Как на самом деле работает этот постоянный сток?

Я реализовал источник постоянного тока, и он чудесно работает, но я просто надеялся немного больше понять его! Вот схема, о которой идет речь:

я попытался провести поиск в Интернете и обнаружил, что в этой схеме довольно трудно найти какие-либо теоретические вещи, которые объясняют, что на самом деле происходит со всем. Я обнаружил, что ток через транзистор можно найти просто с помощью что было намного больше, чем я знал, прежде чем я начал искать. Но теперь я хочу знать, что на самом деле происходит и как оно остается постоянным выходным током даже при переменной нагрузке / напряжении на нагрузке.

Если бы кто-нибудь смог пролить свет на это, я был бы очень признателен.

Схема использует отрицательную обратную связь и использует очень высокий коэффициент усиления операционного усилителя. ОУ будет пытаться сохранить его неинвертирующий и инвертирующий входы в то же напряжение из - за его очень высоким коэффициентом усиления. Тогда по закону Ома$V_{\text{set}}$

Отрицательная обратная связь заставляет операционный усилитель регулировать базовое напряжение транзистора, так что постоянное значение даже при переменной нагрузке. Если переменная нагрузка вызывает временное увеличение I set, то напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя временно поднимется выше неинвертирующего входа. Это приводит к тому выходу операционного усилителя уменьшаться, что приводит к снижению транзистора V B E и , следовательно , его я С ≈ я множество .$I_{\text{set}}$$I_{\text{set}}$$V_{BE}$$I_{C} \approx I_{\text{set}}$

Точно так же, если переменная нагрузка вызывает временное уменьшение то напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя временно падает ниже неинвертирующего входа. Это приводит к увеличению выхода операционного усилителя, что увеличивает V B E и I C транзистора .$I_{\text{set}}$$V_{BE}$$I_{C}$

Операционный усилитель действует как буфер с единичным усилением, хотя это может быть неочевидно:

Правило для операционных усилителей заключается в том, что выход делает все возможное, чтобы поддерживать два входа равными, при условии, что он, конечно, не обрезает (запускается в свой источник и останавливается на этом).

Транзистор используется в качестве повторителя-эмиттера, в котором напряжение эмиттера следует базовому напряжению за вычетом падения напряжения на диоде от его PN-перехода.

Соедините их вместе, и вы увидите, что напряжение в верхней части Rset такое же, как у Vset. Известное напряжение на известном сопротивлении равно известному току через это сопротивление. В большинстве транзисторов вклад базы в ток эмиттера незначителен, поэтому через нагрузку вы получаете практически одинаковый ток, независимо от его напряжения питания или сопротивления. Но если вы используете его для серьезного дизайна, не мешало бы проверить эту пренебрежимость с вашими частями.

Мне нравится визуализировать это, рассматривая транзистор как переменный резистор, который операционный усилитель настраивает автоматически, чтобы поддерживать напряжение на входе операционного усилителя равным напряжению на его входе +.

Таким образом, поскольку ток в последовательной цепи везде одинаков, ток в нагрузке, транзистор CE и Rset должен быть одинаковым, и, если напряжение в верхней части Rset никогда не изменяется, потому что операционный усилитель заставляет его равняться Vset, то его ток никогда не меняется, и ток через нагрузку тоже не может.

Другой подход - смоделировать операционный усилитель как большой конечный коэффициент усиления и пределы приема.

$K(v_\text{set}-I_\text{load} R_\text{set})$$K(V_\text{set}-I_\text{load} R_\text{set}) = I_\text{load} R_\text{set} + 0.7$$K$$K \to \infty$$I_\text{load} = { V_\text{set} \over R_\text{set} }$

Еще один простой, но точный способ убедиться в этом - использовать теорию обратной связи:

$V_x$

$V_{\text{be}}$

$V_o$

или:

Итак, переставив получим:

$\frac{A}{A+1}$

Таким образом:

Тем не менее, мы написали выше, что:

$V_o$

$I_{\text{set}}=\frac{V_{\text{set}}}{R_{\text{set}}}$

Мой ответ, вероятно, больше, чем вы рассчитывали, но если вам интересно, вы оцените мои усилия.

$V_{+} - V_{-}$$A_{v}$$V_{o} = A_{v} * ( V_{+} - V_{-} )$$V_{+}$$V_{-}$$V_{o}$намного, намного меньше (это разность напряжений для всех намерений и целей приблизительно равна нулю вольт).

$V_{+}$$V_{-}$$V_{+} = V_{set}$$V_{-} = V_{set}$$V_{-}$$R_{set}$$V_{set}$$R_{set}$$V_{set}$$R_{set}$$V_{set}$

${ I_{collector} \over I_{base} } > 40$$I_{emitter} \sim I_{collector}$

$V_{set}$$Z_{in}$$V_{set}$$V_{+}$$V_{supply}$$I_{load}$$V_{supply}$$R_{collector}$

$V_{supply}$$V_{CE}$$R_{collector}$$I_{load}$$V_{CE(on)} ~ 0.3V$$V_{supply}$$I_{load}$$V_{supply}$$I_{load}$$V_{supply}$$V_{CE}$$R_{collector}$$I_{load}$$V_{CE}$$I_{load}$$V_{CE}$$I_{load}$$R_{collector}$$V_{supply}$$R_{collector}$$V_{CE}$$R_{collector}$$I_{load}$$R_{collector}$$I_{load}$$R_{collector}$$V_{supply}$

$R_{collector}$$R_{collector}$$I_{load}$$V_{CE}$$V_{supply} - V_{set}$$R_{collector} = 0 ohm$$V_{CE}$$V_{CE(on)}$

$V_{supply}$$R_{collector}$