我從電流源的定義中了解到,無論電路中的其他參數(例如電阻)如何變化,它都是在負載上提供恆定電流的源。我是對的嗎?
如果我是對的,那麼實際電路中使用的電流源的例子是什麼?
維基百科舉例說明了 Van de Graaff發生器作為恆流源的例子。 (我沒有讀過這篇文章,因為有一個註釋表明該部分似乎相互矛盾。我不想弄糊塗。)無論其連接的電路如何變化,其兩端的電位差都恆定,但是我無法想到電流源。我能想到的任何例子都涉及到電阻變化時電流的變化。
我從電流源的定義中了解到,無論電路中的其他參數(例如電阻)如何變化,它都是在負載上提供恆定電流的源。我是對的嗎?
如果我是對的,那麼實際電路中使用的電流源的例子是什麼?
維基百科舉例說明了 Van de Graaff發生器作為恆流源的例子。 (我沒有讀過這篇文章,因為有一個註釋表明該部分似乎相互矛盾。我不想弄糊塗。)無論其連接的電路如何變化,其兩端的電位差都恆定,但是我無法想到電流源。我能想到的任何例子都涉及到電阻變化時電流的變化。
電流源是電壓源的雙重電源。理想的電壓源的輸出阻抗為零,因此在負載下電壓不會下降。不應將其短路,因為理論上會流過無限大的電流。
理想的電流源具有無限大的輸出阻抗。這意味著負載的阻抗可以忽略不計,並且不會影響電流。就像不應短路電壓源一樣,也不應將電流源斷開。開路電流源仍將嘗試提供設定電流,理論電流源將變為無窮大電壓。
編輯(在您的評論之後)
在這裡,您可以將阻抗讀取為電阻。如果電流源的電阻有限,那麼負載的變化將改變電流,因為總電阻將發生變化。你不要那樣因此,如果電流源的電阻無限大,則可以忽略負載,並且電阻始終保持不變(無限大)。因此,電流也將保持不變。
一個實際的電流源可以構造如下:
一個二極管的壓降與基極-發射極結的壓降相同,因此另一個二極管將晶體管的發射極設置為約0.7V。固定電阻兩端的固定電壓提供固定的發射極電流,如果晶體管的\ $ H_ {FE} \ $足夠高,則該電流與集電極電流大致相同。 (嚴格來說,這是電流吸收器,而不是電流源,但是原理保持不變。)
另一個電流吸收器使用運算放大器作為控制元素:
您需要了解此配置中的運算放大器的主要知識是,它們將嘗試使兩個輸入上的電壓保持相等。因此,假設您將\ $ V_ {SET} \ $設置為1V,則運算放大器將嘗試使-
輸入也為1V。它是通過將電流插入晶體管的基極來實現的。這將導致通過負載\ $ I_ {LOAD} \ $的電流(幾乎)等於\ $ I_ {SET} \ $。根據歐姆定律,\ $ I_ {SET} \ $對於在\ $ R_ {SET} \ $上獲得1V是恆定的:
\ $ I_ {SET} = \ dfrac { V_ {SET}} {R_ {SET}} \ $
由於\ $ V_ {SET} \ $和\ $ R_ {SET} \ $是常數,因此\ $ I_ {SET} \ $ be。 QED。
閱讀您的評論後,我將對這個問題做出一些不同的回答。
當前來源到底是什麼?沒什麼,或者說得更好一點,它只是一個數學模型。您所描述的那個不存在,就像一個電壓源不存在一樣。
我認為這主要是由以下語句引起的:例如,一個電池,其兩端的電勢差恆定,而與所連接電路的變化無關>這是不正確的。理想電池的行為是作為理想電流源真實存在的,並且與理想電流源一樣不存在。每個實際電池的輸出(和內部狀態)受其連接的電路影響。
那為什麼要有電壓和電流源呢?好的想法是,工程師的工作是基本上構建一種性能良好的設備,事實證明,這是對不需要使用設備中的每個組件的完整理解。這就是為什麼我們有理想的電流和電壓源之類的原因。
讓我們再次回到電池示例。這是我對鋰聚合物電池所做的一個簡單實驗:首先,我將電池完全充電。由於它是兩節電池,即使標稱電壓為7.4 V,充滿電後的電壓也為8.4V。然後,我在電池上連接了\ $ 100 \ mbox {} k \ Omega \ $電阻。它的電壓保持在8.4 V,從中我也許可以得出結論,因為我將負載連接到電池上,所以電池確實是理想的電壓源,但是它的電壓沒有變化。然後,我拿起一個電動機,將其連接到電池,並再次測量電池的電壓。這次是8.2V。很明顯,電動機會影響電池,即使它與以前的電池相同,它也不再是理想的電壓源。因此,我斷開了電動機的連接,並再次連接了電阻,電池上的電壓再次為8.4V。
那麼這是怎麼回事?電池是否是理想的電壓源?好吧,我們知道這不是因為原因,我在回答的開頭就這麼說了,但是在這裡,我將解釋為什麼有時看起來是這樣,有時看起來不是。正如我所說,電壓源是一個數學模型。當外部電路對電池的運行影響不大時,我可以使用它;而當外部電路對電池的運行影響不大時,我不能使用它。因此,我們使用一個簡單的模型來表示實際電路的行為。另一種模型是使用理想電壓源,在其輸出端串聯一個電阻。當我將外部負載連接到該電路時,內部電阻器上的電壓會下降,而外部電阻器的輸出電壓會降低。這使我能夠再次使用理想電壓源來表示電池,並且由於我將內部電阻器與理想電壓源一起使用,因此輸出將更接近地代表真實電池的行為。如果我想要更高的精度,我可以決定使用更複雜的模型並獲得更準確的結果。
電氣工程學的一個重要方面是學習何時使用正確的模型來表示極其複雜的實際電路組件(甚至在詳細分析時甚至是不起眼的電阻器也是現代科學的傑作) 。但是為了做到這一點,我們從簡單的電路開始,以便我們可以了解最簡單的數學模型實際上是如何工作的。
當我們開始分析諸如晶體管或二極管之類的更複雜的電路組件時,我們會將它們分解成一個簡單的電路,其中包括電阻,理想的電流和電壓源。如果簡單的模型足以滿足我們的需求,這將使我們能夠簡化更複雜組件的行為,並避免對其進行詳細分析。
完全相同的故事適用於電流源,但是我決定在這裡不做介紹,因為從其他答案中可以看出,可以建模為理想電流源的電路在這一點上太複雜了,您無法理解。
因此,可以總結一下:沒有現實的對象可以用來表示理想的電壓和電流源,但是有些對象可以(在某些情況下非常接近)用理想的表示。電壓和電流源。您現在要做的最好的事情是正確記住理想電壓和電流源的定義,而不要將其與真實物體混淆。這樣,如果電池不提供其標稱電壓,或者標有理想電流源的電路在某一點開始冒煙,儘管它完全不受電路外部變化的影響,您就不會感到驚訝。
作為旁注,請考慮一下當其輸出短路時理想電壓源會發生什麼,而當其輸出斷開時理想電流源會發生什麼?當您將電池短路時會發生什麼?為什麼所有電池都發出警告,請不要短路輸出引腳?
也許這個答案會有所幫助。我說的和AndrejaKo差不多,但是我的帖子會更短。
就像電壓源一樣,電流源也只是理論上的構造。電池可以合理地近似於電壓來源,但並不確切。
但是,與通過電池近似的電壓源不同,沒有簡單的組件可以很好地近似一般的電流源。但這並不意味著該概念沒有用,因為可以使用該概念對許多現實世界的電路進行建模。
我已經看到實驗室電源具有兩個旋鈕,一個可以調節電壓,另一個可以調節電壓。當前。要將這些電源用作電壓源,您只需將電流設置為最大,然後輸入所需的電壓即可。只要電路所需的電流不超過最大電流,電源就會提供您選擇的電壓。要將其用作電流源,請撥最大電壓,然後設置所需的電流。只要提供電流,只要電流不需要大於最大電壓的電壓即可。
如果這有助於您了解:
電流源有點像電池,它會調節自己的電壓以確保流過它的電流是您選擇的值。
例如,如果您有一個1A電流源,並且在其上連接了10歐姆電阻,則該源會將其輸出電壓調整為10伏,這可以確保1 Amp流經該電阻。
這就像是說電壓源將提供確保其電壓保持恆定所需的任何電流。
因此,電流源將提供必要的電壓以確保其電流保持恆定。
這是一個過於簡單的解釋,但我認為這很重要。
電流源是具有理想無限輸出電阻的電路;如您所說,無論連接到什麼地方,它都會(如果可能)提供相同的電流。
這個概念真的很簡單:如果將其放在電路的分支中,您會知道電流會有那個;但是,除非獲得該電源的電壓,否則無法計算出其他組件的壓降。
請查看此模擬以更好地理解該概念。打開和關閉開關,查看從電源流出的電流。
電流源可以使用 電流鏡 製成,其中兩個BJT晶體管以相同的基極-發射極電壓偏置以提供相同的(集電極電流幾乎相同,差是兩個基極電流)集電極電流。然後,通過固定負載(通常是電阻器)對鏡的一腳施加偏壓以設置電流,然後另一腳將其複制。晶體管,以增加輸出電阻)或其他技巧,通常使用反饋。
電流源廣泛用於運算放大器,在運算放大器中,增益級必須通過精確的電流進行偏置,以提供平衡且更高的增益。 / p>
太陽能電池板在其部分工作區域中充當電流源。查看以下特性:
如果將36mΩ電阻連接到面板,則2.75A電流將流經該電阻,從而在其上產生0.1V的壓降。如果現在將電阻增加到150mΩ,電流將保持恆定在2.75A,並且電阻兩端的壓降將增加到〜0.4V。
如果繼續增加電阻,電流將最終下降。這是因為它不是理想的電流源。它僅在0-0.4V範圍內起作用。
有線性和開關電源可以用作電流源。一種方法是通過獲取電壓源並調節其電壓以使用反饋“補償”過電流。
但是,有些轉換器自然地用作電流源,其理論名稱為陀螺儀。這些是與電壓有關的電流源。
與此類電流源相關的文章(我的文章): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4 .pdf