Как рассчитать входное напряжение в схеме делителя. Какая формула используется для вычисления выходного напряжения делителя. Как работает онлайн калькулятор делителя напряжения на резисторах.
Что такое делитель напряжения и для чего он используется
Делитель напряжения — это простая электрическая цепь, состоящая из двух или более последовательно соединенных резисторов, которая позволяет получить на выходе напряжение меньше входного. Делители напряжения широко применяются в электронике для:
- Снижения уровня входного напряжения до нужного значения
- Создания опорных напряжений
- Измерения высоких напряжений
- Согласования уровней сигналов между каскадами
Принцип работы делителя основан на падении напряжения на резисторах пропорционально их сопротивлению. Зная входное напряжение и номиналы резисторов, можно рассчитать выходное напряжение.
Формула для расчета выходного напряжения делителя
Для расчета выходного напряжения делителя используется следующая формула:
Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))
Где:
- Vout — выходное напряжение
- Vin — входное напряжение
- R1 — сопротивление верхнего резистора
- R2 — сопротивление нижнего резистора
Эта формула показывает, что выходное напряжение пропорционально входному и отношению сопротивлений резисторов. Чем больше сопротивление нижнего резистора R2 по отношению к R1, тем ближе выходное напряжение к входному.
Как рассчитать входное напряжение по известному выходному
Если известно выходное напряжение делителя и номиналы резисторов, входное напряжение можно рассчитать по формуле:
Vin = Vout * ((R1 + R2) / R2)
Это позволяет определить уровень входного сигнала, зная параметры делителя и измерив выходное напряжение.
Онлайн калькулятор делителя напряжения
Для быстрого расчета параметров делителя напряжения удобно использовать онлайн калькуляторы. Типичный калькулятор позволяет:
- Ввести входное напряжение и номиналы резисторов
- Рассчитать выходное напряжение
- Определить токи через резисторы
- Вычислить рассеиваемую мощность
- Подобрать номиналы резисторов под нужное выходное напряжение
Это значительно упрощает расчеты и позволяет быстро подобрать оптимальные параметры делителя для конкретной задачи.
Как правильно выбрать резисторы для делителя напряжения
При выборе резисторов для делителя напряжения нужно учитывать следующие факторы:
- Требуемый коэффициент деления
- Допустимая мощность рассеивания
- Влияние на источник входного напряжения
- Нагрузочная способность выхода
- Температурная стабильность
Рекомендуется выбирать резисторы с небольшим допуском (1-5%) для точного задания коэффициента деления. Общее сопротивление делителя не должно быть слишком низким, чтобы не перегружать источник входного напряжения. В то же время очень высокое сопротивление может привести к нестабильности из-за влияния паразитных емкостей.
Применение делителей напряжения в электронных схемах
Делители напряжения широко используются в различных электронных устройствах:
- В источниках питания для формирования опорных напряжений
- В усилителях для задания рабочей точки транзисторов
- В АЦП и ЦАП для согласования уровней сигналов
- В измерительных приборах для расширения диапазона измерений
- В схемах защиты от перенапряжений
Простота и универсальность делителей напряжения делает их незаменимыми во многих областях электроники. Правильный расчет параметров делителя позволяет получить требуемые характеристики схемы.
Особенности высоковольтных делителей напряжения
При работе с высокими напряжениями (свыше 1000 В) к делителям напряжения предъявляются повышенные требования:
- Использование специальных высоковольтных резисторов
- Обеспечение необходимой электрической прочности изоляции
- Учет паразитных емкостей и токов утечки
- Компенсация температурного дрейфа
- Экранирование для защиты от помех
Высоковольтные делители часто выполняются в виде отдельных модулей с герметичным корпусом. Для повышения точности применяют составные делители из нескольких каскадов. При проектировании высоковольтных делителей необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.
Динамические характеристики делителей напряжения
При работе с переменными и импульсными сигналами важно учитывать динамические характеристики делителей напряжения:
- Частотная характеристика
- Время нарастания и спада
- Искажения формы сигнала
На высоких частотах начинают проявляться паразитные емкости и индуктивности резисторов. Это приводит к искажению сигнала и изменению коэффициента деления. Для улучшения характеристик применяют компенсированные делители с добавлением конденсаторов. При работе с быстрыми импульсами важно обеспечить согласование волновых сопротивлений для минимизации отражений.
Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе
Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе
УП-21
Знать максимальный входной ток источника питания полезно при выборе требований к электросети, аварийного выключателя, кабеля питания переменного тока, разъемов и даже изолирующего трансформатора в плавучих блоках. Рассчитать максимальную силу входного тока довольно просто, зная несколько основных параметров и простых математических действий.
Номинальная мощность источника питания высокого напряжения
Для всех источников питания компании Spellman указана номинальная максимальная мощность в ваттах. Это первый нужный нам параметр; получить его можно из техпаспорта изделия. У большей части источников питания компании Spellman максимальная номинальная мощность указана в номере модели. Например, SL30P300/115 — источник питания напряжением 30 кВ с положительной полярностью и максимальной мощностью 300 Вт, работающий от входного напряжения переменного тока 115 В.
КПД источника питания
КПД источника питания — отношение мощности на входе к мощности на выходе. КПД обычно указывается в процентном виде или в виде десятичной дроби меньше 1, например, 80 % или 0,8. Чтобы узнать входную мощность, поделим максимальную выходную мощность на КПД:
300 Вт / 0,8 = 375 Вт
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — отношение реальной мощности к фиксируемой. Обычно он выражается в виде десятичной дроби меньше 1. Реальная мощность указывается в ваттах, а фиксируемая — в вольт-амперах (ВА). У однофазных импульсных источников питания без коррекции коэффициент мощности обычно довольно низок, например, 0,65. Импульсные источники питания без коррекции обладают более высоким коэффициентом мощности, например, 0,85. Блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности могут обладать очень высоким коэффициентом мощности, к примеру, 0,98. В приведенном выше примере используется источник питания без коррекции с питанием от однофазной линии, таким образом:
375 Вт / 0,65 = 577 ВА
Напряжение на входе
Нам необходимо знать входное напряжение переменного тока, для которого предназначен источник питания.
В приведенном выше примере оно составляет 115 В. Это номинальное напряжение, в реальности оно указывается с допуском ±10 %. Чтобы предусмотреть наихудший случай с низким напряжением в сети, отнимем 10 %:
115 В – 10 % = 103,5 В
Максимальная сила переменного тока на входе
Взяв 577 ВА и разделив ее на 103,5 В, получаем:
577 ВА / 103,5 В = 5,57 А
Если напряжение на входе однофазное, наш ответ — 5,57 А.
Трехфазное входное напряжение
Источники питания с трехфазным напряжением на входе обладают более высоким коэффициент мощности, чем однофазные. Кроме того, по причине наличия трех фаз, питающих источник, фазовая сила тока будет меньшей. Чтобы узнать силу тока одной фазы, поделим рассчитанную нами силу тока на входе на √3 (1,73).
Рассчитаем данные для следующего примера: STR10N6/208. Из технического паспорта STR узнаем, что максимальная мощность — 6000 Вт, КПД 90 %, а коэффициент мощности 0,85. И хотя STR в силу своей конструкции будет работать с напряжением до 180 В переменного тока, в данном примере его питание будет поступать от трехфазной сети 208 В.
Максимальную силу входного тока на одну фазу получаем следующим образом:
КПД источника питания:
6000 Вт / 0,9 = 6666 Вт
Коэффициент мощности:
6666 Вт / 0,85 = 7843 ВА
Напряжение на входе:
208 В – 10 % = 187 В
Максимальная сила переменного тока на входе:
7843 ВА / 187 В = 41,94 А (если бы сеть была однофазной)
Пересчет для трех фаз на входе:
41,94 А / √3 (1,73) = 24,21 А на фазу
Таким образом, у нас есть два уравнения, одно для однофазного и одно для трехфазного напряжения на входе:
Уравнение для максимальной силы однофазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)
Уравнение для максимальной силы трехфазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)(√3)
Данные расчеты входного тока предусматривают наихудший случай, исходя из того, что источник питания работает на максимальной мощности с низким напряжением в линии, а также с учетом КПД и коэффициента мощности.
Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение Калькулятор
✖Минимальное ВЫСОКОЕ выходное напряжение определяется как минимальное выходное напряжение, когда логика находится на высоком уровне в КМОП.ⓘ Минимальное ВЫСОКОЕ выходное напряжение [Voh] | AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт | +10% -10% | |
✖ВЫСОКИЙ запас по шуму определяется как величина напряжения между переходом инвертора от высокого логического уровня при высоком запасе.ⓘ ВЫСОКИЙ уровень шума [NMh] | БелСандецибелДецибелдекадецибелгигадецибелкилодецибелмегадецибелмиллидецибелНепер | +10% -10% |
|
✖Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение определяется как минимальное входное напряжение при высокой логике внутри КМОП. |
AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт |
⎘ копия |
ⓘ Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение [VIH]
👎
Формула
сбросить
👍
Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение Решение
ШАГ 0: Сводка предварительного расчета
ШАГ 1.
Преобразование входов в базовый блок
Минимальное ВЫСОКОЕ выходное напряжение: 5 вольт —> 5 вольт Конверсия не требуется
ВЫСОКИЙ уровень шума: 3 Децибел —> 3 Децибел Конверсия не требуется
ШАГ 2: Оцените формулу
ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода
2 вольт —> Конверсия не требуется
< 6 Передаточные характеристики постоянного тока Калькуляторы
Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение формула
Минимальное ВЫСОКОЕ входное напряжение = Минимальное ВЫСОКОЕ выходное напряжение-ВЫСОКИЙ уровень шума
VIH = Voh-NMh
Что такое запас по шуму?
Запас по шуму — это уровень шума, который КМОП-схема может выдержать без ущерба для работы схемы. Запас по шуму гарантирует, что любой сигнал, который является логической «1» с добавленным к нему конечным шумом, по-прежнему распознается как логическая «1», а не как логический «0».
Share
Copied!
Voltage — Расчет зависимости между Vout и Vin в неинвертирующем операционном усилителе
\$\начало группы\$
Цепь:
Мне нужно определить отношение между V из и V в . При анализе схемы я понял, что она очень похожа на схему неинвертирующего операционного усилителя. Из моей прошлой домашней работы я знаю, что могу вычислить Vout следующим образом: $$V_\текст{выход} = (1 + R_2/R_1)V_\текст{вход}$$ В итоге это дает мне: $$V_\text{out} = (1 + 9\text{ k}/1\text{ k})V_\text{in} = 10V_\text{in}$$
Однако при использовании этой формулы в прошлом я делал предположение, что \$V_{+ } = V_\text{in}\$. Но теперь перед положительным входом стоит резистор, поэтому я не думаю, что это все еще актуально.
Однако я не уверен, какое значение я бы дал ему сейчас. Я думаю, что я должен использовать источник питания 5 В, чтобы решить это, но я также чувствую, что это будет иметь отрицательный эффект, но я не знаю, какой.
- напряжение
- операционный усилитель
- неинвертирующий
\$\конечная группа\$
12
\$\начало группы\$
Напряжение \$V_-=V_+=V_\text{in}\$ создается делителем напряжения между \$V_\text{out}\$ и \$ 5\text{ V}\$ источник.
Таким образом, \$V_\text{in}=5+0.1(V_\text{out}-5) \$
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
На практике известно, что выходное напряжение операционного усилителя не превышает напряжения питания постоянного тока (в данном случае +5 В). А поскольку его отрицательный источник постоянного тока заземлен, выходное напряжение 
Так что может быть полезно изучить эти два случая. Какие входные напряжения на + в дадут на выходе 0 В? … на выходе + 5 В? Для начала предположим, что операционный усилитель имеет бесконечный коэффициент усиления: это означает, что для линейной работы +в напряжение = -в напряжение.
Вот случай, когда Vout опирается на 0V … Решайте для V+в и для V-in :
Симулирование этой схемы-схема, созданная с использованием Circuetlab
- VOMATIC. в это просто резисторный делитель напряжения 9к, 1к…так что В-в =+4.5В
- В+в также должно быть +4,5 В, если усиление бесконечно.
Можно пройти однотипный расчет, настройка Vout =+5V и найти где упирается V-in и V+in . Это очень быстрые и простые расчеты, которые дают вам экстремальные пределы линейной работы для операционного усилителя rail-to-rail.
Любое входное напряжение на выводе +in за пределами этого диапазона насыщает выходное напряжение при 0 В или при + 5 В. Таким образом, должно быть ясно, что любой Vin за пределами диапазона от +4,5 В до +5,0 приведет к выходу за пределы линейного диапазона от 0 В до +5 В. Когда вы придумываете уравнение, описывающее Vout в зависимости от Vin , убедитесь, что Vin +4,5 В дает Vout 0 В.
Имейте в виду, что не каждый операционный усилитель имеет линейный диапазон от напряжения питания до напряжения питания. Выходное напряжение может приблизиться к напряжению питания постоянного тока только с точностью до вольта (или двух), прежде чем его линейный диапазон будет превышен.
И диапазон линейного входного напряжения для -в и +в выводах для не-rail-to-rail операционных усилителей очень часто ограничен аналогичным образом.
Так что рассчитывайте эти предельные значения как крайние пределы — реальный мир может быть более ограниченным.
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
У кого-нибудь есть какие-нибудь советы или подсказки, чтобы направить меня в правильном направлении?
Теперь, когда вы понимаете, что можете игнорировать резистор 1 кОм, включенный последовательно с неинвертирующим входом, вы можете начать. Таким образом, какое бы напряжение ни было на входе (неинвертирующий входной контакт), операционный усилитель пытается подать сигнал на инвертирующий входной контакт через 9резистор обратной связи кОм.
Итак, если на входе, скажем, 3 вольта, 3 вольта — это напряжение на инвертирующем входе. Затем вы решаете это: —
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
На резисторе R1 напряжение 2 вольта, следовательно, ток равен 2 мА. И 2 мА также течет к Vout, следовательно, Vout на 18 вольт ниже, чем 3 вольта = -15 вольт.
Конечно, это нарушает правило, согласно которому выход операционного усилителя должен находиться в пределах шин питания, но, тем не менее, именно так вы решаете эту проблему.
Без глубоких знаний об операционных усилителях это просто упражнение в числах с малой практической пользой, если только операционный усилитель не относится к типу rail-to-rail или не может работать с входами на положительной шине (некоторые операционные усилители будут в порядке, но только несколько процентов).
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Добро пожаловать, Сайдон: Характеристики операционного усилителя можно считать идеальными только в том случае, если все его входы и выходы правильно подключены. В идеале мы называем отрицательный вход виртуальной землей или виртуальным входом в зависимости от конфигурации.
Vin неправильно подключен, если он не подключен к источнику напряжения определенного значения.
Если открыто, означает ли это, что отрицательный вход является виртуальным открытием? Я спрашиваю об этом, чтобы зрители могли тщательно обдумать концепцию.
Если вопрос состоит в том, чтобы рассчитать напряжения в цепи при разомкнутом Vin, то ответ будет «Это невозможно». Если вы построите эту схему или смоделируете с другими реальными усилителями, полученные значения будут варьироваться от почти 0 до почти 5 В.
Я предполагаю, что следует сделать предположение, основанное на указании на то, что неинвертирующий вход подключен к источнику напряжения. Таким образом, схема должна быть перерисована следующим образом:
имитация этой схемы – схема, созданная с помощью CircuitLab
Теперь мы можем перейти к анализу этого с помощью суперпозиции. Мы решаем для каждого входа отдельно, а другой набор равен нулю, а затем складываем результаты вместе.
Итак, мы закорачиваем источник напряжения, который не хотим использовать. Но это еще и напряжение питания.
Поэтому отключите NODE1 и заземлите его. Тогда \$ V_{OUT} = 10V_{IN}\$.
Затем установите для Vin значение 0 В и повторно подключите NODE1. В этом случае \$V_{OUT}=-9(5)=-45V\$. Поскольку это бессмысленно, вывод, скорее всего, будет нулевым.
Итак, мы можем спросить: «Какие значения \$V_{IN}\$ будут давать выходное напряжение от 0 до 5 В?»
Я оставляю это вам.
Все операционные усилители имеют различную структуру входа. Если один вход оставить открытым, i/2 входного усилителя не будет работать.
Ура
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Подсказка: сопротивление резистора на неинвертирующем входе ничтожно мало по сравнению с сопротивлением фактического входа.
Блин, я имел в виду это как комментарий. Итак, в любом случае, теперь это означает, что вы можете игнорировать значение резистора. В расчетах можно использовать полное значение Vin.
Но обратите внимание, что ваш инвертирующий вход относится к V+.
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Обязательно, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Стабилитрон — Входная цепь — Расчет тока и напряжения
спросил
Изменено 3 года, 6 месяцев назад
Просмотрено 211 раз
\$\начало группы\$
У меня есть
Входное напряжение: 6,5 В Пробой стабилитрона 3,6В.
Резистор 3,9 кОм и 4,7 кОм действует как делитель напряжения? или какой цели служат 4,7 кОм?
А может кто подскажет как рассчитать ток через резистор 68кОм?
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Насколько я понимаю, схема примерно такая, где \$6.
5\:\text{V}\$ — это шина питания, а \$3.3\:\text{V}\$ (но от другой шины питания) .)
имитация этой схемы – схема создана с помощью CircuitLab
Если да, то да — вы можете комбинировать \$R_1\$ и \$R_2\$ и \$6.5\:\text{V}\ $ rail для создания нового исходного кода Thevenin с размером \$V_\text{TH}\ приблизительно 3,55\:\text{V}\$. Поскольку это чуть ниже напряжения стабилитрона, о котором вы упомянули (что предполагает какое-то целенаправленное намерение ), стабилитрон технически не должен делать ничего особенного, если только рельс \$6,5\:\text{V}\$ сильно не поднимется — когда это поможет удерживать катод примерно на \$3,6\:\text{V}\ $.
Учитывая это и учитывая, что \$D_2\$, вероятно, требуется несколько сотен милливольт для поддержания заметного тока (это, и учитывая ограничения, также налагаемые большим значением \$R_3\$), я думаю, что любой ток может происходит через \$R_3\$, а \$D_2\$ будет в очень низком диапазоне микроампер (или меньше).
