Magdisenyo ng isang simpleng pare-pareho kasalukuyang sink circuit gamit ang op

Ang Kasalukuyang Pinagmulan at Kasalukuyang lababo ay dalawang pangunahing term na ginamit sa disenyo ng electronics, ang dalawang term na ito ay nagdidikta kung magkano ang kasalukuyang maaaring umalis o pumasok sa isang terminal. Halimbawa, ang lababo at kasalukuyang mapagkukunan ng isang tipikal na 8051 Microcontroller digital output pin ay 1.6mA at 60uA ayon sa pagkakabanggit. Ibig sabihin ang pin ay maaaring maghatid (pinagmulan) hanggang sa 60uA kapag ginawang Mataas at maaaring makatanggap (lumubog) hanggang sa 1.6mA kapag ginawang Mababa. Sa panahon ng aming disenyo ng circuit, kailangan naming bumuo ng aming sariling kasalukuyang mapagkukunan at kasalukuyang mga sink circuit. Sa nakaraang tutorial, nagtayo kami ng isang kinokontrol na Boltahe kasalukuyang pinagmulan ng circuit gamit ang karaniwang op-amp at MOSFET na maaaring magamit para sa kasalukuyang pagkuha sa isang pag-load, ngunit sa ilang mga kaso sa halip na ang kasalukuyang sourcing, kakailanganin namin ang isang kasalukuyang pagpipilian sa lababo.

Samakatuwid, sa tutorial na ito, matututunan natin kung paano bumuo ng isang kontroladong boltahe na patuloy na kasalukuyang sink circuit. Ang isang boltahe na kinokontrol ng boltahe kasalukuyang sink circuit, tulad ng ipinapahiwatig ng pangalan ay kinokontrol ang dami ng kasalukuyang lumubog sa pamamagitan nito batay sa boltahe na inilapat. Bago magpatuloy sa karagdagang konstruksyon sa circuit, unawain natin ang tungkol sa patuloy na kasalukuyang sink circuit.

Ano ang isang Constant Kasalukuyang Sink Circuit?

Ang isang pare-pareho na kasalukuyang sink circuit ay talagang lumulubog kasalukuyang hindi alintana ang paglaban ng pagkarga hangga't ang boltahe ng pag-input ay hindi binago. Para sa isang circuit na may 1-ohm na paglaban, pinalakas gamit ang 1V input, ang pare-pareho na kasalukuyang 1A ayon sa Ohms Law. Ngunit, kung ang batas ng Ohms ay nagpapasya kung magkano ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang circuit, kung gayon bakit kailangan natin ng Patuloy na kasalukuyang mapagkukunan at kasalukuyang sink circuit?

Tulad ng nakikita mo mula sa imahe sa itaas, ang isang Kasalukuyang source circuit ay nagbibigay ng kasalukuyang upang himukin ang load. Ang halaga ng kasalukuyang natatanggap na pag-load ay mapagpasyahan ng kasalukuyang circuit ng mapagkukunan dahil kumikilos ito bilang isang supply ng kuryente. Katulad nito, ang kasalukuyang sink circuit ay kumikilos tulad ng isang lupa, muli ang dami ng kasalukuyang natatanggap na pag-load ay makokontrol ng kasalukuyang sink circuit. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang mapagkukunan ng circuit ay dapat na mapagkukunan (supply) ng sapat na kasalukuyang sa pag-load, habang ang sink circuit ay kailangang limitahan lamang ang kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit.

Kasalukuyang sink na kinokontrol ng boltahe gamit ang Op-Amp

Ang kontrol ng boltahe na patuloy na kasalukuyang sink circuit ay gumagana nang eksakto sa parehong paraan tulad ng boltahe na kinokontrol na kasalukuyang source circuit na itinayo namin nang mas maaga.

Para sa isang kasalukuyang sink circuit, ang koneksyon ng op-amp ay binago, iyon ang negatibong input ay konektado sa isang shunt risistor. Magbibigay ito ng kinakailangang negatibong puna sa op-amp. Pagkatapos mayroon kaming isang transistor ng PNP, na konektado sa kabuuan ng output ng Op-amp upang ang op-amp na output pin ay maaaring maghimok ng transistor ng PNP. Ngayon, palaging tandaan na ang isang Op-Amp ay susubukan na gawing pantay ang boltahe sa parehong mga input (positibo at negatibo).

Ipagpalagay natin, ang 1V input ay ibinibigay sa positibong input ng op-amp. Susubukan na ngayon ng Op-amp na gawin ang iba pang negatibong pag-input din bilang 1V. Ngunit paano ito magagawa? Ang output ng op-amp ay magbubukas sa transistor sa isang paraan na ang iba pang input ay makakakuha ng 1V mula sa aming Vsupply.

Ang shunt risistor ay bubuo ng isang drop boltahe ayon sa bawat batas sa Ohms, V = IR. Samakatuwid, ang 1A ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng transistor ay lilikha ng isang drop boltahe ng 1V. Lulubog ng transistor ng PNP ang 1A ng kasalukuyang ito at gagamitin ng op-amp ang drop ng boltahe na ito at makuha ang nais na 1V na puna. Sa ganitong paraan, ang pagbabago ng boltahe ng pag-input ay makokontrol ang Base pati na rin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng shunt risistor. Ngayon, ipakilala natin ang pagkarga na kailangang makontrol sa aming circuit.

Tulad ng nakikita mo, naka-disenyo na kami ng Boltahe na kinokontrol na kasalukuyang mga circuit ng sink gamit ang Op-Amp. Ngunit para sa praktikal na pagpapakita, sa halip na gumamit ng isang RPS upang magbigay ng variable boltahe sa Vin, gumamit tayo ng potensyomiter. Alam na natin na ang potensyomiter na ipinapakita sa ibaba ay gumagana bilang isang potensyal na divider upang magbigay ng isang variable na boltahe sa pagitan ng 0V hanggang Vsupply (+).

Ngayon, itayo natin ang circuit at suriin kung paano ito gumagana.

Konstruksyon

Parehas sa nakaraang tutorial, gagamitin namin ang LM358 dahil ito ay napaka mura, madaling hanapin, at malawak na magagamit. Gayunpaman, mayroon itong dalawang mga op-amp channel sa isang pakete, ngunit kailangan namin ng isa lamang. Nakagawa na kami dati ng maraming mga circuit na batay sa LM358 maaari mo ring suriin ang mga ito. Ang imahe sa ibaba ay isang pangkalahatang-ideya ng diagram ng LM358 pin.

Susunod, kailangan namin ng isang transistor ng PNP, ginagamit ang BD140 para sa hangaring ito. Ang iba pang mga Transistor ay gagana rin, ngunit ang pagwawaldas ng init ay isang isyu. Samakatuwid, ang Transistor package ay kailangang magkaroon ng isang pagpipilian upang ikonekta ang isang karagdagang heat sink. Ang BD140 pinout ay ipinapakita sa imahe sa ibaba -

Ang isa pang pangunahing sangkap ay ang Shunt Resistor. Manatili tayo sa 47ohms 2watt risistor para sa proyektong ito. Ang mga kinakailangang sangkap na detalyado ay inilarawan sa listahan sa ibaba.

Op-amp (LM358)
PNP Transistor (BD140)
Shunt Resistor (47 Ohms)
1k risistor
10k risistor
Suplay ng kuryente (12V)
50k potentiometer
Bread Board at karagdagang mga wires na nagkokonekta

Gumagawa ang Kinokontrol na Boltahe Kasalukuyang Sink Circuit

Ang circuit ay itinayo sa isang simpleng breadboard para sa mga layunin sa pagsubok tulad ng nakikita mo sa larawan sa ibaba. Upang subukan ang patuloy na kasalukuyang pasilidad, ang iba't ibang mga resistors ay ginagamit bilang isang resistive load.

Ang input boltahe ay binago gamit ang potentiometer at ang kasalukuyang mga pagbabago ay makikita sa load. Tulad ng nakikita sa imahe sa ibaba, ang 0.16A kasalukuyang ay nalubog ng pag-load. Maaari mo ring suriin ang detalyadong pagtatrabaho sa video na naka-link sa ilalim ng pahinang ito. Ngunit, ano ang eksaktong nangyayari sa loob ng circuit?

Tulad ng tinalakay dati, sa panahon ng pag-input ng 8V, gagawin ng op-amp ang drop ng boltahe sa kabuuan ng shunt risistor para sa 8V sa feedback pin nito. Ang output ng op-amp ay magpapasara sa Transistor hanggang sa ang shunt resistor ay gumawa ng isang 8V drop.

Alinsunod sa batas ng Ohms, ang resistor ay gagawa lamang ng isang 8V na drop kapag ang kasalukuyang daloy ay 170mA (.17A). Dahil ito sa Boltahe = kasalukuyang x paglaban. Samakatuwid, 8V =.17A x 47 Ohms. Sa senaryong ito, ang konektadong resistive load na kung saan ay serye tulad ng ipinakita sa eskematiko ay mag-aambag din sa daloy ng kasalukuyang. Bubuksan ng op-amp ang transistor at ang parehong dami ng kasalukuyang ilulubog sa lupa bilang resistor ng shunt.

Ngayon, kung ang boltahe ay naayos, anumang resistive load ay konektado, ang kasalukuyang daloy ay magiging pareho, kung hindi man, ang boltahe sa op-amp ay hindi magiging katulad ng input boltahe.

Kaya, maaari nating sabihin na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng pagkarga (kasalukuyang nalubog) ay katumbas ng kasalukuyang sa pamamagitan ng Transistor na katumbas din ng kasalukuyang sa pamamagitan ng shunt resistor. Kaya, sa pamamagitan ng muling pag-aayos ng equation sa itaas, Kasalukuyang lababo sa pamamagitan ng pagkarga = Pag-drop ng boltahe / Paglaban ng Shunt.

Tulad ng tinalakay dati, ang pagbagsak ng boltahe ay kapareho ng input boltahe sa kabuuan ng op-amp. Samakatuwid, Kasalukuyang lababo sa pamamagitan ng pagkarga = Input boltahe / Paglaban ng Shunt.

Kung ang input boltahe ay binago, ang kasalukuyang lababo sa pamamagitan ng pagkarga ay magbabago din.

Mga Pagpapabuti sa Disenyo

Kung ang pagwawaldas ng init ay mas mataas, dagdagan ang shunt resistor wattage. Para sa pagpili ng wattage ng shunt resistor, maaaring gamitin ang R _w = I ² R, kung saan ang R _w ay ang resistor wattage at ako ang maximum na kasalukuyang daloy at ang R ay ang halaga ng shunt resistor.
Ang LM358 ay may dalawang mga op-amp sa isang solong pakete. Maliban dito, maraming mga op-amp IC na mayroong dalawang mga op-amp sa isang solong pakete. Kung ang input boltahe ay masyadong mababa ang isang ay maaaring gumamit ng pangalawang op-amp upang palakasin ang input boltahe tulad ng kinakailangan.