Źródło prądu (IT) można uznać za urządzenie elektroniczne, które dostarcza prąd elektryczny do obwodu zewnętrznego, niezależnie od napięcia na elementach obwodu i na samym sobie.
Wyróżniającą właściwością IT jest jego duża (idealnie nieskończenie duża) rezystancja wewnętrzna Rext. Dlaczego tak jest?
Wyobraźmy sobie, że chcemy przenieść 100% mocy z zasilacza na obciążenie. To transfer energii.
Aby dostarczyć 100% mocy ze źródła do obciążenia, konieczne jest rozłożenie rezystancji w obwodzie tak, aby obciążenie otrzymało tę moc. Ten proces nazywa się bieżącym podziałem.
Current zawsze wybiera najkrótszą drogę, wybierając trasę z najmniejszym oporem. Dlatego w naszym przypadku musimy zorganizować źródło i obciążenie w taki sposób, aby to pierwsze miało znacznie większą rezystancję niż drugie.
Ma to na celu zapewnienie przepływu prądu ze źródła do obciążenia. Dlatego używamy w tym przykładzie idealnego źródła prądu, które ma nieskończoną rezystancję wewnętrzną. Gwarantuje to, że prąd płynie z IT najkrótszą ścieżką, tj. przez obciążenie.
PonieważRext źródła jest nieskończenie duży, prąd wyjściowy z niego nie zmieni się (pomimo zmiany wartości rezystancji obciążenia). Prąd będzie miał zawsze tendencję do płynięcia przez nieskończoną rezystancję IT w kierunku obciążenia o stosunkowo niskiej rezystancji. To pokazuje wykres prądu wyjściowego idealnego źródła.
Przy nieskończenie dużej rezystancji wewnętrznej IT wszelkie zmiany wartości rezystancji obciążenia nie mają wpływu na ilość prądu płynącego w obwodzie zewnętrznym idealnego źródła.
Nieskończona rezystancja dominuje w obwodzie i nie pozwala na zmianę prądu (pomimo wahań rezystancji obciążenia).
Spójrzmy na idealny obwód źródła prądu pokazany poniżej.
Ponieważ IT ma nieskończoną rezystancję, prąd płynący ze źródła ma tendencję do znajdowania swojej ścieżki o najmniejszym oporze, czyli obciążeniu 8 Ω. Cały prąd ze źródła prądu (100mA) przepływa przez rezystor podciągający 8Ω. Ten idealny przypadek jest przykładem 100% efektywności energetycznej.
Teraz spójrzmy na rzeczywisty obwód IT (jak pokazano poniżej).
To źródło ma rezystancję 10 MΩ, która jest wystarczająco wysoka, aby zapewnić prąd bardzo zbliżony do pełnych 100 mA źródła, jednak w tym przypadku IT nie dostarczy 100% swojej mocy.
To dlatego, że wewnętrznerezystancja źródła przejmie część prądu, powodując pewną ilość upływu.
Można go obliczyć przy użyciu określonego podziału.
Źródło dostarcza 100 mA. Prąd ten jest następnie dzielony między źródło 10 MΩ i obciążenie 8 Ω.
Za pomocą prostego obliczenia można określić, jaka część prądu przepływa przez rezystancję obciążenia 8Ω
I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99,99mA.
Chociaż fizycznie idealne źródła prądu nie istnieją, służą one jako model do budowania prawdziwych IT o zbliżonych cechach.
W praktyce stosuje się różne rodzaje źródeł prądu, różniące się rozwiązaniami obwodów. Najprostszym IT może być obwód źródła napięcia z podłączonym do niego rezystorem. Ta opcja nazywa się rezystancyjna.
Na tranzystorze można zbudować bardzo dobrej jakości źródło prądu. Istnieje również tanie komercyjne źródło prądu FET, które jest po prostu FET ze złączem p-n i bramką podłączoną do źródła.
