Apa sebenarnya sumber saat ini?

Apa yang saya pahami dari definisi sumber arus adalah bahwa ia adalah sumber yang memasok arus konstan melintasi beban, tidak peduli bagaimana parameter lainnya (misalnya resistensi misalnya) dalam rangkaian diubah. Apakah saya benar?

Jika saya benar, apa contoh sumber arus yang digunakan dalam rangkaian praktis?

Wikipedia memberi contoh generator Van de Graaff sebagai sumber arus konstan. (Saya tidak membaca artikel itu, karena ada catatan bahwa bagian itu tampaknya bertentangan dengan dirinya sendiri. Saya tidak ingin bingung.)

Saya dapat memikirkan sumber tegangan - misalnya baterai yang memiliki beda potensial konstan pada ujungnya terlepas dari perubahan pada sirkuit yang terhubung, tetapi saya tidak dapat memikirkan sumber arus. Setiap contoh yang dapat saya pikirkan melibatkan perubahan dalam arus ketika resistensi diubah.

Sumber arus adalah ganda dari sumber tegangan. Sumber tegangan ideal memiliki impedansi keluaran nol, sehingga tegangan tidak jatuh di bawah beban. Seharusnya tidak disingkat, karena secara teori akan mengalir arus yang tak terbatas.
Sumber arus ideal memiliki impedansi keluaran tak terbatas. Ini berarti bahwa impedansi beban dapat diabaikan dan tidak akan mempengaruhi arus yang mengalir. Seperti sumber tegangan tidak boleh disingkat, sumber arus tidak boleh dibiarkan terbuka. Sumber arus terbuka masih akan mencoba untuk sumber arus yang diatur, dan sumber arus teoritis akan pergi ke tegangan tak terbatas.

edit (mengikuti komentar Anda)
Di sini Anda dapat membaca impedansi sebagai perlawanan. Jika sumber arus akan memiliki hambatan perubahan terbatas dalam beban akan mengubah arus, karena resistansi total akan berubah. Anda tidak menginginkan itu. Jadi jika resistansi sumber arus tidak terbatas, beban dapat diabaikan dan resistansi selalu tetap sama (tak terbatas). Karena itu arus juga akan.

Sumber praktis saat ini dapat dibangun sebagai berikut:

Satu dioda memiliki drop tegangan yang sama dengan basis-emitor junction, sehingga dioda lainnya mengatur emitor transistor menjadi sekitar 0,7V. Sebuah tegangan tetap melintasi resistor tetap memberikan emitor saat ini tetap, yaitu sekitar sama dengan arus kolektor jika transistor cukup tinggi. (Sebenarnya ini adalah sumber arus daripada sumber arus, tetapi prinsipnya tetap sama.) $H_{FE}$

Wastafel lain saat ini menggunakan opamp sebagai elemen kontrol:

Hal utama yang perlu Anda ketahui tentang opamps dalam konfigurasi ini adalah mereka akan mencoba menjaga agar tegangan pada kedua input sama. Jadi misalkan Anda mengatur ke 1V, maka opamp akan mencoba membuat input juga 1V. Ia melakukannya dengan memasukkan arus ke basis transistor. Hal ini akan menyebabkan arus melalui beban saya L O A D yang (hampir) sama untuk saya S E T . Dan I S E T adalah konstan untuk mendapatkan 1V melintasi R S E $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$, menurut Hukum Ohm:

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

$V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Setelah membaca komentar Anda, saya akan membuat jawaban yang sedikit berbeda untuk pertanyaan ini.

Apa sebenarnya sumber saat ini? Bukan apa-apa, atau lebih tepatnya itu hanya model matematika. Yang Anda gambarkan tidak ada, sama seperti sumber tegangan tidak ada.

Saya pikir masalah utama di sini adalah pernyataan ini: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toyang tidak benar. Bahwa itu perilaku baterai ideal yang nyata sebagai sumber arus ideal dan seperti sumber arus ideal itu tidak ada. Output (dan kondisi internal) dari setiap baterai nyata dipengaruhi oleh sirkuit yang terhubung dengannya.

Jadi mengapa kita memiliki sumber tegangan dan arus? Ya idenya adalah bahwa pekerjaan insinyur pada dasarnya adalah membangun perangkat yang melakukan sesuatu dengan cukup baik dan ternyata untuk pemahaman lengkap tentang bagaimana setiap komponen yang digunakan dalam perangkat tidak diperlukan. Itu sebabnya kami memiliki hal-hal seperti sumber arus dan tegangan ideal.

$100 \mbox{ } k\Omega$resistor ke baterai. Tegangannya tetap 8,4 V dan dari situ saya mungkin bisa menyimpulkan bahwa baterai memang sumber tegangan yang ideal karena saya menghubungkan beban ke sana, tetapi tegangannya tidak berubah. Kemudian saya mengambil motor listrik yang saya miliki dan menghubungkannya ke baterai dan mengukur tegangan baterai lagi. Kali ini, adalah 8.2 V. Jelas motor mempengaruhi baterai dan itu bukan lagi sumber tegangan yang ideal, meskipun itu baterai yang sama seperti sebelumnya. Jadi saya memutus motor dan menghubungkan resistor lagi dan lagi tegangan pada baterai adalah 8,4 V.

Jadi apa yang terjadi di sini? Apakah baterai sumber tegangan yang ideal atau tidak? Yah kita tahu itu bukan karena saya katakan di awal jawaban, tapi di sini saya akan menjelaskan mengapa kadang-kadang tampaknya begitu dan kadang-kadang tampaknya tidak. Seperti yang saya katakan, sumber tegangan adalah model matematika. Ketika sirkuit eksternal tidak membuat dampak besar pada pengoperasian baterai, saya bisa menggunakannya ketika sirkuit eksternal membuat dampak besar pada baterai, saya tidak bisa menggunakannya. Jadi kami menggunakan model sederhana untuk mewakili perilaku sirkuit nyata. Model lain adalah menggunakan sumber tegangan ideal dengan rangkaian resistor pada outputnya. Ketika saya menghubungkan dan beban eksternal ke sirkuit itu, beberapa tegangan akan jatuh di resistor internal dan resistor eksternal akan melihat tegangan yang lebih rendah pada output. Ini memungkinkan saya untuk sekali lagi menggunakan sumber tegangan ideal untuk mewakili baterai dan karena saya menggunakan resistor internal bersama-sama dengan sumber tegangan ideal, output akan lebih mewakili perilaku baterai nyata. Jika saya ingin lebih presisi, saya dapat memutuskan untuk menggunakan model yang lebih kompleks dan mendapatkan hasil yang lebih akurat.

Poin penting dari teknik listrik adalah belajar kapan harus menggunakan model yang tepat untuk mewakili komponen sirkuit kehidupan nyata yang sangat kompleks (dan bahkan resistor sederhana, ketika dianalisis secara rinci, adalah karya besar ilmu pengetahuan modern). Tetapi untuk dapat melakukan itu, kita mulai dengan sirkuit sederhana sehingga kita bisa mengetahui bagaimana sebenarnya model matematika bekerja.

Ketika kita mulai menganalisis komponen rangkaian yang lebih rumit, seperti transistor atau dioda misalnya, kita akan memecahnya menjadi rangkaian sederhana yang terdiri dari hal-hal seperti resistor dan sumber arus dan tegangan ideal. Ini akan memungkinkan kami untuk menyederhanakan perilaku komponen yang lebih kompleks dan menghindari menganalisis secara rinci cara kerjanya, jika model sederhana cukup untuk kebutuhan kita.

Cerita yang sama sekali bekerja untuk sumber saat ini, tetapi saya memutuskan untuk tidak menceritakannya di sini karena, seperti yang Anda lihat dari jawaban lain, sirkuit yang dapat dimodelkan sebagai sumber arus ideal terlalu rumit untuk Anda pahami pada titik ini.

Jadi untuk meringkas ini: Tidak ada objek kehidupan nyata yang dapat digunakan untuk mewakili tegangan ideal dan sumber arus, tetapi ada beberapa objek yang dapat (dalam beberapa kasus cukup dekat) diwakili dengan tegangan ideal dan sumber arus. Hal terbaik yang dapat Anda lakukan sekarang adalah menghafal dengan benar definisi voltase ideal dan sumber arus dan tidak membingungkannya dengan benda nyata. Dengan cara ini Anda tidak akan terkejut jika baterai tidak memberikan tegangan nominal atau jika rangkaian berlabel sumber arus ideal mulai merokok pada satu titik meskipun harus sepenuhnya kebal terhadap perubahan eksternal di sirkuit.

Sebagai catatan perhatikan apa yang terjadi pada sumber tegangan ideal ketika outputnya disingkat dan apa yang terjadi pada sumber arus ideal ketika outputnya terbuka? Dan apa yang terjadi ketika Anda kekurangan baterai dan mengapa semua baterai memiliki peringatan untuk tidak menyingkat pin output?

Mungkin jawaban ini akan membantu. Saya mengatakan hal yang hampir sama dengan AndrejaKo, tetapi posting saya akan lebih pendek.

Sama seperti sumber tegangan, sumber arus hanya merupakan konstruksi teoretis. Baterai bisa menjadi perkiraan dekat resonansi ke sumber tegangan, tetapi tidak tepat.

Namun tidak seperti sumber tegangan, yang diperkirakan oleh baterai, tidak ada komponen sederhana yang mendekati sumber arus umum khususnya. Itu tidak berarti konsep itu tidak berguna, karena banyak sirkuit dunia nyata dapat dimodelkan menggunakan konsep tersebut.

Saya telah melihat catu daya laboratorium yang memiliki dua tombol, satu yang mengatur tegangan, yang lain menyesuaikan arus. Untuk menggunakan persediaan ini sebagai sumber tegangan, Anda cukup mengatur arus ke maksimum, dan menekan tegangan yang Anda inginkan. Selama rangkaian tidak membutuhkan lebih dari arus maksimum, pasokan akan memasok tegangan pilihan Anda. Untuk menggunakannya sebagai sumber arus, putar voltase ke maksimum, dan atur arus yang Anda inginkan. Pasokan akan menyediakan arus yang selama ini tidak memerlukan tegangan lebih besar dari maksimum.

Jika ini membantu Anda memahami:

Sumber arus agak mirip baterai yang akan menyesuaikan voltase sendiri untuk memastikan arus yang mengalir melaluinya adalah nilai yang Anda pilih.

Sebagai contoh, jika Anda memiliki sumber arus 1A dan Anda menghubungkan resistor 10 ohm di atasnya, sumber akan menyesuaikan tegangan output ke 10 volt, yang memastikan 1 Amp berjalan melalui resistor.

Ini seperti mengatakan bahwa sumber tegangan akan memberikan apa pun arus yang diperlukan untuk memastikan tegangannya tetap konstan.

Dengan demikian, sumber arus akan memberikan tegangan apa pun yang diperlukan untuk memastikan arusnya tetap konstan.

Ini adalah penjelasan yang terlalu disederhanakan, tetapi saya merasa ini sudah cukup.

Sumber arus adalah rangkaian yang memiliki resistansi keluaran tak terbatas idealnya ; seperti yang Anda katakan, itu memberikan (jika mungkin) arus yang sama tidak peduli apa yang terhubung.

Konsepnya sangat mudah: jika Anda meletakkannya di cabang sirkuit, Anda akan tahu bahwa saat ini akan ada yang ada; tetapi, Anda tidak dapat mengetahui voltase dari sumber itu kecuali jika menghitung penurunan komponen lainnya.

Lihat ini simulasi untuk memahami konsep dengan lebih baik. Nyalakan dan matikan sakelar dan lihat arus yang mengalir keluar dari sumber.

Sumber saat ini dapat dibuat dengan a cermin arus , di mana dua transistor BJT bias dengan basis-emitor tegangan yang sama untuk memberikan arus kolektor yang sama (well, hampir, perbedaannya adalah dua arus basis). Kemudian, satu kaki cermin bias dengan beban tetap (seringkali sebuah resistor) untuk mengatur arus, dan kemudian yang lain akan mereplikasi itu.

Skema ini dapat ditingkatkan dengan koneksi cascode (menggunakan transistor basis umum untuk meningkatkan resistansi keluaran) atau trik lainnya, sering menggunakan umpan balik.

Sumber saat ini banyak digunakan dalam Op-Amps, di mana tahap gain harus bias dengan arus akurat untuk memberikan keuntungan yang seimbang dan lebih tinggi.

Panel surya bertindak sebagai sumber arus di sebagian wilayah operasinya. Lihatlah karakteristik ini:

Jika Anda menghubungkan resistor 36mΩ ke panel 2.75A akan mengalir melalui resistor menghasilkan penurunan tegangan 0,1V di atasnya. Jika Anda sekarang meningkatkan resistor ke 150mΩ arus akan tetap konstan pada 2.75A dan penurunan tegangan resistor akan meningkat menjadi ~ 0.4V.

Jika Anda terus meningkatkan resistensi, arus pada akhirnya akan turun. Ini karena ini bukan sumber arus ideal. Ini bertindak sebagai satu-satunya dalam kisaran 0-0,4V.

Ada sumber daya linier dan diaktifkan yang dapat bertindak sebagai sumber arus. Salah satu metode adalah dengan mengambil sumber tegangan dan mengatur tegangan untuk "mengkompensasi" arus berlebih menggunakan umpan balik. itu disebut mode saat ini.

Namun ada beberapa konverter yang secara alami bertindak sebagai sumber saat ini, memiliki nama teoritis dari Gyrator . ini adalah sumber arus yang bergantung pada tegangan.

Artikel terkait dengan sumber-sumber tersebut (Artikel saya): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf