Suprojektuokite paprastą nuolatinės srovės kriauklės grandinę naudodami op

„Dabartinis šaltinis“ ir „Dabartinis kriauklė“ yra du pagrindiniai elektronikos projektavimo terminai, šie du terminai nurodo, kiek srovės gali palikti arba patekti į terminalą. Pavyzdžiui, tipinio 8051 mikrovaldiklio skaitmeninio išvesties kaiščio kriauklė ir šaltinio srovė yra atitinkamai 1,6 mA ir 60 mA. Tai reiškia, kad kaištis gali perduoti (šaltinį) iki 60uA, kai jis yra aukštas, ir gali priimti (kriauklę) iki 1,6 mA, kai jis yra žemas. Projektuodami grandines kartais turime sukurti savo srovės šaltinio ir srovės kriauklių grandines. Ankstesnėje pamokoje mes sukūrėme įtampos valdomą srovės šaltinio grandinę naudodami bendrą op-amp ir MOSFET, kurie gali būti naudojami srovei gauti į apkrovą, tačiau kai kuriais atvejais vietoj šaltinio srovės mums reikės dabartinės kriauklės parinkties.

Taigi šioje pamokoje sužinosime, kaip sukurti įtampos valdomą pastovios srovės kriauklės grandinę. Įtampos valdoma pastovios srovės kriauklės grandinė, kaip rodo pavadinimas, valdo per ją nuleistos srovės kiekį pagal taikomą įtampą. Prieš tęsdami grandinės statybą, supraskime apie nuolatinės srovės kriauklės grandinę.

Kas yra nuolatinės srovės kriauklės grandinė?

Nuolatinės srovės kriauklės grandinė iš tikrųjų nuleidžia srovę, neatsižvelgiant į atsparumą apkrovai, kol nepakinta įėjimo įtampa. Grandinei su 1 omo varža, maitinama naudojant 1V įėjimą, pastovi srovė yra 1A pagal omų įstatymą. Bet jei Ohmo įstatymas nusprendžia, kiek srovės teka per grandinę, tai kam mums reikia pastovios srovės šaltinio ir srovės kriauklės grandinės?

Kaip matote iš aukščiau esančio paveikslėlio, srovės šaltinio grandinė teikia srovę, kad valdytų apkrovą. Priimamos srovės apkrovos dydį nuspręs srovės šaltinio grandinė, nes ji veikia kaip maitinimo šaltinis. Panašiai dabartinė kriauklės grandinė veikia kaip įžeminimas, vėl gaunamos srovės kiekį valdys srovės kriauklės grandinė. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad šaltinio grandinė turi šaltiniui (tiekti) pakankamai srovės į apkrovą, o kriauklės grandinė turi tiesiog apriboti srovę per grandinę.

Valdoma įtampa valdoma srovė, naudojant „Op-Amp“

Įtampos valdoma nuolatinės srovės kriauklės grandinė veikia lygiai taip pat, kaip ir įtampos valdomos srovės šaltinio grandinė, kurią mes pastatėme anksčiau.

Srovės kriauklės grandinei keičiamas op-amp jungtis, tai yra neigiamas įėjimas yra prijungtas prie šunto rezistoriaus. Tai suteiks reikiamą neigiamą grįžtamąjį ryšį op-amp. Tada mes turime PNP tranzistorių, sujungtą per Op-amp išvestį, kad op-amp išvesties kaištis galėtų valdyti PNP tranzistorių. Visada atminkite, kad „Op-Amp“ stengsis, kad tiek įėjimų (teigiamų, tiek neigiamų) įtampa būtų vienoda.

Tarkime, kad 1 V įvestis yra suteikiama teigiamam op-amp stiprintuvui. Dabar „Op-amp“ bandys padaryti kitą neigiamą įvestį taip pat kaip 1 V. Bet kaip tai galima padaryti? Op-amp išvestis įjungs tranzistorių taip, kad kitas įėjimas gautų 1 V iš mūsų Vsupply.

Šunto rezistorius sukurs kritimo įtampą pagal omų įstatymą, V = IR. Todėl 1A srovės srauto per tranzistorių sukurs 1V kritimo įtampą. PNP tranzistorius panardins šį 1A srovę, o op-ampas naudos šį įtampos kritimą ir gaus norimą 1V grįžtamąjį ryšį. Tokiu būdu pakeitus įėjimo įtampą bus valdoma bazė, taip pat srovė per šunto rezistorių. Dabar pristatykime apkrovą, kurią reikia valdyti, į mūsų grandinę.

Kaip matote, mes jau suprojektavome įtampos valdomas srovės kriauklių grandines naudodami „Op-Amp“. Tačiau praktiniam demonstravimui naudokime potenciometrą, užuot naudoję RPS kintama įtampa Vin. Mes jau žinome, kad žemiau pateiktas potenciometras veikia kaip potencialų daliklis, užtikrinantis kintamą įtampą nuo 0 V iki V tiekimo (+).

Dabar sukursime grandinę ir patikrinsime, kaip ji veikia.

Statyba

Kaip ir ankstesnė mokymo programa, mes naudosime „LM358“, nes ji yra labai pigi, lengvai randama ir plačiai prieinama. Tačiau jis turi du op-amp kanalus vienoje pakuotėje, bet mums reikia tik vieno. Anksčiau mes sukūrėme daugybę LM358 pagrįstų grandinių, kurias taip pat galite patikrinti. Žemiau pateiktame paveikslėlyje pateikiama LM358 kaiščių schemos apžvalga.

Toliau mums reikia PNP tranzistoriaus, šiam tikslui naudojamas BD140. Kiti tranzistoriai taip pat veiks, tačiau šilumos išsklaidymas yra problema. Todėl „Transistor“ pakete turi būti galimybė prijungti papildomą šilumos kriauklę. BD140 kištukas rodomas žemiau esančiame paveikslėlyje -

Kitas svarbus komponentas yra „Shunt Resistor“. Laikykimės šio projekto 47ohmų 2 vatų rezistoriaus. Išsamūs reikalingi komponentai aprašyti žemiau esančiame sąraše.

„Op-amp“ (LM358)
PNP tranzistorius (BD140)
Šunto rezistorius (47 omai)
1k rezistorius
10k rezistorius
Maitinimo šaltinis (12V)
50k potenciometras
Duonos lenta ir papildomi jungiamieji laidai

Veikia įtampos valdomos srovės kriauklės grandinė

Grandinė yra sukonstruota paprastoje duonos lentoje, kad būtų galima išbandyti, kaip matote žemiau esančiame paveikslėlyje. Norint išbandyti pastovios srovės įrenginį, skirtingi rezistoriai naudojami kaip varžinė apkrova.

Įėjimo įtampa keičiama naudojant potenciometrą, o srovės pokyčiai atsispindi apkrovoje. Kaip matyti žemiau esančiame paveikslėlyje, apkrova nuleidžia 0,16A srovę. Taip pat galite patikrinti išsamų veikimą vaizdo įraše, susietame šio puslapio apačioje. Bet kas tiksliai vyksta grandinės viduje?

Kaip jau buvo aptarta anksčiau, 8 V įvesties metu, stiprintuvas sumažins 8 V įtampos šunto rezistoriaus įtampą savo grįžtamojo ryšio kaište. Op-amp išvestis įjungs tranzistorių, kol šunto rezistorius sukels 8 V kritimą.

Pagal Ohmo įstatymą, rezistorius 8V sumažės tik tada, kai srovės srautas bus 170mA (.17A). Taip yra todėl, kad įtampa = srovė x varža. Todėl 8V = 0,17A x 47 omai. Šiuo atveju prijungta varžinė apkrova, kuri yra nuosekliai, kaip parodyta schemoje, taip pat prisidės prie srovės srauto. Op-amp įjungs tranzistorių ir tiek pat srovės bus nuleista ant žemės kaip ir šunto rezistorius.

Dabar, jei įtampa yra fiksuota, nepaisant to, kokia varžinė apkrova yra prijungta, srovės srautas bus toks pats, priešingu atveju įtampa per op-amp nebus tokia pati kaip įėjimo įtampa.

Taigi mes galime pasakyti, kad srovė per apkrovą (srovė yra nuskandinta) yra lygi srovei per tranzistorių, kuri taip pat lygi srovei per šunto rezistorių. Taigi, pertvarkydami aukščiau pateiktą lygtį, Srovės kriauklė pagal apkrovą = įtampos kritimas / pasipriešinimas šuntui.

Kaip jau buvo aptarta anksčiau, įtampos kritimas bus toks pats kaip įėjimo įtampa visoje op-amp. Todėl, Srovės kriauklė pagal apkrovą = Įėjimo įtampa / Šunto varža.

Pakeitus įėjimo įtampą, pasikeis ir srovės kriauklė per apkrovą.

Dizaino patobulinimai

Jei šilumos išsklaidymas yra didesnis, padidinkite šunto rezistoriaus galią. Parinkimui šunto rezistorius, galingumo R _W = aš ² R gali būti naudojamas, kai R _W yra rezistorius, galią ir aš yra ne daugiau kaip srovė ir R yra šunto rezistorius vertė.
LM358 turi du op-amperus vienoje pakuotėje. Be to, daugelyje op-amp IC yra du op-amperai vienoje pakuotėje. Jei įėjimo įtampa yra per maža, galima naudoti antrąjį op-amp, kad sustiprintumėte įėjimo įtampą, jei reikia.