1.題主的電流源分析
電流源產(chǎn)生的電流流過正向二極管,此時系統(tǒng)的電壓U為:
按題主的意思,二極管是所謂“理想的”,因此它的正向電阻為零,于是有:
現(xiàn)在,我們把二極管反接,又因為二極管是所謂“理想的“,因此二極管的反向電阻為無窮大。于是電流源兩端的電壓為Is與它內(nèi)阻的乘積。
我們當然知道電流源的內(nèi)阻十分巨大,而所謂”理想的“電流源,其內(nèi)阻為無窮大,于是電流源會產(chǎn)生無窮大的電壓來。這個無窮大的電壓加在在二極管上,按道理,二極管會被這無窮大的電壓給擊穿,接著系統(tǒng)又恢復正常,Is流過擊穿的二極管并流向電阻R。
我不知道這種所謂的理想狀態(tài)的討論有何意義,恐怕只能滿足學生的好奇心吧。
2.實際電流源分析
如電源電壓為24V,穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6V。若電阻R1和R2均為10K,它們的分壓是3V,則晶體管基極的電壓為:
我們知道,晶體管的基射極間電壓為0.6V,因此晶體管發(fā)射極的電壓為:
設(shè),發(fā)射極電阻Rc的阻值是1.2K,于是,流過發(fā)射極電阻Rc的電流是:
晶體管T1的集電極電流近似等于發(fā)射極電流,于是晶體管T1的輸出電流為:
由于晶體管基極的電壓是固定不變的,因此我們知道,晶體管的輸出電流當然也不會變化,并且與它的負載Rc的值無關(guān)。換句話說,此電路就是一個恒流源。
設(shè),電阻Rc=8.2K,于是它兩端的電壓為2X8.2=16.4V。由此我們知道,晶體管T1的管壓降為:
這5.2V就是此恒流源能夠?qū)崿F(xiàn)恒流的本錢。
當電阻Rc增大時,它兩端的電壓會增大。例如我們將它的電阻增加到10K,于是晶體管T1的管壓降為:
我們看到,這里的關(guān)系完全滿足電流源的基本特征:負載電阻越大,負載電阻上的電壓當然也越大,但此時T1的管壓降已經(jīng)大幅跌落。
我們知道,當晶體管飽和時,它的管壓降是0.3V。據(jù)此,我們來計算一下電阻Rc的最大值是多少:
如果負載電阻Rc的阻值變小,例如只有原先的一半左右,即4.2K,又會發(fā)生什么情況?
我們看到,管壓降增加了。如此看來,若負載電阻繼續(xù)減小,管壓降還會增加。因此,晶體管的耐壓必須滿足要求,否則會被擊穿。
我們來看看當Rc=0時的管壓降是多少:
可見,此晶體管的管壓降必須大于21.6V,否則此晶體管會被擊穿。
通過簡單計算,我們由此得知,恒流源所接的負載電阻是有范圍限制的。
3.把二極管接入實際恒流源電路會發(fā)生什么?
我們知道,所謂的理想二極管,其正向壓降為零,反向壓降為無窮大,因此我們可以用普通的開關(guān)來模擬。
當開關(guān)閉合時,相當于二極管處于正向接法,此時恒流源的電流變化情況正如第2條分析的結(jié)果。
當開關(guān)打開時,晶體管T1的集電極開路,這時會怎樣?答案是,不會怎樣,晶體管的集電極電流為零,晶體管的特性確保了不會強制性地恒流輸出2毫安的電流,以此保障了系統(tǒng)安全。
結(jié)論:
由以上計算可知,電流源在負載電阻變大變小時,負載的上電壓也會變大變小,并且是以電流源自身的壓降變化為代價的。
電流源對負載供電時,作為代價的就是它自身的壓降!
非常想對題主說,別再用什么理想電流源、理想二極管來難為自己了,還是實際一些。
事實上,我們從實際的計算中能學到的知識是遠遠多于這些所謂的理想狀態(tài)的。歡迎大家關(guān)注高級品發(fā)光二極管品牌科特翎科技,與大家一同在發(fā)光二極管行業(yè)共同進步,尋求提供更好的發(fā)光二極管led燈珠等產(chǎn)品。