Что такое делитель напряжения. Как работает делитель напряжения. Как рассчитать делитель напряжения. Где применяются делители напряжения. Какие бывают виды делителей напряжения.
Что такое делитель напряжения и как он работает
Делитель напряжения — это простая электрическая цепь, которая позволяет получить меньшее выходное напряжение из большего входного. Принцип работы делителя напряжения основан на распределении напряжения между последовательно соединенными резисторами.
Простейший делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов R1 и R2. Входное напряжение Uвх подается на всю цепочку, а выходное напряжение Uвых снимается с резистора R2.
Как работает делитель напряжения? Согласно закону Ома, падение напряжения на каждом резисторе пропорционально его сопротивлению. Поэтому выходное напряжение Uвых будет меньше входного Uвх и будет зависеть от соотношения сопротивлений R1 и R2.
Расчет делителя напряжения
Для расчета делителя напряжения используется следующая формула:
Uвых = Uвх * R2 / (R1 + R2)
Где: Uвых — выходное напряжение Uвх — входное напряжение R1, R2 — сопротивления резисторов
Пример расчета: Допустим, у нас есть делитель с R1 = 1 кОм, R2 = 2 кОм и Uвх = 12 В. Тогда:
Uвых = 12 В * 2 кОм / (1 кОм + 2 кОм) = 8 В
То есть на выходе делителя мы получим напряжение 8 В.
Виды делителей напряжения
Существует несколько основных видов делителей напряжения:
- Резистивный делитель — состоит из резисторов
- Емкостный делитель — использует конденсаторы
- Индуктивный делитель — на основе катушек индуктивности
- Комбинированный делитель — сочетает различные элементы
Резистивный делитель является наиболее простым и распространенным. Емкостные и индуктивные делители применяются в цепях переменного тока.
Применение делителей напряжения
Где используются делители напряжения? Основные области применения:
- Понижение напряжения для питания различных устройств
- Создание опорных напряжений
- Измерение напряжений
- Регулировка громкости в аудиотехнике
- Смещение рабочей точки транзисторов
- Формирование входных сигналов для АЦП
Делители напряжения широко применяются в электронике, электротехнике, измерительной технике и других областях.
Особенности расчета делителей напряжения
При расчете реальных делителей напряжения нужно учитывать ряд важных моментов:
- Влияние нагрузки. Подключение нагрузки изменяет выходное напряжение делителя.
- Мощность резисторов. Необходимо выбирать резисторы с соответствующей мощностью рассеивания.
- Температурная стабильность. Желательно использовать резисторы с малым ТКС.
- Точность. Для повышения точности применяют прецизионные резисторы.
- Паразитные емкости. На высоких частотах нужно учитывать емкости монтажа.
Правильный учет этих факторов позволяет создать надежный и стабильный делитель напряжения.
Правило 10% при проектировании делителей напряжения
При проектировании делителей напряжения часто применяется так называемое «правило 10%». Что оно означает?
Согласно этому правилу, ток через делитель напряжения должен быть примерно в 10 раз больше тока нагрузки. То есть:
Iделителя = 10 * Iнагрузки
Это позволяет минимизировать влияние нагрузки на выходное напряжение делителя. При этом через сам делитель протекает небольшой «паразитный» ток, который называется током утечки.
Пример расчета по правилу 10%:
- Ток нагрузки: 1 мА
- Ток делителя: 10 мА
- Входное напряжение: 12 В
- Выходное напряжение: 5 В
Рассчитаем сопротивления резисторов:
R1 = (12 В — 5 В) / 10 мА = 700 Ом R2 = 5 В / 10 мА = 500 Ом
Такой подход обеспечивает стабильную работу делителя напряжения под нагрузкой.
Делители напряжения на переменных резисторах
Особый интерес представляют делители напряжения на основе переменных резисторов (потенциометров). Как они работают?
Потенциометр представляет собой резистор с подвижным контактом. При вращении ручки потенциометра изменяется соотношение сопротивлений между крайними и средним выводами.
Это позволяет плавно регулировать выходное напряжение делителя. Такие делители широко применяются для регулировки громкости звука, яркости подсветки и в других случаях, когда нужна плавная регулировка.
Основные типы потенциометров для делителей напряжения:
- Линейные — сопротивление меняется пропорционально углу поворота
- Логарифмические — для регулировки громкости звука
- Многооборотные — для точной настройки
Делитель напряжения — Основы электроники
Делитель напряжения это цепь или схема соединения резисторов, применяемая для получения разных напряжений от одного источника питания.
Рассмотрим цепь из двух последовательно соединенных резисторов с разными сопротивлениями (рис. 1).
Рисунок 1. Последовательная цепь есть простейший делитель напряжения.
Согласно закону Ома если приложить к такой цепи напряжение, то падение напряжения на этих резисторах будет тоже разным.
UR1=I*R1;
UR2=I*R2.
Схема, изображенная на рисунке 1, и есть простейший делитель напряжения на резисторах. Обычно делитель напряжения изображают, как это показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Классическая схема делителя напряжения.
Для примера разберем простейший делитель напряжения, изображенный на рисунке 2. В нем R1 = 2 кОм, R2 = 1 кОм и напряжение источника питания, оно же и есть входное напряжения делителя Uвх = 30 вольт.
Напряжение в точке А равно полному напряжению источника, т. е. 30 вольт. Напряжение Uвых, то есть в точке В равно напряжению на R2.Определим напряжение Uвых.
Общий ток в цепи равен:
(1)
Для нашего примера I=30 В/ (1 кОм + 2 кОм) = 0,01 А = 10 мА.
Напряжение на R2 будет равно:
(2)
Для нашего примера UR2 = 0,01 А*1000 Ом = 10 В.
Выходное напряжение можно вычислить вторым способом, подставив в выражение (2) значение тока (1), тогда получим:
(3)
UR2 = 30 В*1 кОм/(1 кОм + 2 кОм) = 10 В.
Второй способ применим для любого делителя напряжения, состоящего из двух и более резисторов, включенных последовательно. Напряжение в любой точке схемы можно вычислить с помощью калькулятора за один прием, минуя вычисление тока.
Делитель напряжения из двух последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями
Если делитель напряжения состоит из двух одинаковых резисторов, то приложенное напряжение делится на них пополам.
Uвых = Uвх/2
Делитель напряжения из трех последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями
На рисунке 3 изображен делитель напряжения, состоящий из трех одинаковых резисторов сопротивлением в 1 кОм каждый. Вычислим напряжение в точках А и В относительно точки Е.
Рисунок 3. Делитель напряжения из трех резисторов.
Общее сопротивление R= R1+R2+R3 = 1 кОм + 1 кОм + 1 кОм = 3 кОм
Напряжение в точке А относительно точки Е будет равно:
Тгда Ua-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*1 кОм = 10 В.
Напряжение в точке В относительно точки Е будет равно:
Тгда Ub-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*(1 кОм + 1 кОм) = 20 В.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Похожие материалы:
Добавить комментарий
Делитель напряжения: теория и принцип действия
Делитель напряжения позволяет получить меньшее напряжение из большего, напряжение может быть как постоянным, так и переменным.
Рис. 1. Схема простейшего делителя напряжения
Простейшая схема делителя напряжения содержит минимум два сопротивления. Если величины сопротивлений одинаковы, то согласно закону Ома, на выходе делителя будет получено напряжение, в два раза меньшее, чем на входе, так как падение напряжений на резисторах будет одинаковым. Для других случаев величина падения напряжений на резисторах делителя определяется по формулам
UR1 = I*R1; UR2 = I*R2 (1)
где UR1, UR2 — падения напряжения на резисторах R1 и R2 соответственно, I — ток в цепи. В схемах делителей выходное напряжение обычно снимают с нижнего по схеме резистора.
Сумма падений напряжений UR1, UR2 на резисторах равна напряжению источника питания. Ток в цепи будет равен напряжению источника питания, делённому на сумму сопротивлений резисторов R1 и R2:
I = Uпит / (R1 + R2) (2)
Рассмотрим практическую схему делителя постоянного напряжения (рис.
2)
Рис. 2. Делитель постоянного напряжения.
Ток, протекающий в этой схеме, согласно формуле (2) будет равен
I = 10 / (10000+40000) = 0,0002 А = 0,2 мА.
Тогда согласно формуле (1) падение напряжения на резисторах делителя напряжения будет равно:
UR1 = 0,0002*10000 = 2 В;
UR2 = 0,0002*40000 = 8 В.
Если из формулы (1) вывести ток:
I = UR1 / R1 (3)
И подставить его значение в формулу (2), то получится универсальная формула для расчёта делителя напряжения:
UR1 / R1 = Uпит / (R1 + R2)
Откуда
UR1 = Uпит * R1 / (R1 + R2) (4)
Подставляя значения напряжения и сопротивлений в формулу (4), получим величину напряжения на резисторе R1:
UR1 = 10 * 10000 / (10000+40000) = 2 В,
и на резисторе R2:
UR2 = 10 * 40000 / (10000+40000) = 8 В.
Делитель напряжения с реактивными элементами в цепи переменного тока
В вышеприведённой схеме делителя напряжения (рис.
2) были использованы активные элементы — резисторы, и питание схемы осуществлялось постоянным напряжением (хотя схему можно питать и переменным током). Делитель напряжения может содержать так же и реактивные компоненты (конденсаторы, катушки индуктивности), но в этом случае для нормальной работы потребуется питание синусоидальным током (рис. 3).
Рис. 3. Ёмкостный делитель напряжения в цепи переменного тока.
Изображённый на рисунке 3 ёмкостный делитель напряжения работает аналогично резистивному делителю, но рассчитывается несколько иначе, поскольку реактивное сопротивление конденсаторов обратно пропорционально их ёмкости:
Rc = 1/(2 * π * f * C)
Здесь Rc — реактивное сопротивление конденсатора;
π — число Пи = 3,14159…;
f — частота синусоидального напряжения, Гц;
C — ёмкость конденсатора, Фарад.
То есть чем больше ёмкость конденсатора, тем меньше его сопротивление, и следовательно в схеме делителя напряжения на конденсаторе с большей ёмкостью падение напряжения будет меньше, чем на конденсаторе с меньшей ёмкостью.
Следовательно, формула (4) для ёмкостного делителя напряжения примет следующий вид:
UС1 = Uпит * С2 / (С1 + С2) (5)
UС1 = 10 * 40*10-9 / (10*10-9+40*10-9) = 8 В,
UС2 = 10 * 10*10-9 / (10*10-9+40*10-9) = 2 В.
Индуктивный делитель напряжения (рис. 4.) так же как и ёмкостный требует для своей работы синусоидальное питающее напряжение.
Рис. 4. Индуктивный делитель напряжения в цепи переменного тока.
Поскольку реактивное сопротивление катушки индуктивности в цепи переменного тока пропорционально номиналу катушки:
RL = 2 * π * f * L
Здесь Rc — реактивное сопротивление катушки индуктивности;
π — число Пи = 3,14159…;
f — частота синусоидального напряжения, Гц;
L — индуктивность катушки, Генри.
То следовательно и формула для расчёта индуктивного делителя напряжения будет точно такой же, как и формула для расчёта резистивного делителя напряжения (4), где вместо сопротивлений будут использоваться индуктивности:
UL1 = Uпит * L1 / (L1 + L2) (6)
Подставив в эту формулу параметры элементов из рисунка 4, получим:
UL1 = 10 * 10*10-6 / (10*10-6+40*10-6) = 2 В,
UL2 = 10 * 40*10-6 / (10*10-6+40*10-6) = 8 В.
В заключении следует отметить, что во всех расчётах величина нагрузки была принята равной бесконечности, поэтому полученные значения верны при работе рассмотренных делителей на сопротивление нагрузки, во много раз большее, чем величина собственных сопротивлений.
BACK
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- ЭТО ЛОВУШКА!
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Драйвер двигателя SparkFun Qwiic
В наличии РОБ-15451
$19.50
2
Избранное Любимый 30
Список желаний
Смоль Масштаб
В наличии SPX-19014
14,95 $
Избранное Любимый 1
Список желаний
МИКРОЭ RS485 3 Нажмите
Нет в наличии DEV-20211
19,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
МИКРОЭ РТК 6 Нажмите
Нет в наличии DEV-20354
20,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Как вывести на рынок свою лучшую идею продукта
14 июля 2021 г.
Ознакомьтесь с первым из серии гостевых блогов со статьями Джона Тила из Predictable Designs.
Избранное Любимый 0
Доктор Марк Дин и персональный компьютер
21 февраля 2023 г.
Ученый-компьютерщик и инженер Марк Дин помог разработать несколько основных технологий, в том числе системную шину промышленной стандартной архитектуры, цветной монитор для ПК и первый гигагерцовый чип. Узнайте больше о его истории работы с IBM и его прорывах в компьютерной инженерии здесь!
Избранное Любимый 2
Руководство по подключению Qwiic pHAT для Raspberry Pi
23 мая 2019 г.
Начните взаимодействие плат с поддержкой Qwiic с Raspberry Pi. Qwiic pHAT соединяет шину I2C (GND, 3,3 В, SDA и SCL) на Raspberry Pi с набором разъемов Qwiic.Избранное Любимый 2
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
Как работают делители напряжения.
Основы схемДелитель напряжения — это простая схема, которая может уменьшать напряжение. Он распределяет входное напряжение между компонентами схемы. Лучшим примером делителя напряжения являются два последовательно соединенных резистора, при этом входное напряжение прикладывается к паре резисторов, а выходное напряжение берется из точки между ними. Он используется для получения различных уровней напряжения от общего источника напряжения, но с одинаковым током для всех компонентов в последовательной цепи.
Падение напряжения и входное напряжение
Падение напряжения на резисторе R2 — это выходное напряжение, а также напряжение, разделенное по цепи. Делитель напряжения относительно земли создается путем последовательного соединения двух резисторов. Входное напряжение прикладывается к последовательным сопротивлениям R 1 и R 2 , а выходное напряжение представляет собой напряжение к R 2 .
Отсюда следует, что одной и той же величине электрического тока, протекающего через каждый резистивный элемент цепи, деваться больше некуда. Таким образом обеспечивается падение напряжения IxR на каждом резистивном элементе.
Имея напряжение питания, мы можем применить закон Кирхгофа для напряжения и закон Ома, чтобы найти падение напряжения на каждом резисторе, полученное с точки зрения общего тока, протекающего через них.
Используя KVL (закон напряжения Кирхгофа),
Используя Закон Ома,
Используя два приведенных выше уравнения, вы получите:
Уравнения делителя напряжения
9001 0 В делителе напряжения выходное напряжение всегда масштабируется вниз входное напряжение и ток, протекающий через последовательную сеть, которые можно рассчитать с помощью закона Ома, I = V/R. Поскольку ток общий для обоих резисторов, токи через них равны. Мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R 2 используя это уравнение:Из приведенного выше уравнения можно найти падение напряжения на резисторе R 2 :
Аналогичным образом, для резистора R 1 можно использовать уравнение:
Затем вычислить падение напряжения между R1:
Пример задачи
Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе и какой ток будет течь через резистор 30 Ом, соединенный последовательно с резистором 50 Ом, когда напряжение питания на последовательной комбинации составляет 10 вольт постоянного тока.
Расчет сопротивления
Рассчитайте общее сопротивление в цепи и просто сложите все это, так как резисторы соединены последовательно.
Общее сопротивление позволит вам рассчитать ток, протекающий через резисторы.
С помощью приведенных выше уравнений можно рассчитать падение напряжения на резисторах.
Делитель напряжения и правило 10%При создании делителя напряжения для конкретной нагрузки необходимо знать напряжение, которое вы будете подавать, и сопротивление нагрузки. Делитель напряжения должен иметь только 10% тока сброса — ток, непрерывно потребляемый от источника напряжения, чтобы уменьшить влияние изменений нагрузки или обеспечить падение напряжения на резисторе. Это означает, что ток, проходящий через нагрузку, в десять раз превышает ток, проходящий через нижнюю часть делителя напряжения на землю.
Например:
Требование к этому делителю напряжения состоит в том, чтобы подавать на нагрузку напряжение 25 В и ток 910 мА от источника с напряжением 100 В.
Расчет R1 и R2
Определите размер резистора, используемого в цепи делителя напряжения, используя эмпирическое правило 10%. Ток в резисторе делителя должен составлять примерно 10% от тока нагрузки. Этот ток, который не протекает ни через одно из нагрузочных устройств, называется током отвода.
Сначала определите требования к нагрузке и доступный источник напряжения.
Затем определите ток утечки, применив правило 10%.
Получив ток сброса, теперь можно рассчитать сопротивление сброса через R1.
Затем определите общий ток, добавив нагрузку и ток утечки.
Из вычисленных значений теперь можно найти значение R2.
Теперь вы можете перерисовать схему делителя напряжения, следуя правилу 10%.
На первом рисунке обратите внимание, что значение сопротивления параллельной сети всегда меньше, чем значение наименьшего резистора в сети, поскольку нагрузка, подключенная между точкой B и землей, образует параллельную сеть нагрузки и резистора R1.
