Схема делителя напряжения на резисторах: на резисторах, как рассчитать, схемы, примеры

Делитель напряжения на резисторах и конденсаторах. Делители напряжения и тока

). Можно представить как два участка цепи, называемые плечами , сумма напряжений на которых равна входному напряжению. Плечо между нулевым потенциалом и средней точкой называют нижним , а другое — верхним . Различают линейные и нелинейные делители напряжения. В линейных выходное напряжение изменяется по линейному закону в зависимости от входного. Такие делители используются для задания потенциалов и рабочих напряжений в различных точках электронных схем. В нелинейных делителях выходное напряжение зависит от коэффициента нелинейно. Нелинейные делители напряжения применяются в функциональных потенциометрах . Сопротивление может быть как активным , так и реактивным .

Резистивный делитель напряжения

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора и , подключённых к источнику напряжения . Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с Первым правилом Кирхгофа .

Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

Для каждого резистора:

Разделив выражение для на выражение для в итоге получаем:
Таким образом, отношение напряжений и в точности равно отношению сопротивлений и .
Используя равенство
, в котором , а
И, выражая из него соотношение для тока:

Получим формулу, связывающую выходное () и входное () напряжение делителя:

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму . Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения .

Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления . Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда , отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а сумма величин близка расчетной. При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления , допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов — она должна превышать выделяемую на них мощность , где — ток источника при отключенной нагрузке (в этом случае через резисторы течет максимально возможный ток) .

Применение

Делитель напряжения имеет важное значение в схемотехнике. В качестве реактивного делителя напряжения как пример можно привести простейший электрический фильтр , а в качестве нелинейного — параметрический стабилизатор напряжения .

Делители напряжения использовались как электромеханическое запоминающее устройство в АВМ . В таких устройствах запоминаемым величинам соответствуют углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.

Усилитель напряжения

Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения — это возможно, если , а — отрицательно, например как на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода

Ограничения в применении резистивных делителей напряжения

• Номинал сопротивлений делителя должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки.

• Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к возникновению больших токов в делителе. Снижается КПД схемы из-за нагрева сопротивлений.

• Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины, нагревательные элементы.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 11282-93 (МЭК 524-75) — Резистивные делители напряжения постоянного тока

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Делитель напряжения» в других словарях:

делитель напряжения — делитель напряжения Преобразующее устройство, состоящее из плеч высокого и низкого напряжения, таких, что напряжение входа прикладывается ко всему устройству, а напряжение выхода снимается с плеча низкого напряжения. [МЭС… … Справочник технического переводчика

Большой Энциклопедический словарь

Устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. Используется в радио и… … Энциклопедический словарь

делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Automatikos terminų žodynas

делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель… …

делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, sudarytas iš rezistorių, induktyvumo ričių, kondensatorių, transformatorių arba iš šių elementų derinio taip, kad tarp dviejų šio įtaiso taškų susidarytų… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider rus. делитель напряжения … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Fizikos terminų žodynas

Электротехническое устройство для деления напряжения постоянного или переменное тока на части.

Любой Д. н. состоит из активных или реактивных электрических сопротивлений. Обычно Д. н. применяют для измерения напряжения. При низких… … Большая советская энциклопедия

Электротехническое устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. При… … Энциклопедия техники

При проектировании электрических цепей возникают случаи, когда необходимо уменьшить величину напряжения (разделить его на несколько частей) и только часть подавать на нагрузку. Для этих целей используют делители напряжения . Они основаны на втором законе Кирхгофа .

Самая простая схема — резистивный делитель напряжения. Последовательно с подключаются два сопротивления R1 и R2.

При последовательном подключении сопротивлений через них протекает одинаковый ток I.

В результате, согласно закону Ома , напряжения на резисторах делится пропорционально их номиналу.

Подключаем нагрузку параллельно к R1 или к R2. В результате на нагрузке будет напряжение равное U R2 .

Примеры применения делителя напряжения

1. Как делитель напряжения. Представьте, что у Вас есть лампочка, которая может работать только от 6 вольт и есть батарейка на 9 вольт. В этом случае при подключении лампочки к батарейке, лампочка сгорит. Для того, чтобы лампочка работала в номинальном режиме, напряжение 9 В необходимо разделить на 6 и 3 вольта. Данную задачу выполняют простейшие делители напряжения на резисторах.
2. Датчик параметр — напряжение. Сопротивление резистивных элементов зависит от многих параметров, например температура. Помещаем одно из сопротивлений в среду с изменяющейся температурой. В результате при изменении температуры будет изменяться сопротивление одного из делителей напряжения. Изменяется ток через делитель. Согласно закону Ома входное напряжение перераспределяется между двумя сопротивлениями.
3. Усилитель напряжения. Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения. Это возможно, если динамическое сопротивление одного из элементов делителя отрицательное, например на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода.

Ограничения при использовании резистивных делителей напряжения

• Номинал сопротивлений делителя напряжения на резисторах должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки, подключаемой к делителю. В противном случае сопротивление нагрузки уменьшит величину разделенного делителем напряжения.
• Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к большим потерям активной мощности . Через делитель протекают большие токи. Необходимо подбирать сопротивления, чтобы они не перегорали и могли рассеять такую величину отдаваемой энергии в окружающую среду.
• Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины , нагревательные элементы, индукционные печи.
• Снижение КПД схемы за счет потерь на активных элементах делителя напряжения.
• Для получения точных результатов в делителе напряжения необходимо использовать прецизионные (высокоточные) сопротивления.

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.

В составе делителя напряжения для получения фиксированного значения напряжения используют резисторы. В этом случае выходное напряжение U вых связано с входным U вх (без учета возможного сопротивления нагрузки) следующим соотношением:

U вых = U вх х (R2 / R1 + R2)

Рис. 1. Делитель напряжения

Пример. С помощью резисторного делителя нужно получить на нагрузке сопротивлением 100 кОм напряжение 1 В от источника постоянного напряжения 5 В. Требуемый коэффициент деления напряжения 1/5 = 0,2. Используем делитель, схема которого приведена на рис. 1.

Сопротивление резисторов R1 и R2 должно быть значительно меньше 100 кОм. В этом случае при расчете делителя сопротивление нагрузки можно не учитывать.

Следовательно, R2 / (R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0 ,2R1 + 0,2R2 .

R1 = 4R2

Поэтому можно выбрать R2 = 1 кОм, R1 — 4 кОм. Сопротивление R1 получим путем последовательного соединения стандартных резисторов 1,8 и 2,2 кОм, выполненных на основе металлической пленки с точностью ±1% (мощностью 0,25 Вт).

Следует помнить, что сам делитель потребляет ток от первичного источника (в данном случае 1 мА) и этот ток будет возрастать с уменьшением сопротивлений резисторов делителя.

Для получения заданного значения напряжения следует применять высокоточные резисторы.

Недостатком простого резисторного делителя напряжения является то, что с изменением сопротивления нагрузки выходное напряжение (U вых) делителя изменяется. Ддя уменьшения влияния нагрузки на U выхнеобходимо выбирать соротивление R2 по крайней мере в 10 раз меньше минимального сопротивления нагрузки.

Важно помнить о том, что с уменьшением сопротивлений резисторов R1 и R2 растет ток, потребляемый от источника входного напряжения. Обычно этот ток не должен превышать 1-10 мА.

Резисторы используются также для того, чтобы заданную долю общего тока направить в соответствующее плечо делителя. Например, в схеме на рис. 2 ток I составляет часть общего тока I вх, определяемую сопротивлениями резисторов Rl и R2, т.е. можно записать, что I вых = I вх х (R1 / R2 + R1)

Пример. Стрелка измерительного прибора отклоняется на всю шкалу в том случае, если постоянный ток в подвижной катушке равен 1 мА. Активное сопротивление обмотки катушки составляет 100 Ом. Рассчитайте сопротивление так, чтобы стрелка прибора максимально отклонялась при входном токе 10 мА (см. рис. 3) .

Рис. 2 Делитель тока

Рис. 3.

Коэффициент деления тока определяется соотношением:

I вых / I вх = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1 , R2 = 100 Ом.

Отсюда,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0 ,9 = 11,1 Ом

Требуемое сопротивление резистора R1 можно получить путем последовательного соединения двух стандартных резисторов сопротивлением 9,1 и 2 Ом, выполненных на основе толстопленочной технологии с точностью ±2% (0,25 Вт). Заметим еще раз, что на рис. 3 сопротивление R2 — это .

Для обеспечения хорошей точности деления токов следует использовать высокоточные (± 1 %) резисторы.

Делитель напряжения

Назад

Содержание

Вперед

 

2.7.  Делитель напряжения

 

Достаточно часто в некоторых участках схемы необходимо иметь величину напряжения меньше, чем напряжение источника питания. В этом случае можно использовать делитель напряжения на резисторах (рис. 2.5а). Изменяя соотношение между величинами сопротивлений R₁ и R₂, на выходе делителя можно получить любое значение напряжения, но не более входного.  Выходное напряжение делителя при бесконечно большом сопротивлении нагрузки можно рассчитать по формуле 

                  (2.14)

   

Для объяснения принципа работы электронных схем необходимо хорошо представлять работу делителя напряжения на резисторах. Можно выделить три задачи, которые необходимо быстро решать при рассмотрении принципа работы электронных устройств, содержащих делитель напряжения:

1. Как и почему изменяется выходное напряжение делителя, если входное напряжение не изменяется (постоянное напряжение или переменное напряжение с неизменяющейся со временем амплитудой), сопротивление резистора R₂ не изменяется, а сопротивление резистора R₁ увеличивается (уменьшается)?

2. Как и почему изменяется выходное напряжение делителя, если входное напряжение не изменяется (постоянное напряжение или переменное напряжение с неизменяющейся со временем амплитудой), сопротивление резистора R₁ не изменяется, а сопротивление резистора R₂ увеличивается (уменьшается)?

3. Как и почему изменяется выходное напряжение делителя, если сопротивления резисторов R₁, R₂ не изменяются, а входное напряжение увеличивается (уменьшается)?

Для всех трех задач дать ответ на поставленный вопрос можно, проанализировав формулу (2.14) для определения выходного напряжения делителя. Решить указанные задачи можно и другим способом.

В первой задаче для определения изменения выходного напряжения воспользуемся формулой U_вых=I_д×R₂. Так как сопротивление резистора R₂ неизменно, то для ответа на вопрос задачи достаточно выяснить, как будет изменяться ток I_д при увеличении (уменьшении) сопротивления резистора R₁. При увеличении сопротивления резистора R₁ общее сопротивление последовательно соединенных резисторов R₁ и R₂ будет увеличиваться и при неизменном входном напряжении делителя будет уменьшаться ток делителя I_{д (по закону Ома для участка цепи). Уменьшение тока делителя при неизменном сопротивлении резистора R2 приведет к уменьшению выходного напряжения.}

При уменьшении сопротивления резистора R₁ сила тока в цепи увеличивается и увеличивается выходное напряжение.

Во второй задаче  при увеличении сопротивления резистора R₂  общее сопротивление цепи увеличится, следовательно, при неизменном входном напряжении сила тока в цепи уменьшится. Использовать формулу  U_вых=I_д×R₂  для определения изменения выходного напряжения нельзя, так как в этом случае сила тока I_д уменьшается, а сопротивление R₂ увеличивается. Поэтому определим сначала, как изменится напряжение U₁:   U₁=I_д×R₁. Поскольку сила тока I_{думеньшается,  а сопротивление R1 не изменяется, то напряжение U1 уменьшится. Входное напряжение равно сумме напряжений на резисторах R1 и R2:     Uвх= U1 +Uвых. Поскольку входное напряжение не изменяется, то при уменьшении напряжения на первом резисторе выходное напряжение (напряжение на втором резисторе) увеличивается. Таким образом, при увеличении сопротивления того резистора делителя, с которого снимается выходное напряжение, выходное напряжение увеличивается, и наоборот.}

В третьей задаче при увеличении (уменьшении) входного напряжения выходное напряжение делителя увеличивается (уменьшается), поскольку увеличивается (уменьшается) сила тока I_д.

Сопротивления резисторов делителя при конечном значении сопротивления нагрузки (рис. 2.5  б, в) можно рассчитать по формулам:

    

 

 где U_вх и U_{вых —  входное и выходное напряжение делителя, а Iди Iн  —  ток делителя и ток нагрузки.}

Делители напряжения рекомендуется использовать при малой силе тока нагрузки и небольших ее колебаниях.

 

 

В качестве делителя можно использовать потенциометры, в которых плавно изменяется отношение входного и выходного напряжений (рис. 2.5 в). При регулировках в цепях постоянного напряжения дополнительно к делителю напряжения на переменном резисторе широко используют усилитель тока на биполярном транзисторе (рис. 2.5 г). Такая схема подключения нагрузки позволяет получить существенно больший ток при тех же значениях выходного напряжения. Транзистор VT1 желательно взять составным, так как такой транзистор имеет большой коэффициент усиления  по току.

 

 

Иногда требуется очень точно и плавно регулировать выходное напряжение делителя. Такую задачу можно решить, используя одну из двух схем делителя, приведенных на рисунке 2.6. Если в схеме рисунка 2.6а сопротивление резистора  R3 существенно больше сопротивления резистора R4, то резистором R2 осуществляют грубую регулировку выходного напряжения, а резистором R1 – точную. В схеме рисунка 2.6 б сопротивление резистора R1 выбирают меньше сопротивления резистора R2 и резистором R2 выходное напряжение регулируют грубо, а резистором R1 – точно.

Как работают делители напряжения. Основы схем

Делитель 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.

Цепь делителя напряжения

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 Кирхгофа для напряжения),

С помощью Закона Ома,

Используя два приведенных выше уравнения, вы получите:

Уравнения делителя напряжения

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 :

Аналогично, 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.

Используя приведенные выше уравнения, 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 обеспечить напряжение 25 В и ток 910 мА на нагрузку 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 рассчитанных 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. .

Цепь напряжения

Цепь напряжения представляет собой цепь, состоящую из нескольких резисторов, соединенных последовательно, с напряжением, подаваемым на всю сеть резисторов. Каждый резистор в сети имеет более высокое падение напряжения, чем предыдущий. Поскольку резисторы в лестнице включены последовательно, ток везде одинаков. Чтобы получить его значение, следует общее напряжение разделить на общее сопротивление. Падение напряжения на каждом резисторе можно рассчитать, умножив общий ток на номинал каждого резистора. Напряжение относительно земли в любом узле может быть определено как сумма напряжений, падающих на каждом резисторе между этим узлом и землей.

Лестничная схема напряжения

Надеемся, что эта статья помогла вам лучше понять делители напряжения. Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо.

Разработайте резисторный делитель напряжения [Шаг за шагом, 2023]

Резистивный делитель напряжения полезен, когда у нас есть один источник питания, и мы хотим разделить его дальше на желаемые опорные значения.

Например, если у нас есть источник на 10В, а для нашего эталона требуется 5В, то тут нам поможет хорошая схема делителя напряжения.

В конце этой статьи вы сможете:

• Разработать собственную схему резисторного делителя напряжения для своих проектов
• Изучить теорию, лежащую в основе конструкции
• Несколько практических советов

Звучит интересно? Тогда давайте начнем.

Содержание

Резисторный делитель напряжения

Делитель напряжения является очень простой схемой, когда речь заходит о схемотехнике.

Он играет ключевую роль, когда в одной и той же цепи требуются различные уровни напряжения. А

Судя по названию, делитель напряжения представляет собой схему, которая делит входное напряжение на требуемые опорные уровни.

Давайте посмотрим на схему делителя напряжения.

Посмотрите на этого парня, он может сбить с толку. Я знаю, но это самый простой из всей схемы.

И, кстати, для этой схемы я использовал программу моделирования Multisim.

Приведенная выше схема представляет собой простую форму делителя напряжения. Давайте посмотрим, как этот парень может запутать нас в разных формах.

Выходное напряжение может быть между узлом и опорной землей, а также может быть разностью между двумя узлами (см. последнюю диаграмму).

Независимо от того, сколько резисторов используется, помните, если они в конце соединяются последовательно, скорее всего, это может быть делитель напряжения.

Существует множество способов его использования в зависимости от вашего приложения, но чаще всего он используется в качестве опорного напряжения.

Проще говоря, лучше всего использовать для получения эталонного уровня напряжения.

Точность выходного напряжения поразительна, если мы хорошо играем при выборе нагрузки или номиналов резисторов.

Выбор нагрузки — это то, что мы в основном не можем контролировать, но мы контролируем расчет значений сопротивления делителя.

Хорошо!

Давайте перейдем к самому дизайну.

Вывод формулы делителя напряжения

Почти каждая схема имеет свои формулы. По этим формулам мы рассчитываем значения компонентов, используемых в этой цепи.

Делитель напряжения ничем не отличается.

Он имеет специальную формулу, которая помогает нам установить значения резисторов в соответствии с требуемым выходным напряжением.

Попробуем понять и вывести эту формулу.

Приведенная выше формула является основой процедуры проектирования. Попробуйте вывести его один раз сами и постарайтесь понять.

Надеюсь, вам будет весело.

Хорошо!

Пошаговый процесс проектирования

Теперь воспользуемся полученным выше уравнением и попробуем определить номиналы резисторов в цепи делителя.

Шаг 1: Определите выходное напряжение

Первым шагом в разработке делителя напряжения является определение выходного напряжения. Например, для какого уровня напряжения вы хотите разработать схему делителя?

В основном схема делителя используется для опорного напряжения.

Допустим, нам нужно опорное напряжение 3,3 В для приложения, тогда 3,3 В — это требуемый выходной сигнал для схемы делителя.

Вы можете установить любое значение Vout.

Всегда помните, делитель напряжения нельзя использовать для питания устройств. Он не предназначен для питания мощных устройств.

Конечно, вы можете использовать его для маломощных устройств, таких как светодиоды.

Причина в том, что он нестабилен. Мощным устройствам нужен большой ток, что означает сильный нагрев резистора R1. Это может привести к сгоранию плохого резистора.

Шаг 2: Расчет номиналов резисторов

Это забавная задача. Теоретически вы можете разработать любую схему делителя напряжения, но на самом деле вы ограничены.

Вы не можете выбрать случайные значения резисторов, потому что эти значения должны быть доступны на рынке для практической реализации схемы, т. е. они должны быть стандартными значениями.

Например, вы выбираете случайные значения, идете в магазин и обнаруживаете, что таких значений не существует.

Поздравляю, вы только что разработали очень плохую схему делителя.

Теперь, некоторые из вас могут сказать, что мы можем использовать ряд и параллель, чтобы получить значение нашего желания.

Мой ответ верен, очень верен. Но это сделает ваш дизайн уродливым, полным резисторов и потеряет много энергии.

Нельзя использовать низкие значения резисторов. Причина в том, что нам не нужны потери мощности в цепи делителя. Мы хотим, чтобы это было просто как постоянное опорное напряжение.

Приведенные выше два совета очень важны. Держите их в уме.

Теперь, чтобы рассчитать номиналы резисторов:

Сначала выберите значение R2, затем рассчитайте значение R1.

Выберите значения в килограммах. Не выбирайте низкие номиналы резисторов, это приведет к потере мощности в цепи.

Итак, значение R2 вы выбираете самостоятельно. Теперь, когда мы знаем Vout, Vin и R2, с помощью уравнения (А) мы можем найти значение R1.

Вот как мы разрабатываем схему резисторного делителя напряжения для любого значения Vout.

Примеры резисторного делителя напряжения

Я думаю, пришло время привести несколько примеров, чтобы все стало ясно.

Пример без нагрузки

Разработайте схему делителя напряжения для выходного напряжения 5В. Входное напряжение 10В.

Решение:

• Прежде всего, обратите внимание на входное и выходное напряжения, выходное напряжение составляет половину входного.
• Во-вторых, попробуйте выбрать стандартные значения в пределах килоом. Итак, наилучшие значения для этого случая — 10 кОм.
• Возможны многие другие значения, вы можете использовать и это.

Давайте проверим значение этого резистора.

Но помните, что мы еще не подключили это к нагрузке, а нагрузка — еще один фактор, который следует учитывать при выборе номиналов для резисторов.

Пример с нагрузкой

Разработайте схему делителя напряжения для светодиодной нагрузки 3 В при 200 мА. Входное напряжение 9В.

Решение:

• Во-первых, у нас есть светодиод с номиналом 3 В при 200 мА.
• Это означает, что Vout составляет 3 В.

Видите ли, схема выше хороша на бумаге. Но это не тот полезный.

Итак, как исправить этот дизайн?

Сначала мы вычисляем значение R1, чтобы гарантировать, что оно обеспечивает величину тока, необходимую для свечения светодиода.

После этого изменим уравнение делителя напряжения для R2. И рассчитать значение R2.

Давайте посмотрим на математику.

Теперь вы можете видеть себя. Делитель напряжения не является поставщиком источника, когда вам требуется большая мощность.

Лучше всего использовать только для эталонного напряжения.

Проверка резистора для конструкции делителя

Допустим, вы хотите реализовать делитель напряжения на макетной плате.

Сначала вы проектируете делитель напряжения, т. е. вычисляете все значения.

Во-вторых, вам нужно измерить номиналы этих резисторов практически перед тем, как вставить их в макетную плату.

Для измерения сопротивления резистора используется мультиметр. Как?

• Включите мультиметр
• Выберите функции сопротивления
• Подсоедините щупы мультиметра к выводу резистора.

• Получение результатов на экране

Помимо этого метода, существует и новый способ проверки резисторов.

И это с помощью тестера компонентов, такого как тестер m328 (ссылка на продукт) .

• Возьмите тестер m328 и включите его

• Вставьте резистор в тестер
• Нажмите кнопку проверки и получите результаты – это так просто.
• Прибор покажет вам значение сопротивления. Также скажите, хороший резистор или плохой.

Тестер M328 может быть очень полезен, когда нужно протестировать множество компонентов для ваших проектов.

Заключение

Иногда нам требуются разные значения эталонного напряжения в одной и той же цепи.

Так как схемы имеют один источник входного напряжения. Мы используем метод резистивного делителя напряжения, чтобы разделить этот источник на требуемые значения.

Почему? Мы не ставим много источников напряжения вместо схемы делителя напряжения. Просто это не практично.

Вот и все. Это все, что я хочу рассказать о схеме делителя напряжения. Надеюсь, я был полезен.

Я считаю, что если вы попрактикуетесь в том, о чем я рассказал выше, вы сможете разработать рабочую схему делителя для своих собственных проектов.