Hvad er en spændingsdeler, og hvad bruges den til
definition
En spændingsdelere er en enhed eller en enhed, der sænker niveauet for udgangsspændingen i forhold til indgangen i forhold til transmissionskoefficienten (den vil altid være under nul). Han fik dette navn, fordi det repræsenterer to eller flere seriekoblede sektioner af kæden.
De er lineære og ikke-lineære. I dette tilfælde er førstnævnte aktiv eller reaktiv modstand, hvor transmissionskoefficienten bestemmes af forholdet mellem Ohms lov. Til udtalte ikke-lineære skillevægge inkluderer parametriske spændingsstabilisatorer. Lad os se, hvordan denne enhed er arrangeret, og hvorfor den er nødvendig.
Typer og handlingsprincip
Det er med det samme værd at bemærke, at driftsprincippet for spændingsdeleren generelt er det samme, men afhænger af de elementer, det består af. Der er tre hovedtyper af lineære kredsløb:
- modstand;
- kapacitiv;
- induktiv.
Den mest almindelige skillelinje på modstande på grund af dens enkelhed og lette beregning. På hans eksempel og overveje de grundlæggende oplysninger om denne enhed.
Enhver spændingsdelere har Uinput og Uoutput, hvis den består af to modstandehvis der er tre modstande, vil der være to udgangsspændinger og så videre. Du kan foretage et hvilket som helst antal faser i opdelingen.
Uinput er lig med forsyningsspændingen, Uoutput afhænger af forholdet mellem modstande i dividerens arme. Hvis vi overvejer et kredsløb med to modstande, vil den øverste, eller som det også kaldes, slukkearmen være R1. Den nedre eller udgående arm vil være R2.
Antag, at vi har en strømforsyning på 10V, modstanden R1 er 85 ohm, og modstanden R2 er 15 ohm. Brug for at beregne Uoutput.
Derefter:
U = I * R
Da de er forbundet i serie, så:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Så hvis du tilføjer udtryk:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Hvis vi udtrykker strømmen herfra, får vi:
Ved at erstatte det forrige udtryk har vi følgende formel:
Lad os beregne vores eksempel:
Spændingsdeleren kan udføres på reaktanser:
- på kondensatorer (Kapacitiv);
- på induktorer (induktive).
Derefter vil beregningerne være ens, men modstanden beregnes ved hjælp af nedenstående formler.
For kondensatorer:
Til induktans:
Det særegenhed og forskel ved disse typer afdelere er, at den modstandsdelende deling kan bruges i vekselstrøm og jævnstrømskredsløb, og kun kapacitiv og induktiv i vekselstrømskredsløb, fordi først derefter deres reaktans.
Interessant! den I nogle tilfælde fungerer en kapacitiv divider i jævnstrømskredsløb, et godt eksempel er brugen af en sådan løsning i indgangskredsløbet til computerens strømforsyninger.
Brugen af reaktans skyldes, at der under deres drift ikke frigøres så meget varme, som når man bruger aktive modstande (modstande) i strukturer
Eksempler på brug i kredsløbet
Der er mange ordninger, hvor der bruges spændingsdelere. Derfor vil vi give flere eksempler på én gang.
Antag, at vi designer et forstærkertrin på en transistor, der fungerer i klasse A. Baseret på dets driftsprincip, er vi nødt til at indstille forspændingsspændingen (U1) på basis af transistoren, så dens driftspunkt er på det lineære segment af I-V-karakteristikken, så strømmen gennem transistoren var ikke overdreven. Antag, at vi er nødt til at tilvejebringe en basestrøm på 0,1 mA ved U1 på 0,6 volt.
Derefter er vi nødt til at beregne modstanden i skuldrene på skillelinjen, og dette er den omvendte beregning i forhold til hvad vi har givet ovenfor. Først og fremmest finder de strømmen gennem skillelinjen. Så at belastningsstrømmen ikke påvirker spændingen på skuldrene i høj grad, indstiller vi strømmen gennem deleren til en størrelsesorden højere end belastningsstrømmen i vores tilfælde 1 mA. Strømforsyning lad det være 12 volt.
Så er dividerens samlede modstand:
Rd = U-forsyning / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
eller:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U-strøm
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U-effekt = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Tjek beregningerne:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 volt.
Den tilsvarende øvre skulder
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 volt.
Men dette er ikke hele beregningen. For en komplet beregning af skillelinjen er det nødvendigt at bestemme modstandernes styrke, så de ikke brænder ud. Ved en strøm på 1 mA vil strømmen blive allokeret til R1:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watt
Og på R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watt
Her er det ubetydelig, men forestil dig, hvilken slags magt der ville have brug for modstande, hvis skillestrømmen var 100 mA eller 1 A?
I det første tilfælde:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt
I det andet tilfælde:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watt
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watt
Det er allerede betydelige tal for elektronik, inklusive til brug i forstærkere. Dette er ikke effektivt, derfor anvendes pulsede kredsløb i øjeblikket, skønt lineære kredsløb fortsat bruges enten i amatørkonstruktioner eller i specifikt udstyr med særlige krav.
Det andet eksempel er en skillelinje til dannelse af U-referencen til den justerbare zenerdiode TL431. De bruges i de mest billige strømforsyninger og opladere til mobiltelefoner. Forbindelsesdiagrammet og beregningsformlerne, du ser nedenfor. Ved hjælp af to modstande oprettes her et punkt med en U-reference på 2,5 volt.
Et andet eksempel er forbindelsen af alle slags sensorer til mikrokontrollere. Lad os overveje flere skemaer til tilslutning af sensorer til den analoge indgang fra den populære AVR-mikrokontroller ved hjælp af Arduino-bordfamilien som et eksempel.
Måleinstrumenter har forskellige målegrænser. En sådan funktion realiseres også ved hjælp af en gruppe modstande.
Men dette afslutter ikke omfanget af spændingsdelere. Det er på denne måde, at ekstra volt slukkes, når strømmen er begrænset gennem lysdioden, spændingen på pærerne i kransen også distribueres, og du kan også tænde en lav effektbelastning.
Ikke-lineære opdelere
Vi nævnte, at ikke-lineære opdelere inkluderer en parametrisk stabilisator. I sin enkleste form består den af en modstand og en zenerdiode. En zenerdiode i kredsløbet svarer til en konventionel halvlederdiode. Den eneste forskel er tilstedeværelsen af en yderligere funktion på katoden.
Beregningen er baseret på stabiliseringen af Zener-dioden. Så hvis vi har en zenerdiode på 3,3 volt, og strømforsyningen er 10 volt, tages stabiliseringsstrømmen fra databladet til zenerdioden. Lad det for eksempel være lig med 20 mA (0,02 A) og belastningsstrømmen 10 mA (0,01 A).
Derefter:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 ohm
Lad os se, hvordan en sådan stabilisator fungerer. Zener-dioden er inkluderet i kredsløbet i den omvendte forbindelse, det vil sige, hvis Uoutput er lavere end Ustabilisering, strømmer strømmen ikke gennem det. Når U-forsyningen stiger til U-stabilisering, sker der en lavine- eller tunnelnedbrydning af PN-krydset, og en strøm, kaldet stabiliseringsstrømmen, strømmer gennem det. Det er begrænset af modstanden R1, på hvilken forskellen mellem U-input og U-stabilisering undertrykkes. Hvis den maksimale stabiliseringsstrøm overskrides, sker termisk nedbrydning, og zenerdioden brænder ud.
Af den måde kan du nogle gange implementere en stabilisator på dioder. Stabiliseringsspændingen vil derefter være lig med det direkte fald af dioderne eller summen af dråberne i diodekredsløbet. Du indstiller den aktuelle strøm til den nominelle værdi af dioderne og til dit kredsløbs behov. Ikke desto mindre bruges en sådan løsning ekstremt sjældent. Men en sådan enhed på dioder kaldes bedre en begrænser, ikke en stabilisator. Og en variant af det samme kredsløb til vekslingskredsløb. Så du begrænser amplituden af det variable signal til niveauet for direkte fald - 0,7V.
Så vi regnede ud hvad denne spændingsdelere er, og hvorfor den er nødvendig. Eksempler, hvor der bruges en hvilken som helst af varianterne af de betragtede kredsløb, kan gives endnu mere, selv potentiometeret er i det væsentlige en skillelinje med trinløst justerbar transmissionskoefficient og bruges ofte sammen med en konstant modstand. Under alle omstændigheder forbliver princippet om handling, valg og beregning af elementer uændret.
I sidste ende anbefaler vi at se en video, som vi undersøger mere detaljeret, hvordan dette element fungerer, og hvad det består af:
Relaterede materialer:
Indlæser ...
