বিদ্যুৎ উৎস

চিত্র ১: একটি আদর্শ বিদ্যুত উৎসI, যার চালক রোধ, R, এবং একটা বিভব V

একটি বিদ্যুৎ উৎস হলো একটি বৈদ্যুতিক বা ইলেকট্রনিক যন্ত্র যা সরবরাহ করে বা শোষণ করে বৈদ্যুতিক প্রবাহ। একটি বিদ্যুৎ উৎস হলো বিভব উৎসের বিপরীত জোড়া। ধ্রুবক বিদ্যুৎ সিংক শব্দটি মাঝে মাঝে ব্যবহার করা হয় ঋণাত্নক বিভব উৎস দিয়ে চলা উৎসের ক্ষেত্রে। চিত্র ১-এ আমরা দেখছি একটি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎস সাথে একটি চালক রোধের লোড।

আদর্শ বিদ্যুৎ উৎস

বর্তনী তত্ত্বে, একটি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎস হলো একটি বর্তনী উপাদান যেখানে এর মধ্যকার বিদ্যুত প্রবাহ বিভবের প্রভাব থেকে মুক্ত। এটা একটি গাণিতিক মডেল, যেখনে আসল যন্ত্র শুধুমাত্র অংশ নেয়। যদি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎসের বিদ্যুতকে অন্য কোন চলক দিয়ে নির্দিষ্ট করা না যায় তবে এটাকে স্বাধীন বিদ্যুৎ উৎস বলা যেতে পারে।বিপরীতভাবে, যদি একটি বিদ্যুৎ উৎসের বিদ্যুত মাপা যায় বর্তনীর অন্য কোন বিভব বা বিদ্যুৎ দিয়ে, তবে তাকে নির্ভরশীল বা নিয়ন্ত্রিত বিদ্যুৎ উৎস বলা যায়। এসব উৎসে প্রতীক সমূহ চিত্র ২-এ দেখা যায়ঃ

বিভব উৎস	বিদ্যুৎ উৎস
নিয়ন্ত্রিত বিভব উৎস	নিয়ন্ত্রিত বিদ্যুৎ উৎস
কোষের ব্যাটারী	একক কোষ

চিত্র ২: উৎসের প্রতীকসমূহ

একটি স্বাধীন বিদ্যুৎ উৎস সাথে শূণ্য বিদ্যুৎ হলো একটি আদর্শ খোলা বর্তনীর সমতুল্য।এই কারণে,একটি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎসের অন্তঃস্থ রোধ অসীম।আদর্শ বিদ্যুৎ উৎসের মাঝে বিভব সম্পূর্ণভাবে নির্ণয় করা যায় এর সাথে সংযুক্ত বর্তনীর মাধ্যমে।যখন একটি শর্ট সার্কিটের সাথে সংযুক্ত করা হয়, তখন শুন্য বিভব এবং এভাবে শূণ্য বৈদ্যুতিক ক্ষমতা থাকে।যখন একটি লোড রোধের সাথে যুক্ত করা হয়, উৎসের বিভব অসীম হয়ে যায় সাথে লোড রোধও অসীমের দিকে(একটা খোলা বর্তনী) ধাবিত হয়।এভাবে একটি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎস, যদি বাস্তবে থাকে থাকে, অসীম বৈদ্যুতিক ক্ষমতা সরবরাহ করতে পারে এবং শক্তির এক অফুরন্ত ভান্ডার হিসেবে উপস্থিত হয়।

কোন বিদ্যুৎ উৎসই আদর্শ না বাস্তবে (কোন অসীম শক্তির উৎস বিদ্যমান নেই) এবং সবগুলোর সসীম অন্তঃস্থ রোধ থাকে (কোনটাই অফুরন্ত বিভবের সরবরাহ দেয় না)।যাইহোক,একটি অশূণ্য রোধকে একটি আদর্শ বিদ্যুৎ উৎসের সমান্তরালে রেখে (নর্টনের সমমানের বর্তনী) বাস্তব বিদ্যুৎ উৎসের অন্তঃস্থ রোধের বর্তনী বিশ্লেষণে কার্যকরী মডেল হিসেবে উপস্থাপন করা যায়।একটি আদর্শ অশূণ্য বিদ্যুৎ উৎসের সাথে একটি আদর্শ খোলা বর্তনীর সংযোগ কোন বাস্তবের অনুধাবনযোগ্য ব্যবস্থা সৃষ্টি করে না।

সাধারণ ট্রানজিস্টর বিদ্যুৎ উৎস

সাধারণ ধ্রুবক বিদ্যুৎ উৎস(সিসিএস)

উপরের চিত্রটি দেখাচ্ছে একটি সাধারণ ধ্রুবক বিদ্যুৎ উৎস(সিসিএস)। DZ1 হলো জেনার ডায়োড , এটি যখন বিপরীত ঝোঁকে থাকে (চিত্রে যেভাবে দেখানো হয়েছে)তাঁর একটি ধ্রুবক বিভব উৎস পতন থাকে যা এতে বয়ে চলা বিদ্যুৎ-এর ওপর কোন প্রকার নির্ভর করে না।এভাবে, যতক্ষণ জেনার বিদ্যুৎ (I_Z) একটা নির্দিষ্ট মাত্রার ওপরে থাকবে( বলা হয় হোল্ডিং বিদ্যুৎ প্রবাহ), জেনার ডায়োড-এর মাঝে বিভব (V_Z) ধ্রুবক থাকে।রোধ R1 সরবরাহ করে জেনার বিদ্যুৎ এবং এন পি এন ট্রানজিস্টরের (Q1) বেইজ বিদ্যুৎ (I_B)। ধ্রুবক জেনার বিভব বেইজ Q1 এবং এমিটার রোধ R2 মাঝে প্রয়োগ করা হয়।কার্যকর বর্তনীটা থাকে নিম্ন রূপে:

R2 আড়াআড়িতে বিভব (V_R2) দেয়া আছে V_Z - V_BE, যেখানে V_BE হলো Q1-এর বেইজ-ইমিটার বিভব পতন। Q1-এর ইমিটার বিদ্যুৎ যা একই সাথে R2-এর মাঝের বিদ্যুৎ দেয়া আছে এভাবে

$I_{R2}(=I_{E})={\frac {V_{R2}}{R2}}={\frac {V_{Z}-V_{BE}}{R2}}$

যেহেতু V_Z হলো ধ্রুবক এবং V_BE হলো প্রায় ধ্রুবকই একটা নির্দিষ্ট তাপমাত্রার জন্য, এটা ধরা যায় V_R2 হলো ধ্রুবক এবং তাই I_E হলো ধ্রুবক। ট্রানজিস্টরের কর্মকান্ডের ফলে, ইমিটার বিদ্যুৎ I_Eট্রানজিস্টরের কালেকটর বিদ্যুৎ I_C প্রায় সমান। এভাবে লোড বিদ্যুৎ ধ্রুবক থাকে (প্রাথমিক প্রভাবের ফলে ট্রানজিস্টরের আউটপুট রোধকে বাদ রেখে) এবং বর্তনী একটি স্থির বিদ্যুৎ উৎস হিসেবে কাজ করে।যতক্ষণ তাপমাত্রা সহগ ধ্রুবক থাকে (বা খুব বেশি পরিবর্তিত হয় না), লোড বিদ্যুৎ তখন সরবরাহ বিভব R1 এবং টানজিস্টরের গেইন থেকে স্বাধীন থাকে। R2 লোড বিদ্যুৎকে যে কোন প্রত্যাশিত মানে থাকতে দেয় এবং নির্ণয় করা হয়

$R2={\frac {V_{Z}-V_{BE}}{I_{R2}}}$

or

$R2={\frac {V_{Z}-0.65}{I_{R2}}}$,

যেহেতু V_BE হলো সাধারণভাবে 0.65 V একটি সিলিকনের যন্ত্রের জন্য

(I_R2 হলো একই সাথে ইমিটার বিদ্যুৎ এবং এটাকে ধারণা করা কালেক্টর বা প্রয়োজনীয় লোড বিদ্যুতের মতো, (যেখানে h_FE ভালোই বড় থাকে)। রোধR₁ হলো রোধ R1-এর যার নির্ণয় করা যায় এভাবে

$R_{1}={\frac {V_{S}-V_{Z}}{I_{Z}+K\cdot I_{B}}}$

যেখানে K = ১.২ থেকে ২ (এজন্য R₁ হলো ভালো রকমের কম মানে পর্যাপ্ত পরিমাণে I_B সরবরাহ করার জন্য),

$I_{B}={\frac {I_{C}(=I_{E}=I_{R2})}{h_{FE(min)}}}$

এবং h_FE(min) হলো সর্বনিম্ন মানের গ্রহণযোগ্য বিদ্যুতের গেইন একটা নির্দিষ্ট প্রকারের ব্যবহার করা ট্রানজিস্টরের জন্য

ইন্ট্রিগ্রেটেড বর্তনীর একটা আরও সাধারণ বিদ্যুৎ উৎস হলো বিদ্যুত আয়না।

সাধারণ ট্রানজিস্টর বিদ্যুৎ উৎস সাথে ডায়োড

চিত্র: সাধারণ ধ্রুবক বিদ্যুৎ উৎস সাথে ডায়োড

তাপমাত্রার পরিবর্তন বর্তনীর মাধ্যমে সরবরাহ করা আউটপুট বিদ্যুতকে পরিবর্তিত করতে পারে যা উপরের চিত্রে দেখানো আছে কারণ V_BE হলো তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীল।তাপমাত্রার নির্ভরশীলতা ওপরের দেওয়া চিত্রের মাধ্যমে দেখা যেতে পারে যেখানে থাকবে একটি আদর্শ ডায়োড D (ট্রানজিস্টরের মতো একই পদার্থে তৈরি) জেনার ডায়োডের সাথে সিরিজে যা চিত্রের বামে দেখা যাচ্ছে।ডায়োডে বিভব পতন (V_D) V_BEকে অনুসরণ করে পরিবর্তিত হয় তাপমাত্রার কারণে এবং এভাবে গুরুত্বপূর্নভাবে তাপমাত্রার ওপর নির্ভরশীলতার বিপরীত প্রতিক্রিয়া দেখায়।

রোধ R₂ এখন নির্ণয় করা যাবে এভাবে $R_{2}={\frac {V_{Z}+V_{D}-V_{BE}}{I_{R2}}}$

যেহেতু V_D = V_BE = ০.৬৫ V,

$R_{2}={\frac {V_{Z}}{I_{R2}}}$

(বাস্তবে V_D কখনোই V_BE -এর মতো পুরোপুরি সমান না এবং তাই এটা শুধু মাত্র বাদ দেয় V_BE তে পরিবর্তন এটাকে পুরো বাদ দেওয়ার থেকে)

R₁ নির্ণয় করা যায় এভাবে $R_{1}={\frac {V_{S}-V_{Z}-V_{D}}{I_{Z}+K\cdot I_{B}}}$

এই পদ্ধতি জেনার ডায়োডের জন্য সবচেয়ে বেশি কার্যকর যা 5.6 V বা আরও বেশি মানের।

সরল ট্রানজিস্টর বিদ্যুৎ উৎস সাথে লেড

চিত্র: সাধারণ ধ্রুবক বিদ্যুৎ উৎসের সাথে জেনার ডায়োডের পরিবর্তে লেড

আরেকটা পদ্ধতি হলো জেনার ডায়োডের পরিবর্তে লেড LED1 ব্যবহার করা যা উপরের চিত্রে দেখানো হয়েছে ।লেডের বিভব পতন (V_D) এখন ব্যবহার করা হবে ধ্রুবক বিভবকে নির্ণয় করার জন্য এবং সাথে অনুসরণের অতিরিক্ত সুবিধা V_BE পরিবর্তিত হয় তাপমাত্রার কারণে। R₂ নির্ণয় করা যায় এভাবে

$R_{2}={\frac {V_{D}-V_{BE}}{I_{R2}}}$

এবং R₁ এভাবে

$R_{1}={\frac {V_{S}-V_{D}}{I_{D}+K\cdot I_{B}}}$, যেখানে I_D হলো লেড বিদ্যুৎ প্রবাহ।

আরও পড়ুন

• "Current Sources & Voltage References" Linden T. Harrison; Publ. Elsevier-Newnes 2005; 608-pages; আইএসবিএন ০-৭৫০৬-৭৭৫২-X

বহিঃসংযোগ

• Current Regulators; Electrical Engineering Training Series ওয়েব্যাক মেশিনে আর্কাইভকৃত ২৭ মে ২০১১ তারিখে
• 4QD-TEC: Electronics Circuits Reference Archive
• Differential amplifiers and current sources
• Article about current sources on ESP