Mikä on jännitteenjakaja ja mihin sitä käytetään
määritelmä
Jännitteenjakaja on laite tai laite, joka alentaa lähtöjännitteen tasoa tuloon nähden suhteessa lähetyskertoimeen (sen tulee aina olla nollan alapuolella). Hän sai tämän nimen, koska se edustaa kahta tai useampaa sarjaan kytkettyä ketjun osaa.
Ne ovat lineaarisia ja epälineaarisia. Tässä tapauksessa ensimmäiset ovat aktiivisia tai reaktiivisia resistansseja, joissa siirtokerroin määritetään suhteella Ohmin laki. Äänetöntä epälineaarista jakajaa varten ovat parametriset jännitestabilisaattorit. Katsotaan kuinka tämä laite on järjestetty ja miksi sitä tarvitaan.
Toiminnan tyypit ja periaate
Heti on syytä huomata, että jännitteenjakajan toimintaperiaate on yleensä sama, mutta riippuu elementeistä, joista se koostuu. Lineaarisia piirejä on kolme päätyyppiä:
- vastarintaa;
- kapasitiivinen;
- induktiivinen.
Vastuksissa yleisin jakaja yksinkertaisuuden ja laskennan helppouden takia. Harkitse hänen esimerkillään tämän laitteen perustietoja.
Jokaisessa jännitteenjakajassa on Uinput ja Uoutput, jos se koostuu kahdesta vastuksetjos vastuksia on kolme, silloin tulee kaksi lähtöjännitettä ja niin edelleen. Voit tehdä minkä tahansa määrän jakovaiheita.
Uinputki on yhtä suuri kuin syöttöjännite, Uoutput riippuu jakajan varren vastusten suhteesta. Jos tarkastellaan virtapiiriä kahdella vastuksella, niin ylempi tai, kuten sitä kutsutaan, sammutusvarsi on R1. Alempi tai poistumisvarsi on R2.
Oletetaan, että virransyöttö on 10 V, vastus R1 on 85 ohmia ja vastus R2 on 15 ohmia. Tarve laskea Uoutput.
sitten:
U = I * R
Koska ne on kytketty sarjaan, niin:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Sitten jos lisäät lausekkeet:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Jos ilmaisemme virran täältä, saamme:
Korvaavan edellisen lausekkeen, meillä on seuraava kaava:
Lasketaan esimerkillemme:
Jännitteenjakaja voidaan suorittaa reaktansseille:
- päälle kondensaattorit (Kapasitiivinen);
- induktorien päällä (induktiivinen).
Sitten laskelmat ovat samanlaisia, mutta vastus lasketaan alla olevien kaavojen avulla.
Kondensaattoreille:
Induktanssille:
Tämän tyyppisillä jakajilla on ominaisuus ja ero siinä, että resistiivistä jakajaa voidaan käyttää vaihtovirta- ja tasavirtapiireissä ja kapasitiivista ja induktiivista vain vaihtovirtapiireissä, koska vasta sitten niiden reaktanssi.
Mielenkiintoista! Joissakin tapauksissa kapasitiivinen jakaja toimii tasavirtapiireissä, hyvä esimerkki on tällaisen ratkaisun käyttö tietokoneen virtalähteiden tulopiirissä.
Reaktanssin käyttö johtuu siitä, että niiden käytön aikana lämpöä ei vapauteta niin paljon kuin käyttäessä rakenteissa aktiivisia vastuksia (vastuksia)
Esimerkkejä piirin käytöstä
On olemassa monia järjestelmiä, joissa käytetään jännitteenjakajia. Siksi annamme useita esimerkkejä kerralla.
Oletetaan, että suunnittelemme luokassa A toimivan transistorin vahvistinvaiheen. Periaatteensa mukaan meidän on asetettava biasjännite (U1) transistorin perusteella siten, että sen toimintapiste on I - V-ominaisuuden lineaarisessa segmentissä siten, että transistorin läpi kulkeva virta ei ollut liiallinen. Oletetaan, että meidän on tarjottava 0,1 mA: n perusvirta U1: n kohdalla 0,6 volttia.
Sitten meidän on laskettava vastus jakajan hartioissa, ja tämä on käänteinen laskelma suhteessa edellä annettuun. Ensinnäkin, he löytävät virran jakajan kautta. Jotta kuormitusvirta ei vaikuta suuresti hartioiden jännitteeseen, asetamme jakajan läpi kulkevan virran suuruusluokkaa suuremmaksi kuin kuormitusvirta tapauksessamme 1 mA. Virtalähteen olkoon 12 volttia.
Silloin jakajan kokonaisvastus on:
Rd = U-määrä / I = 12 / 0,001 = 12000 ohmia
R2 / R = U2 / U
tai:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U-teho
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U teho = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Tarkista laskelmat:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 volttia.
Vastaava ylempi olkapää sammuu
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 volttia.
Mutta tämä ei ole koko laskelma. Jakajan täydelliseksi laskemiseksi on tarpeen määrittää vastuksien teho siten, että ne eivät pala. R1: lle allokoidaan virta 1 mA: n virralla:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 wattia
Ja R2: lla:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 wattia
Täällä se on merkityksetöntä, mutta kuvitelkaa, millaista tehoa tarvittaisiin vastuksia, jos jakajan virta olisi 100 mA tai 1 A?
Ensimmäisessä tapauksessa:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 wattia
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 wattia
Toisessa tapauksessa:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 wattia
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 wattia
Se on jo huomattavia lukuja elektroniikan suhteen, myös vahvistimissa käytettäväksi. Tämä ei ole tehokasta, joten pulssipiirejä käytetään tällä hetkellä, vaikka lineaarisia piirejä käytetään edelleen joko amatöörirakenteissa tai erityislaitteissa, joilla on erityisvaatimukset.
Toinen esimerkki on jakaja säädettävän zener-diodin TL431 U-viitteen muodostamiseksi. Niitä käytetään edullisimmissa matkapuhelimien virtalähteissä ja latureissa. Alla oleva kytkentäkaavio ja laskentakaavat. Kahden vastuksen avulla tässä luodaan piste, jonka U-viite on 2,5 volttia.
Toinen esimerkki on kaikenlaisten anturien kytkentä mikro-ohjaimiin. Tarkastellaan useita antureiden kytkentämenetelmiä suositun AVR-mikrokontrollerin analogituloon käyttämällä Arduino-korttiperhettä esimerkkinä.
Mittalaitteilla on erilaiset mittausrajat. Tällainen toiminto toteutetaan myös käyttämällä vastusryhmää.
Mutta tämä ei loputa jännitteenjakajien laajuutta. Juuri tällä tavoin ylimääräinen volttia sammuu, kun virta on rajoitettu LED-valon kautta, myös garlandin sipulien jännite jakautuu, ja voit myös syöttää pienitehoista kuormaa.
Epälineaariset jakajat
Mainitsimme, että epälineaariset jakajat sisältävät parametrisen stabilisaattorin. Yksinkertaisimmassa muodossaan se koostuu vastuksesta ja zener-diodista. Piirissä oleva zener-diodi on samanlainen kuin tavanomainen puolijohdediodi. Ainoa ero on lisäominaisuuden esiintyminen katodissa.
Laskelma perustuu Zener-diodin stabilointiin. Sitten, jos meillä on 3,3 voltin zener-diodi ja teholähde on 10 volttia, niin stabilointivirta viedään lomakkeesta zener-diodiin. Anna sen olla esimerkiksi 20 mA (0,02 A) ja kuormavirta 10 mA (0,01 A).
sitten:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 ohmia
Katsotaan kuinka tällainen stabilisaattori toimii. Zener-diodi sisältyy piiriin paluuyhteydessä, ts. Jos Uoutput on alhaisempi kuin Ustabilization, virta ei virtaa sen läpi. Kun U-syöttö nousee U-stabiloitumiseen, PN-liitoksen lumivyöry tai tunnelirikko tapahtuu ja sen läpi virtaa stabilointivirraksi kutsuttu virta. Sitä rajoittaa vastus R1, jolla U-tulon ja U-stabiloinnin välinen ero vaimennetaan. Jos suurin stabilointivirta ylitetään, tapahtuu lämpöhajoaminen ja zener-diodi palaa.
Muuten, joskus voit toteuttaa stabilointiaineen diodeihin. Vakautusjännite on tällöin yhtä suuri kuin diodien suora pudotus tai diodipiirissä olevien tippojen summa. Asetat virran, joka sopii diodien nimellisarvoon ja piirin tarpeisiin. Tällaista ratkaisua käytetään kuitenkin erittäin harvoin. Mutta tällaista diodeissa olevaa laitetta kutsutaan paremmin rajoittajaksi, ei stabiloijaksi. Ja saman piirin variantti vaihtovirtapiireille. Joten rajoitat muuttuvan signaalin amplitudia suoran pudotuksen tasolla - 0,7 V.
Joten keksimme, mikä tämä jännitteenjakaja on ja miksi sitä tarvitaan. Esimerkkejä, joissa jotain harkituista piireistä käytetään, voidaan antaa vielä enemmän, jopa potentiometri on olennaisesti jakaja, jonka raja-arvo on portaattomasti säädettävissä, ja sitä käytetään usein vakiovastuksen yhteydessä. Joka tapauksessa toimintaperiaate, elementtien valinta ja laskenta pysyvät muuttumattomina.
Lopulta suosittelemme katsomaan videota, josta tutkimme tarkemmin, miten tämä elementti toimii ja mistä se koostuu:
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan ...
