Jännitelähde ja virtalähde

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Jännitelähde ja virtalähde ovat piirielementtejä, jotka tuovat sähköiseen piiriin energiaa. Lähteet voivat myös tarvittaessa vastaanottaa energiaa. Puhekielessä virtalähde, jännitelähde ja teho(n)lähde ovat usein synonyymejä jonkin elektronisen kojeen verkkolaitteelle, kuten vaikkapa matkapuhelimen laturille.

Jännitelähde[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jännitelähteen piirrosmerkkejä

Ideaalinen jännitelähde pitää napojensa välillä aina tietyn jännitteen riippumatta kuormasta. Mikäli tämä jännite on ajan suhteen vakio, puhutaan tasajännitelähteestä. Kuvassa olevista jännitelähteen piirrosmerkeistä a on suositeltavin Suomessa käytettäväksi. Merkki b tarkoittaa tasajännitelähdettä. Piirrosmerkki c tarkoittaa suomalaisessa kirjallisuudessa jännitelähdettä, mutta yhdysvaltalaisessa kirjallisuudessa virtalähdettä. Sen käyttöä onkin sekaannusten välttämiseksi syytä välttää.

Täysin ideaalista jännitelähdettä ei luonnossa voi esiintyä – mikäli sellainen olisi, siitä olisi mahdollista saada ulos ääretön teho. Käytännön jännitelähdettä (esimerkiksi auton akkua) voidaan melko tarkasti mallintaa jännitelähteellä, jonka kanssa on sarjassa resistanssi. Esimerkiksi täyteen ladatun auton akun sarjaresistanssi on muutamia kymmeniä milliohmeja. Varaustilan laskiessa sisäinen resistanssi kasvaa ja vaikuttaa näin akusta maksimissaan ulos saatavaan virtaan.

Virtalähde[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Virtalähteen piirrosmerkkejä

Ideaalisen virtalähteen läpi kulkee aina jokin määrätty virta, kuormituksesta riippumatta. Kuten jännitelähteenkin tapauksessa, mikäli virtalähteen virta on vakio ajan suhteen, kyseessä on tasavirtalähde. Piirrosmerkeistä a on Suomessa yleisesti käytetty. Merkki b esiintyy joskus ulkomaalaisessa kirjallisuudessa.

Jännitelähteestä jokapäiväiseksi esimerkiksi käy paristo tai akku, mutta virtalähteelle ei ole olemassa yhtä arkipäiväistä vastinetta. Virtalähde voidaan kuitenkin helposti rakentaa elektronisista komponenteista. Muun muassa transistorin toimintaa voidaan mallintaa ohjatulla virtalähteellä. Virtalähteestä käytetään kirjallisuudessa myös termiä (vakio)virtageneraattori.

Riippumaton ja ohjattu lähde[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Mikäli jännite- tai virtalähteen arvo on riippumaton piirin muista jännitteistä ja virroista, kyseessä on riippumaton lähde. Jos lähde ei ole riippumaton, puhutaan ohjatusta lähteestä. Ohjattuja lähteitä on neljää eri tyyppiä:

  • Jänniteohjattu virtalähde, VCCS (engl. Voltage Controlled Current Source)
  • Virtaohjattu jännitelähde, CCVS (Current Controlled Voltage Source)
  • Jänniteohjattu jännitelähde, VCVS (Voltage Controlled Voltage Source)
  • Virtaohjattu virtalähde, CCCS (Current Controlled Current Source)

Esimerkiksi bipolaaritransistorin kollektorivirta riippuu kantavirrasta melko lineaarisesti, ja kollektori-emitteriliitosta voidaankin mallintaa virtaohjatulla virtalähteellä, jonka ohjausvirtana on kantavirta.

Se, että lähteen arvo riippuu ajasta (esimerkiksi U=sin(t)) tai vaikkapa lämpötilasta, ei tee lähteestä piiriteorian kannalta ohjattua lähdettä. Lähteen riippumattomuudella on merkitystä muun muassa Theveninin menetelmää käytettäessä, jossa Theveninin resistanssia laskiessa saa sammuttaa vain riippumattomat lähteet.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]