电流源和电压源电路-分析
电压源和电流源
1、 理想电压源 定义： 输出的电压与流过该元件的电流无关。
电路符号： i + _uS
I+ _US
u us
0
i
理想电压源的伏安特性
理想电压源的V-A特性
特点： 恒压不恒流。
US恒定，I由电源和外电路共同决定。
理想电压源的开路与短路
i=0
++
uS
_
u=_uS
开路
+
+
i=∞
RL
iS
， 当R0很小时，iSC很大,
0
此种情况不允许出现。
二、 电流源
1、 理想电流源
定义： 输出的电流与该元件的端电压无关。
电路符号：
i
iS
+
i
iS
u
-
理想电流源的伏安特性
0
u
理想电流源的V-A特性
特点： 恒流不恒压。 iS恒定，u由电源和外电路共同决定。
理想电流源的开路与短路
i=iS
+
Байду номын сангаас
iS
外部特性曲线
i
is
k
0
u
电流源模型外特性
特例：
（1）a，b端开路，不接负载时，此时
i=0，u
uOC
iS GS
（2）a，b短路，电源短路时， u=0 i iSC iS
一般情况下，为带负载正常工作。
ia
iS R0
u=0 iSC
b
小结
1、理想电压源和理想电流源是忽略了实际电源内阻后的理想电路元件。
u=0
_
RL
短路
i=iS
电路分析-电压源、电流源和受控电源
i
+
iS
u
_
(1) 短路：i= iS ，u=0
(2) 开路：理想电流源不允许开路。
4. 功率 iS
iS
+ +
u , iS 非关联
u
p发= u is
_
p吸= – uis
_
u , iS 关联
u
p吸= uis
p发= – uis
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受控电源 (非独立源) (controlled source or dependent source)
i1
i2
+
+
u_ 1
gu1 u2 _
{ i1=0 i2=gu1
VCCS
g: 转移电导
(4) 电压控制的电压源 ( Vole )
i1
i2
+
+
+
u_ 1
_u1
u2
_
VCVS
{ i1=0 u2= u1 :电压放大倍数
i1
i2
+
+
u_ 1
b i1 u2 _
一、定义 电压源电压或电流源电流不是给定函数，而是受电路
某个支路的电压(或电流)的控制。
电路符号
+– 受控电压源
受控电流源
例 Rb ib
Rc
ic
ic=b ib
电流控制的电流源
ib 控制部分
b ib
受控部分
二、四种类型
(1) 电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source )
3. 理想电压源的开路与短路
i
(1) 开路 i=0
电路中的电流源与电压源分析
电路中的电流源与电压源分析电路中的电流源和电压源是电子电路中常用的两种基本元件，它们在电路设计和分析中起着重要的作用。
本文将对电流源和电压源的特性、工作原理以及在电路中的应用进行详细分析。
1. 电流源的特性与原理电流源是一种能够输出稳定电流的电子元件。
在电路中，电流源可以看作是恒定电流的产生器，其输出电流与外部负载无关。
电流源分为理想电流源和实际电流源两种类型。
1.1 理想电流源理想电流源是指输出电流恒定、不受外部电路影响的电源。
其特点如下：（1）输出电流为恒定值，不受负载变化的影响；（2）内部电阻为无穷大，不消耗能量；（3）输出电压可以根据负载的需要自动调整。
1.2 实际电流源实际电流源与理想电流源相比，会受到一定的限制和影响，其特点包括：（1）输出电流有一定的波动，受负载变化的影响；（2）内部存在一定的电阻，会产生能量损失；（3）输出电压与负载的连接方式有关，需要通过外部元件进行调整。
2. 电压源的特性与原理电压源是一种能够输出固定电压的电子元件，它可以看作是恒定电压的发生器。
在电路分析中，电压源是非常常见的电路元件。
电压源可以分为理想电压源和实际电压源两种类型。
2.1 理想电压源理想电压源是指输出电压稳定、不受外部电路影响的电源。
其特点如下：（1）输出电压为恒定值，不受负载变化的影响；（2）内部电阻为零，不消耗能量；（3）输出电流可以根据负载的需要自动调整。
2.2 实际电压源实际电压源与理想电压源相比，存在一定的限制和影响，其特点包括：（1）输出电压有一定的波动，受负载变化的影响；（2）内部存在一定的电阻，会产生能量损失；（3）输出电流与负载的连接方式有关，需要通过外部元件进行调整。
3. 电流源与电压源的应用电流源和电压源在电路设计和分析中有广泛的应用，下面将介绍它们在不同电路中的具体应用。
3.1 电流源的应用电流源主要应用于需要恒定电流的电路中，例如：（1）电流源在恒流驱动电路中起到稳定输出电流的作用；（2）电流源在放大电路中作为驱动源，提供恒定的电流信号；（3）电流源在稳压电路中通过与负载相连，确保负载得到稳定的电流。
电路基础原理电流源与电压源的区别与应用
电路基础原理电流源与电压源的区别与应用在电路中，电流源和电压源是两个基本的电子元件。
它们在电路中扮演着不同的作用，并且有着各自的特点和应用。
本文将探讨电流源和电压源的区别以及它们在电路中的应用。
一、电流源和电压源的区别1.1 电流源电流源是一个能够持续地提供稳定电流的元件。
当电路中存在电流源时，该源会向电路提供稳定的电流，无论电路中其他元件的电阻值如何，电流源的输出电流都不会改变。
电流源的电流输出是独立于电路中其他元件的。
1.2 电压源电压源是一个能够持续地提供稳定电压的元件。
电压源会向电路提供恒定的电压，无论电路中其他元件的电阻值如何，电压源的输出电压都不会改变。
电压源的电压输出是独立于电路中其他元件的。
1.3 区别与联系电流源和电压源的最大区别在于它们的输出特性。
电流源输出的是稳定的电流，而电压源输出的是稳定的电压。
此外，电流源和电压源通常可以相互转换，通过不同电路的设计可以将电流源转换为电压源，或者将电压源转换为电流源。
二、电流源和电压源的应用2.1 电流源的应用电流源在电路中有着广泛的应用。
一个常见的应用场景是在实验室中，用于提供稳定的电流供给。
例如，在进行电阻的测量时，需要一个稳定的电流源。
此外，电流源还常被应用于常流源电路中，通过控制电流的大小来实现对其他元件的工作状态的控制。
2.2 电压源的应用电压源同样在电路中有重要的应用。
一个例子是在直流电路中，电压源可以被用作电路的电源，为电路提供恒定的电压。
另外，在电子设备和电器中，我们常常使用电池和电源适配器作为电路的电压源，为设备提供所需的电压。
电压源的应用还包括在放大器电路中，通过控制电压源的大小来控制放大倍数。
2.3 电流源与电压源的组合应用在一些复杂的电路中，电流源和电压源可以结合使用，在实现不同的功能和控制上起到互补的作用。
例如，在集成电路设计中，常常使用电流源作为参考电流源，通过与其他电路元件配合使用来提供恒定的电流和电压。
这种组合应用能够满足电路对恒定电流和电压的要求，提高整体电路的性能和稳定性。
电路中的电流源和电压源
电路中的电流源和电压源电路中的电流源和电压源是电子学中常见的两种基本电源元件。
它们在各个电子设备中起着重要的作用，为电路提供稳定的电流或电压。
本文将介绍电流源和电压源的定义、特点以及在电路中的应用。
一、电流源的定义与特点电流源是一种能够在电路中提供稳定电流的元件。
它可以被看作是一个恒定电流输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电流不变。
电流源的主要特点如下：1. 恒定输出电流：电流源能够提供稳定的输出电流，无论外部负载是多大还是多小，输出电流都保持不变。
2. 内部电阻无穷大：电流源内部电阻被认为是无穷大，因此可以看作是电流不受外部负载影响。
3. 串联连接方式：电流源一般与电路中的负载串联连接，以保证输出电流的恒定。
二、电压源的定义与特点电压源是一种能够在电路中提供稳定电压的元件。
它可以被看作是一个恒定电压输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电压不变。
电压源的主要特点如下：1. 恒定输出电压：电压源能够提供稳定的输出电压，无论外部负载是多大还是多小，输出电压都保持不变。
2. 内部电阻为零：电压源的内部电阻被认为是零，因此可以看作是电压不受外部负载影响。
3. 并联连接方式：电压源一般与电路中的负载并联连接，以保证输出电压的恒定。
三、电流源和电压源在电路中的应用1. 电流源的应用：电流源常用于需要恒定电流的电路中，例如电流驱动器、传感器电路等。
由于电流源能够提供稳定的输出电流，可以使电路中其他元件正常工作，保证电路的稳定性。
2. 电压源的应用：电压源常用于需要恒定电压的电路中，例如放大器、滤波器等。
由于电压源能够提供稳定的输出电压，可以满足电路中其他元件对电压的需求，保证电路的正常运行。
总结：电路中的电流源和电压源是两种基本的电源元件，它们在电子学中扮演着重要的角色。
电流源提供稳定的输出电流，而电压源提供稳定的输出电压。
它们在各个电子设备中得到广泛应用，保证电路的正常工作。
在设计和搭建电子电路时，我们应根据实际需求选择合适的电流源和电压源，以提高电路的稳定性和可靠性。
了解电路中的电流源与电压源
了解电路中的电流源与电压源电路是我们日常生活中经常遇到的一个概念，我们常常需要通过电路来实现各种电子设备的工作。
在电路中，电流源和电压源是两个重要的概念，它们在电路中充当着不同的角色。
一、电流源电路中的电流源可以看作是一个恒定的电流输出装置。
简单来说，电流源提供一个固定值的电流，无论在外部负载中有多少电阻变化，它都能保持输出相同的电流。
电流源的作用类似于水泵，无论管道多长、多细，水泵都能保证有恒定的水流。
电流源有两种类型：理想电流源和实际电流源。
理想电流源是我们在理论上假设存在的一种电源。
它的特点是能够提供一个恒定的电流，而内部电压可以任意变化。
不管外部电路如何变化，理想电流源的输出电流始终保持不变，这使得我们能够极为方便地计算电路中的各种参数。
然而，实际电流源并非完全符合理想电流源的特性。
实际电流源的输出电流仍然相对稳定，但在一定程度上受到了外部负载的影响。
它们可以通过不同的电流调节方式来提供不同的输出电流。
常见的实际电流源包括可变电流源、恒压恒流源等。
二、电压源电路中的电压源是一个提供恒定电压的装置。
和电流源类似，无论在外部电阻的变化下，电压源都能保证它提供的电压保持不变。
可以简单将电压源理解为一个电池，提供了一个固定的电压，无论负载如何变化，电压源都能保持稳定的输出电压。
电压源也有两种类型：理想电压源和实际电压源。
理想电压源是我们在理论上假设存在的一种电源。
它的特点是能够提供一个恒定的电压，而内部电流可以任意变化。
无论外部负载中的电流大小如何，理想电压源都能以恒定的电压供电。
然而，在实际电路中，理想电压源并不存在。
实际电压源的输出电压仍然相对稳定，但在一定程度上受到了外部负载的影响。
与电流源类似，实际电压源可以通过不同的电压调节方式来提供不同的输出电压。
常见的实际电压源包括可变电压源、恒流恒压源等。
在实际电路中，电流源和电压源常常通过各种电子元件和电路拓扑结构进行组合，以实现不同的功能和需要。
电流源和电压源电路
目 录
• 电流源和电压源的简介 • 电流源和电压源的基本电路 • 电流源和电压源的应用 • 电流源和电压源的实例分析 • 总结与展望
01 电流源和电压源的简介
电流源的定义和特性
定义
电流源是提供恒定电流的电源， 其输出电流不受负载电阻影响。
特性
电流源的输出电流始终保持恒定 ，不受输入电压或负载变化的影 响。
电压源的定义和特性
定义
电压源是提供恒定电压的电源，其输出电压不受负载电流影 响。
特性
电压源的输出电压始终保持恒定，不受输入电流或负载变化 的影响。
电流源和电压源的符号与表示
符号
电流源通常用带有“+”和“-”号 的三角形符号表示，电压源则用带有 “+”和“-”号的方形符号表示。
表示
在电路图中，电流源和电压源可以用 字母表示，如“I”表示电流源， “V”表示电压源。同时，还会标注相 应的电流或电压值以及正负极性。
宽范围可调
为了满足不同应用场景的需求，未来电流源和电压源电路 将具备宽范围可调的特性，以适应不同的输入和输出条件 。
高集成度与微型化
随着微电子技术的不断发展，未来电流源和电压源电路将 更加注重高集成度和微型化的设计，以减小体积和重量， 降低成本。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
应用场景
03
在电路分析和设计中，有时需要将复杂的电路简化为简单的模
型，这时就需要用到电流源和电压源的等效变换。
03 电流源和电压源的应用
电流源的应用
驱动负载
电流源可以提供稳定的电 流，用于驱动各种电子设 备或机械装置。
保护电路
电流源与电压源的区别 电流源电路分析
电流源与电压源的区别电流源电路分析（电流）源与电压源的区别电流源输出的是稳定的电流，电压源输出的是稳定的电压，当然了，稳定只是相对的，这个世界上没有完全稳定的（电源）。
我们回忆一下三端稳压电路的实现，大概就是输出电压通过分压电阻分压后与一个基准电压进行比较，输出电压大了就减小，小了就增大，这个其实很好理解。
但是突然说到电流源，有些人就比较陌生了，可能一时想不到如何实现，其实很简单，电流源与电压源之间只隔着一个欧姆定律。
我们将电压源的采样电阻串联进负载中，那么流经采样电阻的电流等于负载的电流，采样电阻已知阻值，只需要获取采样电阻两端电压即可获取负载中电流。
电流源电路废话少说，上图。
上图中，R7为采样电阻，当RL中电流为1A时，R7电流也为1A，R7两端电压U = R7*I =0.5V，0.5V通过一个放大十倍的同相比例（放大器）到另一个放大器的反相输入端。
若同相端的变阻器输出电压为6V，由于放大器工作在开环状态，同相输入端电压大于反相输入端时，放大器输出为电源电压，当然了，这是理想运放，如果不是轨到轨输出的放大器，输出电压一般会低于电源电压1.5V左右。
再看向MOS管源极电压为R7两端电压0.5V，栅极电压为12V-1.5V，栅源电压大于开启电压，故MOS管会导通，电流增大。
其实说白了就是，变阻器输出电压大于采样电阻两端电压放大后的电压MOS就导通，电流增大。
变阻器电压小于采样电阻两端电压放大后的电压MOS就截止，电流增减小。
这样，我们通过调节变阻器就能控制输出电流的大小，输出电流采样电阻放大倍数= 变阻器输出电压。
在这里要指出，放大器的最大输出电压一定要大于MOS管的开启电压加上最大电流乘采样电阻。
在取值时一定要经过计算。
下图为一个错误示例上图错误的原因是将负载放到了源极，若负载为12Ω，电流源要求输出为1A，此时源极电压将会达到12V，栅源电压不可能大于MOS开启电压，所以一定达不到要求。
主要原因就是源极电压的升高。
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VCC iC1 R T1
IR
iC2= IO
T2
vBE1 vBE 2
或表示为
当忽略基区调制效率应时：
iC I S e
vBE VT
所以上式可等效为
iC1 iC 2 I S1 IS 2
iC vBE VT ln IS IS 2 iC 2 iC1 I S1
由于
iC 2 IO
而 IS 与发射结面积成正比，因此有
I R IO 2iB1 IO 2iB 2
IO 2 IO 2
故
iC1
IO 2
iC 2
IO
IO
1 1 2
1
2
IR
2
1 (
)2
I R I R (1 2 )
显然，IR 是由 VCC 通过 R 提供的，它是电流源电路的 参考电流，只要 IR 确定后，IO 也就被确定。
iC 2 I O
当
SE 2 iC1 S E1
则
SE 2 SE1
时
iC 2 iC1 IO
由此式可以看出T1管的电流I1 等值得转移到 T2 管中。 当
SE 2 SE1
时，
T1 管电流 I1 则加权地转移到 T2 管中，加权因子为 发射结面积比值。
根据电路还可知：
VCC
IR
iB2
T2
iC1 更接近 IR ，从而有效的减小了IR 转换为iC2 过程中由于有限的β值引入
的误差。
根据电路有
iB 3 I R iB3 iC1 因为 iE 3 iB1 iB 2 若 1 2 3 则 iB iB1 iB 2
iE 3 1
VCC IR iC1 T1 iC2= IO
电流源电路是提供恒定电流的一类电子线路，它广泛应 用于各种功能电路中。
对电流源电路的要求： 1、提供电流 IO ，并且其值在外界环境因素（温度、电源 电压等）变化时，力求维持稳定不变。 2、当其两端电压变化时，应该具有保持电流 IO 恒定不变的 恒流特性，或者说电流源电路的交流内阻 RO趋于无穷。
vCE (1 ) VA
S E 2 (VA vCE 2 ) iC1 S E1 (VA vCE1 )
当
SE 2 SE1
时， 已知
VCEQ1 VBE( on )
I O iC 2
SE 2 2 VA VCEQ 2 iC1 (1 )( )I R S E1 VA VBE ( on )
VCC VBE ( on ) R
IR
iC1 T1
iC2= IO
T2
I R iC1 iB1 iB 2
1 若T1 与 T2 的参数完全匹配， 当 S E 2 S E1、
iB1 iB 2
所以
2 时：
iC1
iC 2
已知
IO iC1 iC 2
I R IO 2iB1 IO 2iB 2
基区宽度调制效应
这是BJT在较大工作电压时所出现的一种现象。 因为BJT在放大状态工作时，集电结上的反偏电压（ 直流电压+交流电源）是变化的，则集电结的势垒厚 度也将随着变化，这就会导致基区宽度发生变化； 这种由集电结电压而引起基区宽度发生变化的现象 ，最早是由Early提出并加以说明的，故称为Early效 应（爱里效应），又称为基区宽度调制效应。 势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域，基本 上就是极值点附近的一小片区域。
I O I R (1
2
)
从此式可以看出：它们之间不是严格满足镜像关系，而 是由有限的β值产生误差，这个误差随β值的增大而减小。 同时IR 又与VBE(on) 有关，而β值和VBE(on) 又是温度敏感 的参数，因而造成 IO 的热稳定性下降。 只有当
VCC VBE(on )、 2
由于内阻等多方面的原因，理想电流源 在真实世界是不存在的，但这样一个模 型对于电路分析是十分有价值的。实际 上，如果一个电流源在电压变化时，电 流的波动不明显，我们通常就假定它是 一个理想电流源。
电流源的基本性质
电流源有两个基本性质： (1)它发出的电流是定值，或是一定的时 间函数，与两端的电压无关。 (2)电流源的电流是由它本身确定的，至 于它两端的电压则是任意的。
一、镜像电流源电路
VCC IR
1、基本镜像电流源电路： R iC1 如图所示 电路结构： T1 T1 与 T2 应该选取参数完全匹配的 晶体三极管。
iC2= IO
T2
其中，T1 的集电极和基极相 连，接成二极管的形式，并且 由VCC 通过R 提供电流 IR 。 分析： （1）、精度和热稳定性 根据电路有：
R
iB3 iB1
R
re rb'e
e
rce2
2、减小β值影响的镜像电流源电路
如图所示 与前面介绍的电流源不同的 是，线。 此电路是利用T3 管的电流放大作 用，以减小 iB1、iB2 对IR 的分流，使
VCC
IR iC1 T1 iC2= IO R iB3 iB1 T3 iE3
电流源和电压源
电流源
电流源是电路的基本元件，它是一种二 端元件。电流源的内阻相对负载阻抗很 大，负载阻抗波动不会改变电流大小。 在电流源回路中串联电阻无意义，因为 它不会改变负载的电流，也不会改变负 载上的电压。在原理图上这类电阻应简 化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才 有意义，与内阻是分流关系。
时
IO I R
VCC IR R
才能忽略温度以及β离散性的影响。 在高精度电流源中还必须考虑基区宽度调制效应的影响， 当计入基区宽度调制效应时：
iC I S e
v BE VT
iC1 iC 2 vCE 1 vCE 2 I S 1 (1 ) I S 2 (1 ) VA VA I S 2 (VA vCE 2 ) iC 2 iC1 I S1 (VA vCE1 )
VCC iC1 R
可见计入基区调制效应后，进一步降低了IO 的精度和热 稳定性。 通常 若满足
VBE ( on ) VA
VCEQ2 VA
IR
iC2= IO
T1
则可忽略基区调制效应的影响。 （2）、恒流特性： 为了保持恒流特性，应该增大 RO 。 根据电路得：
T2
gmvb'
RO rce2