獨立電壓源應(yīng)用簡介

由于內(nèi)阻等多方面的原因，理想電壓源在真實世界是不存在的，但這樣一個模型對于電路分析是十分有價值的。實際上，如果一個電壓源在電流變化時，電壓的波動不明顯，我們通常就假定它是一個理想電壓源。

電壓源就是給定的電壓，隨著你的負(fù)載增大，電流增大，理想狀態(tài)下電壓不變，實際會在傳送路徑上消耗，你的負(fù)載增大，消耗增多。

電壓源的內(nèi)阻相對負(fù)載阻抗很小，負(fù)載阻抗波動不會改變電壓高低。在電壓源回路中串聯(lián)電阻才有意義，并聯(lián)在電壓源的電阻因為它不能改變負(fù)載的電流，也不能改變負(fù)載上的電壓，這個電阻在原理圖上是多余的，應(yīng)刪去。負(fù)載阻抗只有串聯(lián)在電壓源回路中才有意義，與內(nèi)阻是分壓關(guān)系。

獨立電壓源有兩個特點：

（1）端電壓固定不變或是時間t的函數(shù)

（2）通過理想電壓源的電流取決于它所聯(lián)結(jié)的外電路。

實際電壓源,其端電壓隨電流的變化而變化，因為它有內(nèi)阻。

獨立電壓源實際方向：

電流從電壓源的低電位流向高電位，外力克服電場力移到正電荷做功；電壓源發(fā)出功率起電源作用。

反之，吸收功率，起負(fù)載作用。如給蓄電池充電時，它就成為一個負(fù)載。

在電路分析中, 電源一般都是作為已知條件給出的。而電源就其工作特性來說又可分獨立電源和受控電源。

如果一個二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量

電壓保持常量的電壓源，稱為恒定電壓源或直流電壓源。電壓隨時間變化的電壓源，稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化且平均值為零的時變電壓源，稱為交流電壓源。

電壓源的電壓與電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時，其吸收功率為p=ui

當(dāng)p>0，即電壓源工作在i-u平面的一、三象限時，電壓源實際吸收功率。

當(dāng)p<0，即電壓源工作在i-u平面的二、四象限時，電壓源實際發(fā)出功率。

也就是說，隨著電壓源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率。

獨立電壓源的特點是其端電壓由其特性確定，與電壓源在電路中的位置無關(guān)。

獨立電壓源的電流則與其連接的外電路有關(guān)。由其電壓和外電路共同確定。

獨立電壓源替代定理

用獨立電源替代電路中某個二端元件的定理。

當(dāng)一個二端元件和一個有源網(wǎng)絡(luò)相連時，則在此確定的工作狀態(tài)下，可以用一個獨立電壓源或獨立電流源來代替這個二端元件，而不影響有源網(wǎng)絡(luò)中的電壓和電流;此獨立電壓源或電流源的數(shù)值和方向與這二端元件上的電壓和電流的數(shù)值和方向分別相同。

獨立電壓源疊加定理

描述線性系統(tǒng)或線性電路中響應(yīng)和激勵呈線性關(guān)系的定理。

設(shè)有兩個或兩個以上的激勵同時作用于線性系統(tǒng)或線性電路，則響應(yīng)等于諸激勵分別作用下的諸響應(yīng)之和。這便是疊加定理的具體內(nèi)容。2100433B

可以看出，受控源與獨立源有如下共同之處：

（1）都具有電源的特性，即有能量輸出；

（2）都分為理想電源和實際電源；

（3）實際受控電壓源和實際受控電流源也可等效互換。

受控源與獨立源有如下不同之處：

（1）受控源本身并不產(chǎn)生電能，它所輸出的能量來自于其他獨立電源的能量轉(zhuǎn)移；

（2）電路分析中，受控源不能單獨作為電源使用；

（3）含有受控源的電路的等效電阻有可能出現(xiàn)負(fù)電阻。2100433B

獨立電源獨立電壓源串聯(lián)的化簡

圖3中（a）所示為，n個獨立電壓源串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)，就端口特性而言，其等效于一個獨立電壓源，如圖3中（b）所示，根據(jù)KVL其電壓等于各電壓源電壓的代數(shù)和。

獨立電源獨立電流源的并聯(lián)

n個獨立電流源并聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)如圖4中（a）所示，就端口特性而言，其等效于一個獨立電流源，如圖4中（b）所示，根據(jù)KCL，其電流等于各電流源電流的代數(shù)和，即

另外要注意到，就電路模型而言，兩個電壓完全相同的電壓源才能并聯(lián)，兩個電流完全相同的電流源才能串聯(lián)，否則將違反KCL、KVL和獨立電源的定義。

基準(zhǔn)電壓源定義

幾乎在所有先進(jìn)的電子產(chǎn)品中都可以找到電壓基準(zhǔn)源，它們可能是獨立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如： 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器中，基準(zhǔn)源提供了一個絕對電壓，與輸入電壓進(jìn)行比較以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)字輸出。

在電壓調(diào)節(jié)器中，基準(zhǔn)源提供了一個已知的電壓值，用它與輸出作比較，得到一個用于調(diào)節(jié)輸出電壓的反饋。 在電壓檢測器中，基準(zhǔn)源被當(dāng)作一個設(shè)置觸發(fā)點的門限。

基準(zhǔn)電壓源理想基準(zhǔn)電壓源

理想的電壓基準(zhǔn)源應(yīng)該具有完美的初始精度，并且在負(fù)載電流、溫度和時間變化時電壓保持穩(wěn)定不變。實際應(yīng)用中，設(shè)計人員必須在初始電壓精度、電壓溫漂、遲滯以及供出/吸入電流的能力、靜態(tài)電流(即功率消耗)、長期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標(biāo)中進(jìn)行權(quán)衡與折衷。

基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)源的類型

兩種常見的基準(zhǔn)源是齊納和帶隙基準(zhǔn)源。齊納基準(zhǔn)源通常采用兩端并聯(lián)拓?fù)洌粠痘鶞?zhǔn)源通常采用三端串連拓

基準(zhǔn)電壓源實現(xiàn)方式

1.電阻分壓：

只能作為放大器的偏置電壓或提供放大器的工作電流。這主要是由于其自身沒有穩(wěn)壓作用，故輸出電壓的穩(wěn)定性完全依賴于電源電壓的穩(wěn)定性。

2.普通正向二極管

不依賴于電源電壓的恒定基準(zhǔn)電壓，但其電壓的穩(wěn)定性并不高，且溫度系數(shù)是負(fù)的，約為-2mV/℃

3.齊納二極管

可克服正向二極管作為基準(zhǔn)電壓的一些缺點，但其溫度系數(shù)是正的，約為 2mV/℃

4.溫度補(bǔ)償性齊納二極管

體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單便于集成;但存在噪聲大、負(fù)荷能力弱、穩(wěn)定性差以及基準(zhǔn)電壓較高、可調(diào)性較差等缺點。這種基準(zhǔn)電壓源不適用于便攜式和電池供電的場合。

5.帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）

運用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)制成的基準(zhǔn)電壓源種類較多，如深埋層穩(wěn)壓管集成基準(zhǔn)源、雙極型晶體管集成帶隙基準(zhǔn)源、CMOS集成帶隙基準(zhǔn)源等。“帶隙基準(zhǔn)源”是七十年代初出現(xiàn)的一種新型器件，它的問世使基準(zhǔn)器件的指標(biāo)得到了新的飛躍。

由于帶隙基準(zhǔn)源具有高精度、低噪聲、優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于電壓調(diào)整器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(A/D, D/A)、集成傳感器、大器等，以及單獨作為精密的電壓基準(zhǔn)件，低溫漂等許多微功耗運算放。