我正在通读《电子艺术》,并且对“电流感应电阻器”一词的使用感到困惑,因为它与微分电路有关。在上图中,作者解释说,一个完美的微分器可以单独由一个电容器制成,尽管通过电容器的电流不能用作输出。因此,他说必须添加一个“电流感应电阻器”。我的问题是:
1) 在这种情况下,术语“电流感应”是什么意思?
2)为什么电阻器甚至是必要的?我无法直观地理解为什么会这样。
我正在通读《电子艺术》,并且对“电流感应电阻器”一词的使用感到困惑,因为它与微分电路有关。在上图中,作者解释说,一个完美的微分器可以单独由一个电容器制成,尽管通过电容器的电流不能用作输出。因此,他说必须添加一个“电流感应电阻器”。我的问题是:
1) 在这种情况下,术语“电流感应”是什么意思?
2)为什么电阻器甚至是必要的?我无法直观地理解为什么会这样。
在这种情况下,“电流感应”一词是什么意思?
根据欧姆定律,当电流流过电阻器时,其两端之间会出现成比例的电压差。因此,电阻器将电流转换为电压。如果电阻的一端连接到 GND,如此处,则相对于 GND 的电压与通过电阻流入/流出 GND 的电流成比例。
当然,有一些警告:
如果电流不是来自理想电流源,而是来自其行为取决于其两端电压的电路,那么与电阻器只是一根导线(0 Ω,0 V 电压差)相比,电路的行为会发生变化。
在这种特殊情况下,电流由电容器两端电压的时间导数决定。但是通过引入电阻器,我们在电容器和电阻器之间分配了电压,因此我们改变了电流(有关确切效果,请参见Chu 的回答)。
电阻器会消耗能量并变热。为了最大限度地减少这种影响(如果电流不变),您使用较低值的电阻器,但这意味着电压相应地更小并且更容易受到噪声的影响。特别是,电阻器必须比电源布线的电阻大。
以上大部分内容适用于任何电流检测电阻,而不仅仅是作为微分器一部分的电阻。电流检测电阻器的常见用途是用于测量电流的设备,例如万用表和能源使用表。当它们大而低值时,为了处理大电流,它们通常被称为“电流分流器”。
为什么电阻甚至是必要的?
正如我上面提到的,降低电阻会成比例地降低电压输出。想象一下将它一直减少到零;那么输出为零伏 - 上部端子直接接地,并且您已将电路 B 转换为电路 A。因此您消除了电阻器,但也消除了输出电压。
对于电容器,,但我们希望电压信号作为导数,因为它更方便......所以将通过一个电阻器并测量两端的电压电阻器。
不幸的是,在电路中添加电阻意味着电流不再是电压的精确导数,因此我们必须容忍错误;但是如果电阻值很小,则可以将其最小化。
电路的传递函数近似于如果。
然而,这并不全是坏消息。微分本质上是一个噪声放大过程,分母表示具有转角频率的低通滤波器, rad/sec。
A中的电路区分输入电压信号,但输出是不能轻易用于后续阶段的电流。
要将电流转换为易于使用的电压,您可以使用 B 中所示的电阻器 - 电阻器两端的电压与流过电阻器的电流成正比。这是一个“电流感应电阻器”,它的工作是将电流转换为电压。
然而,电阻器的存在破坏了微分器的完美性,因此它现在只是近似值。如果电阻器两端的电压成为电压 (Vin) 的重要部分,则微分将出现错误。
有一些电路安排可以最大限度地减少此错误,本书后面将对此进行解释。通常它们涉及称为运算放大器的有源电路。