Какие бывают типы соединений проводников в электрических цепях. Как рассчитать общее сопротивление при последовательном и параллельном соединении. Чем отличаются последовательный и параллельный интерфейсы передачи данных. Где применяются различные типы соединений.
Основные типы соединений в электротехнике
В электротехнике выделяют два основных типа соединений элементов цепи:
- Последовательное соединение
- Параллельное соединение
Рассмотрим особенности каждого из них более подробно.
Особенности последовательного соединения
При последовательном соединении элементы цепи соединяются «цепочкой» — конец одного элемента с началом следующего. Основные характеристики такого соединения:
- Сила тока одинакова во всех элементах
- Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных элементах
- Общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных элементов
Формула для расчета общего сопротивления при последовательном соединении:
R = R1 + R2 + … + Rn
где R — общее сопротивление, R1, R2, …, Rn — сопротивления отдельных элементов.
Характеристики параллельного соединения
При параллельном соединении все элементы подключаются к одним и тем же точкам цепи. Ключевые особенности:
- Напряжение на всех элементах одинаково
- Общий ток равен сумме токов через отдельные элементы
- Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений элементов
Формула для расчета общего сопротивления при параллельном соединении:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn
где R — общее сопротивление, R1, R2, …, Rn — сопротивления отдельных элементов.
Применение последовательных и параллельных соединений
Различные типы соединений находят широкое применение в электротехнике и электронике:
Последовательное соединение:
- Электрические гирлянды
- Предохранители в электрических цепях
- Резисторы для увеличения общего сопротивления
- Аккумуляторные батареи для увеличения напряжения
Параллельное соединение:
- Бытовые электроприборы в домашней сети
- Лампы освещения
- Резисторы для уменьшения общего сопротивления
- Солнечные панели для увеличения силы тока
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
Конденсаторы также могут соединяться последовательно и параллельно. Рассмотрим особенности таких соединений:
Параллельное соединение конденсаторов:
При параллельном соединении общая емкость увеличивается. Формула для расчета:
C = C1 + C2 + … + Cn
где C — общая емкость, C1, C2, …, Cn — емкости отдельных конденсаторов.
Последовательное соединение конденсаторов:
При последовательном соединении общая емкость уменьшается. Формула для расчета:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn
где C — общая емкость, C1, C2, …, Cn — емкости отдельных конденсаторов.
Последовательный и параллельный интерфейсы передачи данных
Принципы последовательного и параллельного соединения применяются также в цифровой технике при передаче данных:
Последовательный интерфейс:
- Передает данные по одному биту за такт
- Требует меньше проводников
- Обычно медленнее параллельного
- Примеры: USB, SATA, Ethernet
Параллельный интерфейс:
- Передает сразу несколько битов одновременно
- Требует больше проводников
- Обычно быстрее последовательного на коротких расстояниях
- Примеры: SCSI, параллельный порт принтера
Расчет сложных электрических цепей
В реальных электрических схемах часто встречаются комбинации последовательных и параллельных соединений. Как рассчитать общее сопротивление в таком случае?
- Разбить схему на участки с чисто последовательным или параллельным соединением
- Рассчитать эквивалентное сопротивление для каждого участка
- Заменить рассчитанные участки эквивалентными резисторами
- Повторять шаги 1-3, пока не останется один эквивалентный резистор
Для особо сложных схем, не сводящихся к комбинации последовательных и параллельных соединений, применяются более сложные методы, например, правила Кирхгофа.
Преимущества и недостатки различных типов соединений
Каждый тип соединения имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим основные из них:
Последовательное соединение:
Преимущества:
- Простота подключения
- Возможность легко увеличить общее сопротивление или напряжение
Недостатки:
- При выходе из строя одного элемента перестает работать вся цепь
- Сложно обеспечить одинаковый ток для элементов с разным сопротивлением
Параллельное соединение:
Преимущества:
- Независимая работа элементов
- Возможность легко уменьшить общее сопротивление или увеличить ток
Недостатки:
- Сложность обеспечения одинакового напряжения на всех элементах
- Необходимость более мощного источника питания
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов – формулы и схемы кратко
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 252.
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 252.
Схемы любой сложности в электротехнике можно представить в виде множества звеньев, связанных узлами. Отдельные звенья и элементы могут быть связаны последовательно или параллельно. Рассмотрим особенности параллельного и последовательного подключения конденсаторов.
Последовательное и параллельное соединение
Соединение двух двухвыводных деталей в электрической схеме можно выполнить двумя способами.
Во-первых, можно соединить детали одним выводом, а оставшиеся свободные выводы подключить к схеме. Такое соединение называется последовательным.
Во-вторых, можно соединить оба вывода обоих деталей, а к линии подключить точки соединения. Такое соединение называется параллельным.
В последовательном и параллельном соединении может участвовать более двух деталей.
Большинство электрических схем разлагаются на ряд последовательных и параллельных звеньев. Даже если это не так (когда есть узлы или компоненты с нечетным количеством выводов), в схеме всё равно, как правило, имеется множество последовательно и параллельно соединенных участков.
Рис. 1. Пример принципиальной электрической схемы.Емкость соединенных конденсаторов
Заметим, что как бы ни были соединены конденсаторы, если в рассматриваемом соединении нет других элементов, то такой участок схемы может только накапливать и отдавать заряд. Никаких других электрических преобразований здесь нет. А значит, с точки зрения внешней схемы, несколько конденсаторов представляют также конденсатор некоторой емкости. Однако эта емкость будет, конечно, отличаться от емкости составляющих конденсаторов. Формулы последовательного и параллельного соединений конденсаторов также будут различны.
Емкость параллельного соединения конденсаторов находится по формуле:
$$C_{пар}=C_1+C_2+…+C_n$$
Емкость последовательного соединения конденсаторов находится по формуле:
$${1\over C_{посл}}={{1\over C_1}+{1\over C_1}+…{1\over C_n}}$$
Запомнить сами формулы несложно: в обоих случаях результат равен сумме составляющих. Разница в том, что для первого случая составляющие и результат формулы — это сами емкости. А для второго случая — это обратные величины.
Запомнить, где какая формула используется, можно, учитывая два момента:
- емкость характеризует легкость зарядки конденсатора;
- при обычной сумме результат становится больше, при суммировании же обратных величин результат будет меньше.
Теперь остается представить, как распределяется общий заряд по параллельному и по последовательному соединению.
Если конденсаторы соединены параллельно, то это эквивалентно увеличению площади их обкладок. Большие по размеру обкладки «вмещают» больше электронов, зарядить их легче, емкость будет больше.
Справедлива формула с суммой емкостей.
Если конденсаторы соединены последовательно, то для заряда каждого конденсатора необходимо преодолеть напряжение, которое имеется на всех остальных конденсаторах (они ведь тоже заряжаются), и по мере заряда это напряжение растет. Следовательно, последовательные конденсаторы зарядить труднее, емкость будет меньше. Справедлива формула с обратными значениями емкостей.
Рис. 3. Последовательное соединение конденсаторов.Формулы последовательного и параллельного соединения конденсаторов аналогичны формулам общего сопротивления для соединений резисторов, но используются «наоборот»: у резисторов формула с суммой значений используется в последовательном соединении, а формула с суммой обратных величин — в параллельном.
Что мы узнали?
Конденсаторы могут быть соединены последовательно или параллельно. В обоих случаях с точки зрения внешней схемы результатом будет некоторая электроемкость.
Ее значение равно сумме емкостей для параллельного соединения. Если соединение последовательно, то обратная величина общей емкости будет равна сумме обратных величин отдельных емкостей.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 252.
А какая ваша оценка?
Последовательное и параллельное соединение проводников
Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.
При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:
I1 = I2 = I. | |
Рисунок 1. Последовательное соединение проводников | |
9.1.По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны
U1 = IR1, U2 = IR2. |
Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR, |
где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:
R = R1 + R2. |
При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.
При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:
U1 = U2 = U. |
Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:
I = I1 + I2. |
Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды.
Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно, I = I1 + I2.
Рисунок 1.9.2. Параллельное соединение проводников |
Записывая на основании закона Ома
где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим
При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.
Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов.
На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.
Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом) |
Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.
Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников |
Цепи, подобные изображенной на рис.
1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.
Последовательный и параллельный
Последовательный и параллельный
Понимание параллельных и последовательных интерфейсов
Существует два типа режимов интерфейса для ЖК-дисплеев: последовательный и параллельный. Некоторые ЖК-дисплеи предлагают оба режима интерфейса, а некоторые — только один тип. Каждый тип интерфейса имеет свои преимущества и недостатки. Вам может быть интересно, какой интерфейс лучше всего подходит для вашего проекта или из чего состоит каждый из них, прежде чем принять решение о следующем ЖК-дисплее. Это краткое руководство, обобщающее основные моменты каждого режима интерфейса.
Основное различие между последовательным и параллельным интерфейсами заключается в том, как они передают данные. В последовательном интерфейсе данные отправляются или принимаются по одному биту за раз в течение серии тактовых импульсов.
В параллельном режиме интерфейс отправляет и получает 4 бита, 8 бит или 16 бит данных одновременно по нескольким линиям передачи. Эти два режима интерфейса будут объяснены более подробно ниже.
Последовательный интерфейс
Последовательный интерфейс представляет собой двунаправленную шину данных, которая передает серию 8-битных битов с четностью, каждый с установленной шириной тактового импульса, по одному за раз. По этой причине передача по последовательному интерфейсу часто может быть медленнее (но дешевле), чем параллельная передача. Контроллеры ЖК-дисплея с последовательным интерфейсом требуют меньше соединительных контактов, чем параллельный интерфейс. Это упрощает подключение к внешнему процессору (например, микроконтроллеру).
Последовательные интерфейсы состоят из 3 типов, каждый со своими контактами:
- I2C (Inter-Integrated Circuit): ввод последовательных данных и последовательные часы
- 3/4-проводной SPI (последовательный периферийный интерфейс): состоит из последовательного вывода данных, последовательного ввода данных, последовательного тактового сигнала и дополнительного контакта выбора микросхемы для 4-проводного SPI .
- Последовательное синхронное управление и линии данных: последовательный ввод данных, выбор регистра, сброс и последовательные часы
Ниже приведен пример подключения через последовательный интерфейс:
Плюсы последовательного интерфейса:
- Меньше контактов данных
- Дешевле
- Простая настройка
Параллельный интерфейс
Параллельный интерфейс передает 8 бит или один байт данных по нескольким линиям шины данных за один тактовый импульс. Это делает параллельную передачу более быстрой, чем последовательная, но, как правило, более дорогой и требует подключения большего количества выводов данных. Параллельный интерфейс состоит из 8 выводов данных и 3 выводов управления. Управляющие контакты обычно имеют маркировку: «Выбор регистра» (RS), «Включение» (E) и «Чтение/запись» (R/W). Дополнительные общие контакты параллельного интерфейса могут включать в себя: регулировку контрастности (V0), выбор микросхемы (CS) и 9.
0005
Параллельный интерфейс состоит из 2 стандартных типов:
- Тип 8080: параллельный 4-битный/8-битный ввод данных с линией записи и чтения
- Тип 6800: параллельный 4/8-битный ввод данных с линиями записи, чтения и разрешения
Ниже приведен пример подключения параллельного интерфейса:
Параллельный интерфейс Pros
- Более быстрая передача данных
- Высокая производительность
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Покупатели и другие лица, разрабатывающие системы, включающие продукты FocusLCDs (совместно именуемые «Разработчики»), понимают и соглашаются с тем, что Разработчики несут ответственность за использование их независимого анализа, оценки и суждений при разработке своих приложений, и что Разработчики несут полную и исключительную ответственность за обеспечивать безопасность приложений дизайнеров и соответствие их приложений (и всех продуктов FocusLCDs, используемых в приложениях дизайнеров или для них) всем применимым нормам, законам и другим применимым требованиям.
Designer заявляет, что в отношении своих приложений Designer обладает всеми необходимыми знаниями для создания и реализации мер безопасности, которые:
(1) предвидят опасные последствия сбоев
(2) отслеживают сбои и их последствия, а также
( 3) уменьшить вероятность сбоев, которые могут причинить вред, и принять соответствующие меры.
Designer соглашается с тем, что перед использованием или распространением любых приложений, включающих продукты FocusLCDs, Designer тщательно тестирует такие приложения и функциональность таких продуктов FocusLCDs, используемых в таких приложениях.
В чем разница между последовательным портом и параллельным портом?-PUSR IOT
В чем разница между последовательным портом и параллельным портом?
25.12.2020
В чем разница между последовательным портом и параллельным портом? Последовательный порт используется для подключения последовательных линий для последовательной связи.
Обычные методы связи через последовательный порт, такие как преобразователи последовательного порта в Ethernet, могут прозрачно передавать данные последовательного порта на устройства Ethernet для обеспечения передачи данных по проводной сети. Эти выходные последовательные порты можно использовать для подключения 9разъемы типа D, которые подключаются к линиям передачи, известные как разъемы DB-9. При последовательной связи, осуществляемой по одному проводу, от одного конца к другому передается только один поток данных. Следовательно, несоответствие скорости передачи данных не является проблемой при последовательной передаче, как при параллельной передаче. При необходимости длину проволоки можно увеличить.
По сравнению с параллельным портом скорость передачи последовательного порта относительно низкая. Последовательные порты обычно реализуются в модемах, соединительных устройствах, контроллерах, мышах и камерах безопасности. Рисунок штырькового разъема для ДБ-9показано ниже.
В отличие от последовательного порта, параллельный порт может одновременно перемещать набор из 8 битов по восьми различным линиям.
Вот почему это быстрее, чем последовательная связь. В отличие от последовательного порта, он использует 25-контактный разъем, называемый разъемом DB-25. Чтобы исключить перекрестные помехи и ошибки, все битовые потоки должны передавать данные с одинаковой скоростью при параллельной связи. Однако это нереально. По этой причине при параллельной связи предпочтительно, чтобы линии передачи были короткими. Поэтому по этой причине при параллельной связи линии передачи предпочитают быть короткими.
Параллельные порты обычно используются в ZIP-дисководах, принтерах, жестких дисках, дисководах для компакт-дисков и т. д. Рисунок штырькового разъема для DB-25 показан ниже.
Сравнение различий между последовательным и параллельным портом
