Chính xác thì nguồn hiện tại là gì?

Điều tôi hiểu từ định nghĩa của các nguồn hiện tại là nó là nguồn cung cấp dòng không đổi trên một tải cho dù các tham số khác (như điện trở chẳng hạn) trong mạch được thay đổi như thế nào. Tôi có đúng không

Nếu tôi đúng, ví dụ về nguồn hiện tại được sử dụng trong mạch thực tế là gì?

Wikipedia đã đưa ra ví dụ về máy phát Van de Graaff như một nguồn hiện tại không đổi. (Tôi đã không đọc bài báo, bởi vì có một lưu ý rằng phần này dường như mâu thuẫn với chính nó. Tôi không muốn bị nhầm lẫn.)

Tôi có thể nghĩ về các nguồn điện áp - ví dụ như một pin có sự khác biệt tiềm năng không đổi giữa các đầu của nó bất kể những thay đổi trong mạch mà nó được kết nối, nhưng tôi không thể nghĩ ra một nguồn hiện tại. Bất kỳ ví dụ nào tôi có thể nghĩ đến liên quan đến sự thay đổi trong hiện tại khi các điện trở được thay đổi.

Một nguồn hiện tại là kép của một nguồn điện áp. Một nguồn điện áp lý tưởng có trở kháng đầu ra bằng không, do đó điện áp không giảm dưới tải. Không nên rút ngắn, vì trên lý thuyết sẽ có dòng chảy vô hạn.
Một nguồn hiện tại lý tưởng có trở kháng đầu ra vô hạn. Điều này có nghĩa là trở kháng của tải không đáng kể và sẽ không ảnh hưởng đến dòng chảy. Giống như các nguồn điện áp không nên bị thiếu, các nguồn hiện tại không nên để mở. Một nguồn hiện tại vẫn sẽ cố gắng tìm nguồn hiện tại và nguồn hiện tại theo lý thuyết sẽ đi đến điện áp vô hạn.

chỉnh sửa (theo nhận xét của bạn)
Ở đây bạn có thể đọc trở kháng là trở kháng. Nếu nguồn hiện tại có điện trở giới hạn, thay đổi tải sẽ thay đổi dòng điện, vì tổng trở sẽ thay đổi. Bạn không muốn điều đó. Vì vậy, nếu điện trở của nguồn hiện tại là vô hạn, tải có thể bị bỏ qua và điện trở luôn giữ nguyên (vô hạn). Do đó, hiện tại cũng sẽ như vậy.

Một nguồn hiện tại thực tế có thể được xây dựng như sau:

Một diode có sự sụt giảm điện áp tương tự như đường giao nhau của cực phát, do đó, các diode khác đặt bộ phát của bóng bán dẫn đến khoảng 0,7V. Một điện áp cố định trên một điện trở cố định đưa ra một phát hiện cố định, mà là về giống như các nhà sưu tập hiện tại nếu của transistor là đủ cao. (Nói đúng ra đây là một hiện tại chìm chứ không phải là một nguồn hiện tại, nhưng nguyên tắc vẫn giữ nguyên.) $H_{FE}$

Một bồn rửa hiện tại khác sử dụng opamp làm thành phần điều khiển:

Điều chính bạn cần biết về opamp trong cấu hình này là chúng sẽ cố gắng giữ điện áp trên cả hai đầu vào bằng nhau. Vì vậy, giả sử bạn đặt thành 1V, thì opamp sẽ cố gắng làm cho đầu vào cũng là 1V. Nó làm như vậy bằng cách chèn dòng điện vào cơ sở của bóng bán dẫn. Điều này sẽ gây ra một dòng điện qua tải I L O A D đó là (hầu như) bằng để tôi S E T . Và I S E T là hằng số để có được 1V trên R S E $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$, theo Luật Ohm:

$I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}}$

Vì và R S E T không đổi, nên I S E T cũng vậy. QED.$V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Sau khi đọc bình luận của bạn, tôi sẽ đưa ra một câu trả lời khác cho câu hỏi này.

Chính xác thì nguồn hiện tại là gì? Không có gì, hoặc để nói rõ hơn một chút, đó chỉ là một mô hình toán học. Cái mà bạn mô tả không tồn tại, giống như nguồn điện áp không tồn tại.

Tôi nghĩ rằng vấn đề chính ở đây được đưa ra bởi tuyên bố này: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected tokhông chính xác. Rằng nó hoạt động của pin lý tưởng thực sự là nguồn hiện tại lý tưởng và giống như nguồn hiện tại lý tưởng mà nó không tồn tại. Đầu ra (và trạng thái bên trong) của mỗi pin thực bị ảnh hưởng bởi mạch mà nó được kết nối.

Vậy tại sao chúng ta có nguồn điện áp và hiện tại? Vâng, ý tưởng là công việc của các kỹ sư về cơ bản là chế tạo một thiết bị làm việc gì đó khá tốt và hóa ra là sự hiểu biết đầy đủ về cách mỗi thành phần được sử dụng trong thiết bị không cần thiết. Đó là lý do tại sao chúng ta có những thứ như nguồn điện áp và dòng điện lý tưởng.

$100 \mbox{ } k\Omega$điện trở với pin. Điện áp của nó vẫn là 8.4 V và từ đó tôi có thể kết luận rằng pin thực sự là nguồn điện áp lý tưởng kể từ khi tôi kết nối tải với nó, nhưng điện áp của nó không thay đổi. Sau đó, tôi lấy một động cơ điện mà tôi có và kết nối nó với pin và đo lại điện áp của pin. Lần này, là 8.2 V. Rõ ràng động cơ đã ảnh hưởng đến pin và nó không còn là nguồn điện áp lý tưởng, mặc dù đó là pin giống như trước đây. Vì vậy, tôi ngắt kết nối động cơ và kết nối điện trở lại và điện áp ở pin là 8.4 V.

Vậy chuyện gì đang xảy ra ở đây? Pin có phải là nguồn điện áp lý tưởng hay không? Vâng, chúng tôi biết đó không phải là vì tôi đã nói như vậy khi bắt đầu câu trả lời, nhưng ở đây tôi sẽ giải thích tại sao đôi khi có vẻ như vậy và đôi khi dường như không phải vậy. Như tôi đã nói, nguồn điện áp là một mô hình toán học. Khi mạch ngoài không ảnh hưởng lớn đến hoạt động của pin, tôi có thể sử dụng nó khi mạch ngoài gây ảnh hưởng lớn đến pin, tôi không thể sử dụng pin. Vì vậy, chúng tôi đang sử dụng một mô hình đơn giản để thể hiện hành vi của một mạch thực. Một mô hình khác sẽ là sử dụng một nguồn điện áp lý tưởng với một điện trở mắc nối tiếp ở đầu ra của nó. Khi tôi kết nối và tải bên ngoài vào mạch đó, một số điện áp sẽ bị rơi ở điện trở bên trong và điện trở bên ngoài sẽ thấy điện áp thấp hơn ở đầu ra. Điều này cho phép tôi một lần nữa sử dụng nguồn điện áp lý tưởng để đại diện cho pin và vì tôi đang sử dụng điện trở bên trong cùng với nguồn điện áp lý tưởng, đầu ra sẽ thể hiện chặt chẽ hơn hoạt động của pin thực. Nếu tôi muốn chính xác hơn, tôi có thể quyết định sử dụng một mô hình phức tạp hơn và nhận được kết quả chính xác hơn.

Một điểm quan trọng của kỹ thuật điện là tìm hiểu khi nào sử dụng mô hình đúng để biểu diễn một thành phần mạch thực tế cực kỳ phức tạp (và thậm chí cả điện trở khiêm tốn, khi được phân tích chi tiết, là một kiệt tác của khoa học hiện đại). Nhưng để có thể làm điều đó, chúng ta bắt đầu với các mạch đơn giản để có thể biết các mô hình toán học đơn giản nhất thực sự hoạt động như thế nào.

Khi chúng ta bắt đầu phân tích các thành phần mạch phức tạp hơn, chẳng hạn như bóng bán dẫn hoặc diode, chúng ta sẽ chia chúng thành một mạch đơn giản bao gồm những thứ như điện trở và nguồn điện áp và dòng điện lý tưởng. Điều này sẽ cho phép chúng tôi đơn giản hóa hành vi của thành phần phức tạp hơn và tránh phân tích chi tiết cách thức hoạt động của nó, nếu mô hình đơn giản là đủ cho nhu cầu của chúng tôi.

Câu chuyện hoàn toàn tương tự làm việc cho các nguồn hiện tại, nhưng tôi quyết định không kể nó ở đây vì như bạn có thể thấy từ các câu trả lời khác, các mạch có thể được mô hình hóa như các nguồn hiện tại lý tưởng quá phức tạp để bạn hiểu vào thời điểm này.

Vì vậy, để tóm tắt điều này: Không có đối tượng thực tế nào có thể được sử dụng để biểu diễn các nguồn điện áp và dòng điện lý tưởng, nhưng có một số đối tượng có thể (trong một số trường hợp khá chặt chẽ) được biểu thị bằng nguồn điện áp và dòng điện lý tưởng. Điều tốt nhất bạn có thể làm bây giờ là ghi nhớ chính xác các định nghĩa về điện áp và nguồn hiện tại lý tưởng và không nhầm lẫn chúng với các vật thể thực. Bằng cách này, bạn sẽ không ngạc nhiên nếu pin không cung cấp điện áp danh định hoặc nếu một mạch có nhãn nguồn lý tưởng hiện tại bắt đầu hút thuốc tại một thời điểm mặc dù nó phải hoàn toàn miễn nhiễm với những thay đổi bên ngoài của mạch.

Như một lưu ý phụ xem xét điều gì xảy ra với nguồn điện áp lý tưởng khi đầu ra của nó bị chập và điều gì xảy ra với nguồn hiện tại lý tưởng khi đầu ra của nó được mở? Và điều gì xảy ra khi bạn thiếu pin, tại sao tất cả các pin đều có cảnh báo không rút ngắn các chân đầu ra?

Có lẽ câu trả lời này sẽ giúp. Tôi đang nói khá nhiều điều tương tự như AndrejaKo, nhưng bài viết của tôi sẽ ngắn hơn.

Giống như các nguồn điện áp, các nguồn hiện tại chỉ là một cấu trúc lý thuyết. Một pin có thể là một xấp xỉ gần đúng với nguồn điện áp, nhưng nó không chính xác.

Howeer không giống như các nguồn điện áp, được xấp xỉ bằng pin, không có thành phần đơn giản nào xấp xỉ tốt với nguồn gốc thông thường. Điều đó không có nghĩa là khái niệm này không hữu ích, vì nhiều mạch trong thế giới thực có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng khái niệm này.

Tôi đã thấy các nguồn cung cấp năng lượng trong phòng thí nghiệm có hai núm, một nút điều chỉnh điện áp, nút còn lại điều chỉnh dòng điện. Để sử dụng các nguồn cung cấp này làm nguồn điện áp, bạn chỉ cần đặt dòng điện ở mức tối đa và quay số theo điện áp bạn muốn. Miễn là mạch không yêu cầu nhiều hơn dòng tối đa, nguồn cung cấp sẽ cung cấp điện áp bạn chọn. Để sử dụng nó làm nguồn hiện tại, hãy quay số điện áp ở mức tối đa và đặt dòng điện bạn muốn. Việc cung cấp sẽ cung cấp dòng điện đó khi làm lâu như vậy không yêu cầu điện áp lớn hơn mức tối đa.

Nếu điều này giúp bạn hiểu:

Nguồn hiện tại hơi giống với pin sẽ điều chỉnh điện áp của chính nó để đảm bảo dòng điện chạy qua nó là giá trị bạn chọn.

Ví dụ: nếu bạn có nguồn dòng 1A và bạn kết nối điện trở 10 ohm qua nó, nguồn sẽ điều chỉnh điện áp đầu ra của nó thành 10 volt, đảm bảo 1 Ampe chạy qua điện trở.

Điều này giống như nói rằng một nguồn điện áp sẽ cung cấp bất cứ dòng điện nào là cần thiết để đảm bảo điện áp của nó không đổi.

Do đó, một nguồn hiện tại sẽ cung cấp bất kỳ điện áp nào là cần thiết để đảm bảo dòng điện của nó không đổi.

Đây là một lời giải thích đơn giản, nhưng tôi cảm thấy nó được thông qua.

Một nguồn hiện tại là một mạch có điện trở đầu ra vô hạn lý tưởng ; như bạn đã nói, nó cho (nếu có thể) cùng một dòng cho dù nó được kết nối với cái gì.

Khái niệm này thực sự dễ dàng: nếu bạn đặt nó trong một nhánh của một mạch, bạn sẽ biết rằng dòng điện sẽ có cái đó; nhưng, bạn không thể biết điện áp trên nguồn đó trừ khi tính toán nó giảm trên các thành phần khác.

Nhìn vào mô phỏng này để hiểu rõ hơn về khái niệm này. Bật và tắt các công tắc và xem dòng điện chảy ra từ nguồn.

Một nguồn hiện tại có thể được tạo ra với một gương hiện tại , trong đó hai bóng bán dẫn BJT được đặt lệch với cùng một điện áp phát cực gốc để tạo ra cùng một dòng thu (cùng, gần như, sự khác biệt là hai dòng cơ sở). Sau đó, một chân của gương được đặt lệch với một tải cố định (thường là điện trở) để đặt dòng điện, và sau đó chân kia sẽ sao chép nó.

Sơ đồ này có thể được cải thiện với kết nối cascode (sử dụng các bóng bán dẫn cơ bản phổ biến để tăng điện trở đầu ra) hoặc các thủ thuật khác, thường sử dụng phản hồi.

Các nguồn hiện tại được sử dụng rộng rãi trong Op-Amps, trong đó các giai đoạn khuếch đại phải được thiên vị với dòng điện chính xác để cung cấp mức tăng cân bằng và cao hơn.

Các tấm pin mặt trời hoạt động như một nguồn hiện tại trong một phần của khu vực hoạt động của họ. Nhìn vào đặc điểm này:

Nếu bạn kết nối một điện trở 36mΩ với bảng 2.75A sẽ chảy qua điện trở đó làm giảm điện áp 0,1V trên nó. Nếu bây giờ bạn tăng điện trở lên 150mΩ thì dòng điện sẽ không đổi ở mức 2,75A và điện áp rơi trên điện trở sẽ tăng lên ~ 0,4V.

Nếu bạn tiếp tục tăng sức đề kháng, dòng điện cuối cùng sẽ giảm xuống. Điều này là bởi vì nó không phải là một nguồn hiện tại lý tưởng. Nó hoạt động như một chỉ trong phạm vi 0 trận0.4V.

Có các nguồn năng lượng tuyến tính và chuyển đổi có thể hoạt động như các nguồn hiện tại. Một phương pháp sẽ là lấy nguồn điện áp và điều chỉnh điện áp của nó để "bù" cho dòng điện quá mức sử dụng phản hồi. đó được gọi là chế độ hiện tại.

Tuy nhiên, có một số bộ chuyển đổi hoạt động tự nhiên như các nguồn hiện tại, có tên lý thuyết là Gyrators . đây là những nguồn phụ thuộc điện áp.

Một bài viết liên quan đến các nguồn như vậy (Bài viết của tôi): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf