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  • chep2-2 电压源电流源串联和并联
    2021-06-18 11:11:03

    chep2-2 电压源、电流源的串联和并联

    电压源与任何元件并联

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    电流源与任何原件串联

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  • 在电路中常用来表示实际电源的,一是理想电压源串联内阻的模型,称为电压源模型;二是理想电流源并联内电阻的模型,称为电流源模型。
  • 电压源电流源

    万次阅读 多人点赞 2018-08-07 10:47:58
    作者:Patrick Zhang ...来源:知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。   我们来看图1: ...当电源向负载电阻输出电流时,按串联电路的原则—电流处处相等,我们很容...

    作者:Patrick Zhang
    链接:https://www.zhihu.com/question/35921760/answer/224407660
    来源:知乎
    著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
     

    我们来看图1:

    图1的左图中,我们看到电源部分由电源电动势E和电源内阻r0构成。

    当电源向负载电阻输出电流时,按串联电路的原则—电流处处相等,我们很容易知道,一定有 E=IR+Ir_0 成立。我们把U=IR叫做路端电压。

    图1的右图叫做电源的伏安特性曲线。我们看到,这条曲线其实是一条斜线。左边的A点对应于电流为零的状态,此时路端电压U=E;右边的B点对应于某电流I下的路端电压Ux,我们看到它与E相比,下降了一定的高度,这个下降值其实就是电源内阻上的压降。

    这就是电压源。

    如果电压源的内阻等于零,那么它就叫做理想电压源。理想电压源输出的路端电压值恒等于电源电动势,且与输出电流的大小无关。

    我们看图2:

    图2的左图是电流源电路,右图是电流源的伏安特性曲线。注意到电流源的内阻很大,并且与电流源电流并联。

    如果电流源的内阻为无穷大,则此电流源被称为理想电流源。

    明白了电压源与电流源后,我们来看看实际电源是怎么回事。

    我们来看图3:

    图3中,如果我们能把电阻Rk变成自动可调,并且把调节量与路端电压U的改变量关联起来,我们就能设计出真正的电压源。

    我们来看图4,看一款最简单的稳压电源是如何工作的:

    我们先看图4的电源部分:变压器的次级交流电压是U2,经过整流滤波后,电容C1两端以及晶体管集电极电压Uc为1.2U2。

    我们知道,整流后得到的电压不是很稳定,它既会受到交流电源电压的影响,也会受到输出负载变化的影响。

    图4中我们看到了稳压二极管Dw,它产生的电压Ub是稳定电压。

    现在,我们把着眼点放在晶体管T上。

    我们知道,晶体管发射极到基极之间是正向二极管,二极管正向导通时的电压为0.6V,因此晶体管发射极电压 U_e=U_b-0.6。由于Ub是稳定的,因此Ue当然也是稳定的。Ue其实就是输出电压,可见负载电阻Rfz两端的电压当然也是稳定的。

    现在我们来看电源电压Uc、晶体管集射电压Uce和负载电压Ufz之间的关系: U_c=1.2U_2=U_{ce}+U_{fz}

    我们发现,这里的Uce就相当于电阻Rk上的电压:当输出电流Ie加大时,负载电阻Rfz上的电压有上升的趋势,则Uce也呈现上升趋势,于是把Rfz上的电压给降下来;反过来,如果输出电流Ie减小时,Uce也呈现减小的趋势,继而把Rfz上的电压给升起来。见图5:

    图5的左侧是晶体管的特性曲线。注意到每一条曲线分支,集电极电流Ic与集射电压Uce的关系是单调递增的。又因为发射极电流Ie近似等于集电极电流Ic,由此我们就可以得到上述的判断。

    其实,从原理就能看出,只要稳压二极管的电压是稳定的,则晶体管基极电压Ub也是稳定的,晶体管的发射极电压Ue当然也是稳定的。

    熟悉模电的人肯定一眼就能看出,这个电路就是晶体管共集电极电路,也叫做射极跟随器。它的输入端在基极与集电极之间,输出在发射极与集电极之间。它不具有电压放大功能,但具有电流放大功能。在实用中,一般用作阻抗变换,以及稳压电源的调整管。

    举例:

    设变压器的次级交流电压是12V,于是整流滤波后电容C1两端的电压是 1.2\times 12=14.4V 。此电压就是晶体管的集电极电压Uc。

    如果稳压二极管的稳定电压是9.6V,则晶体管的基极电压亦为9.6V。

    由于基射之间的压降是0.6V,所以晶体管的发射极电压Ue为: U_e=9.6-0.6=9V。事实上,此电压就是稳压电路的输出电压。

    于是,晶体管集电极与发射极之间的电压为: U_{ce}=U_c-U_e=14.4-9=5.4V

    这5.4V的压降就相当于电阻Rk的压降。当输出电流变大Uce就升高,反之则降低,由此实现输出电压的稳定。

    题主关于电压源与普通电源有何区别的疑问,回答是:没有任何区别。

    现在,我们来看看电流源与普通电源有何区别。

    我们已经知道,电流源输出的是电流,而普通电源是电压源,显见两者不是一回事。因此,我们可以先下结论:电流源与普通电源毫无关系。

    电流源的电路结构是利用晶体管共基极电路来实现的。

    图7中,右侧我们看到了晶体管电路。注意到晶体管的基极电压是恒定的。

    例如图中稳压二极管的稳定电压是6V,于是晶体管基极电压为:

    U_b=\frac{U_{DW}R_1}{R_1+R_2},可见基极电压是常数。

    我们知道晶体管基极到发射极的电压为0.6V,于是晶体管发射极的电压为:

    U_e=U_b-0.6=\frac{U_{DW}R_1}{R_1+R_2}-0.6,也是常数。

    我们知道晶体管的集电极电流约等于发射极电流,因此此恒流源的电流Is为:

    I_s=I_c=I_e=\frac{\frac{U_{DW}R_1}{R_1+R_2}-0.6}{R_e},看得出来,此电流是恒定的。

    那么恒流源会存在什么问题?很简单,如果负载电阻Rc加大,则 U_{R_C}=I_CR_C当然也加大。一旦此电压接近电源电压,则恒流源将失效。

    可见,恒流源从本质上来讲是由电压源转换来的。这一点,我们可以通过电路分析中的电源转换计算看得很清楚。

    我们看图8:

    恒流源中的晶体管是按共基极电路接线的,它的特点是曲线非常平坦,正好满足恒流源的特性。

    此帖的论述到这里全部结束。

    ==============

    看到部分知友对电压源与电流源的符号提出质疑,特地把百度上的符号罗列如下,供参考:

    展开全文
  • 2.4 电压源电流源串联和并联

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    1.理想电压源串联和并联 2. 理想电流源的串联并联

    1.理想电压源的串联和并联

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    2. 理想电流源的串联并联

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    电压源(有源):是对实际电池等电源的一种理想化的集总元件,没有电源电路就无法工作

    电压源具有两个基本性质:

    (1)它的端电压是定值Us或是一定的时间函数us(t),与流过的电流无关

    (2)电压源的电压由它本身确定,而流过的电流是任意的

      理想电压源实际并不存在,但象电池、发电机等在一定电流范围内,近似看成一个电压源

      电  流  源

    电流源:以电流作为提供电能的有源装置。有源表示可以自己提供能量。

    电流源性质

    (1)其电流为定值Is或时间的函数is(t),而与两端的电压无关;

    (2)电流源的电流由本身确定,两端电压任意。

    (3)与电流源串联的元件电流就是电流源电流。

    电流源方向:(1)直流电流源采用其真实方向;

                            (2)交流电流源设定参考方向。

     电流源实际上是不存在的,但是,光电池在一定的电压范围内可近似看成一个电流源。

    电流源还可以用电子电路来实现。

     

     

     

     

     

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电流源和电压源串联