Электронный делитель напряжения. Делитель напряжения: принцип работы, расчет и применение в электронике

Что такое делитель напряжения. Как работает резистивный делитель напряжения. Как рассчитать номиналы резисторов для делителя. Где применяются делители напряжения в электронике. Какие бывают типы делителей напряжения.

Что такое делитель напряжения и как он работает

Делитель напряжения — это простая электрическая цепь, позволяющая получить на выходе напряжение меньше входного. Простейший делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов.

Принцип работы делителя напряжения основан на падении напряжения на резисторах при протекании через них тока. Входное напряжение делится между резисторами пропорционально их сопротивлениям.

Формула для расчета выходного напряжения делителя:

Uвых = Uвх * (R2 / (R1 + R2))

где:

• Uвых — выходное напряжение
• Uвх — входное напряжение
• R1 — сопротивление первого резистора
• R2 — сопротивление второго резистора

Расчет делителя напряжения

Для расчета номиналов резисторов делителя напряжения можно использовать следующие формулы:

R1 = (Uвх — Uвых) * 100 R2 = Uвых * 100

Здесь коэффициент 100 взят для удобства расчетов, чтобы получить значения сопротивлений в Омах. При необходимости его можно изменить.

Пример расчета делителя напряжения:

Допустим, нам нужно получить напряжение 5В из входного напряжения 12В.

R1 = (12 — 5) * 100 = 700 Ом R2 = 5 * 100 = 500 Ом

Округляем до ближайших стандартных номиналов: R1 = 680 Ом, R2 = 510 Ом.

Применение делителей напряжения в электронике

Делители напряжения широко используются в электронных схемах для различных целей:

• Снижение напряжения питания для микросхем и других компонентов
• Измерение напряжения с помощью АЦП микроконтроллера
• Смещение рабочей точки транзисторов и других активных элементов
• Формирование опорного напряжения
• Регулировка громкости в аудиотехнике
• Считывание показаний с аналоговых датчиков

Виды делителей напряжения

Помимо простейшего резистивного делителя существуют и другие типы делителей напряжения:

1. Емкостный делитель напряжения

Использует последовательно соединенные конденсаторы вместо резисторов. Применяется в высокочастотных схемах.

2. Индуктивный делитель напряжения

Состоит из катушек индуктивности. Используется в силовой электронике и трансформаторах.

3. Резистивно-емкостный делитель

Комбинирует резисторы и конденсаторы для получения частотно-зависимых характеристик.

4. Потенциометрический делитель

Использует переменный резистор (потенциометр) для регулировки выходного напряжения.

Преимущества и недостатки делителей напряжения

Делители напряжения обладают рядом достоинств и ограничений:

Преимущества:

• Простота конструкции
• Низкая стоимость
• Отсутствие активных компонентов
• Линейность характеристик

Недостатки:

• Низкий КПД из-за рассеивания мощности на резисторах
• Нестабильность выходного напряжения при изменении нагрузки
• Ограниченный диапазон входных напряжений
• Невозможность повышения напряжения

Особенности применения делителей напряжения

При использовании делителей напряжения следует учитывать некоторые важные моменты:

Влияние нагрузки

Подключение нагрузки к выходу делителя изменяет его характеристики. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем сильнее падает выходное напряжение.

Ток делителя

Для стабильной работы ток через делитель должен быть значительно больше тока нагрузки (обычно в 10 раз). Это приводит к дополнительному энергопотреблению.

Температурная зависимость

Сопротивление резисторов меняется с температурой, что влияет на выходное напряжение. Для точных применений используют резисторы с малым ТКС.

Точность резисторов

Для получения заданного выходного напряжения важно использовать резисторы с малым допуском (1% или меньше).

Альтернативы делителям напряжения

В некоторых случаях вместо делителей напряжения целесообразно использовать другие методы понижения напряжения:

• Линейные стабилизаторы напряжения
• Импульсные преобразователи напряжения (DC-DC конвертеры)
• Трансформаторы
• Преобразователи на переключаемых конденсаторах

Выбор конкретного решения зависит от требований к эффективности, стабильности, стоимости и других параметров.

Практические примеры использования делителей напряжения

Рассмотрим несколько типичных применений делителей напряжения в электронных схемах:

1. Измерение напряжения аккумулятора

Для измерения напряжения литиевого аккумулятора (3.7-4.2В) с помощью АЦП микроконтроллера, рассчитанного на максимальное входное напряжение 3.3В, можно использовать делитель напряжения.

R1 = 10 кОм, R2 = 20 кОм

Это обеспечит коэффициент деления 2/3, что позволит безопасно измерять напряжение аккумулятора во всем диапазоне.

2. Регулировка громкости

В аудиотехнике часто используют потенциометрический делитель напряжения для регулировки громкости. Типичное сопротивление потенциометра — 10-100 кОм.

3. Смещение рабочей точки транзистора

Для задания напряжения смещения на базе биполярного транзистора используют делитель напряжения. Например, для напряжения питания 12В и требуемого напряжения на базе 0.7В можно использовать:

R1 = 22 кОм, R2 = 1.5 кОм

Заключение

Делители напряжения — простые, но очень полезные элементы электронных схем. Понимание принципов их работы и особенностей применения позволяет эффективно использовать их в различных устройствах. При этом важно учитывать ограничения делителей и при необходимости применять альтернативные решения.

Делитель напряжения | Электронные печеньки

Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения — устройство, в котором входное и выходное напряжение связаны коэффициентом передачи. Делитель можно представить, как два участка цепи, называемые плечами, сумма напряжений на которых равна входному напряжению. Чаще всего делитель напряжения строится из двух резисторов. Такой делитель называют резисторным. Каждый резистор в таком делителе называют плечом. Плечо соединённое с землёй называют нижним, то что соединено с плюсом — верхним. Точка соединения двух резисторов называется средним плечом или средней точкой. Если говорить совсем упрощённо, то можно представить среднее плечо, как бассейн. Делитель напряжения позволяет нам управлять двумя «шлюзами», «сливая» напряжение в землю (уменьшая сопротивление нижнего плеча) или «подливая» напряжения в бассейн (уменьшая сопротивление верхнего плеча). Таким образом, делитель может использоваться для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть.

Принципиальная схема делителя напряжения

В рассматриваемом примере на вход (Uвх) подаётся напряжение 9В. Предположим, нам нужно получить на выходе (Uвых) 5В. Каким образом расчитать резисторы для делителя напряжения?

Расчёт делителя напряжения

Многие сталкиваются с тем, что не существует формул для расчёта сопротивлений в делителе. На самом деле, такие формулы легко вывести. Но обо всё по порядку. Для наглядности, начнём расчёт с конца, т.е. расчитаем напряжение на выходе, зная номиналы резисторов.

Ток, протекающий через R1 и R2 одинаков, пока к среднему плечу (Uвых) ничего не подключено. Общее сопротивление резисторов при последовательном соединении равняется сумме их сопротивлений:

Rобщ = R1 + R2 = 400 + 500 = 900 Ом

По закону Ома находим силу тока, протекающего через резисторы:

I = Uвх / Rобщ = 9В / 900 Ом = 0.01 А = 10 мА

Теперь, когда нам известен ток в нижнем плече (ток, проходящий через R2), раcчитаем напряжение в нижнем плече (Опять закон Ома):

Uвых = I * R2 = 0. 01А * 500 Ом = 5В

Или упрощая цепочку вычислений:

Uвых = Uвх * (R2 / (R1+R2))

Применив немного математики и прочих знаний, сдобрив всё законом Ома, можно получить следующие формулы:

R1 = (Uвх-Uвых)/Iд+Iн

R2 = Uвых / Iд

Здесь Iд и Iн — ток делителя и ток нагрузки соответственно. В общем случае, не нужно даже знать, что это за токи такие. Можно просто принять их равными Iд = 0.01 А (10 мА), а Iн = 0. То есть рассматривать делитель без нагрузки. Это приемлемо до тех пор, пока мы используем делитель только для измерений напряжения (а во всех примерах в нашей базе знаний он именно так и используется). Тогда формулы упростятся:

R1 = (Uвх-Uвых) * 100

R2 = Uвых * 100

P.S. Это совсем не важно, но обратите внимание: 100 — это не физическая величина. После принятия условия, что Iд у нас всегда равен 0.01 А, это просто коэффициент, получившийся при переносе 0.01 в числитель.

Проверяем:

Входящее напряжение у нас 9 вольт, хотим получить 5 вольт на выходе. Подставляем значения в формулу, получаем:

R1 = (9-5) * 100 = 400 Ом

R2 = 5 * 100 = 500 Ом

Всё сходится!

Применение делителя напряжений

В основном делитель напряжения используется там, где нужно измерить изменяющееся сопротивление. На этом принципе основано считывание значений с фоторезистора: фоторезистор включается в делитель в качестве одного плеча. Второе плечо представляет собой постоянный резистор. Аналогичным образом можно считывать показания терморезистора.

ДН-160ПТ — делитель напряжения: описание

Описание:

Назначение делителя напряжения составного ДН-160ПТ:

Делители напряжения составные ДН-160ПТ предназначены для использования в качестве масштабных преобразователей фазных высоких напряжений в сетях электроэнергетических объектов и в высоковольтных лабораториях при поверке измерительных трансформаторов напряжения класса точности 0:5 и менее точных с номинальными напряжениями 35/3 кВ: ПОЛ’З кВ и 220Л. З кВ.

Описание делителя напряжения составного ДН-160ПТ:

Делители напряжения составные ДН-1б0ПТ собраны по схеме резистивно-емкостного масштабного преобразователя. Плечи высокого напряжения собраны из двух последовательно соединенных резистивно-емкостных сборок. Одна из резистивно-емкостных сборок имеет отвод с высоковольтным вводом 35/V3 кВ. Плечо низкого напряжения собрано из конденсаторов, соединенных параллельно и шунтированных резисторами. Обе резистнБно- емкостные сборки делителей помещены в диэлектрические корпуса. В основаниях и в верхних крышках корпусов предусмотрены отверстия для охлаждения элементов делителя. При необходимости каждая резистивно-емкостная сборка может быть использована Б отдельности, как два независимых делителя напряжения типа ДН-80ПТ.

В плече низкого напряжения установлен разрядник для защиты от перенапряжений.

Коаксиальный кабель снабжен байонетными разъемами для подсоединения к выходу делителя и к измерительному прибору.

Технические характеристики делителя напряжения составного ДН-160ПТ:

Параметр	Значение
Номинальные коэффициенты деления	2200
Диапазоны преобразования действующих значений напряжения переменного тока номинальной частотой 50 Гц, кВ	100. .. 160
Пределы допускаемой относительной основной погрешности коэффициентов деления делителя при измерении действующих значений напряжения переменного тока в диапазоне частот (45…55) Гц; %	± 0,1
Пределы допускаемой относительной основной погрешности коэффициентов деления делителя при измерении действующих значений напряжения переменного тока в диапазоне частот (20…2500) Гц, %	± 0,25
Пределы допускаемой абсолютной основной угловой погрешности делителя при измерении фазового угла (погрешность по углу) в диапазоне частот (45…55) Гц, мин	± 5
Время установления рабочего режима измерений, не более, с	60
Средняя наработка на отказ, не менее, ч	7000
Средний срок службы, не менее, лет	8
Масса делителя в сборе, не более, кг	25
Габаритные размеры делителя: — высота, не более, мм — диаметр корпуса, не более, мм — диаметр основания, не более, мм	1950 200 1130
Нормальные условия применения: — температура окружающего воздуха, °С — относительная влажность воздуха, % — атмосферное давление, мм рт. ст	20 ± 5 30…80 630-800
Рабочие условия применения: — температура окружающего воздуха, °С — относительная влажность воздуха, % — атмосферное давление, мм рт. ст	5…40 80 при 25 °С 630-800

Комплект поставки ДН-160ПТ

№	Наименование	Количество
1	Делитель напряжения ДН-160ПТ составной в сборе	1
2	Кабель (10 метров)	2
3	Руководство по эксплуатации	1
4	Методика поверки	1
5	Транспортная тара	1

 

ДН-160ПТ — делитель напряжения — один из обязательных компонентов для проведения полноценных испытаний электроприборов. Модель работает по простой схеме и позволяет из высокого напряжения получить пониженное, чтобы гарантировать максимальную точность измерений. В конструкции нет сложных узлов, но именно это является залогом впечатляющей надежности и неприхотливости в эксплуатации. Оборудование рассчитано на использование в широком диапазоне температур и показателей влажности, поэтому по умолчанию применяются материалы повышенной прочности, невосприимчивые к агрессии среды.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• ФНОРД

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?

Мужской 1×3 прямоугольный заголовок SMD

Нет в наличии COM-12703

Избранное Любимый 0

Список желаний

Процессор SparkFun MicroMod STM32

В наличии DEV-17713

16,50 $

Избранное Любимый 6

Список желаний

МИКРОЭ Эмбиент 5 Нажмите

Нет в наличии SEN-19864

10,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

Стартовый комплект SparkFun MicroMod mikroBUS

В наличии КОМПЛЕКТ-19935

79,95 $

Избранное Любимый 1

Список желаний

Специальный выпуск SIK

14 января 2022 г.

Доступна более дешевая версия нашего SIK v4.0, пока мы ждем новых случаев. Также проверьте новую плату SparkX вместе с улучшенной картой microSD на 32 ГБ и большим поверхностным датчиком.

Избранное Любимый 0

Измерение высоты при атмосферном давлении

7 ноября 2022 г.

Узнайте, как построить прибор для измерения высоты на основе датчика давления, из нашего последнего руководства!

Избранное Любимый 1

Руководство по подключению кнопки SparkFun Qwiic

23 января 2020 г.

Руководство по подключению кнопки SparkFun Qwiic (красная) и кнопки SparkFun Qwiic Breakout. Переходим к подключению кнопки Qwiic к микроконтроллеру Arduino и использованию ее с библиотекой Qwiic Button Arduino.

Избранное Любимый 0

• Электроника SparkFun®
• 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
• Настольный сайт

• Ваш счет
• Авторизоваться
• регистр

Делители напряжения — цепи постоянного тока

Цепи постоянного тока

Во многих электрических и электронных устройствах используются напряжения различных уровней. по всей их схеме. Для одной схемы может потребоваться 9-вольтовый источник питания, для другой 15-вольтовый источник питания, а еще один 18-вольтовый источник питания. Эти напряжения Требования могут быть обеспечены тремя отдельными источниками питания. Этот метод дорого и требует много места. Самый распространенный метод подачи этих напряжений заключается в использовании одного источника напряжения и Делитель напряжения .

Типичный делитель напряжения состоит из двух или более резисторов, соединенных последовательно. последовательно через напряжение источника (

В _в ). Напряжение источника должно быть таким же высоким или выше, чем любое напряжение, развиваемое делителем напряжения. По мере того, как напряжение источника падает последовательными шагами в серии резисторы, любая желаемая часть напряжения источника может быть «отводом» для Индивидуальные требования к напряжению питания. Номиналы последовательных резисторов используемых в делителе напряжения, определяются напряжением и током Требования к нагрузкам.

Рассмотрим схему на рисунке ниже, которая представляет собой простое напряжение разделитель. Физически мы знаем, что если В _в применяется к вход, выход В _R2 будет менее В _в , потому что часть В _в используется увеличение форсирующего тока через резистор

R ₁ . Количество напряжение, использованное в R ₁ равно В _R1 .

Простой делитель напряжения.

Аналогично, напряжение на R ₂ равно В _Р2 , выходное напряжение в этой цепи. Теперь мы хотели бы найти готовое средство определения напряжения на R ₂ , который мы называем V _R2 . ( В _в , Р ₁ и Р ₂ считаются известными.)

По закону Ома мы знаем, что напряжение на определенном резисторе равно ток через этот резистор, умноженный на омическое значение резистора. В форме уравнения мы бы написали В _R2 = I  ×  R ₂ .

По-видимому, для вычисления V _R2 надо сначала определить I . Вспоминая, что I в показанной простой последовательной цепи

затем мы можем подставить это значение I в исходное выражение для V _R2 — первое уравнение выше — и получаем

Количество р ₂ /( Р ₁ + Р ₂ ) тогда видно, что это отношение между выходным и входным напряжениями.

Если бы нас интересовало напряжение на R ₁ , оно было бы равно

Если к любому из резисторов приложить сопротивление нагрузки, напряжение будет равно подводится к сопротивлению нагрузки, и ток будет потребляться им. Когда ток берется из делителя, общий ток, протекающий в цепи, будет увеличивается, потому что общее сопротивление цепи уменьшилось.

Если на общий ток, протекающий в цепи делителя, влияют нагрузки размещены на нем, то падения напряжения на каждом резисторе делителя также будут затронутый. При разработке делителя напряжения максимальный потребляемый ток нагрузками будет определять номинал резисторов, формирующих напряжение разделитель. Обычно значения сопротивления, выбранные для делителя, разрешать ток, равный десяти процентам от общего тока, потребляемого внешние нагрузки. Этот ток, который не протекает ни через одну из нагрузок устройства называется ток прокачки .

Пример:
На рисунке ниже показан простой делитель напряжения без нагрузки.

Простой делитель напряжения без нагрузки.

Изображенный делитель напряжения состоит из двух резисторов одинакового номинала. Следовательно, падение напряжения на каждом сопротивлении будет одинаковым. Общая ток в цепи будет

Разность потенциалов между точками (А) и (В) равна 50 В. Если резистор помещается между (A) и (B), падение напряжения между ними баллы будут снижены.

Делитель напряжения с одной нагруженной секцией.

На рисунке выше показана та же схема делителя с подключенным нагрузочным резистором. Общее сопротивление можно рассчитать

Видно, что общее сопротивление уменьшилось. Это приводит к соответствующее увеличение текущего потока. Суммарный ток определяется следующим образом

Анализ падений напряжения показывает следующее изменение напряжения распределение цепи

Обратите внимание, что хотя значение напряжения между точками (A) и (B) равно уменьшено падение напряжения на R ₁ увеличено. Количество тока, протекающего через нагрузку, можно найти таким образом

Изменение напряжений и токов, обнаруженное в предыдущем примере, равно нежелательно в делителе напряжения. Он должен быть рассчитан на напряжение которые максимально стабильны. Делитель напряжения, состоящий из двух резисторов будет разработан с использованием показанной конфигурации схемы на рисунке ниже.