Генератор тока схема: Источники тока на полевых и биполярных транзисторах

Источники тока на полевых и биполярных транзисторах

Схемы генераторов тока, разновидности токовых зеркал, Онлайн калькулятор расчёта элементов источников тока. На сегодняшнем мероприятии, посвящённом открытию «Культурно-досугового центра Лоховского муниципального образования», поговорим о разновидностях источников постоянного и, желательно, стабильного выходного тока. - Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством! — начал свой доклад руководитель кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин. - Целью нашего сегодняшнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц — как суммы знаний, физических умений и врождённых навыков. «Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько нужно выпить водки в граммах для снижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные отношения?» — станет темой нашего научного коллоквиума. Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться поближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия: «Источник тока — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока…» — учит нас Википедия. Дополним редакцию. Источник тока должен иметь большое внутреннее дифференциальное сопротивление, такое чтобы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке практически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, либо операционник между инвертирующим входом и выходом. Есть несколько основных характеристик, которые характеризуют источник тока. Первой и основной из них является величина выходного тока. Во-вторых, его выходное сопротивление, которое определяет, насколько ток источника меняется в зависимости от сопротивления нагрузки. Третья спецификация — это минимальное и максимальное напряжения на выходе источника, при котором узел работает должным образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме. В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания. Для разминки рассмотрим схемы простейших генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях. Рис.1 Схема источника тока на биполярном транзисторе — самая плохая. В ней присутствует полный букет недостатков — и температурная нестабильность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие пресловутого эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора). Здесь входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб. Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток — практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников. Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1. Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) — вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам. Единственное, но существенное в отдельных случаях «но» состоит в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле. Ток через нагрузку практически с 100% точностью описывается формулой Iн= Uвх/R1. Размялись? Пришло время избавляться от недостатков простейших источников тока, обкашлянных нами выше. Рис.2 Схемы стабилизаторов тока, представленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к постоянству протекающего через них тока. За примерами далеко ходить не надо — источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумуляторов и т.д. Все они требуют наличия на выходе постоянного, либо изменяющегося по определённому алгоритму тока. Принцип работы приведённых схем предельно прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально увеличивается и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает открываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (или Uзи) второго транзистора T2. Он начинает закрываться, соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через нагрузку. Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из соображений Rб. Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана достаточно высокой (десятки килоом). Единственное, за чем надо зорко послеживать — максимально допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такого номинала, чтобы образованный делитель вогнал напряжение на затворе в допустимые пределы. Выходной ток рассчитывается по простой формуле Iн≈0,6/ R1. В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С. Рис.3 Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базовая схема источника тока. Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов создают отрицательную обратную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих свойств узла, а с другой, позволяет в широких пределах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2. Здесь ток   Ik1, задаваемый резистором R1: Iк1≈(Eп-0,7)/(R1+ Rэ1), а ток, протекающий в нагрузке: Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.4 Для снижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания широкое применение нашли источники тока (Рис.4), называемые двойным зеркалом тока. Механизм работает следующим образом: Предположим, увеличилось напряжение питания. Тогда увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в исходное состояние. Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.5 Источник тока, представленный на Рис. 5, называется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высокую степень постоянства выходного тока за счёт подавления проявлений эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора). Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обычном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не влияет на выходной ток. Все формулы аналогичны предыдущему описанию: Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.6 Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает достоинствами, связанными с очень высоким внутренним сопротивлением и значительным ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает величину в несколько МОм. И опять — всё то же самое: Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Легко заметить, что для всех типов приведённых токовых зеркал формула для расчёта выходного тока — одна и та же. Формула приблизительная, не учитывающая влияние на расчётные показатели незначительных величин базовых токов транзисторов, однако дающая возможность с погрешностью, не превышающей 5-7%, рассчитать величины токозадающих элементов. При необходимости сгенерить ток обратного направления, следует перевернуть схему вверх ногами и заменить n-p-n транзисторы на полупроводники обратной проводимости. И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь. РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.    Выбор схемы источника тока    &nbsp Рис.3Рис.4-6    Сопротивление резистора R1 (кОм)            Сопротивление резистора Rэ1 (кОм)            Сопротивление резистора Rэ2 (кОм)            Напряжение питания (В)               Выходной ток   Iн               Задающий ток   Ik1            Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса параметров данного типа полупроводников, практическое применение получили в основном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал практически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях. Рис.6 Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах — занятие, на мой взгляд, довольно нецелесообразное. Другое дело — специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа. Рис.7 Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольт-амперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент. Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского сообщества, но тем временем активно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют приличную номенклатуру токов и достаточно широкий диапазон рабочих напряжений. А на следующей странице продолжим тему — посвятим её источникам тока на операционных усилителях, а также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.

Генератор стабильного тока Видлара

Источник тока Видлара является разновидностью основной схемы двухтранзисторного токового зеркала, которая содержит токоограничивающий резистор в цепи эмиттера выходного транзистора, что позволяет использовать эту схему для генерации слабых токов, применяя токоограничивающий резистор только средних номиналов.

В схеме Видлара могут использоваться как биполярные, так и полевые транзисторы с изолированным затвором (МОП — транзисторы), и даже вакуумные лампы. Примером использования этого источника тока может служить операционный усилитель модели 741, Видлар применял свой источник тока во многих конструкциях.

Эта схема была названа в честь её изобретателя, Боба Видлара, и была запатентована в 1967 году.

Анализ схемы

Рис. 1. Источник тока Видлара

На рисунке 1 изображена схема источника тока Видлара на биполярных транзисторах, здесь резистор R2 установлен в цепи эмиттера выходного транзистора VT2, что позволяет сделать ток, протекающий через транзистор VT2, относительно небольшим по сравнению с током транзистора VT1. Главной особенностью этой схемы является то, что падение напряжения на резисторе R2 вычитается из напряжения база-эмиттер транзистора VT2, что приводит к уменьшению проводимости этого транзистора по сравнению с транзистором VT1. Это наблюдение выражается равенством базовых напряжений с обеих сторон схемы из рисунка 1:

V_B = V_BE1 = V_BE2+(β₂+1) * I_B2 * R2 ,

где β₂ — это β (коэффициент передачи по току) выходного транзистора, этот параметр отличается от β первого транзистора из-за технологического разброса параметров, а так же отчасти из-за того, что силы токов, протекающих через оба транзистора сильно отличаются. I_B2 — это базовый ток выходного транзистора, V_BE — это напряжение база — эмиттер. Из этого уравнения следует (используя формулу Шокли для идеальных диодов):

(β2+1) * I _B2 = (1 + 1 / β2) * I_C2 = (V_BE1 — V_BE2) / R2 = V_T / R2 * ln(I_C1 * I_S2 / (I_C2 * I_S1)) ,

где V_T — тепловое напряжение.

Из этого уравнения примерно следует, что величины обеих токов гораздо больше, чем масштабные токи I_S1, I_S2, это приближение верно для токов любой силы, за исключением тех, значения которых находятся вблизи зоны отсечки. В дальнейшем различие между двумя масштабными токами уменьшается, хотя эта разница может быть важна в случае использования транзисторов с различными рабочими областями.

Рис. 2. Токовое зеркало Видлара
на транзисторах КТ503А.

Рассмотрим практический пример генератора тока Видлара (рис. 2). Здесь опорная цепь питается от источника +Vcc напряжением 10,75 Вольт, что обеспечивает опорный ток, равный 10 мА (при сопротивлении резистора R1 = 1 кОм), а цепь нагрузки — коллектор транзистора VT2 запитан от источника V_A напряжением = 25 В.

При опорном токе, равном 20 мА (R1 = 0,5 кОм) изменим сопротивление эмиттерного резистора R2:

R2, Ом	Ток эмиттера VT2, мА
0	25,56
1	16,07
10	5,06
100	0,95

Теперь то же самое проделаем для опорного тока 10 мА (R1 = 1 кОм):

R2, Ом	Ток эмиттера VT2, мА
0	12,8
1	9,4
10	3,6
100	0,8

Как видно из результатов, незначительное изменение сопротивления резистора R2 существенно уменьшает ток коллектора токового зеркала. Кроме того, при сопротивлении эмиттерного резистора R2 равном нулю отношение полученных эмиттерных токов будет равно 25,56/12,8 = 1,99 ≈ 2, а в случае когда сопротивление R2 равно 100 Ом отношение полученных эмиттерных токов станет равно 0,95/0,8 = 1,18, то есть чем больше сопротивление эмиттерного резистора, тем меньше зависимость выходного тока от опорного.

BACK MAIN PAGE

Транзисторный активный источник » Electronics Notes

Простейшей формой источника тока является резистор, но активные источники тока, использующие транзисторы, могут обеспечивать гораздо более постоянный или контролируемый ток.

---

Типы транзисторных схем Включает:
Типы транзисторных схем
Общий эмиттер
Повторитель эмиттера
Общая база
Пара Дарлингтона
Пара Шиклаи
Текущее зеркало
Длиннохвостая пара
Источник постоянного тока
Множитель емкости
Двухтранзисторный усилитель
Фильтр верхних частот

См. также:
Схема транзистора

---

Активные источники постоянного тока часто используются в электронных схемах. Некоторые схемы постоянного тока могут быть изготовлены с использованием очень небольшого количества электронных компонентов, но другие, обеспечивающие лучшую производительность, могут использовать несколько больше.

В простейшем источнике постоянного тока используется один электронный компонент: резистор, но часто в источниках постоянного тока используются транзисторы, хотя также могут использоваться полевые транзисторы и, где это применимо, вакуумные настройки термоэлектронных клапанов.

Можно создать активный источник постоянного тока, используя один транзистор и пару резисторов, хотя также доступны более сложные конструкции с использованием нескольких дополнительных электронных компонентов.

Символы цепи источника тока

Что такое источник постоянного тока

Базовым элементом является источник тока, и это элемент или блок в цепи, функция которого заключается в обеспечении тока, при этом основное внимание уделяется обеспечению тока, а не напряжения.

Более полезным элементом с точки зрения обеспечения тока является то, что называется источником постоянного тока. Этот объект обеспечивает заданный уровень тока независимо от импеданса нагрузки, на которую он подает ток.

Теоретический источник постоянного тока сможет полностью обеспечивать постоянный ток независимо от импеданса. Проблемы могут возникнуть, когда встречаются очень высокие уровни импеданса или даже разомкнутые цепи, поскольку для достижения требуемых уровней тока могут потребоваться очень высокие напряжения.

Ввиду этого реальные источники постоянного тока имеют ограничения, накладываемые на диапазон уровней импеданса, при которых они могут обеспечивать постоянный ток.

На графике ВАХ выхода источника постоянного тока характеристика представлена ​​прямой линией.

Существует два типа источников постоянного тока:

• Независимый источник тока:  Для этой формы источника тока ток не зависит ни от какой переменной в цепи. Другими словами, он производит фиксированный ток.

• Управляемый источник тока:   Эта форма устройства постоянного тока создает уровень тока, которым можно управлять с помощью внешнего фактора, такого как управляющее напряжение, но он сможет обеспечивать требуемый уровень тока независимо от Загрузка.

Приложения с активным источником тока

Источники тока необходимы в ряде различных областей проектирования электронных схем.

Источники тока можно использовать для смещения транзисторов, а также в качестве активных нагрузок для каскадов усилителей с высоким коэффициентом усиления. Их также можно использовать в качестве источников эмиттеров для дифференциальных усилителей, например, их можно использовать в транзисторной паре с длинными хвостами.

Они также могут использоваться в качестве подтягивающих звеньев с широким диапазоном напряжения в источниках питания и других цепях с широким диапазоном напряжения. Если бы использовались обычные резисторы, то ток значительно варьировался бы в диапазоне напряжений.

Одним из распространенных примеров использования источников тока является управление стабилитроном в цепи регулятора. Сохранение постоянного тока независимо от тока, потребляемого последовательным транзистором в цепи, помогает поддерживать гораздо лучший уровень регулирования.

Кроме того, автономные источники тока необходимы в различных процессах, включая электрохимию и электрофорез.

Таким образом, видно, что источник постоянного тока является важным схемным блоком, используемым в самых разных областях проектирования электронных схем.

Простая схема источника тока с резистором

В самой простой форме цепи постоянного тока используется один электронный компонент: резистор. Если напряжение источника напряжения намного выше напряжения, при котором требуется ток, то выходной ток будет практически не зависеть от нагрузки.

Для идеального источника постоянного тока источник напряжения будет иметь бесконечное напряжение, а резистор будет иметь бесконечное сопротивление.

Для практических применений напряжение и сопротивление должны обеспечивать постоянство тока в требуемом диапазоне нагрузки.

Простой источник постоянного тока, состоящий из источника высокого напряжения и резистора с высоким сопротивлением

. Для приведенной выше схемы ток можно рассчитать очень легко, так как он приблизительно равен I = V / R, поскольку Vload (напряжение на нагрузке) намного меньше, чем V (напряжение источника).

Эта простая форма источника тока имеет много ограничений:

• Высокие значения необходимого сопротивления рассеивают мощность, делая схемы неэффективными.
• Необходимы источники высокого напряжения, которые не всегда легко доступны.
• Изменения нагрузки могут вызвать некоторые изменения тока, если не доступны достаточно высокие значения напряжения источника.

Ввиду этих ограничений этот простой источник постоянного тока не нашел широкого применения там, где требуется настоящий постоянный ток.

Для достижения лучших характеристик с источником более низкого напряжения и с меньшим рассеиванием мощности, хотя и с несколькими дополнительными электронными компонентами, более широко используется активная цепь постоянного тока, которая обеспечивает лучшие общие характеристики для большинства практических требований.

Транзисторный активный источник постоянного тока, основы

Простое использование транзистора позволяет создать гораздо более эффективный источник тока, используя всего несколько дополнительных электронных компонентов, включая транзистор, несколько резисторов и несколько простых уравнений для проектирования электронной схемы.

Источник тока работает из-за того, что ток коллектора в транзисторной схеме в В раз больше тока базы. Это не зависит от напряжения коллектора, при условии, что имеется достаточное напряжение для управления током через нагрузочное устройство в коллекторе.

Источник активного тока с одним транзистором

В этой схеме ток коллектора в β раз превышает ток базы. Обычно β велико, и поэтому можно предположить, что ток эмиттера, который в (β + 1) раз превышает ток базы, и ток коллектора, который в β раз превышает ток базы, одинаковы.

Ввиду этого легко спроектировать цепь для заданного тока.

Ie = (β + 1) Ib

Iload = Ic = βIb

Iload = β Ve(β + 1) Re

Iload = Vb — 0,6Re

Примечание: предполагается использование кремния транзистор как Падение базового эмиттера указано как 0,6 В

Установкой резисторов R1 и R2 можно установить базовое напряжение. Напряжение эмиттера будет меньше на 0,6 вольта, если предположить кремниевый транзистор. Зная напряжение эмиттера, можно рассчитать ток эмиттера, просто зная закон Ома.

Схема простого стабилизированного источника активного тока

Чтобы устранить любые колебания тока, возникающие из-за изменений напряжения питания, достаточно просто добавить некоторую регулировку в базовую схему, изменив несколько электронных компонентов. Это достигается заменой R2 стабилитроном или диодом опорного напряжения.

Транзисторный источник активного тока с использованием стабилитрона для повышения стабильности

Применяются те же уравнения, что и раньше, но единственное отличие состоит в том, что базовое напряжение поддерживается на более постоянном уровне благодаря наличию стабилитрона, диода опорного напряжения.

Зависимость активного источника тока от температуры

Одним из основных недостатков базового активного источника тока является то, что он в некоторой степени зависит от температуры. Для многих применений это может быть неважно, но там, где требуются очень жестко контролируемые условия, температурные характеристики могут быть очень важны.

Существует два основных варианта:

Цепи активных источников тока с хорошей температурной стабильностью

Можно спроектировать схемы активных источников тока на транзисторах, в которых собственная температурная стабильность лучше, чем в простых схемах, приведенных выше.

Одной из самых простых схем является использование схемы, в которой используются транзисторы NPN и PNP. В показанной схеме изменения падения напряжения Vbe в TR1 компенсируются изменениями в TR2. Следует отметить, что в этой схеме резистор R3 является подтягивающим резистором для коллектора TR1, потому что база TR2 может потреблять ток, но не отдавать его.

Транзисторный активный источник тока с температурной компенсацией

Схемы, прежде всего, включают транзисторы, но также могут использоваться другие активные электронные компоненты, включая полевые транзисторы и даже вакуумные лампы/термоэлектронные клапаны. При использовании других электронных компонентов в качестве активного устройства в источнике тока устройства смещения и схемы должны учитывать тот факт, что и полевые транзисторы, и клапаны/трубки управляются напряжением, а не током. Тем не менее, их можно использовать так же эффективно.

Транзисторные активные источники тока используются во многих областях, особенно в интегральных схемах и некоторых зарядных устройствах для аккумуляторов. Они позволяют подавать фиксированный или регулируемый ток независимо от напряжения (в определенных пределах), и поэтому они очень полезны.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Транзисторная конструкция
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
схемы полевых транзисторов
Символы цепи

    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Источник постоянного тока – подробное руководство по построению различных схем цепей постоянного тока

Для электронных устройств требуется источник постоянного тока, который практически не прерывается. У нас также есть несколько электронных схем, таких как схемы переключения и операционные усилители, в которых используется источник постоянного тока.

Источник тока

Источник; Википедия

Наше схемное решение здесь представляет собой источник постоянного тока. Но что такое схемы? И как вы можете сделать один?

Давайте углубимся в статью, чтобы узнать больше.

Что такое источник постоянного тока?

Как правило, источник постоянного тока представляет собой генератор энергии, выдающий высокое внутреннее сопротивление по сравнению с сопротивлением нагрузки, которое он вырабатывает. Следовательно, он может обеспечивать непрерывный ток при переменном сопротивлении нагрузки, иногда в широком диапазоне, из-за своего высокого внутреннего сопротивления.

Часто это полезно в цепях без колебаний и со стабильным током.

График, показывающий ток от источника постоянного тока

Вы можете заметить, что, несмотря на изменения сопротивления или напряжения, ветер постоянен.

Как работает источник постоянного тока?

Источник питания использует в своей работе текущие правила деления. То есть; есть низкое сопротивление нагрузки и высокое сопротивление нагрузки. Итак, ток течет по пути наименьшего сопротивления, т. е. от большого внутреннего сопротивления к сопротивлению нагрузки источника тока.

Ниже приведено схематическое объяснение;

На нашей первой диаграмме источник тока вырабатывает приблизительно 40 мА (из общего тока). Используя правило деления тока, большая часть тока 40 мА проходит по пути с наименьшим сопротивлением, то есть к резистору 5 кОм. Напротив, ток 10 мА следует по пути большего сопротивления, 15 кОм.

Цепь делителя тока — первая диаграмма

На второй диаграмме мы увеличили разность сопротивлений между двумя резисторами, чтобы увеличить интенсивность деления тока.

Поскольку у нас есть резисторы на 49 кОм и 1 кОм, большая часть тока протекает через 1 кОм. Резистор 49 кОм будет получать небольшой ток из-за его большого сопротивления.

Цепь делителя тока — вторая схема

Что, если мы увеличим сопротивление или установим его на уровне бесконечности?

Устройство/источник идеального тока

На схеме выше имеется ток нагрузки 8 Ом и бесконечное сопротивление. Следовательно, резистор 8 Ом получит наибольший ток, потому что он имеет наименьшее сопротивление. В то же время ток уходит от нагрузки с бесконечным внутренним сопротивлением, поскольку она имеет большое сопротивление.

Цепь источника постоянного тока

Мы изучим несколько электронных схем, которые отлично работают на постоянных токах.

Простая схема источника тока с резистором

Простая схема источника тока содержит только резистор. Часто выходной ток почти не зависит от нагрузки, когда напряжение там, где нужен ток, ниже напряжения источника.

Кроме того, ваши резисторы должны иметь бесконечное сопротивление, а источник напряжения — бесконечное напряжение, чтобы получить идеальный источник постоянного тока. Однако в практическом применении сопротивление и напряжение должны быть почти постоянными по сравнению с рекомендуемой нагрузкой.

Простая схема источника постоянного тока с резистором 

Схема источника постоянного тока с использованием транзистора

Использование транзистора вместе с другими компонентами, такими как резисторы, помогает получить эффективный источник постоянного тока. Следовательно, источник тока работает, поскольку ток коллектора в вашей транзисторной схеме в B раз превышает ток базы вашего проекта.

Принципиальная схема, показывающая активный источник тока с одним транзистором

Обеспечение достаточного напряжения для подачи тока через устройство нагрузки коллектора гарантирует работу, не зависящую от напряжения коллектора.

Схема простого стабилизированного активного источника тока.

Вы также можете изменить несколько электронных компонентов в своей базовой схеме, чтобы добавить некоторые правила. Таким образом, вы сможете устранить любые колебания тока из-за изменения напряжения питания.

Принципиальная схема, показывающая транзисторный источник активного тока с использованием стабилитрона

Регулировка включает замену R2 диодом опорного напряжения или стабилитроном. В остальном его рабочее уравнение почти такое же, как в цепи источника постоянного тока. Разница лишь в том, что базовое напряжение более постоянное из-за диода.

Цепи активных источников тока с хорошей температурной стабильностью

Принципиальная схема, показывающая активный ток транзистора с температурной компенсацией источник.

В приведенной выше схеме мы использовали транзисторы PNP и NPN (транзисторы с биполярным переходом), которые обеспечивают лучшую собственную температурную стабильность. Затем, если есть изменение падения напряжения Vbe, TR2 компенсирует изменения в TR1.

Примечание; Здесь R3 работает как подтягивающий резистор для коллектора TR1, поскольку база TR2 не может генерировать ток, но может его потреблять.

Помимо транзисторов, в схему можно включить и другие активные устройства, такие как термоэмиссионные вентили/вакуумные трубки и полевые транзисторы. Однако обратите внимание, что и вентили, и полевые транзисторы управляются не током, а напряжением. Следовательно, ваша схема и устройство смещения должны соответствовать этой функции.

Цепи постоянного тока LM334, LM317, TL431

Датчик температуры LM344 является наиболее стабильным источником постоянного тока. Он работает с уровнями тока от 1 мкА до 10 мА, определяемыми сбросом внешнего резистора, и имеет три клеммы. Кроме того, помимо улучшения характеристик при температуре окружающей среды, ему также не нужны дополнительные компоненты для подключения питания.

Во-вторых, у нас есть регулятор напряжения LM317. Это стабильный источник постоянного тока с тремя контактами, который может создавать максимальный ток всего 1 ампер.

Принципиальная схема регулятора напряжения LM317

Наконец, есть устройство TL431. Помимо того, что это переменная с температурной компенсацией, она также поставляется в небольшом корпусе TO-92. Кроме того, вы можете использовать его в качестве опорного/источника напряжения, если есть источник постоянного тока.

Интегральная схема TL431C

Источник; Википедия  

Примечание; Перед использованием токовых цепей всегда измеряйте выходное напряжение, узлы переключения и входное напряжение.

В чем разница между источником питания постоянного напряжения и источником питания постоянного тока?

Устройства электропитания часто подают электроэнергию в нагрузку двумя способами: от источников тока и источников постоянного напряжения. Задействованными цепями питания являются источник питания постоянного тока и источник питания постоянного напряжения.

Эти две концепции отличаются друг от друга.

Источник постоянного напряжения представляет собой схему, регулирующую выходное напряжение до постоянного уровня тока. Благодаря этому, несмотря на нагрузку, он будет устойчиво подавать постоянное напряжение без непреднамеренных колебаний (идеальный источник напряжения).

С другой стороны, источник питания постоянного тока регулирует выходной ток (а не напряжение) на постоянном уровне. Прекрасным примером его применения является светодиодное освещение. Если текущее значение колеблется, соответственно изменяется и яркость светодиода.

Синее светодиодное освещение.

Заключение

Вкратце, источник постоянного тока обеспечивает постоянную подачу тока на нагрузку, несмотря на колебания и изменения сопротивления нагрузки. Таким образом, они часто идеально подходят для портативных устройств, электромагнитных полей, систем солнечной энергии и систем усиления звука.