Какво е разделител на напрежение и за какво се използва

Често при проектирането на електронна схема се налага да се получи точка с определено ниво на сигнала. Например, създайте базова точка или отклонение на напрежението, захранвайте консуматор с ниска мощност, намалете нивото му и ограничете тока. В такива случаи е необходимо да използвате разделител на напрежение. Какво е това и как да го изчислим, ще разкажем в тази статия.

дефиниция

Разделител на напрежението е устройство или устройство, което понижава нивото на изходното напрежение спрямо входа, пропорционално на коефициента на предаване (винаги ще бъде под нулата). Той получи това име, защото представлява две или повече серийно свързани секции на веригата.

Разделител на напрежението

Те са линейни и нелинейни. В този случай първите са активно или реактивно съпротивление, при което коефициентът на предаване се определя от съотношението на Закон на Ом, Към изразените нелинейни разделители се включват параметрични стабилизатори на напрежението. Нека да видим как е подредено това устройство и защо е необходимо.

Видове и принцип на действие

Веднага си струва да се отбележи, че принципът на работа на делителя на напрежение като цяло е един и същ, но зависи от елементите, от които се състои. Има три основни типа линейни вериги:

  • устойчивост;
  • капацитивен;
  • индуктивен.

Най-често срещаният разделител на резисторите, поради неговата простота и лекота на изчисление. На неговия пример и помислете за основната информация за това устройство.

Всеки разделител на напрежение има Uinput и Uoutput, ако се състои от две резисториако има три резистора, тогава ще има две изходни напрежения и т.н. Можете да направите произволен брой етапи на разделяне.

резистивен

Uinput е равно на захранващото напрежение, Uoutput зависи от съотношението на резисторите в рамената на разделителя. Ако вземем предвид схемата с два резистора, тогава горната част, или както се нарича още, гасителната рама ще бъде R1. Долната или изходната рамена ще бъде R2.

Да предположим, че имаме захранване от 10 V, съпротивлението R1 е 85 Ohms, а съпротивлението R2 е 15 Ohms. Необходимо е да се изчисли Uoutput.

След това:

U = I * R

Тъй като те са свързани последователно, тогава:

U1 = I * R1

U2 = I * R2

След това, ако добавите изразите:

U1 + U2 = I (R1 + R2)

Ако изразим тока от тук, получаваме:

Текущо изчисление

Замествайки предишния израз, имаме следната формула:

Изчисляване на напрежението

Нека изчислим за нашия пример:

Резисторни напрежения

Разделителят на напрежението може да се извърши на реагенти:

Индуктивен и капацитивен делител

Тогава изчисленията ще бъдат сходни, но съпротивлението се изчислява с помощта на формулите по-долу.

За кондензатори:

Изчисляване на съпротивлението на кондензатора

За индуктивност:

Изчисляване на индуктивността

Особеността и разликата на тези типове разделители е, че резистивният разделител може да се използва в променливотокови и постоянни вериги, а капацитивен и индуктивен само в променливотокови вериги, защото само тогава ще бъде реактивността им.

Интересно! Най- В някои случаи капацитивен разделител ще работи в постояннотокови вериги, добър пример е използването на такова решение във входната верига на компютърните захранващи устройства.

Използването на реактивност се дължи на факта, че по време на тяхната работа не се отделя толкова много топлина, колкото при използване на активни съпротивления (резистори) в конструкции

Примери за използване във веригата

Има много схеми, в които се използват разделители на напрежение. Следователно ще дадем няколко примера наведнъж.

Схема на усилвателя

Да предположим, че проектираме усилвател на транзистор, който работи в клас А. Въз основа на неговия принцип на работа трябва да настроим напрежението на отклонение (U1) на базата на транзистора, така че неговата работна точка да е върху линейния сегмент на I - V характеристиката, така че токът през транзистора не беше прекомерно. Да предположим, че трябва да осигурим базов ток от 0,1 mA при U1 от 0,6 волта.

Тогава трябва да изчислим съпротивлението в рамената на разделителя и това е обратното изчисление спрямо това, което сме дали по-горе. На първо място, те намират тока през разделителя. За да може токът на натоварване да не влияе силно на напрежението на раменете му, ние задаваме тока през разделителя до порядък по-голям от тока на натоварване в нашия случай 1 mA. Захранване нека е 12 волта.

Тогава общото съпротивление на разделителя е:

Rd = U захранване / I = 12 / 0.001 = 12000 Ohm

R2 / R = U2 / U

или:

R2 / (R1 + R2) = мощност U2 / U

10/20=3/6

20*3/6=60/6/10

R2 = (R1 + R2) * U1 / U мощност = 12000 * 0.6 / 12 = 600

R1 = 12000-600 = 11400

Проверете изчисленията:

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 волта.

Съответното горно рамо ще изгасне

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11.4 волта.

Но това не е цялото изчисление. За пълно изчисляване на разделителя е необходимо да се определи силата на резисторите, така че те да не изгорят. При ток от 1 mA мощността ще бъде разпределена на R1:

P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 вата

И по R2:

P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 вата

Тук е пренебрежимо малко, но представете си каква мощност би се нуждала от резистори, ако делителният ток беше 100 mA или 1 A?

За първия случай:

P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 вата

P2 = 0.6 * 0.1 = 0.06 вата

За втория случай:

P1 = 11,4 * 1 = 11,4 вата

P2 = 0.6 * 1 = 0.6 вата

Това вече са значителни цифри за електрониката, включително за използване в усилватели. Това не е ефективно, следователно в момента се използват импулсни вериги, въпреки че линейните вериги продължават да се използват или в любителски конструкции, или в специфично оборудване със специални изисквания.

Вторият пример е разделител за формиране на U-еталон за регулируем ценеров диод TL431. Използват се в най-евтините захранващи устройства и зарядни за мобилни телефони. Диаграмата за връзка и формулите за изчисление, които виждате по-долу. С помощта на два резистора тук се създава точка с U-референция от 2,5 волта.

TL431

Друг пример е свързването на всички видове сензори към микроконтролери. Нека разгледаме няколко схеми за свързване на сензори към аналоговия вход на популярния микроконтролер AVR, като използваме семейството на дъските Arduino като пример.

Arduino сензори

Измервателните уреди имат различни граници на измерване. Такава функция се реализира и с помощта на група резистори.

Разделител в глюкомера

Но това не свършва обхвата на разделителите на напрежението. По този начин се изгасват допълнителни волта, когато токът е ограничен чрез светодиода, напрежението на крушките в гирляндата също се разпределя и можете да захранвате натоварване с ниска мощност.

Нелинейни разделители

Споменахме, че нелинейните разделители включват параметричен стабилизатор. В най-простата си форма се състои от резистор и ценеров диод. Ценеровият диод във веригата е подобен на конвенционален полупроводников диод. Единствената разлика е наличието на допълнителна функция на катода.

Изчислението се основава на стабилизирането на диода на Зенер. След това, ако имаме ценеров диод от 3,3 волта, а захранването е 10 волта, тогава токът за стабилизация се отвежда от листа с данни към ценеровия диод. Например, нека тя е равна на 20 mA (0,02 A), а натоварващият ток 10 mA (0,01 A).

След това:

R = 12-3.3 / 0.02 + 0.01 = 8.7 / 0.03 = 290 Ома

Нека да видим как работи такъв стабилизатор. Ценеровият диод е включен във веригата в обратната връзка, тоест ако Uoutput е по-нисък от Ustabilization, токът не тече през него. Когато захранването на U се повиши до U стабилизация, възниква лавинообразно или тунелно разрушаване на PN кръстовището и през него тече ток, наречен стабилизационен ток. Тя е ограничена от резистора R1, върху който се потиска разликата между U входа и U стабилизацията. Ако максималният ток на стабилизиране е превишен, настъпва термично разпадане и ценеровият диод изгаря.

CVC

Между другото, понякога можете да внедрите стабилизатор на диоди. Тогава стабилизационното напрежение ще бъде равно на директния спад на диодите или на сумата от капки в диодната верига. Вие задавате тока, подходящ за номиналната стойност на диодите и за нуждите на вашата верига. Въпреки това такова решение се използва изключително рядко. Но такова устройство на диоди е по-добре да се нарече ограничител, а не стабилизатор. И вариант на същата верига за променливотокови вериги. Така че ограничавате амплитудата на променливия сигнал на нивото на директен спад - 0.7V.

диоди

Така разбрахме какво представлява този разделител на напрежението и защо е необходим. Примери, при които се използва който и да е от вариантите на разглежданите схеми, могат да бъдат дадени още повече, дори потенциометърът по същество е разделител с безкрайно регулируем коефициент на предаване и често се използва заедно с постоянен резистор. Във всеки случай принципът на действие, подбор и изчисляване на елементите остава непроменен.

В крайна сметка препоръчваме да гледате видеоклип, в който да разгледаме по-подробно как работи този елемент и от какво се състои:

Свързани материали:

Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *