電流源とは正確には何ですか？

電流源の定義から理解したのは、回路内の他のパラメーター（抵抗など）がどのように変化しても、負荷に一定の電流を供給する源であるということです。私は正しいですか？

私が正しい場合、実際の回路で使用される電流源の例は何ですか？

ウィキペディアは、定電流源としてヴァンデグラフジェネレーターの例を示しました。（このセクションは矛盾しているように見えるというメモがあったため、この記事を読みませんでした。混乱したくありませんでした。）

私は電圧源を考えることができます-例えば、それが接続されている回路の変化に関係なく、両端に一定の電位差を持つバッテリーですが、電流源を考えることはできません。私が考えることができるすべての例は、抵抗が変化したときの電流の変化を伴います。

電流源は、電圧源の二重です。理想的な電圧源の出力インピーダンスはゼロであるため、負荷がかかっても電圧が低下しません。理論的には無限の電流が流れるため、短絡させないでください。
理想的な電流源の出力インピーダンスは無限です。これは、負荷のインピーダンスが無視できるほど小さく、流れる電流に影響しないことを意味します。電圧源を短絡しないように、電流源を開いたままにしないでください。開放電流源は設定された電流の供給を試みますが、理論的な電流源は無限電圧になります。

編集（コメントに続く）
ここで、インピーダンスを抵抗として読み取ることができます。電流源の抵抗が限られている場合、負荷の変化により電流が変化します。これは、総抵抗が変化するためです。あなたはそれを望んでいません。したがって、電流源の抵抗が無限大の場合、負荷は無視でき、抵抗は常に同じ（無限大）のままです。したがって、現在も同様です。

実用的な電流源は、次のように構築できます。

一方のダイオードはベース-エミッタ接合と同じ電圧降下を持っているため、もう一方のダイオードはトランジスタのエミッタを約0.7Vに設定します。固定抵抗器にかかる固定電圧は、エミッタ電流を固定します。これは、トランジスタのが十分に高い場合のコレクタ電流とほぼ同じです。（厳密に言えば、これは電流源ではなく電流シンクですが、原理は同じです。） $H_{FE}$

別の電流シンクは制御要素としてオペアンプを使用し

ます。この構成のオペアンプについて知っておく必要がある主なことは、両方の入力の電圧を等しく保つことを試みることです。したがって、を1Vに設定すると、オペアンプは入力も1Vにしようとします。これは、トランジスタのベースに電流を挿入することにより行われます。これにより、負荷に（ほぼ）等しい電流が流れます。そして、オームの法則によると、は全体で1Vを取得するために一定です。 $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$

$I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}}$

以来、と一定であるので、あろうです。QED。$V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

あなたのコメントを読んだ後、私はこの質問に対して少し違う答えをするつもりです。

電流源とは正確には何ですか？それは何もありません、またはそれを少し良くするために、それは単なる数学モデルです。電圧源が存在しないように、あなたが説明しているものは存在しません。

ここでの主な問題は、この発言によるものだと思いますfor example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected to。これは間違っています。それは理想的な電流源として現実的であり、理想的な電流源のように存在しない理想的なバッテリーの挙動であること。すべての実際のバッテリーの出力（および内部状態）は、接続されている回路の影響を受けます。

では、なぜ電圧源と電流源があるのでしょうか？アイデアは、エンジニアの仕事は基本的にかなりうまく機能するデバイスを構築することであり、デバイスで使用される各コンポーネントが必要ないことを完全に理解しているということです。そのため、理想的な電流源や電圧源などがあります。

もう一度バッテリーの例に戻りましょう。これは私が持っているリチウムポリマーバッテリーで行った簡単な実験です：最初にバッテリーを完全に充電しました。2セルのバッテリーであるため、公称電圧は7.4 Vですが、完全に充電されたときの電圧は8.4 Vでした。その後、を接続しました$100 \mbox{ } k\Omega$バッテリーへの抵抗。電圧は8.4 Vのままであり、負荷を接続したので、バッテリーは実際に理想的な電圧源であると結論付けることができましたが、その電圧は変化しませんでした。それから私は持っている電気モーターを取り、それをバッテリーに接続し、バッテリーの電圧を再び測定しました。今回は8.2 Vでした。明らかに、モーターはバッテリーに影響を与え、以前と同じバッテリーであっても、もはや理想的な電圧源ではありません。そのため、モーターを切断し、抵抗を何度も接続しました。バッテリーの電圧は8.4 Vでした。

ここで何が起きているのでしょうか？バッテリーは理想的な電圧源ですか？答えの冒頭でそう言ったからではないことはわかっていますが、なぜそう思われるのか、そうではないのかをここで説明します。私が言ったように、電圧源は数学的モデルです。外部回路がバッテリーの動作に大きな影響を与えない場合は、外部回路がバッテリーに大きな影響を与える場合は使用できません。したがって、実際の回路の動作を表すために単純なモデルを使用しています。別のモデルは、出力に直列の抵抗を備えた理想的な電圧源を使用することです。その回路に外部負荷を接続すると、内部抵抗でいくらかの電圧が降下し、外部抵抗では出力の電圧が低くなります。これにより、理想的な電圧源を使用してバッテリーを表すことができ、理想的な電圧源と一緒に内部抵抗を使用しているため、出力は実際のバッテリーの動作をより厳密に表します。もっと正確にしたい場合は、より複雑なモデルを使用して、より正確な結果を得ることができます。

電気工学の重要なポイントは、適切なモデルを使用して、非常に複雑な実際の回路コンポーネントを表すタイミングを学習することです（詳細に分析すると、謙虚な抵抗器も現代科学の傑作です）。しかし、それを可能にするために、最も単純な数学モデルが実際にどのように機能するかを知ることができるように、単純な回路から始めます。

トランジスタやダイオードなどのより複雑な回路コンポーネントの分析を開始するとき、それらを抵抗器や理想的な電流源や電圧源などからなる単純な回路に分解します。これにより、単純なモデルでニーズが十分であれば、より複雑なコンポーネントの動作を単純化し、その動作を詳細に分析することを回避できます。

まったく同じ話が現在のソースでも機能しますが、他の回答からわかるように、理想的な電流ソースとしてモデル化できる回路はあまりにも複雑であるため、ここでは説明しません。

まとめると、理想的な電圧源と電流源を表すために使用できる実際のオブジェクトはありませんが、理想的な電圧源と電流源で（場合によっては非常に密接に）表現できるオブジェクトがいくつかあります。今できる最善のことは、理想的な電圧および電流源の定義を正しく記憶し、それらを実際のオブジェクトと混同しないことです。この方法では、バッテリーが公称電圧を提供しない場合や、理想的な電流源とラベル付けされた回路が一点で喫煙を開始しても、回路の外部の変化を完全に免れても驚くことはありません。

補足として、出力が短絡したときに理想的な電圧源に何が起こるか、および出力が開いたときに理想的な電流源に何が起こるかを考えてください。また、バッテリーを短絡するとどうなりますか？すべてのバッテリーに出力ピンを短絡しないように警告する理由は何ですか？

おそらくこの答えが役立つでしょう。AndrejaKoとほぼ同じことを言っていますが、私の投稿は短くなります。

電圧源と同様に、電流源は理論的な構成にすぎません。バッテリーは電圧源にかなり近い近似値になりますが、正確ではありません。

ただし、バッテリーで近似される電圧源とは異なり、一般的な電流源を特によく近似する単純なコンポーネントはありません。ただし、概念を使用して多くの現実世界の回路をモデル化できるため、概念が有用ではないということではありません。

電圧を調整するノブと電流を調整するノブの2つのノブを備えた実験用電源を見てきました。これらの電源を電圧源として使用するには、単に電流を最大に設定し、必要な電圧を入力します。回路が最大電流を超える電流を必要としない限り、電源は選択した電圧を供給します。電流源として使用するには、電圧を最大にダイヤルして、希望の電流を設定します。電源は、最大電流以上の電圧を必要としない限り、その電流を供給します。

これが理解に役立つ場合：

電流源はバッテリーに少し似ており、自身の電圧を調整して、流れる電流が選択した値になるようにします。

たとえば、1Aの電流源があり、その両端に10オームの抵抗器を接続すると、ソースは出力電圧を10ボルトに調整し、抵抗器に1アンペアが流れるようにします。

これは、電圧源が電圧を一定に保つために必要な電流を提供すると言っているようなものです。

したがって、電流源は、電流を一定に保つために必要な電圧を提供します。

これは単純化された説明ですが、私はそれが意味を成していると感じています。

電流源は、理想的には無限の出力抵抗を持つ回路です。あなたが言ったように、接続先に関係なく、（可能であれば）同じ電流を提供します。

概念は非常に簡単です。回路のブランチに配置すると、現在の回路がその回路になることがわかります。ただし、他のコンポーネントの電圧降下を計算して導出しない限り、そのソースの電圧を知ることはできません。

このシミュレーションを見て、コンセプトをよりよく理解してください。スイッチのオンとオフを切り替えて、ソースから流れ出る電流を確認します。

電流源は、2つのBJTトランジスタが同じベース-エミッタ電圧でバイアスされ、同じ（ほとんど、差は2つのベース電流）コレクタ電流を与えるカレントミラーで作成できます。次に、ミラーの一方の脚に電流を設定するために固定負荷（多くの場合は抵抗）をバイアスし、もう一方の脚がそれを複製します。

このスキームは、カスコード接続（出力抵抗を増加させるために共通のベーストランジスタを使用）またはその他のトリック（多くの場合フィードバックを使用）で改善できます。

電流源はオペアンプで広く使用されており、ゲイン段はバランスのとれたより高いゲインを提供するために正確な電流でバイアスされる必要があります。

ソーラーパネルは、その動作領域の一部で電流源として機能します。この特性を見てください：

36mΩの抵抗をパネルに接続すると、2.75Aが抵抗を流れ、0.1Vの電圧降下が生じます。ここで抵抗を150mΩに増やすと、電流は2.75Aで一定のままになり、抵抗両端の電圧降下は〜0.4Vに増加します。

抵抗を増やし続けると、電流は最終的に低下します。これは、理想的な電流源ではないためです。0〜0.4Vの範囲でのみ機能します。

電流源として機能できるリニア電源とスイッチ電源があります。1つの方法は、電圧源を使用し、フィードバックを使用して過電流を「補償」するように電圧を調整することです。これは現在のモードと呼ばれます。

ただし、理論的にはジャイレーターという名前を持つ、電流源として自然に機能するコンバーターがいくつかあります。これらは電圧依存の電流源です。

そのようなソースに関連する記事（私の記事）：http : //www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf