सेशन का उपयोग कर एक साधारण स्थिर करंट सिंक सर्किट डिजाइन करें

वर्तमान स्रोत और वर्तमान सिंक इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइन में उपयोग किए जाने वाले दो प्रमुख शब्द हैं, ये दो शब्द निर्धारित करते हैं कि एक टर्मिनल कितना वर्तमान छोड़ या दर्ज कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट 8051 माइक्रोकंट्रोलर डिजिटल आउटपुट पिन का सिंक और स्रोत क्रमशः 1.6mA और 60uA है। मतलब पिन 60u तक वितरित कर सकता है (स्रोत) जब उच्च बनाया जाता है और कम होने पर 1.6mA तक (सिंक) प्राप्त कर सकता है। हमारे सर्किट डिजाइन के दौरान, हमें कभी-कभी अपने स्वयं के वर्तमान स्रोत और वर्तमान सिंक सर्किट का निर्माण करना पड़ता है । पिछले ट्यूटोरियल में, हमने कॉमन ऑप-एम्प और एमओएसएफईटी का उपयोग करते हुए वोल्ट नियंत्रित करंट सोर्स सर्किट का निर्माण किया, जिसका इस्तेमाल करंट को लोड करने के लिए करंट सोर्सिंग के लिए किया जा सकता है, लेकिन सोर्सिंग करंट के बजाय कुछ मामलों में हमें करंट सिंक ऑप्शन की जरूरत होगी।

इसलिए, इस ट्यूटोरियल में, हम सीखेंगे कि वोल्टेज-नियंत्रित स्थिर वर्तमान सिंक सर्किट कैसे बनाया जाए । वोल्टेज-नियंत्रित स्थिर वर्तमान सिंक सर्किट, जैसा कि नाम से पता चलता है कि लागू वोल्टेज के आधार पर इसके माध्यम से वर्तमान डूब की मात्रा को नियंत्रित करता है। सर्किट निर्माण के साथ आगे बढ़ने से पहले, आइए निरंतर वर्तमान सिंक सर्किट के बारे में समझते हैं।

लगातार चालू सिंक सर्किट क्या है?

एक निरंतर चालू सिंक सर्किट वास्तव में लोड प्रतिरोध के बावजूद वर्तमान में डूब जाता है जब तक कि इनपुट वोल्टेज को बदल नहीं दिया जाता है। 1-ओम प्रतिरोध के साथ एक सर्किट के लिए, 1V इनपुट का उपयोग करके संचालित, ओह्स लॉ के अनुसार निरंतर वर्तमान 1 ए है। लेकिन, यदि ओम कानून यह तय करता है कि एक सर्किट में कितना करंट प्रवाहित होता है, तो हमें कॉन्स्टेंट करंट सोर्स और करंट सिंक सर्किट की आवश्यकता क्यों है?

जैसा कि आप ऊपर की छवि से देख सकते हैं, एक वर्तमान स्रोत सर्किट लोड को चलाने के लिए वर्तमान प्रदान करता है। वर्तमान लोड सर्किट की मात्रा वर्तमान स्रोत सर्किट द्वारा तय की जाएगी क्योंकि यह बिजली की आपूर्ति के रूप में कार्य करता है। इसी तरह, वर्तमान सिंक सर्किट एक जमीन की तरह कार्य करता है, फिर से वर्तमान लोड की मात्रा को वर्तमान सिंक सर्किट द्वारा नियंत्रित किया जाएगा। मुख्य अंतर यह है कि स्रोत सर्किट को लोड करने के लिए पर्याप्त स्रोत (आपूर्ति) होता है, जबकि सिंक सर्किट को केवल सर्किट के माध्यम से वर्तमान को सीमित करना होता है।

Op-Amp का उपयोग करके वोल्टेज नियंत्रित करंट सिंक

वोल्टेज-नियंत्रित निरंतर वर्तमान सिंक सर्किट उसी तरह से काम करता है जैसे वोल्टेज-नियंत्रित वर्तमान स्रोत सर्किट जो हमने पहले बनाया था।

करंट सिंक सर्किट के लिए, op-amp कनेक्शन को बदल दिया जाता है, अर्थात नकारात्मक इनपुट एक शंट रेसिस्टर से जुड़ा होता है। यह op-amp के लिए आवश्यक नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रदान करेगा । फिर हमारे पास एक PNP ट्रांजिस्टर है, जो Op-amp आउटपुट से जुड़ा हुआ है ताकि op-amp आउटपुट पिन PNP ट्रांजिस्टर चला सके। अब, हमेशा याद रखें कि एक Op-Amp दोनों इनपुट (सकारात्मक और नकारात्मक) को बराबर करने के लिए वोल्टेज बनाने की कोशिश करेगा।

मान लेते हैं, op-amp के सकारात्मक इनपुट में 1V इनपुट दिया गया है। Op-amp अब दूसरे नकारात्मक इनपुट को भी 1V बनाने की कोशिश करेगा। लेकिन यह कैसे किया जा सकता है? ऑप-एम्प का आउटपुट ट्रांजिस्टर को इस तरह से चालू करेगा कि दूसरे इनपुट को हमारे Vsupply से 1V मिलेगा।

शंट रोकनेवाला ओम तत्व कानून, वी = आईआर के अनुसार एक ड्रॉप वोल्टेज का उत्पादन करेगा । इसलिए, ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान प्रवाह का 1 ए 1 वी के ड्रॉप वोल्टेज का निर्माण करेगा। पीएनपी ट्रांजिस्टर वर्तमान के इस 1 ए को डुबो देगा और ऑप-एम्प इस वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करेगा और वांछित 1 वी प्रतिक्रिया प्राप्त करेगा। इस तरह, इनपुट वोल्टेज को बदलने से बेस के साथ-साथ शंट रेसिस्टर के माध्यम से करंट नियंत्रित होगा। अब, उस लोड को शुरू करें जिसे हमारे सर्किट में नियंत्रित किया जाना है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, हमने पहले ही Op-Amp का उपयोग करके वोल्टेज नियंत्रित करंट सिंक सर्किट तैयार कर लिया है । लेकिन व्यावहारिक प्रदर्शन के लिए, विन को चर वोल्टेज प्रदान करने के लिए एक आरपीएस का उपयोग करने के बजाय, आइए एक पोटेंशियोमीटर का उपयोग करें। हम पहले से ही जानते हैं कि नीचे दिखाया गया पोटेंशियोमीटर 0V से Vsupply (+) के बीच एक चर वोल्टेज प्रदान करने के लिए संभावित विभक्त के रूप में काम करता है।

अब, सर्किट बनाते हैं और जांचते हैं कि यह कैसे काम करता है।

निर्माण

पिछले ट्यूटोरियल के समान, हम LM358 का उपयोग करेंगे क्योंकि यह बहुत सस्ता है, खोजने में आसान है, और व्यापक रूप से उपलब्ध है। हालाँकि, इसमें एक पैकेज में दो ऑप-एम्प चैनल हैं, लेकिन हमें केवल एक ही चाहिए। हमने पहले कई LM358 आधारित सर्किट बनाए हैं जिन्हें आप भी देख सकते हैं। नीचे की छवि LM358 पिन आरेख का अवलोकन है।

अगला, हमें एक पीएनपी ट्रांजिस्टर चाहिए, इस उद्देश्य के लिए BD140 का उपयोग किया जाता है। अन्य ट्रांजिस्टर भी काम करेंगे, लेकिन गर्मी लंपटता एक मुद्दा है। इसलिए, ट्रांजिस्टर पैकेज में अतिरिक्त हीट सिंक को जोड़ने का विकल्प होना चाहिए। BD140 पिनआउट नीचे चित्र में दिखाया गया है -

एक अन्य प्रमुख घटक Shunt Resistor है। चलो इस परियोजना के लिए 47ohms 2watt रोकनेवाला में छड़ी। नीचे दी गई सूची में विस्तार से आवश्यक घटक बताए गए हैं।

1. Op-amp (LM358)
2. पीएनपी ट्रांजिस्टर (BD140)
3. शंट रेसिस्टर (47 ओम)
4. 1k रोकनेवाला
5. 10k रोकनेवाला
6. बिजली की आपूर्ति (12V)
7. 50k पोटेंशियोमीटर
8. ब्रेड बोर्ड और अतिरिक्त कनेक्टिंग तार

वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान सिंक सर्किट काम कर रहा है

सर्किट परीक्षण के उद्देश्य से एक साधारण ब्रेडबोर्ड में बनाया गया है जैसा कि आप नीचे दिए गए चित्र में देख सकते हैं। निरंतर वर्तमान सुविधा का परीक्षण करने के लिए, विभिन्न प्रतिरोधों को प्रतिरोधक भार के रूप में उपयोग किया जाता है ।

इनपुट वोल्टेज को पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके बदल दिया जाता है और वर्तमान परिवर्तन लोड में परिलक्षित होते हैं। जैसा कि नीचे की छवि में देखा गया है, 0.16A वर्तमान लोड से डूब गया है । आप इस पृष्ठ के निचले भाग में लिंक किए गए वीडियो में विस्तृत कार्य की जांच भी कर सकते हैं। लेकिन, सर्किट के अंदर वास्तव में क्या हो रहा है?

जैसा कि पहले चर्चा की गई थी, 8V इनपुट के दौरान, ऑप-एम्प अपनी प्रतिक्रिया पिन में 8V के लिए शंट रोकनेवाला में वोल्टेज ड्रॉप करेगा। जब तक शंट रेसिस्टर 8V ड्रॉप का उत्पादन नहीं करेगा, तब तक op-amp का आउटपुट ट्रांजिस्टर को चालू करेगा।

ओम कानून के अनुसार, अवरोधक केवल 8V ड्रॉप का उत्पादन करेगा जब वर्तमान प्रवाह 170mA (.17A) होगा। इसका कारण वोल्टेज = वर्तमान x प्रतिरोध है। इसलिए, 8 वी =.17 ए एक्स 47 ओम। इस परिदृश्य में, कनेक्टेड प्रतिरोधक लोड जो श्रृंखला में है जैसा कि योजनाबद्ध में दिखाया गया है, वर्तमान के प्रवाह में भी योगदान देगा। ऑप-एम्प ट्रांजिस्टर को चालू करेगा और वर्तमान की समान मात्रा शंट रेसिस्टर के रूप में जमीन पर डूब जाएगी।

अब, यदि वोल्टेज तय हो गया है, जो भी प्रतिरोधक भार जुड़ा हुआ है, तो वर्तमान प्रवाह समान होगा, अन्यथा, ऑप-एम्प पर वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के समान नहीं होगा।

इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि लोड के माध्यम से करंट (करंट डूब जाता है) ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट के बराबर होता है जो शंट रेसिस्टर के माध्यम से करंट के बराबर भी होता है। इसलिए, उपरोक्त समीकरण को फिर से व्यवस्थित करके, लोड द्वारा वर्तमान सिंक = वोल्टेज ड्रॉप / शंट प्रतिरोध।

जैसा कि पहले चर्चा की गई है, वोल्टेज ड्रॉप ऑप-एम्प में इनपुट वोल्टेज के समान होगा। इसलिए, लोड द्वारा वर्तमान सिंक = इनपुट वोल्टेज / शंट प्रतिरोध।

यदि इनपुट वोल्टेज को बदल दिया जाता है, तो लोड के माध्यम से वर्तमान सिंक भी बदल जाएगा।

डिजाइन में सुधार

1. यदि गर्मी लंपटता अधिक है, तो शंट रोकनेवाला वाट क्षमता बढ़ाएं। शंट रेसिस्टर की वाट क्षमता का चयन करने के लिए, R _w = I ² R का उपयोग किया जा सकता है, जहां R _w रेसिस्टेंट वाटेज है और मैं अधिकतम वर्तमान प्रवाह है और R शंट रेसिस्टर का मूल्य है।
2. LM358 में एक ही पैकेज में दो ऑप-एम्प्स हैं। इसके अलावा, कई op-amp IC में एक ही पैकेज में दो ऑप-एम्प होते हैं। यदि इनपुट वोल्टेज बहुत कम है तो आवश्यकतानुसार इनपुट वोल्टेज को बढ़ाने के लिए दूसरे ऑप-एम्प का उपयोग किया जा सकता है।