La comprensión de soluciones de circuitos específicos se basa en revelar las ideas básicas detrás de ellas. Entonces, veamos cuáles son estas ideas en el caso ...
Para producir corriente, de acuerdo con la ley de Ohm I = V / R, solo necesitamos voltaje y resistencia. Entonces, si la carga fuera puramente resistiva, solo necesitaríamos una fuente de voltaje para producir corriente. Al cambiar el voltaje, podemos establecer la magnitud de corriente deseada.
Pero si la carga se comporta como una fuente de voltaje (por ejemplo, una batería recargable, un condensador, un diodo Zener, una conexión corta, una resistencia negativa, etc.), necesitamos resistencia adicional en serie para establecer (limitar) la corriente. Por lo tanto, en el caso general, la fuente de corriente está formada por dos elementos en serie: una fuente de voltaje con voltaje V y una resistencia con resistencia Ri ... y está conectada a una carga con voltaje VL y resistencia RL. Estos cuatro elementos están conectados en un círculo y cada uno de ellos afecta la magnitud de la corriente determinada por la relación del voltaje total Vt y la resistencia Rt; I = Vt / Rt = (V ± VL) / (Ri ± RL). En esta disposición, la fuente de voltaje de entrada intenta establecer la corriente por su voltaje V y resistencia Ri mientras la carga interfiere con ella por su voltaje VL y resistencia RL.
La forma más simple (típica de los circuitos eléctricos) es aumentar enormemente tanto el voltaje como la resistencia de la fuente de entrada (esta es la definición bien conocida de la fuente de corriente ideal de los libros de texto sobre ingeniería eléctrica). Son altos pero constantes (estáticos) ... y este es el problema. Por lo tanto, el voltaje de carga y la resistencia se vuelven insignificantes en comparación con los de la fuente de entrada. Está claro que hacer una buena fuente de corriente de esta manera está asociado con grandes pérdidas de potencia en resistencia.
La forma más inteligente (típica de los circuitos electrónicos) es hacer variar el voltaje o la resistencia de la fuente. Son dinámicos pero bajos ... así que las pérdidas de energía son bajas ... y este es el beneficio. Tenemos la ilusión de una resistencia extremadamente alta (diferencial) pero la resistencia real (estática) es baja. Veamos cómo se pone en práctica esta idea ...
El truco es que cuando la carga aumenta / disminuye su voltaje o resistencia, la fuente disminuye / aumenta su voltaje o resistencia con el mismo valor ; entonces la corriente no cambia.
Esta compensación se puede realizar sin retroalimentación negativa mediante el uso de una siguiente fuente de voltaje (el llamado "arranque") o una resistencia estabilizadora de corriente (implementada por un BJT o FET con un voltaje de entrada constante).
Una variación de esta técnica es, en cambio, cambiar el voltaje de la fuente misma, agregar voltaje adicional en serie al voltaje de fuente constante , compensando así el impacto de la carga. Esta idea se realiza, por ejemplo, en la fuente de corriente inversora del amplificador operacional .
Otra idea más extravagante es inyectar corriente adicional en la carga conectando una fuente de corriente adicional en paralelo a la fuente de entrada principal . Se implementa en la fuente actual de Howland .
Puede ver más sobre estas técnicas en mis historias de circuitos sobre fuentes de corriente constantes .
Como conclusión, el poder de este enfoque es que conociendo ideas básicas, podemos explicar y realizar configuraciones de circuitos concretos del pasado, presente y futuro (implementado por tubos, BJT, FET, amplificadores operacionales, etc.)