Реальные источники сигнала

Рассмотренные выше идеальные источники напряжения и тока не всегда пригодны для формирования адекватных моделей электронных устройств. Основная причина этого — возможность передачи ими в нагрузку бесконечной мощности. В этом случае используют усложненные модели источников сигнала, которые называют реальными.

Эквивалентная схема (модель) реального источника напряжения показана на рис. 1.24. В ее состав входят идеальный источник напряжения и внутреннее сопротивление реаль ного источника. К источнику подключено сопротивление нагрузки. По второму закону Кирхгофа можно записать.

Рис. 1.24.

(1.35).

а по закону Ома для сопротивРис. 1.24 ления.

. (1.36).

Подставляя (1.36) в (1.35) получим.

.

откуда следует уравнение для вольт-амперной характеристики реального источника напряжения график которой для постоянных значений тока и напряжения приведен на рис. 1.25. Пунктирной линией показана вольтамперная характеристика идеального источника напряжения. Как видно, в реальном источнике максимальный ток ограничен, а значит отдаваемая им мощность не может быть бесконечной.

(1.37).

Рис. 1.25.

При постоянном напряжении мощность, отдаваемая реальным источником (рис. 1.24) в нагрузку, равна.

. (1.38).

Зависимость при В и Ом показана на рис. 1.26. Как видно, максимальная мощность реального источника ограничена чена и равна при .

Рис. 1.26.

Вольтамперная характеристика реального источника напряжения при стремится к характеристике идеального источника рис. 1.14. Таким образом, можно определить идеальный источник напряжения как реальный источник с нулевым внутренним сопротивлением (внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю).

Эквивалентная схема реального источника тока показана на рис. 1.27. В ее состав входит идеальный источник тока и внутреннее сопротивление, к источнику подключена нагрузка. Уравнение первого закона Кирхгофа для одного из узлов цепи рис. 1.27 имеет вид.

. (1.39).

По закону Ома.

.

тогда из (1.39) получим выражение для вольт-амперной характеристики реального источника тока.

. (1.40).

Для постоянного тока эта зависимость показана на рис. 1.28. Как видно, максимальное напряжение, выдаваемое источником в нагрузку, ограничено величиной при бесконечном сопротивлении нагрузки. Мощность постоянного тока, отдаваемая в нагрузку, равна.

Рис. 1.28.

. (1.41).

Она имеет вид, аналогичный рис. 1.26, соответствующий график при мА и Ом постройте самостоятельно. Максимум мощности достигается при и равен .

При стремящемся к бесконечности внутреннем сопротивлении вольтамперная характеристика реального источника тока стремится к характеристике идеального источника (рис. 1.15б). Тогда идеальный источник можно рассматривать как реальный с бесконечным внутренним сопротивлением.

Сравнивая вольтамперные характеристики реальных источников напряжения и тока на рис. 1.25 и рис. 1.28, нетрудно убедиться, что они могут быть одинаковы при условиях.

(1.42).

Это означает, что эти источники при условии (1.42) эквивалентны, то есть в схемах замещения электрических цепей реальный источник напряжения можно заманить реальным источником тока и наоборот. Для идеальных источников такая замена невозможна.