ఆప్ ఉపయోగించి వోల్టేజ్ నియంత్రిత కరెంట్ సోర్స్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించండి

వోల్టేజ్-నియంత్రిత కరెంట్ సోర్స్ సర్క్యూట్లో, పేరు సూచించినట్లుగా, ఇన్పుట్ అంతటా తక్కువ మొత్తంలో వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ లోడ్లలో ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని దామాషా ప్రకారం నియంత్రిస్తుంది. BJT, SCR, వంటి ప్రస్తుత-నియంత్రిత పరికరాలను నడపడానికి ఈ రకమైన సర్క్యూట్ సాధారణంగా ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది. BJT లో ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ ఎంత ట్రాన్సిస్టర్ మూసివేయబడిందో నియంత్రిస్తుందని మాకు తెలుసు, ఈ బేస్ కరెంట్ అందించవచ్చు అనేక రకాల సర్క్యూట్ల ద్వారా, ఈ వోల్టేజ్ నియంత్రిత ప్రస్తుత సోర్స్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించడం ఒక పద్ధతి. ప్రస్తుత-నియంత్రిత పరికరాలను నడపడానికి కూడా ఉపయోగించే స్థిరమైన ప్రస్తుత సర్క్యూట్‌ను కూడా మీరు తనిఖీ చేయవచ్చు.

ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో, ఆప్-ఆంప్‌ను ఉపయోగించి వోల్టేజ్-నియంత్రిత ప్రస్తుత మూలాన్ని ఎలా రూపొందించవచ్చో మేము వివరిస్తాము మరియు దాని పనితీరును ప్రదర్శించడానికి దాన్ని కూడా నిర్మిస్తాము. ఈ రకమైన వోల్టేజ్-నియంత్రిత కరెంట్ సోర్స్ సర్క్యూట్‌ను ప్రస్తుత సర్వో అని కూడా అంటారు. సర్క్యూట్ చాలా సులభం మరియు కనీస సంఖ్యలో భాగాలతో నిర్మించవచ్చు.

Op-Amp యొక్క ప్రాథమికాలు

ఈ సర్క్యూట్ యొక్క పనిని అర్థం చేసుకోవడానికి కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ ఎలా పనిచేస్తుందో తెలుసుకోవడం చాలా అవసరం.

పై చిత్రం ఒకే కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్. ఒక యాంప్లిఫైయర్ సంకేతాలను విస్తరిస్తుంది, కాని సంకేతాలను విస్తరించడం కాకుండా ఇది గణిత కార్యకలాపాలను కూడా చేయగలదు. O p-amp లేదా ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ అనలాగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క వెన్నెముక మరియు ఇది సమ్మింగ్ యాంప్లిఫైయర్, డిఫరెన్షియల్ యాంప్లిఫైయర్, ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్, Op-Amp ఇంటిగ్రేటర్ మొదలైన అనేక అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

పై చిత్రంలో మనం నిశితంగా పరిశీలిస్తే, రెండు ఇన్పుట్లు మరియు ఒక అవుట్పుట్ ఉన్నాయి. ఆ రెండు ఇన్‌పుట్‌లకు + మరియు - గుర్తు ఉన్నాయి. సానుకూల ఇన్పుట్ను నాన్ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ అని మరియు ప్రతికూల ఇన్పుట్ను ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ అంటారు.

ఈ రెండు ఇన్‌పుట్‌ల మధ్య వ్యత్యాసం ఎల్లప్పుడూ సున్నాగా ఉండటమే పని చేయడానికి ఉపయోగించే యాంప్లిఫైయర్ మొదటి నియమం. మంచి అవగాహన కోసం ఈ క్రింది చిత్రాన్ని చూద్దాం -

పై యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ ఫాలోయర్ సర్క్యూట్. అవుట్పుట్ ప్రతికూల టెర్మినల్‌లో అనుసంధానించబడి 1x లాభం యాంప్లిఫైయర్‌గా మారుతుంది. కాబట్టి, ఇన్పుట్ అంతటా ఇచ్చిన వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ అంతటా లభిస్తుంది.

ముందు చర్చించినట్లుగా, కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ రెండు ఇన్పుట్ 0 యొక్క భేదాన్ని చేస్తుంది. అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ టెర్మినల్ అంతటా అనుసంధానించబడినందున, op-amp ఇతర ఇన్పుట్ టెర్మినల్ అంతటా అందించబడిన అదే వోల్టేజ్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కాబట్టి, 5V ఇన్పుట్ అంతటా ఇవ్వబడితే, యాంప్లిఫైయర్ అవుట్పుట్ ప్రతికూల టెర్మినల్ వద్ద అనుసంధానించబడినందున అది 5V ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది చివరికి 5V - 5V = 0 నియమాన్ని రుజువు చేస్తుంది. ఇది యాంప్లిఫైయర్ల యొక్క అన్ని ప్రతికూల అభిప్రాయ ఆపరేషన్ కోసం జరుగుతుంది.

వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ కరెంట్ సోర్స్ రూపకల్పన

అదే నియమం ప్రకారం, ఈ క్రింది సర్క్యూట్ చూద్దాం.

ఇప్పుడు నెగటివ్ ఇన్‌పుట్‌కు నేరుగా కనెక్ట్ చేయబడిన ఆప్-ఆంప్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌కు బదులుగా, N ఛానెల్ MOSFET అంతటా కనెక్ట్ చేయబడిన షంట్ రెసిస్టర్ నుండి ప్రతికూల అభిప్రాయం తీసుకోబడింది. Op-amp అవుట్పుట్ మోస్ఫెట్ గేట్ అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది.

1V ఇన్పుట్ op-amp యొక్క సానుకూల ఇన్పుట్ అంతటా ఇవ్వబడుతుంది. Op-amp ఏ ధరకైనా ప్రతికూల అభిప్రాయ మార్గం 1V చేస్తుంది. ప్రతికూల టెర్మినల్ అంతటా 1V పొందడానికి అవుట్పుట్ MOSFET ని ఆన్ చేస్తుంది. ఓంస్ చట్టం, V = IR ప్రకారం డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం షంట్ రెసిస్టర్ యొక్క నియమం. అందువల్ల, 1 ఓం రెసిస్టర్ ద్వారా 1A ప్రస్తుత ప్రవాహం ఉంటే 1V డ్రాప్ వోల్టేజ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.

Op-amp ఈ డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది మరియు కావలసిన 1V అభిప్రాయాన్ని పొందుతుంది. ఇప్పుడు, ఆపరేషన్ కోసం ప్రస్తుత నియంత్రణ అవసరమయ్యే లోడ్‌ను మేము కనెక్ట్ చేస్తే, మేము ఈ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు మరియు లోడ్‌ను తగిన ప్రదేశంలో ఉంచవచ్చు.

Op-Amp వోల్టేజ్ నియంత్రిత ప్రస్తుత మూలం కోసం వివరణాత్మక సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింది చిత్రంలో చూడవచ్చు -

నిర్మాణం

ఈ సర్క్యూట్‌ను నిర్మించడానికి, మాకు op-amp అవసరం. LM358 చాలా చౌకైనది, ఆప్-ఆంప్‌ను కనుగొనడం సులభం, మరియు ఇది ఈ ప్రాజెక్ట్‌కు సరైన ఎంపిక, అయితే, దీనికి ఒక ప్యాకేజీలో రెండు ఆప్-ఆంప్ ఛానెల్‌లు ఉన్నాయి, కాని మాకు ఒకటి మాత్రమే అవసరం. మేము ఇంతకుముందు చాలా LM358 ఆధారిత సర్క్యూట్లను నిర్మించాము, మీరు వాటిని కూడా తనిఖీ చేయవచ్చు. దిగువ చిత్రం LM358 పిన్ రేఖాచిత్రం యొక్క అవలోకనం.

తరువాత, మాకు N ఛానల్ MOSFET అవసరం, ఈ IRF540N ఉపయోగించబడినందున, ఇతర MOSFET లు కూడా పని చేస్తాయి, అయితే అవసరమైతే అదనపు హీట్ సింక్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి MOSFET ప్యాకేజీకి ఎంపిక ఉందని నిర్ధారించుకోండి మరియు తగిన స్పెసిఫికేషన్‌ను ఎంచుకోవడానికి జాగ్రత్తగా పరిశీలన అవసరం MOSFET అవసరం. IRF540N పిన్‌అవుట్ క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది -

మూడవ అవసరం షంట్ రెసిస్టర్. 1ohms 2watt రెసిస్టర్‌లో అంటుకుందాం. అదనపు రెండు రెసిస్టర్లు అవసరం, ఒకటి మోస్ఫెట్ గేట్ రెసిస్టర్ కోసం మరియు మరొకటి ఫీడ్బ్యాక్ రెసిస్టర్. లోడింగ్ ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి ఈ రెండు అవసరం. అయితే, ఈ రెండు రెసిస్టర్‌ల మధ్య డ్రాప్ చాలా తక్కువ.

ఇప్పుడు, మాకు విద్యుత్ వనరు అవసరం, ఇది బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా. బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాలో రెండు ఛానల్స్ అందుబాటులో ఉన్నాయి. వాటిలో ఒకటి, మొదటి ఛానెల్ సర్క్యూట్‌కు శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు మరొకటి సర్క్యూట్ యొక్క మూల ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌ను అందించడానికి ఉపయోగించే రెండవ ఛానెల్. కంట్రోల్ వోల్టేజ్ బాహ్య మూలం నుండి వర్తించబడినందున, రెండు ఛానెల్‌లు ఒకే సామర్థ్యంలో ఉండాలి, అందువలన రెండవ ఛానెల్ యొక్క గ్రౌండ్ టెర్మినల్ మొదటి ఛానల్ గ్రౌండ్ టెర్మినల్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.

ఏదేమైనా, ఈ నియంత్రణ వోల్టేజ్ ఏ విధమైన పొటెన్షియోమీటర్ ఉపయోగించి వేరియబుల్ వోల్టేజ్ డివైడర్ నుండి ఇవ్వబడుతుంది. అటువంటి సందర్భంలో, ఒకే విద్యుత్ సరఫరా సరిపోతుంది. అందువల్ల, వోల్టేజ్-నియంత్రిత వేరియబుల్ కరెంట్ సోర్స్ చేయడానికి కింది భాగాలు అవసరం -

1. Op-amp (LM358)
2. MOSFET (IRF540N)
3. షంట్ రెసిస్టర్ (1 ఓం)
4. 1 కె రెసిస్టర్
5. 10 కె రెసిస్టర్
6. విద్యుత్ సరఫరా (12 వి)
7. విద్యుత్ శక్తి అందించు విభాగము
8. బ్రెడ్ బోర్డ్ మరియు అదనపు కనెక్ట్ వైర్లు

వోల్టేజ్ కంట్రోల్డ్ కరెంట్ సోర్స్ వర్కింగ్

దిగువ చిత్రంలో మీరు చూడగలిగే విధంగా పరీక్షా ప్రయోజనాల కోసం సర్క్యూట్ బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో నిర్మించబడింది. ప్రస్తుత నియంత్రణ ఆపరేషన్‌ను పరీక్షించడానికి లోడ్‌ను సమీప-ఆదర్శ 0 ఓంలు (చిన్నది) చేయడానికి సర్క్యూట్లో కనెక్ట్ చేయబడలేదు.

ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ 0.1V నుండి 0.5V కు మార్చబడింది మరియు ప్రస్తుత మార్పులు ఇతర ఛానెల్‌లో ప్రతిబింబిస్తాయి. దిగువ చిత్రంలో చూసినట్లుగా, 0 కరెంట్ డ్రాలతో 0.4V ఇన్పుట్ 9V అవుట్పుట్ వద్ద 400mA కరెంట్‌ను గీయడానికి రెండవ ఛానెల్‌గా సమర్థవంతంగా తయారు చేయబడింది. సర్క్యూట్ 9 వి సరఫరాను ఉపయోగించి శక్తిని పొందుతుంది.

వివరణాత్మక పని కోసం మీరు ఈ పేజీ దిగువన ఉన్న వీడియోను కూడా తనిఖీ చేయవచ్చు. ఇది ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ను బట్టి ప్రతిస్పందిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్.4 వి అయినప్పుడు, ఆప్-ఆంప్ తన ఫీడ్బ్యాక్ పిన్లో అదే వోల్టేజ్.4 వి కలిగి ఉండటానికి ప్రతిస్పందిస్తుంది. షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్.4 వి అయ్యే వరకు ఆప్-ఆంప్ యొక్క అవుట్పుట్ ఆన్ చేసి MOSFET ని నియంత్రిస్తుంది.

ఈ సందర్భంలో ఓమ్స్ చట్టం వర్తించబడుతుంది. రెసిస్టర్ ద్వారా కరెంట్ 400 ఎంఏ (.4 ఎ) అయితే రెసిస్టర్.4 వి డ్రాప్ మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది. దీనికి కారణం వోల్టేజ్ = ప్రస్తుత x నిరోధకత. కాబట్టి,.4 వి =.4 ఎ x 1 ఓం.

ఈ దృష్టాంతంలో, విద్యుత్ సరఫరా యొక్క సానుకూల టెర్మినల్ మరియు మోస్ఫెట్ యొక్క డ్రెయిన్ పిన్ మధ్య, స్కీమాటిక్‌లో వివరించిన విధంగానే మేము ఒక లోడ్ (రెసిస్టివ్ లోడ్) ను సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేస్తే, ఆప్-ఆంప్ MOSFET మరియు మునుపటిలాగే అదే వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా అదే మొత్తంలో విద్యుత్తు లోడ్ మరియు రెసిస్టర్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.

ఈ విధంగా, లోడ్ ద్వారా కరెంట్ (కరెంట్ సోర్స్ చేయబడింది) మోస్ఫెట్ ద్వారా కరెంట్‌కు సమానం అని చెప్పగలను, ఇది షంట్ రెసిస్టర్ ద్వారా కరెంట్‌కు సమానం. మనకు లభించే గణిత రూపంలో ఉంచడం, ప్రస్తుత లోడ్‌కు మూలం = వోల్టేజ్ డ్రాప్ / షంట్ రెసిస్టెన్స్.

ముందు చర్చించినట్లుగా, వోల్టేజ్ డ్రాప్ op-amp అంతటా ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వలె ఉంటుంది. అందువల్ల, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మార్చబడితే, లోడ్ ద్వారా ప్రస్తుత మూలం కూడా మారుతుంది. అందువల్ల, లోడ్కు మూలం = ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ / షంట్ రెసిస్టెన్స్.

డిజైన్ మెరుగుదలలు

1. రెసిస్టర్ వాటేజ్ యొక్క పెరుగుదల షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా వేడి వెదజల్లడాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. షంట్ రెసిస్టర్ యొక్క వాటేజ్‌ను ఎంచుకోవడానికి, R _w = I ² R ను ఉపయోగించవచ్చు, ఇక్కడ R _w అనేది రెసిస్టర్ వాటేజ్ మరియు నేను గరిష్ట సోర్స్డ్ కరెంట్, మరియు R అనేది షంట్ రెసిస్టర్ యొక్క విలువ.
2. LM358 మాదిరిగానే, చాలా op-amp IC లు ఒకే ప్యాకేజీలో రెండు ఆప్-ఆంప్స్ కలిగి ఉంటాయి. ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ చాలా తక్కువగా ఉంటే, రెండవ ఉపయోగించని op-amp ను ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ను అవసరమైన విధంగా విస్తరించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
3. థర్మల్ మరియు ఎఫిషియెన్సీ సమస్యల మెరుగుదల కోసం, సరైన హీట్ సింక్‌తో పాటు తక్కువ ఆన్-రెసిస్టెన్స్ MOSFET లను ఉపయోగించవచ్చు.