ఆప్ ఉపయోగించి సాధారణ స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించండి

ప్రస్తుత మూలం మరియు ప్రస్తుత సింక్ ఎలక్ట్రానిక్స్ రూపకల్పనలో ఉపయోగించే రెండు ప్రధాన పదాలు, ఈ రెండు పదాలు ఎంత కరెంటును వదిలివేయవచ్చో లేదా టెర్మినల్‌లోకి ప్రవేశించవచ్చో నిర్దేశిస్తాయి. ఉదాహరణకు, సాధారణ 8051 మైక్రోకంట్రోలర్ డిజిటల్ అవుట్పుట్ పిన్ యొక్క సింక్ మరియు సోర్స్ కరెంట్ వరుసగా 1.6mA మరియు 60uA. పిన్ అంటే అధికంగా ఉన్నప్పుడు 60uA వరకు (మూలం) బట్వాడా చేయగలదు మరియు తక్కువ చేసినప్పుడు 1.6mA వరకు స్వీకరించవచ్చు (మునిగిపోతుంది). మా సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో, మేము కొన్నిసార్లు మన స్వంత ప్రస్తుత మూలం మరియు ప్రస్తుత సింక్ సర్క్యూట్లను నిర్మించాల్సి ఉంటుంది. మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో, మేము వోల్టేజ్ నియంత్రిత కరెంట్ సోర్స్ సర్క్యూట్‌ను సాధారణ ఆప్-ఆంప్ మరియు మోస్‌ఫెట్ ఉపయోగించి నిర్మించాము, వీటిని కరెంట్‌ని సోర్సింగ్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, అయితే కొన్ని సందర్భాల్లో సోర్సింగ్ కరెంట్‌కు బదులుగా, మనకు ప్రస్తుత సింక్ ఎంపిక అవసరం.

అందువల్ల, ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, వోల్టేజ్-నియంత్రిత స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్‌ను ఎలా నిర్మించాలో నేర్చుకుంటాము. వోల్టేజ్-నియంత్రిత స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్, పేరు సూచించినట్లుగా, వర్తించే వోల్టేజ్ ఆధారంగా దాని ద్వారా మునిగిపోయిన ప్రస్తుత మొత్తాన్ని నియంత్రిస్తుంది. సర్క్యూట్ నిర్మాణంతో మరింత ముందుకు వెళ్ళే ముందు, స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్ గురించి అర్థం చేసుకుందాం.

స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్ అంటే ఏమిటి?

ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మార్చబడనంతవరకు స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్ లోడ్ నిరోధకతతో సంబంధం లేకుండా ప్రస్తుతము మునిగిపోతుంది. 1-ఓం నిరోధకత కలిగిన సర్క్యూట్ కోసం, 1 వి ఇన్పుట్ ఉపయోగించి శక్తితో, ఓమ్స్ లా ప్రకారం స్థిరమైన కరెంట్ 1A. కానీ, ఓమ్స్ చట్టం ఒక సర్క్యూట్ ద్వారా ఎంత కరెంట్ ప్రవహిస్తుందో నిర్ణయిస్తే, మనకు స్థిరమైన ప్రస్తుత మూలం మరియు ప్రస్తుత సింక్ సర్క్యూట్ ఎందుకు అవసరం?

పై చిత్రం నుండి మీరు చూడగలిగినట్లుగా, ప్రస్తుత సోర్స్ సర్క్యూట్ లోడ్ను నడపడానికి కరెంట్‌ను అందిస్తుంది. ప్రస్తుత లోడ్ అందుకున్న మొత్తాన్ని ప్రస్తుత సోర్స్ సర్క్యూట్ నిర్ణయిస్తుంది ఎందుకంటే ఇది విద్యుత్ సరఫరాగా పనిచేస్తుంది. అదేవిధంగా, ప్రస్తుత సింక్ సర్క్యూట్ భూమిలా పనిచేస్తుంది, మళ్ళీ లోడ్ అందుకున్న కరెంట్ మొత్తం ప్రస్తుత సింక్ సర్క్యూట్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, సోర్స్ సర్క్యూట్ సోర్స్‌కు (సరఫరా) లోడ్‌కు తగినంత కరెంట్ ఉంటుంది, సింక్ సర్క్యూట్ కేవలం సర్క్యూట్ ద్వారా కరెంట్‌ను పరిమితం చేయాలి.

Op-Amp ఉపయోగించి వోల్టేజ్-నియంత్రిత కరెంట్ సింక్

వోల్టేజ్-నియంత్రిత స్థిరమైన కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్ మేము ఇంతకుముందు నిర్మించిన వోల్టేజ్-నియంత్రిత కరెంట్ సోర్స్ సర్క్యూట్ మాదిరిగానే పనిచేస్తుంది.

ప్రస్తుత సింక్ సర్క్యూట్ కోసం, op-amp కనెక్షన్ మార్చబడింది, అంటే ప్రతికూల ఇన్పుట్ షంట్ రెసిస్టర్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంది. ఇది op-amp కి అవసరమైన ప్రతికూల అభిప్రాయాన్ని అందిస్తుంది. అప్పుడు మనకు PNP ట్రాన్సిస్టర్ ఉంది, అది Op-amp అవుట్పుట్ అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది, తద్వారా op-amp అవుట్పుట్ పిన్ PNP ట్రాన్సిస్టర్‌ను నడపగలదు. ఇప్పుడు, ఎల్లప్పుడూ గుర్తుంచుకోండి, ఒక ఇన్పుట్ (పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్) వద్ద వోల్టేజ్‌ను సమానంగా చేయడానికి Op-Amp ప్రయత్నిస్తుంది.

1V ఇన్పుట్ op-amp యొక్క సానుకూల ఇన్పుట్ అంతటా ఇవ్వబడుతుంది. Op-amp ఇప్పుడు ఇతర ప్రతికూల ఇన్‌పుట్‌ను 1V గా చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. అయితే దీన్ని ఎలా చేయవచ్చు? Op-amp యొక్క అవుట్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేస్తుంది, ఇతర ఇన్పుట్ మా Vsupply నుండి 1V పొందుతుంది.

ఓంట్స్ చట్టం, V = IR ప్రకారం షంట్ రెసిస్టర్ డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువల్ల, ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా 1A ప్రస్తుత ప్రవాహం 1V యొక్క డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను సృష్టిస్తుంది. పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్ ఈ 1A కరెంట్‌ను మునిగిపోతుంది మరియు ఆప్-ఆంప్ ఈ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను ఉపయోగిస్తుంది మరియు కావలసిన 1 వి ఫీడ్‌బ్యాక్‌ను పొందుతుంది. ఈ విధంగా, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మార్చడం బేస్ మరియు షంట్ రెసిస్టర్ ద్వారా కరెంట్ ను నియంత్రిస్తుంది. ఇప్పుడు, మన సర్క్యూట్లో నియంత్రించాల్సిన లోడ్ను పరిచయం చేద్దాం.

మీరు గమనిస్తే, మేము ఇప్పటికే Op-Amp ఉపయోగించి వోల్టేజ్ నియంత్రిత కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్లను రూపొందించాము. ఆచరణాత్మక ప్రదర్శన కోసం, విన్‌కు వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌ను అందించడానికి RPS ను ఉపయోగించటానికి బదులుగా, ఒక పొటెన్షియోమీటర్‌ని ఉపయోగిద్దాం. 0V నుండి Vsupply (+) మధ్య వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌ను అందించడానికి దిగువ చూపిన పొటెన్టోమీటర్ సంభావ్య డివైడర్‌గా పనిచేస్తుందని మాకు ఇప్పటికే తెలుసు.

ఇప్పుడు, సర్క్యూట్ను నిర్మించి, అది ఎలా పనిచేస్తుందో తనిఖీ చేద్దాం.

నిర్మాణం

మునుపటి ట్యుటోరియల్ మాదిరిగానే, మేము LM358 ను చాలా చౌకగా, సులభంగా కనుగొనటానికి మరియు విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నందున ఉపయోగిస్తాము. అయితే, దీనికి ఒక ప్యాకేజీలో రెండు ఆప్-ఆంప్ ఛానెల్‌లు ఉన్నాయి, కాని మనకు ఒకటి మాత్రమే అవసరం. మేము ఇంతకుముందు అనేక LM358 ఆధారిత సర్క్యూట్లను నిర్మించాము, మీరు వాటిని కూడా తనిఖీ చేయవచ్చు. దిగువ చిత్రం LM358 పిన్ రేఖాచిత్రం యొక్క అవలోకనం.

తరువాత, మాకు PNP ట్రాన్సిస్టర్ అవసరం, BD140 ఈ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. ఇతర ట్రాన్సిస్టర్లు కూడా పని చేస్తాయి, కాని వేడి వెదజల్లడం ఒక సమస్య. అందువల్ల, ట్రాన్సిస్టర్ ప్యాకేజీకి అదనపు హీట్ సింక్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి ఒక ఎంపిక ఉండాలి. BD140 పిన్అవుట్ క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది -

మరొక ప్రధాన భాగం షంట్ రెసిస్టర్. ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం 47ohms 2watt రెసిస్టర్‌లో అంటుకుందాం. అవసరమైన జాబితాలో వివరాలు క్రింది జాబితాలో వివరించబడ్డాయి.

1. Op-amp (LM358)
2. పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్ (బిడి 140)
3. షంట్ రెసిస్టర్ (47 ఓంలు)
4. 1 కె రెసిస్టర్
5. 10 కె రెసిస్టర్
6. విద్యుత్ సరఫరా (12 వి)
7. 50 కే పొటెన్షియోమీటర్
8. బ్రెడ్ బోర్డ్ మరియు అదనపు కనెక్ట్ వైర్లు

వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ కరెంట్ సింక్ సర్క్యూట్ వర్కింగ్

ఈ క్రింది చిత్రంలో మీరు చూడగలిగే విధంగా పరీక్షా ప్రయోజనాల కోసం సర్క్యూట్ సాధారణ బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో నిర్మించబడింది. స్థిరమైన ప్రస్తుత సౌకర్యాన్ని పరీక్షించడానికి, వివిధ రెసిస్టర్లు నిరోధక భారంగా ఉపయోగించబడతాయి.

పొటెన్షియోమీటర్ ఉపయోగించి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మార్చబడుతుంది మరియు ప్రస్తుత మార్పులు లోడ్లో ప్రతిబింబిస్తాయి. దిగువ చిత్రంలో చూసినట్లుగా, 0.16A కరెంట్ లోడ్ ద్వారా మునిగిపోతుంది. మీరు ఈ పేజీ దిగువన లింక్ చేయబడిన వీడియోలో వివరణాత్మక పనిని కూడా తనిఖీ చేయవచ్చు. కానీ, సర్క్యూట్ లోపల సరిగ్గా ఏమి జరుగుతోంది?

ముందు చర్చించినట్లుగా, 8V ఇన్పుట్ సమయంలో, op-amp దాని ఫీడ్బ్యాక్ పిన్లో 8V కొరకు షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ చేస్తుంది. షంట్ రెసిస్టర్ 8 వి డ్రాప్‌ను ఉత్పత్తి చేసే వరకు ఆప్-ఆంప్ యొక్క అవుట్పుట్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేస్తుంది.

ఓమ్స్ చట్టం ప్రకారం, ప్రస్తుత ప్రవాహం 170 ఎంఏ (.17 ఎ) అయినప్పుడు మాత్రమే రెసిస్టర్ 8 వి డ్రాప్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. దీనికి కారణం వోల్టేజ్ = ప్రస్తుత x నిరోధకత. కాబట్టి, 8 వి =.17 ఎ x 47 ఓంలు. ఈ దృష్టాంతంలో, స్కీమాటిక్‌లో చూపిన విధంగా సిరీస్‌లో ఉన్న కనెక్ట్ చేయబడిన రెసిస్టివ్ లోడ్ కూడా ప్రవాహానికి ప్రవహిస్తుంది. ఆప్-ఆంప్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ చేస్తుంది మరియు అదే మొత్తంలో కరెంట్ షంట్ రెసిస్టర్ వలె భూమిలో మునిగిపోతుంది.

ఇప్పుడు, వోల్టేజ్ స్థిరంగా ఉంటే, ఏ రెసిస్టివ్ లోడ్ కనెక్ట్ చేయబడినా, ప్రస్తుత ప్రవాహం ఒకే విధంగా ఉంటుంది, లేకపోతే, ఆప్-ఆంప్ అంతటా వోల్టేజ్ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వలె ఉండదు.

ఈ విధంగా, లోడ్ ద్వారా కరెంట్ (కరెంట్ మునిగిపోతుంది) ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా కరెంట్‌కు సమానం, ఇది షంట్ రెసిస్టర్ ద్వారా కరెంట్‌కు సమానం. కాబట్టి, పై సమీకరణాన్ని క్రమాన్ని మార్చడం ద్వారా, లోడ్ ద్వారా ప్రస్తుత సింక్ = వోల్టేజ్ డ్రాప్ / షంట్ రెసిస్టెన్స్.

ముందు చర్చించినట్లుగా, వోల్టేజ్ డ్రాప్ op-amp అంతటా ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వలె ఉంటుంది. అందువలన, లోడ్ ద్వారా ప్రస్తుత సింక్ = ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ / షంట్ రెసిస్టెన్స్.

ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మార్చబడితే, లోడ్ ద్వారా ప్రస్తుత సింక్ కూడా మారుతుంది.

డిజైన్ మెరుగుదలలు

1. వేడి వెదజల్లడం ఎక్కువగా ఉంటే, షంట్ రెసిస్టర్ వాటేజ్ పెంచండి. షంట్ రెసిస్టర్ యొక్క వాటేజ్ను ఎంచుకోవడానికి, R _w = I ² R ను ఉపయోగించవచ్చు, ఇక్కడ R _w అనేది రెసిస్టర్ వాటేజ్ మరియు నేను గరిష్ట ప్రస్తుత ప్రవాహం మరియు R అనేది షంట్ రెసిస్టర్ యొక్క విలువ.
2. LM358 ఒకే ప్యాకేజీలో రెండు ఆప్-ఆంప్స్ కలిగి ఉంది. ఇది కాక, చాలా ఆప్-ఆంప్ ఐసిలు ఒకే ప్యాకేజీలో రెండు ఆప్-ఆంప్స్ కలిగి ఉంటాయి. ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ చాలా తక్కువగా ఉంటే, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ను అవసరమైన విధంగా విస్తరించడానికి రెండవ op-amp ను ఉపయోగించవచ్చు.