Akım kaynağı - Current source

Şekil 1: İdeal bir akım kaynağı, I , bir direnç, R sürmek ve bir voltaj V oluşturmak

Bir akım kaynağı bir bir elektronik devre sağlar veya absorbe elektrik akımı bağımsız gerilim karşıya.

Bir akım kaynağı olan ikili a voltaj kaynağına . Terimi, akım sink bazen negatif voltaj kaynağından beslenen kaynakları için kullanılır. Şekil 1, dirençli bir yükü süren ideal bir akım kaynağının şematik sembolünü göstermektedir . İki tip var. Bir bağımsız akım kaynağı (veya lavabo) sabit bir akımı temin eder. Bir bağımlı akım kaynağı devresinde başka bir voltaj veya akım ile orantılı bir akım sağlar.

Arka plan

Voltaj Kaynağı.svg Geçerli Kaynak.svg
Voltaj kaynağı Akım kaynağı
Voltaj Kaynağı (Kontrollü).svg Mevcut Kaynak (Kontrollü).svg
Kontrollü voltaj kaynağı Kontrollü akım kaynağı
Pil sembolü.svg hücre.svg
Pil pili tek hücre
Şekil 2: Kaynak sembolleri

Bir İdeal akım kaynağı üzerindeki gerilim değişikliklerden bağımsız olduğunu bir akım oluşturur. İdeal bir akım kaynağı, gerçek cihazların çok yakından yaklaşabileceği matematiksel bir modeldir. İdeal bir akım kaynağından geçen akım, devredeki herhangi bir değişkenden bağımsız olarak belirlenebiliyorsa, buna bağımsız akım kaynağı denir . Tersine, ideal bir akım kaynağından geçen akım, bir devredeki başka bir voltaj veya akım tarafından belirlenirse, buna bağımlı veya kontrollü akım kaynağı denir . Bu kaynaklar için semboller Şekil 2'de gösterilmiştir.

İç direnç İdeal akım kaynağının sonsuzdur. Sıfır akımlı bağımsız bir akım kaynağı ideal bir açık devre ile aynıdır . İdeal bir akım kaynağındaki voltaj, tamamen bağlı olduğu devre tarafından belirlenir. Kısa devreye bağlandığında , sıfır voltaj ve dolayısıyla sıfır güç verilir . Bir yük direncine bağlandığında , akım kaynağı voltajı akımı sabit tutacak şekilde yönetir; bu nedenle ideal bir akım kaynağında, yük direnci sonsuza yaklaştıkça (bir açık devre) kaynak üzerindeki voltaj sonsuza yaklaşır.

Hiçbir fiziksel akım kaynağı ideal değildir. Örneğin, bir açık devreye uygulandığında hiçbir fiziksel akım kaynağı çalışamaz. Gerçek hayatta bir akım kaynağını tanımlayan iki özellik vardır. Biri iç direnci , diğeri ise uyumluluk voltajıdır . Uyumluluk voltajı, akım kaynağının bir yüke sağlayabileceği maksimum voltajdır. Belirli bir yük aralığında, bazı gerçek akım kaynaklarının neredeyse sonsuz iç direnç göstermesi mümkündür. Ancak akım kaynağı uygunluk voltajına ulaştığında aniden akım kaynağı olmaktan çıkar.

Devre analizinde, sonlu iç dirence sahip bir akım kaynağı, bu direncin değerini ideal bir akım kaynağına (Norton eşdeğer devresi) yerleştirerek modellenir. Ancak bu model, yalnızca bir akım kaynağı kendi uyumluluk voltajı içinde çalıştığında kullanışlıdır.

Uygulamalar

Pasif akım kaynağı

En basit ideal olmayan akım kaynağı, bir dirençle seri bağlanmış bir voltaj kaynağından oluşur . Böyle bir kaynaktan sağlanan akımın miktarı , gerilim kaynağındaki gerilimin direncin direncine oranı ile verilir ( Ohm yasası ; I = V / R ). Bu akım değeri, yalnızca terminalleri arasında sıfır voltaj düşüşü olan bir yüke iletilecektir (kısa devre, yüksüz kapasitör, yüklü indüktör, sanal toprak devresi, vb.) Sıfır olmayan voltajlı bir yüke iletilen akım (düşüş) ) terminalleri arasında (sonlu dirençli doğrusal veya doğrusal olmayan bir direnç, yüklü bir kapasitör, yüksüz bir indüktör, bir voltaj kaynağı vb.) her zaman farklı olacaktır. Direnç üzerindeki gerilim düşüşünün (uyarıcı gerilim ile yük üzerindeki gerilim arasındaki fark) direncine oranı ile verilir.

İdeale yakın bir akım kaynağı için, direncin değeri çok büyük olmalıdır, ancak bu, belirli bir akım için voltaj kaynağının çok büyük olması gerektiği anlamına gelir (direnç ve voltaj sonsuza giderken limitte, akım kaynağı ideal hale gelecek ve akım, yük üzerindeki gerilime hiç bağlı olmayacaktır). Bu nedenle, verimlilik düşüktür (dirençteki güç kaybı nedeniyle) ve bu şekilde 'iyi' bir akım kaynağı oluşturmak genellikle pratik değildir. Bununla birlikte, belirtilen akım ve yük direnci küçük olduğunda böyle bir devrenin yeterli performansı sağlaması çoğu zaman söz konusudur. Örneğin, 4,7 kΩ dirençli seri bağlı 5 V'luk bir voltaj kaynağı , 50 ila 450 Ω aralığında bir yük direncine yaklaşık olarak 1 mA ± %5 sabit akım sağlayacaktır .

Bir Van de Graaff jeneratörü , böyle bir yüksek voltajlı akım kaynağının bir örneğidir. Çok yüksek çıkış direnci ile birleştiğinde çok yüksek çıkış voltajı nedeniyle neredeyse sabit bir akım kaynağı gibi davranır ve bu nedenle yüz binlerce volta (hatta onlarca megavolta ) kadar herhangi bir çıkış voltajında ​​aynı birkaç mikroamperi sağlar. laboratuvar versiyonları.

Negatif geri beslemesiz aktif akım kaynakları

Bu devrelerde çıkış akımı negatif geri besleme ile izlenmez ve kontrol edilmez .

Akım-kararlı doğrusal olmayan uygulama

Sabit giriş miktarı (akım veya voltaj) tarafından sürüldüğünde akıma dayanıklı doğrusal olmayan çıkış karakteristiğine sahip aktif elektronik bileşenler (transistörler) tarafından uygulanırlar. Bu devreler, akım değişimlerini telafi etmek için mevcut dirençlerini değiştiren dinamik dirençler gibi davranır. Örneğin, yük direncini arttırırsa, transistör devredeki toplam direnci sabit tutmak için mevcut çıkış direncini azaltır (ve tersi ).

Aktif akım kaynaklarının elektronik devrelerde birçok önemli uygulaması vardır . Yük üzerindeki voltaja biraz bağlı olan bir akım üretmek için genellikle analog entegre devrelerde (örneğin, bir diferansiyel amplifikatör ) omik dirençlerin yerine kullanılırlar .

Ortak yayıcı sabit bir giriş akımı ve gerilim ve tahrik yapılandırma ortak kaynak ( ortak bir katot bu cihazların çıkış empedansı, doğal olarak yüksek olduğu için sabit bir voltaj ile tahrik) doğal olarak mevcut kaynaklardan (ya da lavabo) gibi davranır. Basit akım aynasının çıkış kısmı, entegre devrelerde yaygın olarak kullanılan böyle bir akım kaynağının bir örneğidir . Ortak temel , ortak kapı ve ortak ızgara yapılandırmalar da sabit akım kaynağı olarak hizmet edebilir.

Bir JFET , kapısını kaynağına bağlayarak bir akım kaynağı gibi davranabilir. Daha sonra akım ise I DSS FET. Bunlar daha önce yapılmış olan bu bağlantı ile satın alınabilir ve bu durumda cihazlara akım düzenleyici diyotlar veya sabit akım diyotları veya akım sınırlayıcı diyotlar (CLD) denir . Aşağıda listelenen devrelerde bir geliştirme modu N-kanal MOSFET (metal oksit-yarı iletken alan etkili transistör) kullanılabilir.

Gerilim uygulamasının ardından

Bir örnek: önyüklemeli akım kaynağı.

Gerilim kompanzasyonu uygulaması

Basit direnç pasif akım kaynağı , yalnızca üzerindeki voltaj sıfır olduğunda idealdir; bu nedenle, kaynağı iyileştirmek için paralel negatif geri besleme uygulayarak voltaj telafisi düşünülebilir. Geri beslemeli işlemsel yükselteçler, girişlerindeki voltajı en aza indirmek için etkin bir şekilde çalışır. Bu , akımın geri beslemeden veya yükten ve pasif akım kaynağından geçtiği ters çevirme girişinin sanal bir zemin haline getirilmesiyle sonuçlanır . Giriş voltajı kaynağı, direnç ve op-amp, I OUT = V IN / R değerine sahip bir "ideal" akım kaynağı oluşturur . Transimpedans amplifikatör ve bir amplifikatör op-amp çevirici bu fikrin tipik uygulamaları vardır.

Yüzer yük, bu devre çözümünün ciddi bir dezavantajıdır.

Mevcut tazminat uygulaması

Tipik bir örnek, Howland akım kaynağı ve onun türevi Deboo entegratörüdür. Son örnekte, (Şek. 1), Howland akım kaynağı bir giriş voltajı beslemesinden, V IN , pozitif bir direnç, R, bir yük (kapasitör, Cı, empedans olarak hareket Z ) ve iNic dönüştürücü negatif empedans ( R 1 = R 2 = R 3 = R ve op-amp). Giriş voltajı kaynağı ve direnç R , yükten I R geçen kusurlu bir akım kaynağı oluşturur (kaynakta Şekil 3). INIC , yük üzerinden "yardımcı" akımı, I -R geçen ikinci bir akım kaynağı görevi görür . Sonuç olarak, yükten geçen toplam akım sabittir ve giriş kaynağının gördüğü devre empedansı artar. Ancak Howland akım kaynağı yaygın olarak kullanılmaz çünkü dört direncin mükemmel şekilde eşleşmesini gerektirir ve empedansı yüksek frekanslarda düşer.

Topraklanmış yük, bu devre çözümünün bir avantajıdır.

Negatif geri beslemeli mevcut kaynaklar

Sabit bir giriş voltajı kaynağı (yani, bir negatif geri besleme voltaj dengeleyicisi ) tarafından sürülen seri negatif geri beslemeli bir voltaj takipçisi olarak uygulanırlar . Gerilim takipçisi, geri besleme döngüsüne bağlı basit bir akım-voltaj dönüştürücü gibi davranan sabit (akım algılayan) bir direnç tarafından yüklenir . Bu akım kaynağının harici yükü, akım algılama direncini besleyen akımın yolunda bir yere bağlıdır, ancak geri besleme döngüsünün dışındadır.

Voltaj takipçisi , yük üzerinden akan çıkış akımını I OUT ayarlar, böylece akım algılama direnci R boyunca voltaj düşüşünü V R = I OUT R sabit giriş voltajına V IN eşitler . Böylece voltaj dengeleyici, sabit bir direnç boyunca sabit bir voltaj düşüşünü korur; bu nedenle, sabit bir akım I OUT = V R / R = V IN / R dirençten ve sırasıyla yükten akar.

Giriş voltajı değişirse, bu düzenleme bir voltaj-akım dönüştürücü (voltaj kontrollü akım kaynağı, VCCS) olarak hareket edecektir ; ters çevrilmiş (negatif geri besleme yoluyla) bir akım-gerilim dönüştürücü olarak düşünülebilir. Direnç R, aktarım oranını ( geçiş iletkenliği ) belirler.

Seri negatif geri beslemeli devreler olarak uygulanan akım kaynakları, akım algılama direnci boyunca voltaj düşüşünün yük boyunca maksimum voltajı düşürmesi dezavantajına sahiptir ( uyumluluk voltajı ).

Basit transistör akım kaynakları

Sabit akım diyotu
Akım sınırlayıcı diyotun iç yapısı

En basit sabit akım kaynağı veya yutağı bir bileşenden oluşur: kapısı kaynağına bağlı bir JFET . Drenaj kaynağı voltajı belirli bir minimum değere ulaştığında, JFET akımın yaklaşık olarak sabit olduğu doygunluğa girer. Bu konfigürasyon, basit voltaj kaynaklarında kullanılan sabit voltajlı diyotun ( Zener diyotu ) ikilisi gibi davrandığı için sabit akım diyotu olarak bilinir .

JFET'lerin doyma akımındaki büyük değişkenlik nedeniyle, akımın istenen bir değere ayarlanmasına izin veren bir kaynak direncinin (bitişik resimde gösterilmiştir) dahil edilmesi de yaygındır.

Zener diyot akım kaynağı
Şekil 4: Negatif geri beslemeli tipik BJT sabit akım kaynağı

Yukarıdaki genel fikrin bu iki kutuplu bağlantı transistörü (BJT) uygulamasında (Şekil 4), bir Zener voltaj dengeleyici (R1 ve DZ1) , yük akımını algılayan sabit bir emitör direnci (R2) tarafından yüklenen bir emitör takipçisini (Q1) çalıştırır . Bu akım kaynağının harici (yüzer) yükü, kollektöre bağlanır, böylece içinden neredeyse aynı akım geçer ve emitör direnci (seri olarak bağlanmış olarak düşünülebilir). Transistör, Q1, çıkış (kollektör) akımını, sabit emitör direnci R2 boyunca voltaj düşüşünü, Zener diyotu, DZ1 boyunca nispeten sabit voltaj düşüşüne neredeyse eşit tutacak şekilde ayarlar. Sonuç olarak, yük direnci ve/veya voltaj değişse bile çıkış akımı neredeyse sabittir. Devrenin çalışması aşağıda ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.

Bir Zener diyotu , ters kutuplandığında (devrede gösterildiği gibi), içinden geçen akımdan bağımsız olarak üzerinde sabit bir voltaj düşüşüne sahiptir . Bu nedenle, uzun Zener akımı (şekilde I Z ) belirli bir seviyeye (denilen tutma akım) üzerinde olduğu, Zener üzerindeki gerilim diyot ( V Z ) sabit olacaktır. Direnç, R1, NPN transistörünün (Q1) Zener akımını ve temel akımını ( I B ) sağlar. Sabit Zener voltajı, Q1 tabanına ve emitör direnci R2'ye uygulanır.

Boyunca gerilim R 2 ( V R2 ) ile verilir V Z - V davranışsal deneyi , V BE Q1 baz emiter damladır. Aynı zamanda R2'den geçen akım olan Q1'in emiter akımı,

Yana V , Z sabittir ve V BE da belirli bir sıcaklık için (yaklaşık olarak) sabittir, aşağıdaki V R2, sabittir ve dolayısıyla I e de sabittir. Transistör eylemi nedeniyle , verici akımı, I E , transistörün kollektör akımına, I C (sırasıyla yükten geçen akımdır) neredeyse eşittir . Böylece yük akımı sabittir ( Erken etki nedeniyle transistörün çıkış direnci ihmal edilir ) ve devre sabit bir akım kaynağı olarak çalışır. Sıcaklık sabit kaldığı (veya fazla değişmediği) sürece, yük akımı besleme voltajından, R1'den ve transistörün kazancından bağımsız olacaktır. R2, yük akımının istenen herhangi bir değere ayarlanmasına izin verir ve şu şekilde hesaplanır:

burada V BE , bir silikon cihaz için tipik olarak 0,65 V'dir.

( I R2 aynı zamanda emitör akımıdır ve h FE'nin yeterince büyük olması koşuluyla, kollektör veya gerekli yük akımı ile aynı olduğu varsayılır ). Direnç R 1 şu şekilde hesaplanır:

burada K = 1,2 ila 2 (böylece R R1 , yeterli I B sağlamak için yeterince düşüktür ),

ve h FE,min , kullanılan belirli transistör tipi için kabul edilebilir en düşük akım kazancıdır.

LED akım kaynağı
Şekil 5: Zener diyot yerine LED kullanan tipik sabit akım kaynağı (CCS)

Zener diyotu başka bir diyot ile değiştirilebilir; örneğin bir ışık yayan diyot , Şekil 5. LED gerilim düşüşü (gösterildiği gibi LED1 V D ) hemen sabit bir gerilim elde etmek için kullanılan ve aynı zamanda (telafi) izleme gibi ek bir avantaj vardır V BE sıcaklığa bağlı olarak değişir. R ' 2 olarak hesaplanır

ve R ' 1 olarak

, burada I D LED akımıdır
Diyot kompanzasyonlu transistör akım kaynağı
Şekil 6: Diyot kompanzasyonlu tipik sabit akım kaynağı (CCS)

V BE sıcaklığa duyarlı olduğundan, sıcaklık değişiklikleri Şekil 4'teki devre tarafından sağlanan çıkış akımını değiştirecektir . Sıcaklık bağımlılığı, soldaki resimde gösterildiği gibi Zener diyotuyla seri olarak standart bir diyot, D, (transistör ile aynı yarı iletken malzemeden) içeren Şekil 6'daki devre kullanılarak telafi edilebilir. Diyot düşüşü ( V D ) , sıcaklığa bağlı V BE değişikliklerini izler ve böylece CCS'nin sıcaklık bağımlılığını önemli ölçüde ortadan kaldırır.

Direnç R 2 şimdi şu şekilde hesaplanır:

Yana V D = V , BE = 0.65 V ,

(Uygulamada, V D için tam olarak eşit asla V BE ve bu nedenle sadece değişim bastırır V BE dışarı battal yerine).

R 1 şu şekilde hesaplanır

(dengeleme diyodun ileri voltaj düşüşü, V D , denklem görünür ve tipik olarak silikon cihazlar için 0.65 V).

Yayıcı dejenerasyonlu akım aynası

Seri negatif geri besleme, emitör dejenerasyonu ile iki transistörlü akım aynasında da kullanılır . Negatif geri besleme, Widlar akım kaynağı ve Wilson akım kaynağı gibi çoklu transistör kullanan bazı akım aynalarında temel bir özelliktir .

Termal kompanzasyonlu sabit akım kaynağı

Şekil 5 ve 6'daki devrelerle ilgili bir sınırlama, termal kompanzasyonun kusurlu olmasıdır. Bipolar transistörlerde, bağlantı sıcaklığı arttıkça V be düşüşü (bazdan emitöre voltaj düşüşü) azalır. Önceki iki devrelerinde bir azalma V BE da yük üzerinden çekilen kollektör akımında bir artışa neden olacaktır yayıcı direnci üzerindeki gerilim bir artışa neden olur. Sonuç, sağlanan 'sabit' akımın miktarının en azından bir dereceye kadar sıcaklığa bağlı olmasıdır. Bu etki, Şekil 6'daki D1 diyotu ve Şekil 5'teki LED, LED1 için karşılık gelen voltaj düşüşleriyle büyük ölçüde azaltılır, ancak tamamen değil. küçük ve/veya yetersiz emitör dejenerasyonu kullanılırsa, bu önemsiz bir sorun haline gelebilir.

Şekil 5'te, güç verildiğinde, LED'in transistörün tabanını süren 1 V olduğunu hayal edin. Oda sıcaklığında, V be bağlantısı boyunca yaklaşık 0,6 V düşüş ve dolayısıyla emitör direnci boyunca 0,4 V, yaklaşık 0,4/R e amperlik bir kollektör (yük) akımı verir . Şimdi transistördeki güç kaybının onu ısınmasına neden olduğunu hayal edin. Bu neden V olmak (oda sıcaklığında 0,6 V idi) damla o ısınma önce iki kez ne 0.2 V. Şimdi yayıcı karşı voltaj 0,8 V, diyelim ki, düşmesi. Bu, kollektör (yük) akımının artık tasarım değerinin iki katı olduğu anlamına gelir! Bu elbette uç bir örnek, ancak konuyu açıklamaya hizmet ediyor.

NPN transistörlü akım sınırlayıcı

Soldaki devre, termal problemin üstesinden gelir (ayrıca bkz . akım sınırlaması ). Devrenin nasıl çalıştığını görmek için V+'da voltajın az önce uygulandığını varsayın. Akım, R1'den Q1'in tabanına akar ve onu açar ve akımın yükten Q1'in toplayıcısına akmaya başlamasına neden olur. Bu aynı yük akımı daha sonra Q1'in emitöründen dışarı akar ve sonuç olarak R duyusu üzerinden toprağa akar . İle bu akım zaman R anlamda yere eşit olan bir voltaj düşüşünü neden olmak için yeterli olan V be Q2 damla, Q2 açmak için başlar. Q2 açıldığında, Q1'in tabanında enjekte edilen akımın bir kısmını yönlendiren, Q1'in yük boyunca daha az akım iletmesine neden olan kollektör direnci R1 aracılığıyla daha fazla akım çeker. Bu, devre içinde negatif bir geri besleme döngüsü yaratır, bu da Q1'in emitöründeki voltajı neredeyse tam olarak Q2'nin V be düşüşüne eşit tutar . Q2, Q1'e kıyasla çok az güç tükettiğinden (tüm yük akımı Q2'den değil Q1'den geçtiğinden ), Q2 önemli miktarda ısınmayacak ve R anlamdaki referans (akım ayarı) voltajı ≈0,6 V'ta sabit kalacaktır. , veya yerden bir diyot düşüşü, V'deki termal değişikliklerden bağımsız olarak Q1 düşüşü olabilir . Devre, Q2'deki BE voltaj düşüşü sıcaklıkla biraz değiştiğinden, cihazın çalıştığı ortam sıcaklığındaki değişikliklere karşı hala hassastır.

Op-amp akım kaynakları

Şekil 7: Tipik op-amp akım kaynağı.

Şekil 4'teki basit transistör akım kaynağı, bir op-amp'in geri besleme döngüsüne transistörün baz-yayıcı bağlantısının eklenmesiyle geliştirilebilir (Şekil 7). Şimdi op-amp, V BE düşüşünü telafi etmek için çıkış voltajını arttırır . Devre aslında sabit bir giriş voltajıyla sürülen tamponlu, ters çevirmeyen bir amplifikatördür. Bu sabit voltajı sabit algılama direnci boyunca tutar. Sonuç olarak yükten geçen akım da sabittir; bu tam olarak algılama direncine bölünen Zener voltajıdır. Yük, emitöre (Şekil 7) veya kollektöre (Şekil 4) bağlanabilir, ancak her iki durumda da yukarıdaki tüm devrelerde olduğu gibi yüzer haldedir. Gerekli akım op-amp'in kaynak sağlama yeteneğini aşmıyorsa transistör gerekli değildir. Akım aynası ile ilgili makale, bu sözde kazanç-artırılmış akım aynalarının başka bir örneğini tartışıyor .

Şekil 8: LM317 voltaj regülatörünü kullanan sabit akım kaynağı

Voltaj regülatörü akım kaynakları

Genel negatif geri besleme düzeneği , bir IC voltaj regülatörü (uyguladığı edilebilir LM317 voltaj regülatörü , Şekil 8). Çıplak emitör takipçisi ve yukarıdaki hassas op-amp takipçisinde olduğu gibi, sabit bir direnç (1,25 Ω) boyunca sabit bir voltaj düşüşünü (1,25 V) korur; Böylece direnç ve yük üzerinden sabit bir akım (1 A) akar. Yük üzerindeki voltaj 1,8 V'u aştığında LED yanar (gösterge devresi bazı hatalara neden olur). Topraklanmış yük, bu çözümün önemli bir avantajıdır.

Curpistor tüpleri

İki elektrotlu ve kalibre edilmiş Becquerel (saniyedeki fisyon) miktarı 226 Ra olan nitrojen dolu cam tüpler, iletim için saniyede sabit sayıda yük taşıyıcısı sunar; bu, tüpün 25 ila 500 arasındaki bir voltaj aralığında geçebileceği maksimum akımı belirler V.

Akım ve gerilim kaynağı karşılaştırması

Çoğu elektrik enerjisi kaynağı ( şebeke elektriği , pil , vb.) en iyi voltaj kaynakları olarak modellenir . Bu tür kaynaklar sabit voltaj sağlar, yani kaynaktan çekilen akım kaynağın yetenekleri dahilinde olduğu sürece çıkış voltajı sabit kalır. İdeal bir voltaj kaynağı, bir açık devre (yani sonsuz empedans ) tarafından yüklendiğinde enerji sağlamaz , ancak yük direnci sıfıra yaklaştığında ( kısa devre ) sonsuz güce ve akıma yaklaşır . Böyle bir teorik cihaz , kaynakla seri olarak sıfır ohm çıkış empedansına sahip olacaktır . Gerçek dünyadaki bir voltaj kaynağı çok düşük, ancak sıfır olmayan bir çıkış empedansına sahiptir : genellikle 1 ohm'dan çok daha azdır.

Tersine, bir akım kaynağı, kaynak terminallerine bağlanan yük yeterince düşük empedansa sahip olduğu sürece sabit bir akım sağlar. İdeal bir akım kaynağı, bir kısa devreye enerji sağlamaz ve yük direnci sonsuza (bir açık devre) yaklaştıkça sonsuz enerji ve gerilime yaklaşır. Bir İdeal akım kaynağı bir sahiptir sonsuz çıkış empedansı kaynağı ile paralel olarak. Bir gerçek dünya akım kaynağı çok yüksek, ama sonlu sahiptir çıkış empedansı . Transistör akım kaynakları durumunda, birkaç megohm'luk (düşük frekanslarda) empedanslar tipiktir.

Bir yere akım kaynağı bir bağlı olamaz yere , bu, tanımlanmış bir sıfır akım (açık devre) olan bir eleman (akım kaynağından) sabit bir sıfır olmayan akım çalışan paradoks yaratılır çünkü açık devre. Onların akımlar farklı ise de, bir akım kaynağı başka akım kaynağına bağlı olmamalıdır ama bu düzenleme sıklıkla kullanılır (örneğin, dinamik yük ile yükseltme kademelerinden içinde CMOS devreleri, vs.)

Benzer şekilde, ideal bir voltaj kaynağı ideal bir kısa devreye (R = 0) bağlanamaz , çünkü bu, tanımlanmış sıfır voltajlı (kısa devre) bir eleman boyunca benzer bir sonlu sıfır olmayan voltaj paradoksuna neden olur. Ayrıca, voltajları farklıysa bir voltaj kaynağı başka bir voltaj kaynağına bağlanmamalıdır, ancak yine bu düzenleme sıklıkla kullanılır (örneğin, ortak taban ve diferansiyel yükseltme aşamalarında).

Aksine, akım ve gerilim kaynakları sorunsuz bir şekilde birbirine bağlanabilir ve bu teknik devrelerde (örn. kaskod devrelerinde , ortak emiter akım kaynağı ile diferansiyel yükselteç kademelerinde vb.) yaygın olarak kullanılmaktadır.

Her iki türden de ideal kaynak bulunmadığından (tüm gerçek dünya örneklerinin sonlu ve sıfır olmayan kaynak empedansı vardır), herhangi bir akım kaynağı aynı kaynak empedansına sahip bir voltaj kaynağı olarak kabul edilebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu kavramlar Norton ve Thévenin teoremleri tarafından ele alınmaktadır .

Kondansatörün sabit akım kaynağı ve voltaj kaynağı ile şarj edilmesi farklıdır. Kapasitörün zamanla sabit akım kaynağı şarjı için doğrusallık korunurken, kapasitörün voltaj kaynağı şarjı zamanla üsteldir. Sabit akım kaynağının bu özel özelliği, yükten neredeyse sıfır yansıma ile uygun sinyal koşullandırmaya yardımcı olur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • "Akım Kaynakları ve Gerilim Referansları" Linden T. Harrison; yayın Elsevier-Newnes 2005; 608-sayfa; ISBN  0-7506-7752-X

Dış bağlantılar