Источник тока это: Источник тока — это… Что такое Источник тока?

Содержание

Источник тока — это… Что такое Источник тока?

Рисунок 1 — схема с условным обозначением источника тока[1] Рисунок 2.1 — Обозначение на схемах источника тока

Исто́чник то́ка (также генератор тока) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

На рисунке 1 представлена схема замещения триполярного транзистора, содержащая источник тока (с указанием S·Uбэ; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока), генерирующий ток S·Uбэ, т. е. ток, зависящий от напряжения на другом участке схемы.

Свойства

Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления.

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Примеры

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени () после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) ведёт к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник тока, только не постоянного, а переменного. Поэтому размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо; вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки без отключения линии эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. Например, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (сокращенно ИТУН)
  • Источник тока, управляемый током (сокращенно ИТУТ)

Примечания

См. также

Литература

  • Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Источник тока — это… Что такое Источник тока?

Рисунок 1 — схема с условным обозначением источника тока[1] Рисунок 2.1 — Обозначение на схемах источника тока

Исто́чник то́ка (также генератор тока) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

На рисунке 1 представлена схема замещения триполярного транзистора, содержащая источник тока (с указанием S·Uбэ; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока), генерирующий ток S·Uбэ, т. е. ток, зависящий от напряжения на другом участке схемы.

Свойства

Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления.

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Примеры

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени () после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) ведёт к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник тока, только не постоянного, а переменного. Поэтому размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо; вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки без отключения линии эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. Например, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (сокращенно ИТУН)
  • Источник тока, управляемый током (сокращенно ИТУТ)

Примечания

См.

также

Литература

  • Бессонов Л.А.
    Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Источник тока — это… Что такое Источник тока?

Рисунок 1 — схема с условным обозначением источника тока[1] Рисунок 2.1 — Обозначение на схемах источника тока

Исто́чник то́ка (также генератор тока) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

На рисунке 1 представлена схема замещения триполярного транзистора, содержащая источник тока (с указанием S·Uбэ; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока), генерирующий ток S·Uбэ, т. е. ток, зависящий от напряжения на другом участке схемы.

Свойства

Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления.

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Примеры

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени () после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) ведёт к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник тока, только не постоянного, а переменного. Поэтому размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо; вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки без отключения линии эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. Например, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (сокращенно ИТУН)
  • Источник тока, управляемый током (сокращенно ИТУТ)

Примечания

См. также

Литература

  • Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Источник тока — это… Что такое Источник тока?

Рисунок 1 — схема с условным обозначением источника тока[1] Рисунок 2.1 — Обозначение на схемах источника тока

Исто́чник то́ка (также генератор тока) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

На рисунке 1 представлена схема замещения триполярного транзистора, содержащая источник тока (с указанием S·Uбэ; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока), генерирующий ток S·Uбэ, т. е. ток, зависящий от напряжения на другом участке схемы.

Свойства

Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления.

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Примеры

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени () после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) ведёт к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник тока, только не постоянного, а переменного. Поэтому размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо; вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки без отключения линии эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. Например, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (сокращенно ИТУН)
  • Источник тока, управляемый током (сокращенно ИТУТ)

Примечания

См.

также

Литература

  • Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА — Справочник химика 21

    Электрохимические источники тока делят на три группы первичные источники тока, вторичные источники тока (аккумуляторы) и электрохимические генераторы. Наиболее распространен- 260 [c.260]

    В основе медно-магниевого элемента лежит электрохимическая система Mg Na l u I. Он является типичным представителем группы водоактивируемых химических источников тока одноразового действия. Водоактивируемые батареи (их также называют наливными) вместе с ампульными и тепловыми батареями образуют класс активируемых, или резервных первичных источников тока. Их отличительная особенность заключается в том, что в период хранения электроды не контактируют с жидким электролитом и приводятся в рабочее состояние (активируются) непосредственно перед разрядом источника тока.[c.246]


    По характеру работы все известные разновидности ХИТ делятся на две группы гальванические элементы, или первичные источники тока, и электрические аккумуляторы, или вторичные источники тока. [c.865]

    Параллельно с усовершенствованием первичных источников тока проводились работы по созданию электрических аккумуляторов. Первый аккумулятор с кислым электролитом был построен Планте в 1860 г. Позднее появились щелочные аккумуляторы. [c.13]

    Источники тока, построенные по схеме 2п КОН [АдО, нашли применение во время второй мировой войны. В настоящее время они используются и как первичные элементы, и как аккумуляторы. В аккумуляторах электроды в течение длительного времени находятся в соприкосновении с электролитом. При этом окислы серебра частично переходят в раствор, активно разрушая (окисляя) сепараторы. В элементах, заливаемых раствором перед употреблением, эта опасность отсутствует. Поэтому в первичных источниках тока могут применяться менее стойкие и более тонкие сепараторы, что позволяет улучшить разрядные характеристики элементов по сравнению с аккумуляторами.[c.44]

    Первичные источники тока становятся непригодными после израсходования веществ, из которых они были выполнены. [c.218]

    Характерная особенность всех упомянутых элементов активные вещества, заключенные в них, могут быть использованы лишь один раз. Полностью разряженный элемент к дальнейшей работе непригоден. Это первичные источники тока. [c.220]

    Поляризацией называется изменение потенциала электрода под нагрузкой относительно равновесного потенциала, измеренное с помощью электрода сравнения. Поляризацию электрода первичного источника тока можно рассчитать по уравнению [c.20]

    ОХРАНА ТРУДА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕРВИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА [c.283]

    К первичным ХИТ относятся устройства, которые допускают лишь однократное использование заключенных в них активных материалов. При этом отдача электрической энергии может быть осуществлена в один или несколько приемов. Полностью разряженный первичный источник тока к дальнейшей работе непригоден. [c.40]

    Работа цинкового электрода в щелочных цинкатных растворах в условиях первичного источника тока была рассмотрена ранее (стр. 64). [c.113]

    Первичные источники тока [c.123]

    По характеру работы все известные разновидности ХИТ делятся иа две группы гал ванические элементы, нли первичные источники тока, н электрические аккумуляторы, нл вторичные источники тока. [c.865]


    Производство и эксплуатация источников тока является одной из наиболее важных отраслей современной технической электрохимии [26]. Ежегодный мировой выпуск только первичных источников тока составляет более 10 млрд. шт., а мощность при одновременном включении ХИТ всех видов близка к мощности электростанций всего мира (10 кВт). Развитие этой области в настоящее время совершается в условиях коренного усовершенствования технологии. За последние два десятилетия возник ряд [c. 10]

    Первичным источником тока называется элемент, который служит в качестве источника электричества без того, чтобы быть предварительно заряженным электрическим током от внешнего источника. В наиболее общем смысле слова, любая гальваническая цепь является первичным источником това, хотя обычно это выражение применяется лишь по отношению к элементам, могущим служить в качестве практических источников тока. [c.402]

    Третьим компонентом источника тока является электролит. В случае систем, перечисленных в табл. 1, ни электролит, ни тем более растворитель не принимают участия в электродных реакциях и, следовательно, для создания по крайней мере первичных источников тока могут, в принципе, использоваться любые электролиты. В научной и патентной литературе приведено значительное количество растворителей и электролитов, пригодных для создания источников тока с литиевым электродом. Они будут рассмотрены в двух последующих главах. Здесь же нужно отметить, что электролиты на основе органических растворителей значительно отличаются по своим свойствам от водных растворов кислот и щелочей, применяемых в обычных химических [c. 55]

    Таким образом, сульфиды металлов переходной группы являются удобным материалом для создания положительного электрода в первичных источниках тока с органическим электролитом. Технология изготовления электродов из сульфидов более простая, чем из галогенидов металлов, поскольку сульфиды обладают электронной проводимостью и не гигроскопичны. Кроме того, они мало растворимы в электролите, что обеспечивает малый саморазряд источника тока с [c.117]

    Первичные источники тока допускают лишь одноразовое использование заключенных в них активных материалов. Полностью разряженный гальванический элемент к дальнейшей работе не пригоден. В отличие от гальванических элементов аккумуляторы являются химическими источниками электрической энергии многоразового действия. [c.5]

    Элементы и батареи марганцево-цинковой электрохимической системы относятся к одним из самых старейших химических источников тока. Тем не менее, благодаря главным образом своей низкой стоимости, они до сих пор сохраняют свое главенствующее положение среди других первичных источников тока.[c.264]

    Электрохимические источники тока делят на три группы первичные источники тока, вторичные источники тока (аккумуляторы) и электрохимические генераторы. Наиболее распространенным примером первого типа источников тока может служить элемент Лекланше  [c.218]

    Из первичных источников тока наиболее стабильным разрядным напряжением обладают ртутно-цинковые элементы. Однако достаточно хорошая стабильность наблюдается только при сравнительно длительных режимах разряда. Например, при 50-час режиме разряда примерно 90% всей емкости они отдают при изменении напряжения в пределах 1,2—1,1 в (кривая 8). При форсированных режимах разрядная кривая ртутно-цинковых элементов идет значительно круче. [c.373]

    Химическими источниками тока (ХИТ) называются устройства, в которых химическая энергия при разряде за счет окислительно-восстановительных процессов превращается в электрическую. По характеру работы все известные разновидности ХИТ делятся на две группы гальванические элементы или первичные источники тока и электрические аккумуляторы или вторичные источники тока.[c.4]

    Из первичных источников тока наиболее стабильным разрядным [c.256]

    Zn+Hg0+2K0H- K2Zn02+h30+Hg Первичные источники тока становятся непригодными после израсходования веществ, из которых они были выполнены. [c.261]

    Чем отличаются водоактивирусмые резервные батареи от других первичных источников тока  [c.282]

    Марганец явился исторически первой легирующей добавкой к стали. Марганцовистые стали имеют лучшую стойкость к удару и истиранию, чем обычные углеродистые. Диоксид марганца используется в составах положительных масс первичных источников тока (элементов Лекланше). [c.184]

    Действие гальванических элементов как источников напряжения основано на химической природе электродов и электролитов. Оии называются первичными источниками тока в отличие от аккумуляторов — вгори ьа ис-точкиков тока (см. 8.5), которые нуждаются в периодической зарядке от другого источника напряжения, но вследствие этого имеют значительно больший срок эксплуатации.[c.218]

    Применение химических источников тока в народном хозяйстве, науке и технике с каждым годом возрастает, поскольку они обеспечивают электропитание автономных систем. Соответственно, возрастает и их промышленное производство, которое в настоящее время достигает миллиардов штук в год для первичных источников тока и сотен тысяч для аккумуляторов. Ввиду большого промышленного значения химических источников тока научные исследования в этой области с каждым годом расширяются, неизменно возрастает ежегодное число патентов и публикаций. Большинство научно-исследовательских работ и конструкторских разработок связано с усовершенствованием источников тскз, выпускаемых в промышленном масштабе. В этом случае даже небольшие улучшения характеристик источников тока дают существенный технико-экономический эффект. [c.46]


    Из окислов металлов предложено использовать МпОг [2,5—7, 20], РЬОо [3, 21], АёаО [20], Ag202 [22], СиО [23, 24], В120з [20] и УзОб [25]. В процессе разряда положительного электрода из окисла металл частично или полностью восстанавливается. В апротонном растворителе, который обычно используется в паре с литиевым электродом, восстановление окисла происходит необратимо, поэтому перечисленные выше вещества пригодны лишь для создания первичных источников тока. Системы литий — окислы переходных металлов обладают относительно невысокими значениями удельной энергии. Поэтому перечисленные выше окислы пока не нашли практического применения в источниках тока с органическими растворителями. [c.51]

    Она восстанавливается с присоединением четырех электронов, поэтому это вещество обладает низким эквивалентным весом и может быть использовано в паре с литием для создания источника тока с высокой удельной энергией. В качестве электроактивного материала для положительных электродов можно также использовать металлорганические соединения, например, диалкил- и диарилбериллиевые соединения [50]. Таким образом, для создания положительного электрода в источниках тока можно использовать органические вещества разных классов, однако, при этом следует учитывать эквивалентный вес вещества. Наибольший выигрыш в энергии дают двухатомные молекулы, восстанавливающиеся с присоединением нескольких электронов. Большинство органических веществ, кроме окислительно-восстанови-тельных систем, восстанавливается необратимо. Поэтому они могут использоваться лишь в первичных источниках тока. [c.53]

    На основе разработанного в лаборатории САФТ Си8-электрода и литиевого анода созданы макеты источников тока, характеристики которых будут приведены в разделе 8. Поскольку электролит на основе органических растворителей не содержит анионов то СиЗ-электрод работает необратимо и может быть использован для создания лишь первичного источника тока. [c.115]

    Типы разрабатываемых в настоящее время элементов зависят от особенностей конкретной системы. Исследования показали, что некоторые системы удовлетворительно циклируются. Поэтому на основе систем с органическим электролитом возможно создание как первичных источников тока, так и аккумуляторов. [c. 126]

    Химическими источниками тока (ХИТ) называются устройства, превращающие химическую энергию окислительно-восстановительных процессов в электрическую. Для такого превращения необходимо, чтобы окислительный и восстановительный процессы, связанные с изменением зарядов у электродов, были разделены пространственно и электроны проходили через в ещнюю цепь 1]. Процесс превращения химической энергии в электрическую в химическом источнике тока называется разрядом. По характеру работы все известные разновидности ХИТ подразделяют на гальванические элементы, или первичные источники тока, и электрические аккумуляторы, или вторичные источники тока. [c.5]

    Элементы н батареи марганцевоцинковой электрохимической системы относятся к одним из самых старейших химических источников тока. Тем пе менее благодаря главным образом своей низкой стоимости они до сих пор сохраняют свое главенствующее положение среди других первичных источников тока. В США производится несколько миллиардов штук элементов этой системы ежегодно [1].[c.190]


Как разработать простой, управляемый напряжением, двунаправленный источник тока

Добавлено 16 ноября 2020 в 06:45

Сохранить или поделиться

В данной статье представлен высокопроизводительный источник тока, для которого требуется всего несколько легкодоступных компонентов.

Когда всё, что вы делаете, это рисуете схему, источники напряжения и тока одинаково легко реализовать. Однако, войдя в реальный мир схемотехники, мы постепенно понимаем, что создание более или менее стабильного тока по какой-то причине намного сложнее, чем создание более или менее стабильного напряжения. Однако это не меняет того факта, что источники тока иногда очень полезны, и хорошо, что умные инженеры создали множество практических схем источников тока.

Краткий обзор источника тока

В данной статье я хочу поделиться с вами интересным источником тока, который я нашел в старой заметке по применению, опубликованной Linear Technology. Однако сначала я должен упомянуть другие типы источников тока, которые обсуждаются в существующих статьях на RadioProg.

Если вы хотите перейти на уровень транзисторов, у нас есть статьи о токовом зеркале на MOSFET транзисторах и токовом зеркале на биполярных транзисторах. Если вы предпочитаете использовать операционные усилители, источник тока Хауленда вырабатывает ток, управляемый напряжением, и требует только одного операционного усилителя и четырех резисторов.

Рисунок 1 – Источник тока Хауленда

Если вам не нравится работать с дискретными транзисторами и (по какой-то причине) у вас нет под рукой операционных усилителей, возможно, вы захотите преобразовать один из ваших линейных стабилизаторов напряжения в источник тока.

Источник тока Джима Уильямса

Это ни в коем случае не официальное название схемы, и я, конечно, не хочу иметь в виду, что это единственный источник тока, который когда-либо проектировал Джим Уильямс – я не удивлюсь, если узнаю, что он придумал полдюжины инновационных, высокопроизводительных схем источников тока. Тем не менее, он является автором заметки о применении, и я не знаю, как еще назвать эту схему.

Как показано на схеме ниже, для этого источника тока требуются две микросхемы усилителей и несколько пассивных элементов.

Рисунок 2 – Схема источника тока, управляемого напряжением. Взята из технического описания LT1102

LT1006 – это типовой прецизионный операционный усилитель, а LT1102 – высокоточный инструментальный усилитель. Информация по применению была опубликована в 1991 году, так что это старые микросхемы. Я использовал LT1006 и LT1102 в своем моделировании (которое будет обсуждаться в следующей статье), чтобы убедиться, что в моделировании всё соответствует исходной конструкции, и, фактически, интернет-магазины по-прежнему классифицирует оба этих компонента как «производимые». Тем не менее, я рекомендую вам поэкспериментировать с некоторыми более новыми (и предположительно более производительными) заменами этих устаревших микросхем.

В следующем списке представлены некоторые характеристики схемы источника тока Джима Вильямса.

  • Она управляется напряжением и является двунаправленной – величина и направление тока нагрузки определяются величиной и полярностью входного напряжения.
  • В качестве опорной точки она использует землю; одна сторона сопротивления нагрузки подключена непосредственно к земле.
  • Как показывает формула, включенная в рисунок выше, на величину тока также влияет R, то есть номинал резистора, помещенного между входными выводами инструментального усилителя.
  • Если для R вы используете резистор очень высокой точности, и погрешность, вносимая этим компонентом, незначительна, начальная точность и температурная стабильность схемы соответствуют точности коэффициента усиления и температурному коэффициенту инструментального усилителя.
  • Схема имеет хорошую стабильность и совместима с быстрыми изменениями входного напряжения.

Принцип работы схемы

Ключом к работе этого источника тока является использование инструментального усилителя. Измеряя напряжение на фиксированном сопротивлении, включенном последовательно с нагрузкой, мы можем генерировать выходной ток, на который не влияет значение сопротивления нагрузки.

Ниже представлена моя попытка пошагового объяснения того, как работает эта схема.

Рисунок 3 – Пояснение работы схемы источника тока
  1. Операционный усилитель (A1) работает в схеме с отрицательной обратной связью. Наличие инструментального усилителя (A2) в тракте обратной связи не меняет того факта, что петля обратной связи замкнута.
  2. Наличие отрицательной обратной связи позволяет нам использовать упрощение о виртуальном коротком замыкании. Таким образом, выход A2 должен быть равен входному напряжению.
  3. Виртуальное короткое замыкание не возникает из ниоткуда; скорее, виртуальное короткое замыкание вызвано действием выхода операционного усилителя. Поскольку A2 имеет коэффициент усиления 100, выход A1 будет делать всё необходимое, чтобы напряжение на R было равно входному напряжению, деленному на 100.
  4. Поскольку R – фиксированное сопротивление, и поскольку напряжение на R всегда пропорционально входному напряжению, мы знаем из закона Ома, что ток через R всегда будет пропорционален входному напряжению.
  5. Поскольку нагрузка включена последовательно с резистором R, выходной ток всегда пропорционален входному напряжению, независимо от сопротивления нагрузки (конечно, в определенных пределах – например, вы не сможете обеспечить ток 10 мА через нагрузку 1 МОм, конечно если вы не сможете найти усилители, которые принимают напряжение питания до 10 000 В или около того).
  6. Конденсатор и другой резистор определяют частотную характеристику схемы, и я предполагаю, что их значения были выбраны таким образом, чтобы создать необходимый запас по фазе.

Заключение

Мы рассмотрели простую схему двунаправленного источника тока, которая построена на основе высокоточного операционного усилителя и высокоточного инструментального усилителя.

В следующей статье мы воспользуемся моделированием LTspice для дальнейшего изучения работы и производительности этой схемы.

Оригинал статьи:

Теги

Двунаправленный источник токаИнструментальный усилительИсточник токаОУ (операционный усилитель)Токовое зеркалоУправление с помощью напряжения

Сохранить или поделиться

Источники постоянного тока

Модель 100 и Модель 101

Модели 100 и 101 представляют собой источники постоянного тока с батарейным питанием, которые обеспечивают очень стабильный выходной ток без шума, обычно связанного с приборами с питанием от сети переменного тока. Они хорошо подходят для технического обслуживания в полевых условиях и периодического контроля датчиков, а также для работы в среде с высокой чувствительностью к шуму.

Основное различие между 100 и 101 заключается в их соответствии напряжению: Модель 100 с 2.Соответствие напряжению 5 В хорошо подходит для приложений с кремниевыми диодами, включая диоды Lake Shore DT-470 и 670. Модель 101 имеет допустимое напряжение 5 В, которое требуется для использования с GaAlAs-диодами Lake Shore TG-120 или если пользователь желает последовательно соединить два кремниевых диодных датчика. Хотя выходной ток обоих устройств предварительно установлен на 10 мкА, пользователь может перепрограммировать устройство на любое значение от 1 мкА до 1 мА, изменив внутренний программирующий резистор.

Модель 102, модель 110CS и модель 120CS

Модели 102, 110CS и 120CS представляют собой прецизионные источники постоянного тока, подходящие для настольного использования.Они способны работать с более высокими выходными токами и соответствующими напряжениями, чем их аналоги с батарейным питанием.

Модель 102 обеспечивает превосходную производительность по низкой цене. Выходной ток предварительно установлен на 10 мкА, но устройство можно перепрограммировать на любое значение от 1 мкА до 1 мА, заменив программирующий резистор внутри прибора. Допустимое напряжение составляет 8 В. Питание на устройство подается от внешнего настенного блока питания переменного тока. Тип питания должен соответствовать имеющемуся напряжению сети переменного тока и должен быть указан при заказе.

Модель 110CS обеспечивает более высокое соответствие 11 В. Выходной ток можно внешне изменить на любое значение в диапазоне от 1 мкА до 10 мА, подключив программирующий резистор к клеммной колодке на задней панели устройства. Напряжение сети переменного тока выбирается перемычкой внутри устройства. Желаемое сетевое напряжение должно быть указано при заказе, но настройка может быть изменена пользователем в любое время.

В модели 120CS выходной ток выбирается поворотным переключателем на передней панели. Одиннадцать фиксированных значений охватывают диапазон от 1 мкА до 100 мА и напряжение соответствия 11 В.Приращения переключения 1× и 3× соответствуют приблизительным изменениям мощности за декаду при резистивной нагрузке. Для нечетных значений тока можно подключить программирующий резистор к клеммной колодке на задней панели устройства. Этот источник идеально подходит для использования с датчиками сопротивления, где сопротивление может изменяться в зависимости от температуры на целых 6 порядков. Переключатель реверсирования тока позволяет компенсировать термо-ЭДС, что важно при измерении резисторов при низком напряжении. Напряжение сети переменного тока выбирается перемычкой внутри устройства.Желаемое сетевое напряжение должно быть указано при заказе, но настройка может быть изменена пользователем в любое время.

Управляемый источник тока — обзор

3 Обзор типов цепей

Как уже объяснялось в предыдущих разделах, в этой главе рассматриваются только VCCS, используемые в системах биоимпеданса, в которых известное напряжение преобразуется в ток, который необходимо вводить/прикладывать к исследуемая нагрузка. Основная цель состоит в том, чтобы обеспечить инжектирующий ток постоянной амплитуды в широком диапазоне частот, что может быть достигнуто за счет разработки источника тока с высоким выходным сопротивлением (Bertemes-Filho, 2003; Grimnes and Martinsen, 2000).

Схема VCCS может быть разработана на уровне транзисторов с использованием полевых транзисторов, КМОП, МОП-транзисторов и других технологий. Например, интегрированная реализация VCCS для приложений биоимпеданса (Tsunami et al., 2004; Jivet and Dragoi, 2008; Casas et al., 1996a, 1996b) в основном основана на подходе операционного транскондуктивного усилителя (OTA). Другой подход заключается в разработке схем на основе активных и пассивных элементов, таких как источник тока Хоуленда (HCS), обсуждаемый здесь.На рис. 8 показано сравнение между HCS и источником тока OTA по характеристикам выходного импеданса. OTA используются для достижения энергоэффективности при низком напряжении для работы в режимах класса A или AB, а также в качестве суперкласса AB, когда высокопроизводительная КМОП второго поколения используется в качестве конвейера тока (CCII). На рис. 8В видно, что источник тока ОТА превосходит источник тока Хоуленда по выходному импедансу, но его сложно спроектировать, изготовить и откалибровать. Схемы VCCS, показанные на рис.8 были предложены Bertemes-Filho et al. (2012), которые представили схему на основе OTA, разработанную по технологии CMOS 0,35 мкм (рис. 8C), и результаты моделирования (рис. 8B) сравнили ее характеристики со схемой Howland на основе активных и пассивных элементов (см. рис. 8). 8А).

Рис. 8. (A) Модифицированный двухбалансный источник тока Howland; (B) Сравнение смоделированного выходного импеданса между текущими технологиями источников; и (C) Источник тока с использованием схемы на основе OTA, разработанной по технологии CMOS 0,35 мкм.

(B) © 2012. Bertemes-Filho, P., Vincence, VC, Santos, M.M., Zanatta, I.X., опубликовано Sciendo. Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License. BY-NC-ND 3.0. (C) © 2012. Bertemes-Filho, P., Vincence, VC, Santos, M. M., Zanatta, I.X., опубликовано Sciendo. Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License. BY-NC-ND 3.1.

Здесь мы сосредоточимся на проектах VCCS с использованием активных компонентов и дискретных элементов, потому что их не только проще реализовать и смоделировать, но и они дешевле.VCCS для приложения биоимпеданса может быть аналоговым или смешанным сигналом. Кроме того, он может быть несимметричным (рис. 9) или дифференциальным (рис. 8А), а система может включать в себя один или несколько источников тока. Несимметричные системы имеют большие синфазные напряжения, потому что они практически заземлены. Хотя трансформаторная связь может уменьшить этот эффект, ее использование не подходит для реализации в качестве интегрированного решения. В несимметричном приложении нагрузка может быть заземлена, но измеренное напряжение на нагрузке может не быть заземлено, если используются три электрода, как показано на рис.9. Важно знать, что данный источник тока Howland является модифицированной версией оригинального, где R 1 = R 2 = R 4 002 90 R, 3 = R + R + R 5 , R SH SH — это шунтичный резистор и I OUT — выходной ток (= V 1 / R 5 ) и R SH обычно используется для изоляции нагрузки от земли, но также может использоваться для измерения тока подачи в нагрузку Z L . При использовании только двух электродов нагрузка обязательно подключается к земле и использование ИП не более эффективно для снятия синфазного напряжения.

Рис. 9. Базовая трехэлектродная система биоимпеданса с использованием несимметричного модифицированного источника тока Howland и инструментального усилителя.

Источник тока также может быть разработан с использованием структуры токового зеркала, такой как полученная при использовании интегральной схемы MAX436 с AD844, которая предлагает токовое зеркало, как показано на рис.10. MAX436 — широкополосный OTA, работающий без обратной связи. Крутая проводимость определяется как отношение инкрементного изменения выходного тока к инкрементальному изменению входного напряжения В i вызывающего его. Недостатками этого типа источника тока являются ограничения работы интегральных схем по частоте, предельное выходное сопротивление 3,5 кОм MAX436 и смещение по постоянному току на выходе AD844. Элегантное решение было предложено Bertemes-Filho (2003).

Рис. 10. Схема источника тока на основе токового зеркала.

Изменено из Casas O., Rosell J., Bragós R., Lozano A., Riu P.J., 1996a. Параллельная широкополосная система реального времени для электроимпедансной томографии. Физиол. Изм. 17 (Приложение 4 A) 1–6 и Касас, О., Розелл, Дж. и др., 1996b. Параллельная широкополосная система реального времени для электроимпедансной томографии. Физиол. Изм. 17, А1–6. https://doi.org/10.1088/0967-3334/17/4A/002h.

В большинстве приложений биоимпеданса используются плавающие нагрузки, которые, в свою очередь, требуют сбалансированного источника тока.Сбалансированная схема может быть выполнена с использованием двух схем HCS (рис. 8A) или только одной. Реализовать модифицированный источник тока Хауленда с двойной балансировкой очень сложно из-за несоответствия резисторов на каждой стороне (истока и стока), что приводит к неточности расчета неизвестного импеданса. Модифицированный источник тока Хауленда с двойной балансировкой также называют зеркальным источником тока Хауленда. Модифицированная улучшенная зеркальная схема была предложена Sirtoli et al. (2019) для увеличения рабочей полосы пропускания за счет использования блока управления с обратной связью (FCU), как показано на рис.11. Они улучшили отклик HCS почти за одно десятилетие на низких и высоких частотах при нагрузке резистором около 1 кОм.

Рис. 11. Принципиальная схема схемы ГСУ с обратной связью, где В в – входной сигнал, БКУ – блок управления с обратной связью, R Нагрузка – нагрузочный резистор, и Z out — выходное сопротивление цепи, если смотреть с точки зрения нагрузки.

Нагрузка также может быть плавающей при использовании второго операционного усилителя, называемого источником Howland с нагрузкой в ​​контуре (LLC-HCS), как было предложено Morcelles et al.(2017), что изображено на рис. 12А. Им удалось получить погрешность выходного тока менее 1% до 3,7 МГц в диапазоне нагрузки 560–2200 Ом и 1,2 МГц при 5,6 кОм. Второй операционный усилитель также можно использовать для достижения дифференциального баланса на выходе (Sirtoli et al., 2018a), где резистор ( r подстройка ) подключен последовательно с нагрузкой Z нагрузка (рис. 12Б).

Рис. 12. (A) Схема LLC-HCS с компенсационной сетью, где значения R и C калиброваны эмпирически.(B) Усовершенствованный источник тока Хауленда с мостовой топологией (МОСТ-1).

В качестве резюме всегда рекомендуется уменьшать синфазное напряжение без уменьшения выходного импеданса источника. Из-за появления цифрового шума в синфазном напряжении для маломощных систем настоятельно рекомендуются полностью дифференциальные структуры, поскольку они по своей природе невосприимчивы к синфазным сигналам. Преимущество полностью дифференциальных усилителей состоит в том, что они имеют вдвое больший размах выходного напряжения по сравнению с несимметричными.Кроме того, увеличение динамического диапазона усилителя очень важно для приложений с низким энергопотреблением, поскольку оно также уменьшает даже гармонические искажения выходного сигнала. Поэтому использование дифференциальных источников тока позволяет свести к минимуму синфазное напряжение на стороне нагрузки, а затем уменьшить погрешности из-за ограниченного коэффициента подавления синфазного сигнала усилителей для измерения напряжения.

В последние годы в новых реализациях источников тока Howland использовались дифференциальные и IA.Сиртоли и др. (2018a) предложили схему HCS с четырьмя обратными связями с использованием одного дифференциального усилителя для создания зеркальной HCS, как показано на рис. 13A. Можно видеть, что R 6 создает вторую отрицательную обратную связь, а R 3 создает вторую положительную обратную связь, тогда как r x 2 выполняет ту же функцию, что и 9 0029 x r. 1 . Одинаково сбалансированное выпуск получено только при R x 1 = R x 2 = R x , R 1 = R 2 = R C , R 4 = R 6 = R R и R и R 3 = R 5 = R и . Как обсуждалось ранее, точность схемы HCS зависит от согласования резисторов и их точности. Решением может быть использование интегрированных IA. На рис. 13Б показана схема ВСУ с дифференциальными входами и двухполярным выходом с использованием промышленного ИА и схема устранения погрешности резистора обратной связи, где выходной ток 2 )/ Р . Основным недостатком является очень ограниченная полоса частот для этого типа конструкции.Приложение с плавающей нагрузкой может быть спроектировано с использованием двух ИС, где контур заземления нагрузки подключен к входу В 1 второго ИС, а оба входа В 2 замкнуты накоротко.

Рис. 13. (A) Усовершенствованный источник тока Howland с четырехкратной обратной связью и дифференциальными усилителями (QUAD). (B) VCCS, реализованный коммерческим инструментальным усилителем.

Источники напряжения и тока — вопросы и ответы по теории сетей

Этот набор вопросов и ответов с множественным выбором по теории сетей (MCQ) посвящен «Источникам напряжения и тока».

1. Выберите неверное утверждение из следующих.
а) Катушка индуктивности — пассивный элемент
б) Источник тока — активный элемент
в) Резистор — пассивный элемент
г) Источник напряжения — пассивный элемент источники тока) — это активные элементы, способные подавать питание на какое-либо внешнее устройство.

2. Для источника напряжения, которым можно пренебречь, клеммы на источнике должны быть ___________
a) заменены катушкой индуктивности
b) закорочены
c) заменены некоторым сопротивлением
d) разомкнуты
Просмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: Если источником напряжения пренебречь, его можно заменить просто с помощью провода i.д., он должен быть закорочен.

3. Источник напряжения и напряжение на клеммах могут быть связаны соотношением ___________
а) напряжение на клеммах выше ЭДС источника
б) напряжение на клеммах равно ЭДС источника
в) напряжение на клеммах всегда ниже ЭДС источника
г) напряжение на клеммах напряжение не может превышать э. д.с. источника
View Answer

Ответ: c
Объяснение: Практический источник напряжения может быть представлен сопротивлением, включенным последовательно с источником. Следовательно, на резисторе будет некоторое падение напряжения, а напряжение на клеммах всегда ниже, чем ЭДС источника.

4. В случае идеальных источников тока они имеют ___________
а) нулевое внутреннее сопротивление
б) малое значение напряжения
в) большое значение тока
г) бесконечное внутреннее сопротивление
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: Для идеальных источников тока ток полностью не зависит от напряжения и имеет бесконечное внутреннее сопротивление.

5. В сети, состоящей из линейных резисторов и идеального источника напряжения, если номинал резисторов увеличить вдвое, то напряжение на каждом резисторе ___________
а) увеличится в четыре раза
б) останется неизменным
в) удвоится
г) уменьшится вдвое
Вид Ответ

Ответ: b
Объяснение: Даже при изменении значений линейных резисторов напряжение остается постоянным в случае идеального источника напряжения.

6. Практический источник тока также может быть представлен как ___________
а) сопротивление, параллельное идеальному источнику напряжения
б) сопротивление, параллельное идеальному источнику тока
в) сопротивление, включенное последовательно с идеальным источником тока
г) ни один из упомянутых
View Answer

Ответ: b
Объяснение: Фактический источник тока может быть представлен с резистором, параллельным идеальному источнику тока.

7.Фактический источник напряжения также может быть представлен как ___________
а) сопротивление, включенное последовательно с идеальным источником тока
б) сопротивление, включенное последовательно с идеальным источником напряжения
в) сопротивление, включенное параллельно с идеальным источником напряжения
г) нет из упомянутых
View Answer

Ответ: b
Объяснение: Фактический источник напряжения может быть представлен резистором, включенным последовательно с идеальным источником напряжения.

8. Источник постоянного напряжения ___________
а) активный и двусторонний
б) пассивный и двусторонний
в) активный и односторонний
г) пассивный и односторонний
Посмотреть Ответ

Ответ: в
Пояснение: Источник напряжения является активным элементом и является односторонним.

9. Что из следующего верно в отношении идеального источника напряжения?
а) нулевое сопротивление
б) малая ЭДС
в) большая ЭДС
г) бесконечное сопротивление

10. Зависимый источник ___________
а) может быть источником тока или источником напряжения
б) всегда является источником напряжения
в) всегда является источником тока
г) ни один из упомянутых
Посмотреть ответ

Ответ: а
Объяснение: Зависимые источники могут быть либо источниками тока, либо источниками напряжения.

11. При некотором начальном изменении при t = 0+ конденсатор будет действовать как ___________
а) разомкнутая цепь
б) короткое замыкание
в) источник тока
г) источник напряжения
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: при t=0+ конденсатор начинает заряжаться до определенного напряжения и действует как источник напряжения.

12. Если источником тока пренебречь, клеммы на источнике ___________
a) заменены сопротивлением источника
b) разомкнуты
c) заменены конденсатором
d) закорочены
Просмотреть ответ

Ответ : b
Объяснение: Поскольку идеальный источник тока имеет бесконечное сопротивление, им можно пренебречь, разомкнув клеммы.

13. Источник постоянного тока подает электрический ток силой 200 мА на нагрузку 2 кОм. Когда нагрузка изменится на 100 Ом, ток нагрузки будет ___________
а) 9 мА
б) 4 А
в) 700 мА
г) 12 А
Просмотреть ответ

Ответ: б
Пояснение: По закону Ома сопротивление обратно пропорционально ток.

14. Источник напряжения с напряжением холостого хода 200 В и внутренним сопротивлением 50 Ом эквивалентен источнику тока ___________
а) 4 А при 50 Ом параллельно
б) 4 А при 50 Ом последовательно
в) 0.5A с параллельным сопротивлением 50 Ом
d) ни один из упомянутых
Просмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: Источник напряжения с последовательным сопротивлением можно заменить источником тока с параллельным сопротивлением.

15. Источник напряжения 300 В имеет внутреннее сопротивление 4 Ом и питает нагрузку с таким же сопротивлением. Мощность, потребляемая нагрузкой, равна?
a) 1150 Вт
b) 1250 Вт
c) 5625 Вт
d) 5000 Вт
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Потребляемая мощность = I 2 R.

Sanfoundry Global Education & Learning Series – Network Theory.

Чтобы попрактиковаться во всех областях теории сетей, вот полный набор из более чем 1000 вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Следующие шаги:
  • Получите бесплатный сертификат о заслугах в области теории сетей
  • Примите участие в конкурсе на сертификацию теории сетей
  • Стать лучшим специалистом по теории сетей
  • Пройдите тесты по теории сетей
  • Практические тесты по главам: глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
  • Пробные тесты по главам: глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

В стационарных условиях закон сохранения заряда требует, чтобы плотность тока должна быть соленоидальной. Таким образом, J строк не происходят или прекратить. У нас есть до сих пор думал о токовых трубках как о происходящих за пределами области интерес, на границах. Иногда удобно представить объемное распределение источников тока, с( r , t) А/м 3 , определяется так, что уравнение сохранения стационарного заряда принимает вид

Мотивация внедрения распределенного источника тока становится ясным, когда мы теперь определяем сингулярные источники и думаем о том, как они могут быть реализованы физически.

Особенности распределенного источника тока

Аналогия между (1) и Закон Гаусса требует определения точки, линии и поверхностного тока. источников, как показано на рис. 7.3.1. Возвращаясь к гл. 1.3 где были определены аналогичные сингулярные распределения заряда, должно быть Имея в виду, что мы сейчас рассматриваем источник плотности тока, не от электрического потока.

Рисунок 7.3.1 Распределение отдельных источников тока представлен концептуально верхней строкой, предполагая, как эти может быть реализован физически нижним рядом электродов, питаемых через изолированные провода.

Точечный источник тока дает чистый ток i p из объем V , который сжимается до нуля, но всегда охватывает источник.

Такой источник может использоваться для представления текущего распределения вокруг небольшого электрода, помещенного в проводящий материал. Так как показано на рис. 7.3.1d, электрод подключен к источнику тока i p через изолированный провод. По крайней мере, в стационарных условиях провод и его изоляцию можно сделать достаточно тонкой, чтобы ток распределение в окружающем проводнике не нарушается.

Обратите внимание, что если рассматривать провод и его изоляцию, плотность тока остается соленоидальной. Поверхность, окружающая сферический электрод пронизан проволокой. Вклад в интеграл J d a от этой части поверхностного интеграла равно и напротив остальной части поверхности, окружающей электрод. Точечный источник в данном случае является уловкой для игнорирования влияние изолированного провода на распределение тока.

Трубчатый объем с площадью поперечного сечения A , используемый для определения линейная плотность заряда в сек. 1.3 (рис. 1.3.4) в равной степени применим здесь к определению плотности тока линии.

В общем, K l — это функция положения вдоль линии, как показано на рис. 7.3.1б. Если это так, физическая реализация потребовала бы пучка изолированных проводов, каждый оканчивается сегментом электрода, подающим ток к окружающей среды, как показано на рис.7.3.1д. Чаще всего линия источник используется с двумерными потоками и описывает однородную проволоку электрод, управляемый с одного конца источником тока.

Поверхностный источник тока на рис. 7.3.1c и 7.3.1f определяется с использованием тот же дополнительный контрольный объем, охватывающий наземный источник, что и показано на рис. 1.3.5.

Обратите внимание, что J s является сетью . плотность тока, входящего в окружающий материал при заданной место нахождения.

Поля, связанные с сингулярностями источника тока

В непосредственной близости от точечного источника тока, погруженного в однородный проводник, распределение тока сферически симметрично.Таким образом, при Дж = Е интегральный закон непрерывности тока, (1), требует, чтобы

Отсюда напряженность электрического поля и потенциал точки источник следуйте как

Пример 7.3.1. Проводимость изолированного сферического электрода

Простой способ измерения проводимости жидкости основан на с помощью небольшого сферического электрода радиусом a , как показано на рис. 7.3.2. Электрод, соединенный с изолированным проводом, погружают в жидкость однородной проводимости .Жидкость находится в контейнер со вторым электродом, имеющим большую площадь по сравнению с этим сферы, и расположен много радиусов a от сферы. Таким образом падение потенциала, связанное с током i , проходящим от сферический электрод к большому электроду находится в значительной степени поблизости сферы.

Рисунок 7.3.2 Для небольшого сферического электрода проводимость относительно большого проводника на «бесконечности» определяется выражением (7).

По определению потенциал на поверхности сферы равен v , поэтому оценка потенциала точечного источника (6) при r = a дает

Эта проводимость аналогична емкости изолированного сферический электрод, как указано (4.6.8). Здесь тонкая изоляция провод, подключенный к сфере, мало повлияет на ток распределение.

Проводимость, связанная с контактом на проводящем материале часто аппроксимируют, изображая контакт как полусферический электрод, как показано на рис. 7.3.3. Область выше поверхность является изолятором. Таким образом, нет плотности тока и, следовательно, нет напряженности электрического поля, нормального к этой поверхности. Обратите внимание, что это условию удовлетворяет поле, связанное с точечным источником расположен на границе проводник-изолятор.Вдобавок Требование состоит в том, чтобы потенциал на поверхности электрода был против . Поскольку ток проходит только по половине сферической поверхности, из переоценки (6а) следует, что проводимость полусферический поверхностный контакт

Рисунок 7.3.3 Полусферический электрод обеспечивает контакт с бесконечным полупространством материала с заданной проводимостью по (8).

Поля, связанные с однородными линейными и поверхностными источниками, аналогично тем, которые обсуждались для линейных и поверхностных зарядов в гл.1.3.

Принцип суперпозиции, как обсуждалось для уравнения Пуассона в разд. 4.3, в равной степени применим и здесь. Таким образом, поля, связанные с сингулярностями источника более высокого порядка можно снова найти с помощью наложение уже определенных основных сингулярных источников. Поскольку его можно использовать для моделирования батареи, встроенной в проводник, дипольный источник имеет особое значение.

Пример 7.3.2. Дипольный источник тока в сферических координатах

Положительный точечный источник тока величиной i p расположен на z = d , прямо над отрицательным источником (стоком) такой же величины на источник. Пара источник-приемник, показанная на рис. 7.3.4, приводит к поля аналогичны рис. 4.4.2. В пределе, где расстояние d стремится к нулю, в то время как произведение силы источника и это расстояние остается конечным, эта пара источников образует диполь. Начиная с потенциала, заданного для источника в начале координат (6) предельный процесс такой же, как приводящий к (4.4.8). То дипольный момент заряда qd заменяется текущим дипольным моментом i p d и o , qd i p d .Таким образом потенциал дипольного источника тока

Рисунок 7.3.4 Трехмерный дипольный ток источник имеет потенциал (9).

Потенциал полярного дипольного источника тока находится в Prob. 7.3.3.

Метод изображений

С новыми граничными условиями, описывающими установившийся ток распределения появляются дополнительные возможности для использования симметрии, поскольку обсуждалось в гл. 4.7. На рис. 7.3.5 показана пара равновеликих точечные источники тока, расположенные на равных расстояниях справа и слева от плоской поверхности. В отличие от точечных зарядов Рис. 4.7.1, эти источники одного знака. Таким образом электрическое поле, нормальное к поверхности, равно нулю, а не тангенциальное поле. Поле и распределение тока справа половина такая же, как если бы эта область была заполнена однородным проводником и ограничена изолятором слева.

Рисунок 7.3.5 Точечный источник тока и его изображение представляет собой изолирующую границу.

%PDF-1.7 % 735 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 735 73 0000000016 00000 н 0000003206 00000 н 0000003396 00000 н 0000003432 00000 н 0000004077 00000 н 0000004112 00000 н 0000004250 00000 н 0000004389 00000 н 0000005125 00000 н 0000005392 00000 н 0000005738 00000 н 0000006451 00000 н 0000006671 00000 н 0000006708 00000 н 0000006829 00000 н 0000006943 00000 н 0000007055 00000 н 0000008099 00000 н 0000009031 00000 н 0000009653 00000 н 0000010198 00000 н 0000010605 00000 н 0000010928 00000 н 0000011269 00000 н 0000011551 00000 н 0000011865 00000 н 0000012209 00000 н 0000012831 00000 н 0000013225 00000 н 0000013562 00000 н 0000014889 00000 н 0000015840 00000 н 0000016347 00000 н 0000017205 00000 н 0000017319 00000 н 0000017692 00000 н 0000018143 00000 н 0000019061 00000 н 0000019309 00000 н 0000019448 00000 н 0000019959 00000 н 0000020675 00000 н 0000020832 00000 н 0000021917 00000 н 0000023714 00000 н 0000024127 00000 н 0000025352 00000 н 0000027459 00000 н 0000029688 00000 н 0000029850 00000 н 0000030132 00000 н 0000030597 00000 н 0000030678 00000 н 0000030748 00000 н 0000033397 00000 н 0000039681 00000 н 0000040078 00000 н 0000040377 00000 н 0000040707 00000 н 0000040970 00000 н 0000041301 00000 н 0000043353 00000 н 0000044950 00000 н 0000050421 00000 н 0000057303 00000 н 0000057330 00000 н 0000057627 00000 н 0000058029 00000 н 0000058051 00000 н 0000058073 00000 н 0000058095 00000 н 0000058169 00000 н 0000001756 00000 н трейлер ]/предыдущая 437120>> startxref 0 %%EOF 807 0 объект >поток h ΜU {lSe} te[o׍[@e= v{0g7uhev[^cEEEZCJQhXGb_Ҧ~w~ww»»%|_D4hD» MAo#gS ]»CLdn W7Wh\9’t`WU7o!tD㥹j}(_Q4ץ$ &T S’K*h5DNj\٢%Kk5uU͹U])V. N.]7[je6Q drY3+es}~wȼ`+9P:UEۄUJ 0x[Uu5 @0(~9}Oa1 tY3Y6=’+{.7n},]I8y ʖY|

типов источников напряжения и тока: расширяйте возможности своих проектов | Блог Advanced PCB Design

 

В детстве я ела пончики и любила сладкую и пикантную текстуру каждого кусочка. А когда в городе появились рогалики, мне было трудно их различить. На самом деле, я думал, что бублик — это просто другое название пончика, пока не вонзил в него зубы. Именно тогда я понял, что дырка посередине — это единственное, что их объединяет.

Ничего страшного, если вы не можете отличить пончики от рогаликов. Я бы не советовал принимать их, если вы на диете. Но вам придется нелегко, если вы не сможете отличить источник напряжения от источника тока. Хуже того, некоторые разработчики печатных плат думали, что источник тока — это миф, который существует только в учебнике.

На протяжении всей своей карьеры в области проектирования печатных плат я имел дело как с источниками напряжения, так и с источниками тока. Давайте посмотрим, что каждый из них означает, когда дело доходит до проектирования печатных плат.

Что такое источник напряжения

Источник напряжения можно определить как устройство, которое подает постоянное напряжение на нагрузку.Теоретически источник напряжения идеален, если он будет поддерживать определенное напряжение независимо от потребляемого тока. Идеальный источник напряжения не имеет внутреннего сопротивления.

В действительности идеального источника напряжения не существует. У вас есть практические источники напряжения, внутреннее сопротивление которых влияет на уровень напряжения на нагрузке. Источник напряжения может вырабатывать переменное напряжение, например, источник питания переменного тока, или он может обеспечивать постоянное напряжение, например, аккумулятор.

 

Типичным источником напряжения является батарея.Источники напряжения, такие как импульсные регуляторы, определяются их допустимым током, то есть максимальным током. нагрузка могла надежно работать без значительного падения ее выходного напряжения или повышения температуры из-за потери мощности на внутреннем сопротивлении.

Что такое источник тока

В отличие от источника напряжения, физически представить источник тока сложнее. Теоретически это определяется как устройство, которое может обеспечивать постоянный ток независимо от напряжения, необходимого для нагрузки.Теоретически идеальный источник тока может обеспечивать бесконечное напряжение.

Однако в физическом мире невозможно существование идеального источника тока. Практический источник тока имеет огромное значение сопротивления, но тем не менее оно конечно. Это означает, что практический источник тока не может поддерживать требуемый ток, если напряжение на нагрузке возрастает до определенного уровня.

 

Источник тока обычно состоит из транзисторов.

 

У вас нет ни одного компонента, который был бы конкретно источником тока. Источником тока в конструкции печатной платы обычно являются транзисторы.

Например, ток эмиттера биполярного транзистора определяется током, протекающим через базу. При обеспечении положительного напряжения на переходе база-эмиттер через эмиттер будет протекать постоянный ток, который является прямой функцией тока базы.

Проектирование с использованием источников напряжения и тока в печатной плате

Теперь, когда мы закончили с теориями, давайте приступим к работе с источниками напряжения и тока в печатной плате.Есть несколько рекомендаций, которые следует учитывать при проектировании с обоими типами компонентов.

Наиболее распространенными источниками напряжения являются регуляторы напряжения и батареи. При выборе источника напряжения необходимо убедиться, что он соответствует требованиям к мощности нагрузки. Для аккумуляторов критически важным параметром, который вы должны учитывать, является его емкость. Что касается регуляторов напряжения, максимальный номинальный ток важен для обеспечения надежной подачи требуемого напряжения.

Как уже упоминалось, источники напряжения не имеют нулевого сопротивления.Регулятор напряжения, являющийся источником напряжения, имеет внутреннее сопротивление. Это означает, что тепло будет отводиться от падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Вы должны убедиться, что тепловыделение хорошо продумано при проектировании с регулятором напряжения.

Отличным примером источника тока в конструкции печатной платы является драйвер токовой петли. Драйвер токовой петли используется для передачи аналогового сигнала на большое расстояние. В промышленных приложениях обычно используются драйверы 4-20 мА для передачи рабочих параметров на централизованный контроллер.

При проектировании источника тока, такого как драйвер 4–20 мА, важно помнить, что сопротивление драйвера не бесконечно. Это означает, что ток разделяется на две части: одна проходит через внутреннее сопротивление, а другая — через нагрузку. Когда внутреннее сопротивление уменьшается, больший ток будет проходить внутри, а меньший — на нагрузку.

При проектировании источника тока также важно помнить, что он будет подавать только ток, который ограничен напряжением, которое драйвер может поддерживать.Драйвер 4-20 мА будет постоянно регулировать свой ток до указанного уровня. Однако, когда длина провода кабеля увеличивается до определенного порога, драйвер не сможет создать напряжение, необходимое для проталкивания требуемого тока.

Независимо от того, используете ли вы источник напряжения или тока, рассеивание тепла является важным фактором, и для этого вам понадобится передовое программное обеспечение для проектирования печатных плат. Опция PSpice SMOKE даст вам четкую перспективу тепловых горячих точек в дизайне.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.