Què és un divisor de tensió i per a què serveix?
Definició
Un divisor de tensió és un dispositiu o dispositiu que baixa el nivell de la tensió de sortida respecte a l’entrada, en proporció al coeficient de transmissió (sempre serà inferior a zero). Va obtenir aquest nom perquè representa dues o més seccions connectades en sèrie de la cadena.
Són lineals i no lineals. En aquest cas, els primers són resistència activa o reactiva, en què el coeficient de transmissió es determina en funció de la relació de Llei d'Ohm. Entre els divisors no lineals pronunciats s’inclouen estabilitzadors de tensió paramètrics. Vegem com s’ordena aquest dispositiu i per què es necessita.
Tipus i principi d’acció
De seguida, convé remarcar que el principi de funcionament del divisor de tensió generalment és el mateix, però depèn dels elements dels quals consti. Hi ha tres tipus de circuits lineals principals:
- resistent;
- capacitiva;
- inductiu.
El divisor més comú de resistències, per la seva senzillesa i facilitat de càlcul. En el seu exemple, considereu la informació bàsica sobre aquest dispositiu.
Qualsevol divisor de tensió té Uinput i Uoutput si consta de dos resistènciessi hi ha tres resistències, hi haurà dos voltatges de sortida, etc. Podeu fer qualsevol nombre d’etapes de divisió.
La Uinput és igual a la tensió d'alimentació, la sortida depenent de la relació de resistències dels braços del divisor. Si tenim en compte el circuit amb dues resistències, aleshores la part superior, o com també se l’anomena, el braç d’acabament serà R1. El braç inferior o de sortida serà R2.
Suposem que tenim una font d’alimentació de 10V, la resistència R1 és de 85 ohms i la resistència R2 de 15 ohms. Cal calcular la sortida de resultats.
Després:
U = I * R
Com que estan connectats en sèrie, doncs:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Si afegiu les expressions:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Si expressem el corrent d'aquí, obtenim:
Substituint l’expressió anterior, tenim la fórmula següent:
Calculem el nostre exemple:
El divisor de tensió es pot realitzar en reaccions:
- a la web condensadors (capacitiva);
- en inductors (inductius).
Aleshores els càlculs seran similars, però la resistència es calcula utilitzant les fórmules següents.
Per condensadors:
Per inductància:
La peculiaritat i diferència d’aquests tipus de divisors és que el divisor resistiu es pot utilitzar en circuits de corrent altern i corrent, i capacitatius i inductius només en circuits de CA, perquè només llavors la seva reactància.
Interessant! AT En alguns casos, un divisor capacitiu funcionarà en circuits de corrent continu, un bon exemple és l'ús d'aquesta solució en el circuit d'entrada de les fonts d'alimentació de l'ordinador.
L’ús de la reactància es deu al fet que durant el seu funcionament, no s’allibera tant calor com quan s’utilitzen resistències actives (resistències) en estructures
Exemples d’ús al circuit
Hi ha molts esquemes en què s’utilitzen divisors de tensió. Per tant, donarem diversos exemples alhora.
Suposem que dissenyem un estadi amplificador en un transistor que funciona a la classe A. Basant-nos en el seu principi de funcionament, hem de fixar la tensió de biaix (U1) sobre la base del transistor de manera que el seu punt de funcionament estigui en el segment lineal de la característica I-V, de manera que el corrent a través del transistor no va ser excessiu. Suposem que hem de proporcionar un corrent base de 0,1 mA a U1 de 0,6 Volts.
Llavors cal calcular la resistència a les espatlles del divisor, i aquest és el càlcul invers respecte al que hem donat anteriorment. En primer lloc, troben el corrent a través del divisor. Perquè el corrent de càrrega no afecti molt la tensió a les seves espatlles, posem el corrent a través del divisor en un ordre de magnitud superior al corrent de càrrega en el nostre cas d'1 mA. L'alimentació pot ser de 12 volts.
Llavors la resistència total del divisor és igual a:
Rd = U subministrament / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
O:
R2 / (R1 + R2) = Potència U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * Potència U1 / U = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Consulteu els càlculs:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Volts.
La corresponent espatlla superior s’extingirà
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 Volts.
Però no es tracta del càlcul sencer. Per a un càlcul complet del divisor, cal determinar la potència de les resistències perquè no es cremin. A un corrent d’1 mA, la potència es destinarà a R1:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 vats
I a R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watts
Aquí és insignificant, però imagineu-vos quin tipus de potència necessitarien resistències si el corrent del divisor fos de 100 mA o 1 A?
Per al primer cas:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watts
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watts
Per al segon cas:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watts
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watts
Això ja té xifres considerables per a l'electrònica, inclòs per a l'ús en amplificadors. Això no és efectiu, per tant, actualment s’utilitzen circuits polsats, tot i que es continuen utilitzant circuits lineals ja sigui en construccions amateurs o en equips específics amb requisits especials.
El segon exemple és un divisor per formar la referència en U per al díode zener regulable TL431. S’utilitzen en la majoria de fonts d’energia i carregadors econòmics per a telèfons mòbils. El diagrama de connexió i les fórmules de càlcul que veieu a continuació. Amb l'ajuda de dues resistències, es crea aquí un punt amb una referència en U de 2,5 volts.
Un altre exemple és la connexió de tot tipus de sensors a microcontroladors. Considerem diversos esquemes de connexió de sensors a l’entrada analògica del popular microcontrolador AVR, utilitzant com a exemple la família de plaques Arduino.
Els instruments de mesura tenen uns límits de mesura diferents. Aquesta funció també es realitza mitjançant un grup de resistències.
Però això no acaba amb l’abast dels divisors de tensió. D’aquesta manera s’extingeixen els volts addicionals quan es limita el corrent a través del LED, també es distribueix la tensió de les bombetes a la garlanda i també es pot alimentar una càrrega de poca potència.
Divisors no lineals
Hem esmentat que els divisors no lineals inclouen un estabilitzador paramètric. En la seva forma més simple, consisteix en un resistor i un díode zener. Un díode zener al circuit és similar a un díode semiconductor convencional. L’única diferència és la presència d’una característica addicional al càtode.
El càlcul es basa en l'estabilització del díode Zener. Aleshores si tenim un díode zener de 3,3 volts i l’alimentació elèctrica és de 10 volts, el corrent d’estabilització es porta des del full de dades fins al díode zener. Per exemple, deixem que sigui igual a 20 mA (0,02 A) i el corrent de càrrega a 10 mA (0,01 A).
Després:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 Ohms
Vegem com funciona un estabilitzador. El díode zener s’inclou al circuit en la connexió inversa, és a dir, si la sortida del UU és inferior a la Ustabilització, la corrent no hi passa. Quan el subministrament d'U augmenta l'estabilització d'U, es produeix una avaria o una avaria del túnel de la unió PN i comença a fluir un corrent que s'anomena corrent d'estabilització. Està limitat per la resistència R1, sobre la qual se suprimeix la diferència entre l'entrada U i l'estabilització U. Si se supera el corrent màxim d’estabilització, es produeix un trencament tèrmic i el díode zener es crema.
Per cert, de vegades es pot implementar un estabilitzador en díodes. La tensió d'estabilització serà igual a la caiguda directa dels díodes o a la suma de les caigudes del circuit dels díodes. Definiu el corrent adequat per al valor nominal dels díodes i per a les necessitats del vostre circuit. No obstant això, aquesta solució s'utilitza molt rarament. Però un dispositiu d'aquest tipus sobre díodes s'anomena millor limitador i no estabilitzador. I una variant del mateix circuit per circuits AC. De manera que limiteu l'amplitud del senyal variable al nivell de caiguda directa - 0.7V.
Així, vàrem esbrinar què és aquest divisor de tensió i per què es necessita. Hi ha encara més exemples en què s’utilitza qualsevol de les variants dels circuits considerats, fins i tot un potenciòmetre és essencialment un divisor amb coeficient de transmissió infinitament variable i sovint s’utilitza conjuntament amb una resistència constant. En qualsevol cas, el principi d’acció, selecció i càlcul d’elements roman inalterable.
Al final, recomanem veure un vídeo sobre el qual examinem amb més detall com funciona aquest element i en què consisteix:
Materials relacionats:
Carregant ...
