального источника тока показана на рис. 6. При увеличении напряжения на нагрузке за счет увеличения сопротивления нагрузки увеличивается внутренний ток источника тока. При этом меньшая часть тока I₀ поступает в нагрузку. Выходной ток I_н будет равен

Из формулы видно, что чем больше внутреннее сопротивление источника тока, тем меньше внутренний ток I_вн и большая часть тока I₀ отдается в нагрузку. В пределе при R_вн = ∞ весь ток I₀ отдается в нагрузку, и ток нагрузки не будет зависеть от напряжения на нагрузке. В этом случае имеем дело с идеальным источником тока. Итак, в идеальном источнике тока внутреннее сопротивление равно бесконечности. В идеальном источнике тока при бесконечной величине сопротивления нагрузки (обрыв цепи нагрузки) на его зажимах будет напряжение бесконечной величины.

Это конечно идеализация – нельзя построить источник тока, у которого величина внутреннего сопротивления рана бесконечности. Однако на практике используются источники тока, построенные на транзисторах, с внутренним сопротивлением, достигающим величин многих мегом и более, работающие в ограниченном диапазоне выходных напряжений. Такие источники тока широко используются в схемах дифференциальных и операционных усилителей, при построении цифро-аналоговых преобразователей, при передаче сигналов по токовой петле и др.

Реальные источники напряжения и тока эквивалентны. Это означает, что относительно своих зажимов схемы ведут себя одинаковым образом, т.е. при анализе схемы один и тот же источник можно рассматривать как реальный источник напряжения или реальный источник тока. Условия эквивалентности можно получить из выражения для напряжения реального источника напряжения

Разделим правую и левую части уравнения на R_вн, получим

Введем обозначения U₀ /R_вн = I₀ = const; U₀ /R_вн = I_вн и запишем уравнение в следующем виде

Причем на сопротивлениях R_вн и R_н падает одно и то же напряжение U_н, т.е. они соединены параллельно

Отсюда приходим к схеме реального источника тока, показанного на рис.1.6.

Раз схемы реальных источников напряжения и тока эквивалентны, то возникает вопрос, когда использовать при анализе схемы тот или иной источник? Ответ простой. Используйте тот тип источника, при котором проще анализировать работу схемы. На практике часто поступают следующим образом. Если внутреннее сопротивление источника намного меньше сопротивления нагрузки, то такой источник целесообразно рассматривать как источник напряжения. И в первом приближении величиной внутреннего сопротивления можно пренебречь. Если внутреннее сопротивление намного больше сопротивления нагрузки, то такой источник рассматривают как источник тока. И при первоначальном анализе считают его идеальным. При более детальном анализе схемы учитывают не идеальность источника тока.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10070 – | 7511 – или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Давайте попробуем разобраться, что же все таки называют источником тока и как он обозначается в различных схемах.

Обычно источник тока условно отображается так, как указано на рисунке ниже:

При этом на схемах он изображается следующим образом:

Здесь изображен источник тока в составе генератора тока, собранного с использованием биполярных транзисторов.

Источником или генератором тока обычно называют двухполюсник, создающий ток, который не зависит от присоединенного к нему сопротивлению нагрузки. И часто такое название дают любому источнику электрического напряжения (розетке, генератору, батарее и т.п.). Но если говорить только в физическом смысле, такое обозначение нельзя называть правильным, наоборот – источники напряжения, применяемые для бытовых целей, скорее можно назвать источниками ЭДС.

На вышеуказанной схеме содержится источник тока в составе схемы замещения триполярного транзистора. Стрелка служит указателем положительного направления тока. При этом ток, генерируемый этим источником, зависит от напряжения на другом участке данной схемы.

Разница между идеальным и реальным источниками тока.

Идеальный источник тока имеет напряжение на клеммах, зависящее только от того, какое сопротивление возникает на внешней цепи: U=L*R

Чтобы определить, какую мощность источник тока отдает в сеть, используется следующая формула: P=L 2 *R

При этом следует учитывать следующее уравнение: L=_const

Это позволяет понять, что мощность и напряжение, выделяемые источником тока, будут неограниченно расти, если будет расти сопротивление.

Реальный источник тока в линейном приближении можно описать внутренним сопротивлением. В этом он очень схож с обычным источником ЭДС. Различие между ними состоит в следующем: с увеличением внутреннего сопротивления источник тока приближается по параметрам к идеальному, а источник ЭДС приближается к идеальному по мере того, как внутреннее сопротивление уменьшается.

Реальный источник тока с показателем внутреннего сопротивления r и реальный источник ЭДС будут эквивалентными при соблюдении условия:

Реальный источник тока будет иметь напряжение на клеммах:

При силе тока, равной:

И мощности, определяемой по формуле:

Катушку индуктивности, по которой на протяжении некоторого времени проходил ток от внешнего источника после его отключения, можно назвать источником тока.

Это объясняет искрение контактов, происходящее, когда индуктивная нагрузка быстро отключается. Пробой зазора возникает из-за сохранения тока при резком увеличении уровня сопротивления.

Если первичная обмотка трансформатора подключена к мощной линии переменного тока, его вторичную обмотку можно рассматривать как идеальный источник тока, но переменного, а не постоянного, что приводит к невозможности размыкания его вторичной цепи. Это значит, что вторичная обмотка должна быть шунтирована.

Реальный генератор обладает рядом ограничений, среди которых следует отметить одно – ограничение по напряжению на выходе. Например, реальный источник тока работает только с тем диапазоном напряжений, верхний порог которого зависит от того, каким будет напряжение, питающее источник. Это приводит к наличию некоторых ограничений по нагрузке.

Такой источник тока нашел широкое применение во многих сферах. Например, для работы в паре с дифференциальными усилителями и измерительными мостами в аналоговой схемотехнике.

Общая стандартная форма записи системы уравнений по МКТ для резистивных цепей с источниками постоянного действия

Записывают уравнения и в матричном виде. Например,

.

Здесь: I_nn (I_nK ) – соответствующие контурные токи,

R₁₁ –собственное контурное сопротивление первого контура, равное сумме сопротивлений элементов входящих в 1 контур, R₂₂ –контурное сопротивление второго и т.д.;

R₁₂ – взаимное сопротивление между первым и вторым контурами (учитывается с +, если контурные токи совпадают и с “- ”, если не совпадают) и аналогично;

E₁₁ – контурная ЭДС 1 контура, которая содержит алгебраическую сумму ЭДС входящих в 1-ый контур (c + если совпадает с контурным током) и включает влияние источников тока на контур (после переноса из левой части). Далее аналогично.

Причем обычно R₁₂ = R₂₁ а если есть управляемые источники, то R₁₂ и R₂₁ могут быть не равны.

6. Применение МКТ

Целесообразно применять для сложных схем с несколькими однотипными источниками, у которых частота одна и та же. Если есть L– и C-элементы и частоты источников одинаковые, то применяется в комплексной форме. Если частоты действия разные, то можно применять совместно с методом наложения для расчета частичных токов.

1.8. Метод узловых напряжений (МУН)

В качестве основных неизвестных используются так называемые узловые напряжения – это напряжения между узлом схемы или цепи и некоторым опорным или базисным узлом, который выбирается один для всей цепи или схемы. В качестве дополнительных неизвестных используются токи в некоторых «вырожденных» ветвях, которые содержат только идеальные источники напряжения (или ЭДС) без других элементов. Система уравнений по МУН составляется на основе первого закона Кирхгофа. Второй закон и закон Ома используются как вспомогательные.

2. Определение количества уравнений и выбор базисного узла

Количество уравнений определяется по формуле:

, где N_E – число «вырожденных» ветвей которые содержат только идеальные источники напряжения (или ЭДС) без других элементов.

Базисный узел выбирается из узлов, прилегающих к ветви «вырожденной» (где есть одиночный идеальный источник напряжения) и отмечается знаком заземления или корпуса.

Из этих двух узлов обычно берут тот узел, где больше подходит ветвей.

Берут там, где удобнее при взгляде на схему.

Начинается метод с определения числа «вырожденных» ветвей и базисного узла, потом составляется и решается система уравнений.

Пример расчета цепи с помощью метода узловых напряжений по схеме

1. При расчёте цепи по методу узловых напряжений определяем число узлов схемы. Один из этих узлов принимаем за базисный. Остальные узлы называются независимыми. Базисный узел – это узел от которого ведется отсчет. Его выбирают в первую очередь там, где есть ветвь, содержащая только одиночный идеальный источник ЭДС, и сходится много ветвей или это тот узел, который удобнее для наглядности (в нашей схеме это узел 3 ). Базисный узел часто заземляют, при этом его потенциал (напряжение) равен нулю V₃=0. Из свойств идеального источника напряжения, следует отметить, что если в схеме имеются ветви, состоящие из одиночных идеальных источников напряжения, то их сопротивление равно нулю, а проводимость – бесконечности. В нашем случае таких ветвей нет N_E=0. Для ветвей с источниками тока все наоборот.

2. Определяем число независимых уравнений, составляемых методом узловых напряжений N_МУН=N_УЗ-1-N_Е=2.

Составляем систему алгебраических уравнений методом узловых напряжений, согласно первому закону Кирхгофа.

4. V₁,V₂ – узловые напряжения узлов 1 и 2 соответственно. Выражаем токи ветвей через узловые напряжения на основе 2 закона Кирхгофа для вспомогательных контуров, которые обязательно проходят через базисный узел, и закона Ома:

После подстановки формул токов данная система уравнений переводится в систему узловых уравнений, записанную в канонической форме. Число уравнений должно быть равно числу неизвестных узловых напряжений.

Для 1 уравнения получим

. Затем можно поменять знаки и получить уравнение . Аналогично для 2 уравнения получим

. Эти уравнения приводят к стандартному каноническому виду:

где – это собственные проводимости соответственно узлов 1 и 2.

.

.

– взаимные проводимости между узлами 1 и 2.

I_У1, I_У2 – собственные или задающие узловые токи, соответственно, независимых узлов 1 и 2. В общем виде их можно представить в следующем виде:

,

,

где – алгебраическая сумма произведений ЭДС ветвей, примыкающих к узлу 1, на их проводимости, – алгебраическая сумма произведений ЭДС ветвей, примыкающих к узлу 2, на их проводимости; при этом со знаком «+» берутся те ЭДС, которые действуют в направлении узла, и со знаком «–» – в направлении от узла; – алгебраическая сумма токов источников тока, присоединенных к узлу 1, – алгебраическая сумма токов источников тока, присоединенных к узлу 2; при этом со знаком «+» берутся те токи, которые направлены к узлу, а со знаком «–» в направлении от узла. Для нашего случая токи I_У1, I_У2 имеют следующий вид:

.

.

Узловое напряжение – это напряжение между независимым и базисным узлами и направлено оно к базисному узлу. V₁,V₂ – узловые напряжения узлов 1 и 2 соответственно. Знак «+» перед узловым напряжением берётся, если это собственное узловое напряжение, в противном случае берётся знак «–».

Данную систему решаем методом Крамера. Составляем определитель второго порядка, в первую и вторую строки которого ставим значения проводимостей стоящих при напряжениях, соответственно в первом и во втором уравнениях нашей системы.

Затем составляем определитель , для этого в определителе в первом столбе значения проводимостей заменяем значениями токов, стоящих в правой части нашей системе.

После чего вычисляем напряжение по следующей формуле:

Аналогично находим напряжение

6. Находим токи ветвей через узловые напряжения:

Общая форма записи системы уравнений по МУН с узловыми напряжениями (потенциалами) V_K, собственными проводимостями узлов G_KK, взаимными проводимостями между узлами G_KM и узловыми токами.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-16; Нарушение авторского права страницы

Описание идеального источника тока и практического источника тока

Идеальный источник тока:

Определение:

Идеальный источник тока — это устройство с двумя выводами, которое подает постоянный ток независимо от сопротивления нагрузки. Значение тока будет постоянным в зависимости от времени и сопротивления нагрузки. Это означает, что мощность передачи энергии для этого источника бесконечна.

К идеальному источнику тока подключено бесконечное параллельное сопротивление.Следовательно, выходной ток не зависит от напряжения на клеммах источника. Такого источника тока в мире не существует, это всего лишь концепция. Однако каждый источник тока предназначен для приближения к идеальному.

Символ:

Обозначается символом, показанным ниже.

Характеристики:

Характеристики идеального источника тока приведены ниже.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока:

Внутреннее сопротивление источника тока — это значение сопротивления, подключенного к его клемме.Это внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Давайте разберемся в этом с помощью принципиальной схемы. Любой источник тока представлен параллельным соединением источника тока и сопротивления. Это показано на рисунке ниже.

Поскольку в идеальном случае выходной ток в приведенной выше схеме должен быть равен I, это означает, что ток через параллельное сопротивление R должен быть равен нулю. Это возможно только в том случае, если значение этого сопротивления бесконечно. Это причина; внутреннее параллельное сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Практический источник тока:

Определение:

Практический источник тока — это устройство с двумя выводами, к выводам которого подключено некоторое сопротивление. В отличие от идеального источника тока, выходной ток практического источника зависит от напряжения источника. Чем больше это напряжение, тем меньше будет сила тока.

Чтобы лучше понять, давайте рассмотрим практический источник тока, показанный ниже.

Из приведенной выше схемы совершенно ясно, что напряжение источника равно падению напряжения на сопротивлении R.Это падение напряжения определяется как V = iR, где i — ток через сопротивление R. Следовательно, выходной ток I _o = (I — i).

Таким образом, если V больше, это означает, что i больше и, следовательно, выходной ток I _или будет меньше.

Характеристики практики Источник тока:

Давайте сначала выведем соотношение между напряжением источника и выходным током.

В = iR

i = V / R

Следовательно,

I _o = (I — i)

= (I — V / R)

Вышеприведенное уравнение представляет собой прямую линию с наклоном (-1 / R).Таким образом, характеристики практического источника тока можно представить, как показано ниже.

Надеюсь, вам понравилась статья. Пожалуйста, напишите в поле для комментариев любое предложение / добавленную стоимость.

Источник напряжения

и источник тока — идеальный вариант по сравнению с практичным

Источник — это устройство, преобразующее механическую, химическую, тепловую или другую форму энергии в электрическую. Типы источников, доступных в электрической сети, — это источник напряжения и источник тока .Источник напряжения используется для подачи напряжения на нагрузку, а источник тока используется для подачи тока.

Источник напряжения

Источник напряжения — это устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение для нагрузки в любой момент времени и не зависит от тока, потребляемого от него. Этот тип источника известен как идеальный источник напряжения. Практически невозможно сделать идеальный источник напряжения. У него нулевое внутреннее сопротивление. Обозначается этим символом.

Обозначение источника напряжения

Идеальный источник напряжения

График представляет изменение напряжения источника напряжения во времени.Он постоянен в любой момент времени.

Источники напряжения, которые имеют некоторое внутреннее сопротивление, известны как практические источники напряжения. Из-за этого внутреннего сопротивления происходит падение напряжения. Если внутреннее сопротивление велико, на нагрузку будет подаваться меньшее напряжение, а если внутреннее сопротивление меньше, источник напряжения будет ближе к идеальному источнику напряжения. Таким образом, практический источник напряжения обозначается последовательным сопротивлением, которое представляет внутреннее сопротивление источника.

Практический источник напряжения

График представляет напряжение источника напряжения в зависимости от времени. Это непостоянно, но с течением времени продолжает уменьшаться.

Источник тока

Источник тока — это устройство, которое обеспечивает постоянный ток для нагрузки в любое время и не зависит от напряжения, подаваемого в цепь. Этот тип тока известен как идеальный источник тока; практически идеального источника тока также нет. У него бесконечное сопротивление.Обозначается этим символом.

Обозначение источника тока

Идеальный источник тока

График представляет изменение тока источника тока во времени. Он постоянен в любой момент времени.

Почему идеальный источник тока имеет бесконечное сопротивление?

Источник тока используется для питания нагрузки, так что нагрузка включается. Мы стараемся подавать на нагрузку 100% мощности. Для этого мы подключаем некоторое сопротивление для передачи 100% мощности на нагрузку, потому что ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления.Итак, чтобы ток пошел по пути наименьшего сопротивления, мы должны подключить сопротивление выше нагрузки. Вот почему у нас есть идеальный источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением. Это бесконечное сопротивление не повлияет на источники напряжения в цепи.

Практический источник тока

На практике источники тока не имеют бесконечного сопротивления, но имеют конечное внутреннее сопротивление. Таким образом, ток, подаваемый практическим источником тока, непостоянен и также в некоторой степени зависит от напряжения на нем.

Практический источник тока представляет собой идеальный источник тока, подключенный параллельно с сопротивлением.

Практический источник тока

График представляет ток источника тока в зависимости от времени. Это непостоянно, но со временем продолжает уменьшаться.

Примеры источников тока и напряжения

Примерами источников тока являются солнечные элементы, транзисторы, а примерами некоторых источников напряжения являются батареи и генераторы переменного тока.

Речь шла об идеальных и практичных источниках энергии. Идеальные источники очень полезны для теоретических расчетов, но поскольку идеальные источники практически невозможны, в практических схемах используются только практические источники. Батареи, которые мы используем, являются практическим источником энергии, а напряжение и ток уменьшаются по мере их использования. Таким образом, оба они полезны для нас по-своему.

идеальных источников | Книга Ultimate Electronics

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем

---

Идеальные источники напряжения, идеальные источники тока и неидеальные источники с внутренним сопротивлением.Читать 7 мин

Идеальные источники напряжения и тока — примитивные концепции для моделирования схем. Мы обсуждали напряжение и ток в предыдущем разделе.

Вот схематические обозначения этих двух идеальных источников:

---

Символ идеального источника напряжения помечен положительными и отрицательными выводами, указывающими его направление. Он определяется всего одним параметром В : разностью напряжений на его выводах.

Идеальный источник напряжения поддерживает одинаковую разницу напряжений на своих выводах независимо от величины тока, направления тока или общего заряда.

Идеальных источников напряжения не существует в физической реальности. Батарея (электрохимический элемент) ведет себя как идеальный источник напряжения, но это приближение не работает, когда токи велики и / или когда батарея разряжена. Мы обсудим батареи более подробно позже.

Когда какой-либо ток подается в идеальный источник напряжения или выходит из него, напряжение на нем остается неизменным. Вот простая симуляция, демонстрирующая этот эффект:

Exercise Щелкните схему, затем щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep».Он настроен на регулировку тока, подаваемого на источник напряжения V1 или выходящего из него.

График напряжения показывает, что напряжение остается постоянным (ровная линия на 5 вольт) независимо от силы тока. Это скучная симуляция, но она показывает, что идеальный источник напряжения делает именно то, что должен!

---

На символе идеального источника тока есть стрелка, указывающая направление тока — при условии, что заданный параметр тока I положителен.

Идеальный источник тока подталкивает определенное постоянное количество заряда за раз, независимо от напряжения, энергии или общего заряда.

Источник тока также иногда называют приемником тока , в зависимости от того, с какого направления мы на него смотрим. Термин источник тока может использоваться в любом направлении.

Нет простого физического почти согласованного компонента, такого как батарея выше. Однако механические аналогии существуют. Водяной насос, который всегда выталкивает воду с заданной постоянной скоростью, независимо от того, насколько сильно он должен отталкивать любые препятствия в трубе, является разумным гидравлическим приближением к источнику тока.

Эта аналогия намекает на проблемы, которые мы увидим в электронике: что произойдет, если мы последовательно подключим идеальный водяной насос с производительностью 1 литр / час к идеальному водяному насосу с производительностью 2 литра / час? Кто победит? Ответ в том, что что-то нужно дать. Два последовательных идеальных источника тока несовместимы.

Аналогично, что, если мы возьмем наш идеальный водяной насос на 1 литр / час и полностью заблокируем его выходную трубу? Это похоже на то же самое, потому что заблокированный выход подобен источнику тока 0 литров / час.Итак, в конце концов, что-то должно дать — либо насос, либо препятствие — но математически мы создали невозможную ситуацию.

Хотя они могут не встречаться в природе, текущий источник является ценным методом моделирования, потому что в довольно широком диапазоне некоторые вещи ведут себя как текущие источники, и / или полезно создавать текущие источники как подкомпонент других систем или моделей. .

Вот простая симуляция, показывающая, что независимо от приложенного напряжения ток остается неизменным:

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep».”

Опять же, это скучная симуляция плоской линии, но источник тока поддерживает ток 10 А независимо от приложенного напряжения.

---

Моделирование неидеальных источников требует размышлений о сопротивлении и законе Ома, а также о том, как напряжения и токи ведут себя в сети, в соответствии с Законом Кирхгофа о напряжении и Законом Кирхгофа по току. Однако эти модели тесно связаны с идеальными источниками, поэтому мы кратко их представим здесь.

---

Практический источник напряжения смоделирован в первом порядке с внутренним сопротивлением серии :

Это означает, что фактическое напряжение, видимое снаружи, падает по мере того, как от него отводится ток.(В качестве альтернативы внешнее напряжение возрастает, если в него подается ток.) ​​

Иногда этот эффект важен, а иногда нет: он зависит от величины падения напряжения и от того, рассчитана ли остальная часть вашей системы на это.

На самом деле, это не всегда линейно. Это даже не всегда монотонно: например, посмотрите защита ломом от перегрузки , чтобы увидеть, как разработчики источников питания иногда намеренно хотят нелинейного поведения сопротивления для защиты схемы от перегрузки и перегрева.

Сравните это моделирование неидеального источника напряжения с приведенным выше примером идеального источника напряжения:

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep». Теперь, когда внутреннее сопротивление ненулевое, график напряжения больше не плоский. Наклон зависит от величины внутреннего сопротивления.

Поскольку батареи часто моделируются как источники напряжения, важно помнить, что настоящие электрохимические элементы батареи также имеют внутреннее сопротивление.Это сопротивление зависит от химического состава, конструкции и истории батареи. Свежие высококачественные батареи будут иметь более низкое внутреннее сопротивление, чем старые, использованные батареи. Когда люди, плохо знакомые с электроникой, рассматривают возможность управления большой нагрузкой от батарей, они часто забывают учитывать падение напряжения из-за внутреннего сопротивления, которое может привести к тому, что система не сможет обеспечить ожидаемую мощность для нагрузки. Кроме того, падение напряжения может привести к сбросу цифровых систем или вызвать колебания источника питания в точных аналоговых системах.Подумайте, может ли внутреннее сопротивление батареи повлиять на остальную часть вашей системы.

---

Практический источник тока смоделирован в первом порядке с параллельным внутренним сопротивлением :

Почему этот дополнительный резистор в параллельно здесь, а не в серии , как для неидеального источника напряжения? Это потому, что последовательный резистор ничего не сделает с идеальным источником тока. (Источник тока не заботится о падении напряжения, поэтому любое дополнительное падение напряжения из-за последовательного резистора не повлияет на идеальный источник внутри.Вместо этого параллельный резистор указывает на то, что потребляемый ток будет изменяться в зависимости от приложенного напряжения: и идеальный источник, и резистор будут потреблять ток одновременно.

Сравните эту имитацию неидеального источника тока с приведенной выше симуляцией идеального источника тока:

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep». Теперь, когда существует конечное (больше не бесконечное) внутреннее сопротивление, график тока больше не является плоским с внешним приложенным напряжением.

---

Поскольку истинного идеального напряжения не существует, а источники тока — это природа, у проектировщика есть три варианта:

1. Смоделируйте все нелинейное поведение источника. Это часто бывает сложно понять.
2. Смоделируйте линеаризованное поведение источника вблизи его рабочей точки. Это намного проще и легче для понимания.
3. Считайте неидеальный источник «достаточно близким» к идеальному (нулевое или бесконечное внутреннее сопротивление). Это наименее сложный и самый простой для понимания.

Практически это решение, которое может и должен делать инженер.Обычно моделирование как №2 или №3 в некотором ограниченном диапазоне, где мы считаем, что эффект «достаточно плоский, чтобы линеаризовать» или «достаточно мал, чтобы его можно было игнорировать», является хорошим решением, если только мы не проектируем напрямую преднамеренно нелинейный источник.

Неидеальные источники напряжения и тока, показанные на этой странице, также называются эквивалентными схемами Тевенина и Нортона, которые мы изучим в следующем разделе.

---

В следующем разделе «Земля» мы поговорим о концепции единой точки отсчета нулевого напряжения — концепции, которая невероятно широко используется и невероятно сбивает с толку многих новичков.

---

Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © CircuitLab, Inc., 2021)

Как резистор на хвосте действует как источник тока в дифференциальной паре?

Идеальный источник тока имеет бесконечное выходное сопротивление (т.е. \ $ dV / dI = \ infty \ $). Реальный источник тока эквивалентен идеальному источнику тока, подключенному параллельно с некоторым конечным выходным сопротивлением Ro.

Источник тока, подключенный параллельно резистору, эквивалентен источнику напряжения, подключенному последовательно с резистором (преобразование источника).

^{смоделировать эту схему — Схема, созданная с помощью CircuitLab}

Значит, резистор с длинным хвостом в вашей цепи — просто неидеальный источник тока.

^{смоделировать эту схему}

В традиционной версии с вакуумной трубкой V- будет очень большим напряжением, а Re — очень большим сопротивлением, так что результирующий ток был правильным, но был ближе к идеалу бесконечного сопротивления.

Прежде всего, «хвостовой» резистор — это ток , сток , а не источник. Нет необходимости вдаваться в семантику по этому поводу.

Во многих недорогих конструкциях резисторы используются с пониманием того, что они ограничивают динамический диапазон , а не , регулируя ток, что также ограничивает диапазон рабочего напряжения . Потребитель постоянного тока, который вы видели в первой версии, типичен для операционных усилителей и других ИС, где легко разместить источники и приемники тока повсюду.Использование одного кристалла очень помогает избежать температурного дрейфа и внешнего шума. Резистор среднего номинала в диапазоне от 10 кОм до 50 кОм рассматривается как приемник тока, потому что с самого начала протекает очень мало тока. Оно не может быть больше суммы тока Q1 и Q2 .

Однако для плат, сделанных из дискретных частей, это становится тиранией чисел, потому что каждый источник или приемник должны быть изготовлены из термостабильных частей. Специальные 5-контактные сдвоенные транзисторы можно использовать в качестве дифференциальных входов или токовых зеркал, но это начинает занимать место и увеличивает стоимость.

Да, есть усилители, произведенные Crown и Cerwin Vega, которые построены подобным образом, но они стоят тысячи долларов каждый, просто чтобы получить скорость нарастания 70 В / мкс и динамический диапазон 130 дБ при мощности от 500 до 5000 Вт.

Все сводится к стоимости по сравнению с требуемой или обязательной производительностью. В микросхемах легко просто литографировать все лишнее, из которых можно сделать отличный операционный усилитель или другую аналоговую ИС.

Обратите внимание, что многие ВЧ ИС в диапазоне ГГц избегают приемников или источников тока, поскольку они имеют большую емкостную нагрузку, чем резистор, но обычно они потребляют больше тока, чем аудио ИС или медленные ИС с микропитанием.

Резистор поддерживает постоянный, достаточно постоянный хвостовой ток.

Если величина V- намного больше диапазона Vin, то ток действительно довольно постоянный.

Существует синфазное усиление RC / 2RE, но оно намного меньше дифференциального усиления RC / 2 (Qx собственное Re), и для многих целей достаточно этой степени CMRR.

Вы заметите, что между эмиттерами Q1 / 2 не используется резистор для уменьшения дифференциального усиления, поэтому это усиление остается очень высоким.Там, где используется это вырождение, CMRR намного меньше, и источник тока можно использовать в хвосте, чтобы снова его увеличить.

6.2: Преобразование источников — Разработка LibreTexts

Мы начнем с рассмотрения более реалистичной модели для источников постоянного напряжения и постоянного тока. Идеальный источник напряжения всегда создает заявленный потенциал независимо от того, к чему он подключен. Идеальный источник тока ведет себя аналогичным образом; он всегда будет производить один и тот же ток независимо от нагрузки.Эти ожидания нереалистичны. Например, если мы поместим сплошную медную полосу на клеммы источника напряжения, она может иметь сопротивление всего миллиом, что означает выходной ток в тысячи ампер. Точно так же, если бы мы отключили источник тока от любой нагрузки, его эффективная нагрузка была бы сопротивлением воздуха между его выводами, а закон Ома диктовал бы выходное напряжение, возможно, в тысячи или даже миллионы вольт. Источники из реального мира не ведут себя подобным образом.

Реалистичные модели источников

Высокоточная модель любого источника напряжения или источника тока может быть довольно сложной, но для работы общего назначения мы можем значительно улучшить наши идеальные источники, просто добавив к ним резистор. Это сопротивление называется внутренним сопротивлением источника. Важно понимать, что это не резистор, как внутренний компонент, который можно изменить, а скорее математическое дополнение к источнику, которое лучше предсказывает его поведение.Кроме того, значение этого эффективного сопротивления можно определить в лаборатории путем соответствующих измерений.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Практическая модель источника напряжения.

В модели источника напряжения последовательно добавляется сопротивление, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Это сопротивление устанавливает верхний предел токового выхода источника. Даже если выходные клеммы закорочены, максимальный ток будет определяться законом Ома как напряжение источника, деленное на внутреннее сопротивление, или \ (E / R \).Очевидно, это внутреннее сопротивление создаст некоторый эффект делителя напряжения с подключенной нагрузкой. Чтобы свести к минимуму этот эффект, внутреннее сопротивление должно быть как можно меньше. Таким образом,

\ [\ text {Идеальное внутреннее сопротивление источника напряжения равно нулю Ом (короткое замыкание).} \ Nonumber \]

При внутреннем сопротивлении 0 Ом эта улучшенная модель возвращается к исходному идеальному источнику. В случае лабораторного источника питания внутреннее сопротивление обычно составляет небольшую долю Ом.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Практическая текущая исходная модель.

Для источника тока улучшенная модель добавляет сопротивление параллельно, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Это сопротивление устанавливает верхний предел выходного напряжения источника. Если выходные клеммы разомкнуты, максимальное напряжение больше не будет создавать огромное напряжение. Вместо этого по закону Ома он должен быть равен току источника, умноженному на внутреннее сопротивление, или \ (I \ cdot R \). Это внутреннее сопротивление создаст некоторый эффект делителя тока с присоединенной нагрузкой.Чтобы свести к минимуму этот эффект, внутреннее сопротивление должно быть как можно большим. Таким образом,

\ [\ text {Идеальное внутреннее сопротивление источника тока бесконечно.} \ Nonumber \]

При бесконечном внутреннем сопротивлении в Ом (т. Е. Разомкнутом) эта улучшенная модель возвращается к исходному идеальному источнику. С этого момента, когда мы имеем дело с практическими источниками напряжения и тока, мы понимаем, что эти источники имеют некоторое внутреннее сопротивление, даже если они не показаны явно на схематической диаграмме.Кроме того, всякий раз, когда мы говорим об идеальных источниках, мы просто используем сокращение для внутреннего сопротивления источника напряжения и разрыв для внутреннего сопротивления источника тока.

Источники эквивалентности

Для любого простого источника напряжения, состоящего из идеального источника напряжения с последовательным внутренним сопротивлением, может быть создан эквивалентный источник тока. Точно так же для любого простого источника тока, состоящего из идеального источника тока с параллельным внутренним сопротивлением, может быть создан эквивалентный источник напряжения.Под «эквивалентным» мы подразумеваем, что токи нагрузки должны быть одинаковыми для обеих цепей при любом значении сопротивления нагрузки. (Обратите внимание, что если токи одинаковы, то напряжения также должны быть такими же в соответствии с законом Ома.) Рассмотрим простой источник напряжения, показанный на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Его эквивалентным источником тока будет тот, который показан на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Обратное тоже верно.

По причинам, которые станут очевидными в следующем разделе, посвященном теореме Тевенина, внутренние сопротивления этих двух цепей должны быть идентичными, если они должны вести себя одинаково.Зная это, найти требуемую ценность другого источника — несложный процесс. Поскольку вольт-амперная характеристика для этих цепей является линейной, линия графика может быть определена всего двумя точками. Два очевидных момента для использования — это открытые и закороченные варианты нагружения. Другими словами, если он эквивалентен для этих двух ситуаций, он должен работать при любой нагрузке. Вариант закороченной нагрузки обеспечивает максимальный ток нагрузки при нулевом напряжении нагрузки, в то время как открытый вариант нагрузки дает максимальное напряжение нагрузки при нулевом токе нагрузки.

При наличии источника напряжения максимальный ток возникает, когда нагрузка замыкается, и возникает ток \ (E / R \). В тех же условиях нагрузки весь ток от текущей версии источника должен проходить через нагрузку. Следовательно, значение эквивалентного источника тока должно быть максимальным током \ (E / R \). Было бы бессмысленно использовать источник тока, который был бы больше или меньше этого значения.

Чтобы продолжить, если мы посмотрим на случай открытой нагрузки, для источника напряжения ток нагрузки будет равен нулю, а напряжение нагрузки будет полным напряжением источника \ (E \).Для источника тока нагрузка также не будет иметь тока, а ее напряжение будет представлять собой напряжение, возникающее на ее внутреннем сопротивлении, которое в \ (R \) умножено на ток \ (E / R \), или просто \ (E \). Таким образом, эти два устройства ведут себя одинаково при предельных значениях нагрузки.

Точно так же, если мы начнем с источника тока, открытая нагрузка дает максимальное напряжение нагрузки \ (I \ cdot R \). Следовательно, эквивалентный источник напряжения должен иметь значение \ (I \ cdot R \). Для источника тока закороченная нагрузка создаст ток нагрузки, равный значению источника, или \ (I \).Версия с источником напряжения будет производить ток \ (E / R \), где значение \ (E \), как было обнаружено, равно \ (I \ cdot R \), и, таким образом, ток нагрузки будет \ (I \ cdot R / R \) или просто \ (I \). И снова две версии ведут себя одинаково при предельных значениях нагрузки.

Чтобы подвести итог процесса преобразования источника:

• Внутреннее сопротивление будет одинаковым для обеих версий.
• При преобразовании из источника напряжения в источник тока значение источника тока будет максимальным током, доступным от источника напряжения (случай закороченной нагрузки), и будет равно \ (E / R \).
• При преобразовании от источника тока к источнику напряжения значение источника напряжения будет максимальным напряжением, доступным от источника тока (открытый вариант нагрузки), и будет равно \ (I \ cdot R \).

При преобразовании нескольких источников (т. Е. Последовательных источников напряжения или параллельных источников тока) сначала объедините источники, чтобы получить простейший источник, а затем выполните преобразование. Не конвертируйте сначала источники, а затем объединяйте их, так как вы получите последовательно-параллельные конфигурации, а не простые источники.

Разумное использование преобразования источников может иногда упростить схемы с несколькими источниками, позволяя объединять преобразованные источники, в результате чего получается один источник.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Определите текущий эквивалент источника для источника на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Источник для примера \ (\ PageIndex {1} \).

Во-первых, значение сопротивления просто копируется, поэтому внутреннее сопротивление источника тока составляет 50 \ (\ Omega \).Значение источника тока рассчитывается с использованием закона Ома на основе максимального тока, возникающего при коротком замыкании. Таким образом, все 15 вольт падают на сопротивление 50 \ (\ Omega \).

\ [I_s = \ frac {E} {R_s} \ nonumber \]

\ [I_s = \ frac {15V} {50 \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_s = 0,3A \ nonumber \]

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Эквивалентный источник тока для источника на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Эквивалентный источник тока показан на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).Мы знаем, что это будет работать для закороченных и разомкнутых корпусов, но если остались какие-либо сомнения относительно его универсального характера, просто замените любое другое значение сопротивления и сравните результаты двух цепей. Без особой причины, давайте попробуем использовать нагрузку 200 \ (\ Omega \) и посмотрим, идентичны ли токи нагрузки.

Для исходного источника напряжения мы можем использовать закон Ома:

\ [I_L = \ frac {E} {R_s + R_L} \ nonumber \]

\ [I_L = \ frac {15 V} {50 \ Omega +200 \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_L = 60 мА \ nonumber \]

Для эквивалентного источника тока мы можем использовать CDR:

\ [I_L = I_s \ frac {R_s} {R_s + R_L} \ nonumber \]

\ [I_L = 0.3 A \ frac {50 \ Omega} {50 \ Omega +200 \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_L = 60 мА \ nonumber \]

Попробуйте это с любым другим нагрузочным резистором. Результаты всегда должны быть идентичными.

А теперь попробуем пойти другим путем.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Определите эквивалент источника напряжения для источника, показанного на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Источник для примера \ (\ PageIndex {2} \).

Еще раз, значение сопротивления просто копируется, поэтому внутреннее сопротивление источника напряжения составляет 22 кОм (\ Омега \).Значение источника напряжения основано на максимальном напряжении, создаваемом при открытой нагрузке, и рассчитывается по закону Ома. В открытом корпусе все 15 миллиампер проходят через сопротивление 22 кОм.

\ [E_s = I \ times Rs \ nonumber \]

\ [E_s = 15 мА \ раз 22к \ Омега \ nonumber \]

\ [E_s = 330 В \ nonumber \]

Эквивалентный источник напряжения показан на рисунке \ (\ PageIndex {6} \). Опять же, давайте попробуем использовать другое значение резистора нагрузки, чтобы увидеть, идентичны ли результаты тока нагрузки и напряжения между двумя источниками.На этот раз мы сопоставим нагрузку с внутренним сопротивлением 22 кОм (\ Омега \).

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Эквивалентный источник тока для источника на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Для источника напряжения с согласованным сопротивлением мы устанавливаем простой 50% делитель напряжения, таким образом, напряжение нагрузки будет вдвое меньше напряжения источника, или 165 вольт. Исходный текущий источник видит текущее разделение пополам из-за текущего правила делителя. Таким образом, ток нагрузки должен быть 7.5 мА. При таком токе напряжение нагрузки составит

\ [V_L = I \ times Rs \ nonumber \]

\ [V_L = 7,5 мА \ умножить на 22 к \ Омега \ nonumber \]

\ [V_L = 165 V \ nonumber \]

И снова результаты совпадают.

Теперь, когда у нас есть возможность заменить один тип источника другим, пришло время исследовать, как мы могли бы использовать его, помимо простого предоставления нам другого способа управления цепью. При разумном применении преобразования источников можно использовать для упрощения и сокращения сложных схем и, таким образом, упрощения вычислительных трудностей.Например, рассмотрим схему на рисунке \ (\ PageIndex {7} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Схема с двумя источниками.

Эта схема не похожа ни на одну схему, которую мы видели до сих пор. Хотя мы анализировали схемы с использованием нескольких источников напряжения, они всегда были в простом последовательном контуре. Таким образом, их напряжения можно сложить вместе, чтобы найти один эквивалентный источник напряжения. Здесь дело обстоит не так. В этой схеме источники напряжения являются частью последовательно-параллельной сети, поэтому их потенциалы не могут быть просто суммированы.Фактически, дальнейшие упрощения этой схемы с использованием базовых последовательно-параллельных методов не требуются. Кажется, мы застряли.

Но это не так. Эту схему можно упростить в прямую полностью параллельную сеть за счет преобразования источника. Комбинация \ (E_1 \), \ (R_1 \) может быть преобразована в один текущий источник, а комбинация \ (E_2 \), \ (R_2 \) может быть преобразована во второй источник. После преобразования результирующая схема будет состоять из двух источников тока и трех резисторов, включенных параллельно.Эту схему мы решили еще в главе 4.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Определите \ (V_b \) для схемы на рисунке \ (\ PageIndex {8} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Схема для примера \ (\ PageIndex {3} \).

Первым шагом будет преобразование источников напряжения в источники тока. Мы будем рассматривать резисторы, подключенные к их положительным клеммам, как их внутренние сопротивления. Другими словами, у нас есть источник на 15 В с сопротивлением 1 кОм (\ Омега \) и источник на 6 В с сопротивлением 4 кОм.

Для первого источника ток будет:

\ [I_s = \ frac {E} {R_s} \ nonumber \]

\ [I_s = \ frac {15 V} {1k \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_s = 15 мА \ nonumber \]

А для второго источника:

\ [I_s = \ frac {E} {R_s} \ nonumber \]

\ [I_s = \ frac {6V} {4 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_s = 1,5 мА \ nonumber \]

Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): Версия эквивалентного источника тока схемы, изображенной на рисунке \ (\ PageIndex {8} \).

Эквивалентная преобразованная схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {9} \). Прежде чем продолжить, стоит отметить, что соединительные узлы \ (a \) и \ (c \) больше не существуют в этой цепи. Подробнее об этом чуть позже. Эта новая схема состоит из пары источников тока, которые в сумме составляют 16,5 мА и которые управляют тремя параллельными резисторами, 1 k \ (\ Omega \) \ (|| \) 4 k \ (\ Omega \) \ (|| \) 5 к \ (\ Omega \), или примерно 689,7 \ (\ Omega \). Закон Ома говорит нам, что \ (V_b \) это:

\ [V_b = I_ {Total} \ times R_ {Equivalent} \ nonumber \]

\ [V_b \ около 16.5 мА \ раз 689,7 \ Омега \ nonumber \]

\ [V_b = 11,38V \ nonumber \]

Теперь мы можем взять это напряжение и подать его обратно в исходную (непреобразованную) цепь. Зная этот потенциал, относительно легко определить другие токи и напряжения, используя KVL и закон Ома. Глядя на резистор 1 кОм (\ Омега \), напряжение на нем должно составлять 15–11,38 В или 3,62 В. Следовательно, ток через него должен быть 3,62 мА. Точно так же напряжение на резисторе 4 кОм (\ Омега \) должно быть 11.38 В — 6 В, или 5,38 В, что дает ток 1,345 мА. Оба этих потока текут слева направо. Затем третий ток, протекающий через 5 кОм \ (\ Omega \), составляет 11,38 В / 5 кОм \ (\ Omega \), или 2,276 мА. KCL утверждает, что текущий входящий узел \ (b \) должен равняться токам на выходе. Входящий ток 3,62 мА. Выходные токи составляют 1,345 мА и 2,276 мА или 3,62 мА с округлением до трех разрядов (например, входящий ток).

Как упоминалось, узлы \ (a \) и \ (c \) исчезли в преобразованной схеме в примере \ (\ PageIndex {3} \).Это поднимает важный момент. Эквивалентные схемы эквивалентны в том смысле, что элементы, подключенные к эквивалентной схеме, ведут себя так же, как и с исходной схемой. Это не означает, что элементы внутри эквивалента видят одинаковый ток или напряжение. Мы не ожидаем, что напряжение на резисторах 1 к \ (\ Omega \) или 4 к \ (\ Omega \) в преобразованной версии будет таким же, как в исходной версии.

Источники тока — Electronics-Lab.com

Введение

Продолжая руководство по источникам напряжения, мы представляем в этой статье источники тока , которые являются вторым типом электрических источников, которые мы рассмотрим.

Аналогично тому, что было сделано для источников напряжения, мы сначала представим концепцию идеальных источников тока , в которой обсуждаются их особенности и характеристики.

В реальных схемах, однако, идеальные источники тока не могут быть найдены, поскольку в этой модели появляются некоторые парадоксы и невозможности. Мы выделяем эти практические источники как реальных источников тока , и мы увидим, в чем их отличия от идеальной модели. Правила соединения между двумя или несколькими источниками тока также обсуждаются далее в том же разделе.

Наконец, последний раздел подробно описывает зависимых источников тока , которые являются источниками тока, управляемыми напряжением или током.

Презентация

Идеальный источник тока — это устройство, которое может подавать постоянное и стабильное значение тока независимо от напряжения, которое должно подаваться на конкретную выходную нагрузку. Идеальные источники тока представлены двойным кругом или стрелкой внутри круга, как показано на Рис. 1 ниже:

Рис.1: Идеальный источник тока, питающий нагрузку с полным сопротивлением Z (слева) и связанной с ним вольт-амперной характеристикой (справа)

Характеристика идеального источника тока иногда представляется как I = f (V), как в приведенном выше представлении на рис. Рисунок 1. , строго математически говоря, является не функцией, а распределением.

Источники реального тока

Внутренние потери мощности, которые имеют место в источнике тока, можно моделировать с помощью резистора (R _S ), подключенного параллельно. ВАХ больше не плоская, но, например, для источников напряжения, скорректирована с наклоном значения -1 / R _s , как показано на Рисунок 2 :

Рис 2: Реальный источник тока, питающий нагрузку с полным сопротивлением Z (слева) и связанной с ним вольт-амперной характеристикой (справа)

Мы можем отметить, что идеальный источник тока эквивалентен реальному источнику, сопротивление которого R _S стремится к + ∞ (разомкнутая цепь).

Правила подключения

В этом подразделе мы подчеркиваем тот факт, что необходимо учитывать некоторые правила подключения при интеграции источников тока в цепь.

Прежде всего, нельзя размещать клеммы источника тока в разомкнутой цепи:

рис. 3: Источник тока в разомкнутой цепи, запрещенное соединение

Сопротивление разомкнутой цепи составляет + ∞, когда источник обеспечивает ток, не равный нулю, величина напряжения стремится к + ∞, что невозможно.На практике напряжение будет увеличиваться до значения пробоя , заставляя воздух / вакуум между выводами источника становиться проводящим. Это явление часто приводит к разрушению источника или хотя бы одного из его компонентов.

Кроме того, запрещено последовательное соединение двух или нескольких источников тока, даже если оба источника выдают одинаковое значение тока.

рис 4: Источники тока в последовательной конфигурации, запрещенное соединение

Причина, по которой этот тип подключения не разрешен, заключается в том, что нельзя предсказать эквивалентную схему: будут ли добавлены источники, или только одна будет эффективно работать?

Ток в ветви цепи может принимать только одно значение, не может быть наложения множества токов.

Наконец, параллельное соединение источников тока абсолютно разрешено и рекомендуется для получения более высокого выходного тока:

Рис. 5: Источники тока в параллельной конфигурации, разрешенное соединение

Как показано на второй схеме в рис. 5 , значения также можно вычесть, если один из источников ориентирован в противоположном направлении.

В параллельной конфигурации выходной ток представляет собой алгебраическую сумму источников тока, участвующих в процессе питания.

Зависимые источники

В предыдущих разделах был представлен независимый источник тока , и их значение фиксировано и зависит только от конструкции источника.

Текущее значение зависимых источников тока можно настроить с помощью внешнего параметра. Существует два типа зависимых источников тока: Источники тока с регулируемым напряжением (VCCS) и Источники тока с регулируемым током (CCCS) . На принципиальной схеме источники, зависящие от тока, обозначены стрелкой (в направлении тока), окруженной ромбовидным узором:

рис. 6: VCCS (слева) и CCCS (справа)

Источник тока, управляемый напряжением

Для этого типа зависимого источника тока характер входа (напряжения) отличается от выхода (тока), коэффициент связи обозначен σ = 1 / R и представляет собой проводимость в Сименсе (S) или Ω ^-1 .

Мы проиллюстрируем, как может выглядеть простая схема, содержащая VCCS, на рис. 7 и покажем, как вычислить ее вход.

Рис.7: Схема VCCS

Поскольку источник напряжения V ₁ обеспечивает делитель напряжения 1 кОм / 1 кОм, входной сигнал VCCS определяется выражением V _IN = V ₁ /2 = 5 В. Поскольку коэффициент усиления VCCS составляет 0,2 S, выходной ток зависимого источника I _S = 0,2 × V _IN = 1 A . Выходное напряжение просто вычисляется путем применения закона Ома к резистору R ₃ , получаем В _S = I _S × R ₃ = 200 В .

Примером VCCS является усилитель MOSFET, который представляет собой транзистор на основе влияния напряжения:

Рис.8: Пример VCCS, MOSFET обеспечивает выходную нагрузку R _L

В качестве VCCS усилитель MOSFET принимает в качестве входа напряжение, известное как напряжение затвора , и выдает выходной ток, известный как ток стока .

Мы можем утверждать, что полевой МОП-транзистор действительно является источником тока, посмотрев на его характеристику I _D = f (V _DS ):

Рис. 9: Выходная характеристика полевого МОП-транзистора

В зависимости от напряжения управляющего затвора (V _GS ) характеристика усилителя полевого МОП-транзистора становится плоской после определенного значения выходного напряжения V _DS .Эта характеристика в области насыщения типична для источника тока.

Источник тока с регулируемым током

В случае CCCS вход и выход имеют одинаковую природу (токи), поэтому коэффициент усиления является безразмерной величиной, обозначенной k .

Мы снова проиллюстрируем аналогичную схему, которая объединяет CCCS, чтобы прояснить, как получить выходные величины:

Рис. 10: Схема CCCS

Входной ток, управляющий CCCS, здесь определяется непосредственно законом Ома: I _IN = V ₁ / (R ₁ + R ₂ ) = 5 мА .Выходной ток получается умножением входного тока на коэффициент усиления k, I _S = k.I _IN = 3 мА . Наконец, выходное напряжение снова определяется применением закона Ома к резистору R ₃ , В _S = I _S × R ₃ = 0,6 В .

Примеры CCCS — усилители на основе биполярных переходных транзисторов (BJT), читатель может обратиться к руководствам по усилителю с общим эмиттером и усилителю с общим коллектором, чтобы получить более подробную информацию.

Рисунок 11 — график выходной характеристики в коллекторной ветви (C) для нескольких командных базовых токов (I _B ):

Рис. 11: BJT-вольт-амперная характеристика

Мы снова распознаем плоскую вольт-амперную функцию после определенного значения напряжения, типичного для источника тока, точно такого, как для усилителя MOSFET.

Заключение

Чтобы концептуализировать источники тока, мы сначала представили идеальных источников тока , которые являются не настоящими устройствами, а скорее идеальной конструкцией.Идеальные источники тока обеспечивают постоянное и стабильное значение выходного тока независимо от значения напряжения на выходной нагрузке. Они идентифицируются по плоской ВАХ, которая предполагает, что может быть обеспечено бесконечное количество энергии.

Реальные источники тока, однако, имеют небольшую крутизну характеристики I / V , чтобы учесть внутренние потери мощности. Величина этого наклона определяется проводимостью сопротивления источника, размещенного параллельно источнику.Сопротивление источника физически отсутствует в устройстве, но это скорее способ объяснить и упростить расчеты.

Более того, мы видели, что некоторые правила подключения должны быть приняты во внимание при проектировании цепей, включающих источники тока. Не рекомендуется размещать источник тока в разомкнутой цепи и объединять в сети два или более источника. Однако параллельное соединение приемлемо, поскольку это полезный метод, который может увеличить выходной ток.

Наконец, мы увидели, что некоторыми специальными источниками тока можно управлять с помощью внешнего элемента схемы. Они известны как зависимых источников , и для текущих источников существует два типа:

1. Источники тока с регулируемым напряжением (VCCS)
2. Источники тока с регулируемым током (CCCS)

Типичными примерами источников, зависящих от тока, являются полевые МОП-транзисторы (VCCS) и транзисторы BJT (CCCS).

идеал | Практично — источник напряжения и тока: что это такое?

Вопрос: Объясните идеальный и практический источник напряжения и тока с характеристиками V-I идеального и практического источника напряжения и тока?

Источник напряжения

Источник напряжения можно классифицировать (a) Идеальный источник напряжения (b) Практический источник напряжения

(а)

Идеальный источник напряжения

Идеальный источник напряжения определяется как источник, который обеспечивает постоянное значение напряжения на клеммах для всех значений тока «l», выходящего из него.Это связано с тем, что идеальный источник напряжения имеет нулевое внутреннее сопротивление . На рисунке I (a) показан символ, используемый для представления идеального источника напряжения , а на рисунке 1 (b) показана его выходная характеристика идеального источника напряжения и схема источника тока с символом источника напряжения

(б) Практический источник напряжения

В практическом источнике напряжения напряжение на клеммах V _AB уменьшается с увеличением выходного тока l.Выходной ток «I» можно увеличить, уменьшив сопротивление нагрузки , подключенное к клеммам A и B (не на рисунке)]. Это падение напряжения связано с тем, что в каждом практическом источнике напряжения присутствует примерно внутреннего сопротивления . Практический источник напряжения может быть аппроксимирован идеальным источником напряжения с последовательным сопротивлением «Rs», где Rs — внутреннее сопротивление . Схема источника напряжения или , характеристика практического источника напряжения показана на рис.2 (а).

Из рис. 2 (а),

Если «I» увеличивается. тогда из приведенного выше уравнения V _AB уменьшится.

Источник тока

Источник тока можно классифицировать как:

(a) Идеальный источник тока (b) Практический источник тока Идеальный источник тока обеспечивает постоянное значение выходного тока «I _L » для всех значений напряжения , возникающих на его клеммах A и B.

Однако практический источник тока подает понижающий ток для увеличения значений напряжения, возникающего на его клеммах A и B.Это происходит из-за того, что, как практический источник напряжения , практический источник тока также имеет внутреннее устройство, из-за которого он не может выдавать постоянный ток для использования. Это внутреннее сопротивление отсутствует в идеальном источнике тока . Практический источник тока может быть аппроксимирован идеальным источником тока с параллельным ему «R _P ». R _P — внутреннее сопротивление.

Внутренний из идеального и практического источника напряжения показаны на рис.3 (a) и рис. 3 (b) соответственно, на рис. 3 (c) показаны их выходные характеристики идеального источника тока и Ideal , схема источника тока с символом источника тока .

Из рис. 3 (б).

Если V _AB увеличивается, то из приведенного выше уравнения I _L будет уменьшаться.

Преобразование источников

При решении сложных схем обычно требуется преобразовать источник тока в его эквивалентный источник напряжения и наоборот.Это можно сделать с помощью закона Ома. Например, рассмотрим следующий источник тока и посмотрим, как получается эквивалентный источник напряжения . Рисунок 1). преобразование тока в источник напряжения с символом источника напряжения .

В = ИК = 10 x 200 = 2000 В

Rs = Rp = 200 Ом

Теперь рассмотрим источник напряжения и посмотрим, как можно получить эквивалент источника напряжения . На рис. (2) показано преобразование источника напряжения в источник тока с символом источника тока .

---

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ТЕМА

1. Введение в электрическую цепь в электротехнике на примере
2. ЭДС — разность потенциалов — ток — мощность — энергия: что такое? с единицами СИ
3. Установить и объяснить закон Ома с ограничениями в электротехнике
4. Идеально | Практично — источник напряжения и тока: что это такое? | Характеристики VI
5. Теорема суперпозиции — Объяснение — Решенный пример Электрическая часть B.Tech.
6. Почему источник напряжения замкнут накоротко, а источник тока разомкнут, когда они удалены из цепи при решении задачи на основе теоремы суперпозиции
7. Определите сопротивление? Какие факторы влияют на сопротивление?
8. Сравнить последовательное и параллельное сопротивление: электрические цепи
9. Применить закон Кирхгофа по току и напряжению к цепям постоянного тока?
10. Правило разделения напряжения и правило разделения тока: что это такое? электрическая электроника
11. Что такое индуктивность? Представления о собственной и взаимной индуктивности
12. Что такое емкость? Объяснение, когда конденсатор включен последовательно и параллельно

.