Virtalähdettä (IT) voidaan pitää elektronisena laitteena, joka syöttää sähkövirtaa ulkoiseen piiriin riippumatta piirielementtien ja itsensä jännitteestä.
IT:n erottuva ominaisuus on sen suuri (ihanteellisessa tapauksessa äärettömän suuri) sisäinen vastus Rext. Miksi näin?
Kuvitellaan, että haluamme siirtää 100 % tehosta virtalähteestä kuormaan. Se on energian siirtoa.
100 % tehon toimittamiseksi lähteestä kuormaan on välttämätöntä jakaa vastus piirissä niin, että kuorma saa tämän tehon. Tätä prosessia kutsutaan virran jakamiseksi.
Virta kulkee aina lyhimmän polun ja valitsee reitin, jolla on pienin vastus. Siksi meidän tapauksessamme meidän on järjestettävä lähde ja kuorma siten, että ensimmäisellä on paljon suurempi vastus kuin toisella.
Tämä varmistaa, että virta kulkee lähteestä kuormaan. Siksi käytämme tässä esimerkissä ihanteellista virtalähdettä, jolla on ääretön sisäinen vastus. Tämä varmistaa, että virta kulkee IT:stä lyhintä tietä eli kuorman läpi.
KoskaLähteen Rext on äärettömän suuri, siitä tuleva lähtövirta ei muutu (huolimatta kuormitusvastuksen arvon muutoksesta). Virralla on aina taipumus kulkea IT:n äärettömän resistanssin läpi kohti kuormaa suhteellisen pienellä resistanssilla. Tämä näyttää ihanteellisen lähteen lähtövirtakaavion.
Jos IT:n sisäinen vastus on äärettömän suuri, kuormitusvastusarvon muutoksilla ei ole vaikutusta ihanteellisen lähteen ulkoisessa piirissä kulkevaan virran määrään.
Ääretön vastus on hallitseva piirissä, eikä se salli virran muuttumista (kuormitusvastuksen vaihteluista huolimatta).
Katsotaanpa alla olevaa ihanteellista virtalähdepiiriä.
Koska IT:llä on ääretön resistanssi, lähteestä virtaava virta pyrkii löytämään pienimmän resistanssin, joka on 8Ω kuorma. Kaikki virtalähteestä (100mA) tuleva virta kulkee 8Ω vetovastuksen läpi. Tämä ihanteellinen tapaus on esimerkki 100 % energiatehokkuudesta.
Katsotaan nyt todellista IT-piiriä (kuten alla näkyy).
Tämän lähteen resistanssi on 10 MΩ, mikä on tarpeeksi korkea tuottamaan virran hyvin lähellä lähteen täyttä 100 mA:ta, mutta tässä tapauksessa IT ei toimita 100 % tehostaan.
Tämä johtuu siitä, että sisäinenlähteen vastus vie osan virrasta, mikä johtaa tietyn määrän vuotamiseen.
Se voidaan laskea käyttämällä tiettyä jakoa.
Lähde tuottaa 100 mA. Tämä virta jaetaan sitten 10 MΩ lähteen ja 8 Ω kuorman kesken.
Yksinkertaisella laskelmalla voit määrittää, mikä osa virrasta kulkee kuormitusvastuksen läpi 8Ω
I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99,99mA.
Vaikka fyysisesti ihanteellisia virtalähteitä ei ole olemassa, ne toimivat mallina todellisten, ominaisuuksiltaan lähellä olevien IT-järjestelmien rakentamisessa.
Käytännössä käytetään erilaisia virtalähteitä, jotka eroavat toisistaan piiriratkaisuissa. Yksinkertaisin IT voi olla jännitelähdepiiri, johon on kytketty vastus. Tätä vaihtoehtoa kutsutaan resistiiviseksi.
Erittäin hyvälaatuinen virtalähde voidaan rakentaa transistorille. On myös halpa kaupallinen FET-virtalähde, joka on vain FET, jossa on p-n-liitos ja lähteeseen kytketty portti.
