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  • 1.常用的电路等效变换方法; 2.节点电压方程的列写方法,并...3.回路电流方程的列写方法; 4.叠加定理、戴维南定理和诺顿定理、最大功率传输条件。 求下列各电路等效电源模型: ...

    1.常用的电路等效变换方法;
    2.节点电压方程的列写方法,并会求解电路方程;
    3.回路电流方程的列写方法;
    4.叠加定理、戴维南定理和诺顿定理、最大功率传输条件。

    求下列各电路等效电源模型:

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  • 概述 从功能上来说,电流检测放大器可看成一个输入级浮置的仪表/差分放大器。...在这类应用中,通常需要在端对电流检测信号(如检测电阻两端的信号)进行滤波。该部分电路即可采用差分滤波器(图1)实现,
  • Howland电流源

    千次阅读 2020-04-12 14:31:43
    Howland电流源具有一个电阻与输入源串联合成的接地电阻,具有输出负载接地的优点。 电流源: ...

    Howland电流源具有一个电阻与输入源串联合成的接地电阻,具有输出负载接地的优点。

    电流源:

                                                                                

                                                                                           图1、电流源

    理想电流源能够保证输出电流不随负载变化而变化,永远保持恒定。简要模型如图1所示:

    实际应用中经常需要通过电压控制电源输出电流大小,而不会因负载大小不一而导致电流不一样,即压控恒流源。

    在信号处理电路基本期望下级的信号处理电路输入电阻无穷大而输出电阻无穷小,这样对于上一级电路的输出驱动能力要求小,又带有可靠的负载驱动能力,避免需要进行阻抗匹配的繁琐操作中。

    特别是对于微弱的信号传感器,其感应微弱的外界信号并将其转化为电信号输出到下级信号处理电路中,若下级信号处理电路对于输入信号具有一定带载能力要求,则需要对传感器的输出信号进行一定的阻抗匹配处理。

    这里讲述一下一款压控恒流源,其输出电流由输入电压大小进行控制

    Howland电流源

                                                 

                                                                                  图2 howland电流源

    首先,我们先看一下由运放组成的电流镜电路。

                                                                        

                                                                                     图3、电流镜电路 

    其中V_{-}=Vo-i_{I}\cdot R_{f-}  ; V_{+}=Vo-R_{f+}\cdot i_{L} ;  V_{+}=V_{-} ;

    由此可以推出i_{L}=i_{I}\cdot R_{f-}/R_{f+},电流大小独立于VL以及RL   

                                                                 

                                                                                      图4、差分电路

    将图3中的电流源改为电压源输入,如图4所示:

    图4 电路的输出电压

            V_{o}=((V_{I+}-V_{R})R_{f+}/(R_{i}+R_{f+})+V_{R})\cdot (1+R_{f-}/R_{i})-V_{I-}\cdot (R_{f-}/R_{i}) =V_{I}\cdot \frac{R_{f}}{R_{i}}+V_{R}

    R_{f+}=R_{f-}=R_{f},且V_{R}=0

                                     V_{o}=V_{I}R_{f}/R_{i}

    R_{f+}=R_{f-}=R_{f},且V_{R}=V_{os},V_{+}=V_{-}

                                       V_{o}=\frac{R_{f}}{R_{i}}\cdot V_{I}+V_{os}

    R_{f+}=R_{f-}=R_{f},且V_{R}=V_{o}

                                       V_{o}=\frac{R_{f}}{R_{i}}\cdot V_{I}+V_{o}

    由上可以看出V_{R}只是将输出信号往上抬升到V_{R}的水平线上。在第三种情况中V_{R}=V_{o},若V_{I}大于0,会导致V_{+}>V_{-},运放很可能工作在震荡区,为保证运放输出的稳定性,必须保证V_{+}/V_{o}<1

    即必须将V_{o}反馈会运放同向输入端必须减去:     \frac{R_{f}}{R_{i}}\cdot V_{I}          才能保证第三种情况成立。

                                                  

                                                                                                   图5  

    为实现上述反馈条件将R_{f+}拆分为两部分R_{s}R_{f}如图5所示,为保证精度,在中间加上电压跟随器保证阻抗匹配,避免干扰。

    根据运放虚短,虚断得到:

                                                             V_{o}-R_{f}i_{I}=V_{L}+i_{I}R_{f}=V_{o}-i_{L}R_{s}+i_{I}R_{f}

    求得:i_{L}=2R_{f}i_{I}/R_{s}=V_{I}R_{f}/R_{i}R_{s}

    电流值i_{L}只与输入电压以及电阻R_{i}R_{s}R_{f}有关,独立于负载和输出电压,因此可作为恒流源,在使用正负电源供电的情况下,i_{L}可正

    当然也必须保证i_{L}通过负载所产生的电压加上R_{s}两端电压等于V_{o},因此该电流源只在一定范围内保证输出恒流。

    从另一个方向分析howland电流源:

    howland电流源由输入电压源,阻抗变换器两部分组成。

    第一部分:输入电压源;第二部分:阻抗变换器

    阻抗变换器:

    假设R1阻值无穷小,根据运放的虚短虚断可以计算出V0 =(1+R4/R3)·Vi,电流 i = ( Vi - V0 ) / R2 = -R4/(R3·R2),则阻抗变换器的输入阻抗为

                                                                Req = Vi / i = -(R3·R2)/R4

    当R3 = R4,Req = -R2, 因此该阻抗变换器为负阻抗变换器,表明该输入端不消耗能量,而释放能量 

    因此负阻抗变器并不用要求前级电路的输出带载能力。

    由于运放同向输入端电压不变为Vi,则通过R2的电流为(V0-Vi)/R2

    howland电流源电流流向如图3所示:

    图3

    其中运放的同向输入端电压保持不变为V1,而V0电压跟随V1,等于(1+R4/R3)·V1

     

    可调变阻为负载,R4为电流调节电阻

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  • 串联谐振赫兹电力导读:串联谐振和并联谐振,在物理学中,共振是一种现象,其中谐振电路中的自由谐振频率与强制谐振频率一致。在电力中,谐振电路的模拟是由电阻,电容和电感组成的电路。根据它们的连接方式,它们...

    串联谐振赫兹电力导读:串联谐振和并联谐振,在物理学中,共振是一种现象,其中谐振电路中的自由谐振频率与强制谐振频率一致。在电力中,谐振电路的模拟是由电阻,电容和电感组成的电路。根据它们的连接方式,它们区分串联谐振和并联谐振。

    串联谐振

    串联RLC电路中会发生串联谐振。

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    发生谐振的条件是电源频率等于谐振频率w =wр,因此电感和电容电阻XL = XC。由于它们的符号相反,因此电抗将为零。

    UL线圈和UC电容器上的电压将同相并且彼此抵消。

    在这种情况下,电路的总电阻将等于有源电阻R,继而导致电路中电流的增加,从而导致元件两端的电压增加。

    在谐振时,电压UC和UL可能远远高于电源电压,这对电路很危险。

    be2a01126d15a06e666115fde98c66b8.png

    随着频率增加,线圈的电阻增加,电容器的电阻减小。当源频率等于谐振频率时,它们将相等,并且电路Z的总电阻将最小。因此,电路中的电流将最大。

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    从电感和容性电阻相等的条件下,我们找到谐振频率

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    根据所写的方程式,我们可以得出结论,可以通过更改源电流的频率(强制谐振的频率)或更改线圈L和电容器C的参数来实现谐振电路中的谐振。

    您应该注意,在串联RLC电路中,线圈和电容器之间的能量交换是通过电源进行的。

    并联谐振

    在电阻和电容并联的电路中会发生并联谐振。

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    产生谐振电流的条件是源频率等于谐振频率w =wр,因此电导率BL = BC。也就是说,在电流谐振时,电容和电感电导率相等。

    为了使图表清晰起见,暂时我们将从电导率中提取出来,然后转到电阻。随着频率增加,电路的阻抗增加,电流减小。在频率等于谐振的瞬间,电阻Z最大,因此,电路中的电流取最小值,并等于有源分量。

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    让我们表达共振频率

    b28f0c293416602e30c139e4dd52c454.png

    从该表达式可以看出,与电压谐振的情况一样,确定谐振频率。

    共振现象既可以是正面的,也可以是负面的。例如,任何无线电接收机都基于谐振电路,该谐振电路可通过改变电感或电容来调谐到所需的无线电波。另一方面,谐振现象会导致电路中的电压或电流浪涌,进而导致事故。

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  •  我们平时见到的稳压电源就属于电压。它的作用是向外提供稳定不变的电压,而理想电压是指无论输出电流如何...因电阻上的压降和电流成正比,所以电源内阻越大,带负载时的压降越大。  由此可见只有减小电源.

    http://www.elecfans.com/d/1146588.html

     我们平时见到的稳压电源就属于电压源。它的作用是向外提供稳定不变的电压,而理想电压源是指无论输出电流如何变化,电压都能保持不变。

      ①恒压电源

     

      了解全电路欧姆定律的朋友都知道,电源内部都存在一个看不见摸不着的内阻。当电源放电时,这个内阻就会串联到电源和负载之间,电流通过内阻必定产生压降,所以负载上得到的电压就会降低。因电阻上的压降和电流成正比,所以电源内阻越大,带负载时的压降越大。

    电流源内阻为什么会无穷大

      由此可见只有减小电源内阻才能改善输出特性,当内阻降至零时,自然也就成为理想化的电源了。从理论上讲,这种电源可以输出趋于∞的电流。

      但在实际当中,任何电源也不可能输出∞的电流。而且作为内阻的这个电阻,我们也是找不到的,只能通过实验数据来说明它的存在。稳压电源实现稳压的真正途径,是通过检测输出电压的波动,并把它反馈到电源控制电路,通过调整内阻或改变振蕩波形的占空比来实现电压稳定的。

      但这个内阻理论在实际当中是有适用范围的,因为电源功率也是影响输出特性的重要因素。当负载大于电源功率时,电源的输出电压就会急转直下、或进入保护状态停止输出。此时就不能用内阻来解释了。

      ②恒流电源

      恒流电源和上面说的恒压电源正相反,无论负载功率(内阻)如何变化,输出电流都能维持不变。根据欧姆定律l=U/R,这就是说在电流不变的情况下,理想恒流电源的输出电压是随负载内阻的变化而同比例变化的。那么怎样理解恒流电源内阻无穷大呢?

      为便于说明问题,我们借用一下限流电阻给发光二极管供电的案例来作一下分析:

    电流源内阻为什么会无穷大

      图中的电阻就相当于恒流电源的内阻,可以看出同为1mA的两个恒流电源,因内阻不一样,当负载由一个LED灯珠变为三个时,内阻低的电流波动较大,内阻高的波动小。因为内阻和负载上的压降比越大(既阻值比),改变负载内阻时对电流的影响越小。

      由此就可以得出结论:当恒流电源的内阻远大于负载内阻时,负载内阻的变化对电流的影响就可忽略不计。而当内阻趋于∞时空载输出电压也会趋于∞,这时的任何有限负载当然都不在话下了。这就是所谓理想恒流电源。

      不过恒流电源的内阻也是看不见摸不着的,和恒压电源一样,也只能通过计萛来验证。实际上,恒流电源和恒压电源的工作原理很类似,它是通过保持输出回路取样电阻上的压降不变来实现恒流的。

    上述二极管的案例不是太直观

    更直观解释:电流源可以以一个理想源并联一个电阻来替代,当这个电阻越大则越接近理想电流源,因为并联电阻越大则分流作用越小,

    《电路与模拟电子技术》中电流源的电阻为什么看作是无限大的?详细点,

    因为根据电流bai源的定义:无论外部du电路怎么变化zhi,电流源的电dao流都不会变化.因为外电路zhuan的电阻是不知shu道的(无论),那么电流源只有是无限的内阻(无论的意思),这样才能满足电流不变啊,想一下如果电流源的内阻是具体的一个值,那么当外电路变化(电阻)时,则电流源两端电流能恒定不?显然不,这就违反电流源的规定,其实理想电流源现实找不到的,说白了这只是人们分析问题时规定的啊!另外MOS也不是无限大的内阻啊(恒流源大部分使用MOS管控制实现),只是很大,我们认为是无穷大.实际的电流源可以以一个理想源并联一个电阻来替代,当这个电阻越大则越接近理想电流源,因为并联电阻越大则分流作用越小,由此当这个电阻为无穷时则为理想电流源.

    另外MOS也不是无限大的内阻啊(恒流源大部分使用MOS管控制实现)以N沟道MOS为例分析,做恒流源的时候,利用MOS管的恒流区,给定的一个VGS,对应一恒定电流,VDS电压再增大,电流也会变化。

    可变电阻区的判定是VGD<VTH(ON);VGD=VGS-VDS,这写电压相同极性。因为恒流区的时候VDS再增大,VGD会出现负值,虽然负数小于VTH(ON),但是因为负数所以不被判为可变电阻区,而是认为VDS再增大电流不变化是恒流区,对应曲线发现可变电阻区电流小区恒流区电流

    童诗白模电第四版

    MOS管除了截止饱和可变电阻区,可变电阻去阻值很小或者模式Uds=0计算电流时忽略UDS的值认为是0V,一般开关应用中完全可以,在微电子技术中有详细介绍)注意不是没加电压的值是0,而是DS外接电阻,整体有电压,当DS所在电路需要提供的电流最大都满足不了Ugs要求是DS导通,DS上面0压降,一般情况导通时电流最大,饱和次之,变阻区电流最小,类似三极管

     

    尘板恒流源4-20mA实例

     

    Ugs=7.91-4=3.91v,Uds=17.9-4=13.9v,Ids=4/10K=0.0004A,Rds=13.9/0.0004=34750Ω(电阻很大,也就是恒流源内阻很大)

    Ugs=7.91-4=3.91v,Ids=4/10K=0.0004A,的曲线,IRF740规格书中没有描绘,因为太靠近底部了

    同理跟随器输入端输入0.8V时候也是类似情况,IRF740规格书中没有描绘,因为太靠近底部了

    当跟随器输入端输入电压大于等于24*10/(10+15)=9.6时候,也就是MOS管完全导通压降为0的时候运放的反馈能力已经不能是同相反相端相等,将会出现异常,仿真报警

    Ids最小值是0.1A,Ugsz最小值4.5V,Vds=0.1V低于这些数值的没有描绘。根据比例Ugs=3.91v对应的电流曲线应该很靠小,在0.1A以下。图中仿真为0.0004A

    以下是IRF740MOS管单独外加电源测试

    Ugs=5V时候,Vds=2V,Ids=2.835A

    Ugs=5V时候,Vds=3V,Ids=3.148A,临界饱和电流点

    Ugs=5V时候,Vds=10V,Ids=3.151A,已经趋近饱和不会再显著增大,符合曲线特性

     

     

     

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