Kas ir sprieguma dalītājs un kam tas tiek izmantots
Definīcija
Sprieguma dalītājs ir ierīce vai ierīce, kas proporcionāli pārvades koeficientam pazemina izejas sprieguma līmeni attiecībā pret ieeju (tas vienmēr būs zem nulles). Viņš ieguva šo vārdu, jo tas apzīmē divus vai vairākus ar virkni savienotus ķēdes posmus.
Tie ir lineāri un nelineāri. Šajā gadījumā pirmie ir aktīvā vai reaktīvā pretestība, kurā caurlaidības koeficientu nosaka ar koeficientu Ohmas likums. Izteiktiem nelineāriem dalītājiem ir parametru sprieguma stabilizatori. Redzēsim, kā šī ierīce ir sakārtota un kāpēc tā ir nepieciešama.
Darbības veidi un princips
Tūlīt ir vērts atzīmēt, ka sprieguma dalītāja darbības princips parasti ir vienāds, bet atkarīgs no elementiem, no kuriem tas sastāv. Pastāv trīs galvenie lineāro shēmu veidi:
- rezistīvs;
- kapacitīvs;
- induktīvs.
Visizplatītākais dalītājs rezistoros tā vienkāršības un aprēķina viegluma dēļ. Pēc viņa piemēra apsveriet pamatinformāciju par šo ierīci.
Jebkuram sprieguma dalītājam ir Uinput un Uoutput, ja tas sastāv no diviem rezistorija ir trīs rezistori, tad būs divi izejas spriegumi utt. Jūs varat veikt jebkuru dalīšanas posmu skaitu.
Uinput ir vienāda ar barošanas spriegumu, Uoutput ir atkarīga no rezistoru attiecības dalītāja rokās. Ja mēs uzskatām ķēdi ar diviem rezistoriem, tad augšējā vai, kā to sauc arī, rūdīšanas roka būs R1. Apakšējā vai izejas roka būs R2.
Pieņemsim, ka mums ir barošanas avots 10 V, pretestība R1 ir 85 omi, un pretestība R2 ir 15 omi. Jāaprēķina Uoutput.
Tad:
U = I * R
Tā kā tie ir savienoti virknē, tad:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Tad, ja pievienojat izteicienus:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Ja mēs paužam strāvu no šejienes, mēs iegūstam:
Aizstājot iepriekšējo izteiksmi, mums ir šāda formula:
Aprēķināsim mūsu piemēram:
Sprieguma dalītāju var veikt pēc reaktīvām īpašībām:
- uz kondensatori (kapacitatīvs);
- uz induktoriem (induktīvi).
Tad aprēķini būs līdzīgi, bet pretestību aprēķina, izmantojot turpmāk norādītās formulas.
Kondensatoriem:
Par induktivitāti:
Šāda veida sadalītāju īpatnība un atšķirība ir tāda, ka rezistīvo dalītāju var izmantot maiņstrāvas un līdzstrāvas ķēdēs, bet kapacitatīvu un induktīvu - tikai maiņstrāvas ķēdēs, jo tikai tad to reaģētspēja.
Interesanti! AT Dažos gadījumos līdzstrāvas ķēdēs darbosies kapacitatīvs dalītājs, labs piemērs ir šāda risinājuma izmantošana datora barošanas avotu ievades ķēdē.
Reaģētspējas izmantošana ir saistīta ar faktu, ka to darbības laikā izdalās ne tik daudz siltuma, cik tad, ja konstrukcijās izmanto aktīvās pretestības (rezistorus).
Izmantošanas piemēri ķēdē
Ir daudz shēmu, kurās tiek izmantoti sprieguma dalītāji. Tāpēc mēs sniegsim vairākus piemērus vienlaikus.
Pieņemsim, ka mēs projektējam pastiprinātāja pakāpi uz tranzistora, kas darbojas A klasē. Balstoties uz tā darbības principu, uz tranzistora pamata mums ir jāiestata nobīdes spriegums (U1) tā, lai tā darbības punkts būtu I - V raksturlīknes lineārajā segmentā, lai strāva caur tranzistoru nebija pārmērīga. Pieņemsim, ka mums jānodrošina bāzes strāva 0,1 mA pie U1 0,6 volti.
Tad mums jāaprēķina pretestība dalītāja plecos, un tas ir apgriezts aprēķins attiecībā pret iepriekš sniegto. Pirmkārt, caur dalītāju viņi atrod strāvu. Lai slodzes strāva īpaši neietekmē spriegumu uz pleciem, mēs iestatām strāvu caur dalītāju lieluma secībā, kas ir augstāka par slodzes strāvu mūsu gadījumā 1 mA. Strāvas padeve ļauj tai būt 12 volti.
Tad dalītāja kopējā pretestība ir:
Rd = U padeve / I = 12 / 0,001 = 12000 omi
R2 / R = U2 / U
Vai:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U jauda
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U jauda = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Pārbaudiet aprēķinus:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 volti.
Attiecīgais augšējais plecs nodzēsīs
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 volti.
Bet tas nav viss aprēķins. Lai veiktu pilnīgu dalītāja aprēķinu, ir jānosaka rezistoru jauda, lai tie neizdegtu. Ar strāvu 1 mA R1 piešķirs jaudu:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,014 vati
Un uz R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 vati
Šeit tas ir niecīgs, bet iedomājieties, kāda veida jaudai būtu nepieciešami rezistori, ja dalītāja strāva būtu 100 mA vai 1 A?
Pirmajā gadījumā:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 vati
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 vati
Otrajā gadījumā:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 vati
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 vati
Tas jau ir ievērojams skaitlis attiecībā uz elektroniku, ieskaitot izmantošanu pastiprinātājos. Tas nav efektīvs, tāpēc pašlaik tiek izmantotas impulsa shēmas, kaut arī lineāras shēmas joprojām tiek izmantotas amatieru konstrukcijās vai īpašās iekārtās ar īpašām prasībām.
Otrais piemērs ir dalītājs, lai veidotu regulējamas Zener diodes TL431 U atsauci. Tos izmanto vislētākajos mobilo tālruņu barošanas avotos un lādētājos. Savienojuma shēma un aprēķinu formulas, kuras redzat zemāk. Ar divu rezistoru palīdzību šeit tiek izveidots punkts ar U atskaites vērtību 2,5 volti.
Vēl viens piemērs ir visu veidu sensoru savienojums ar mikrokontrolleriem. Apsvērsim vairākas shēmas sensoru savienošanai ar populārā AVR mikrokontrollera analogo ieeju, kā piemēru izmantojot Arduino plātņu saimi.
Mērinstrumentiem ir dažādas mērīšanas robežas. Arī šāda funkcija tiek realizēta, izmantojot rezistoru grupu.
Bet ar to nebeidzas sprieguma dalītāju darbības joma. Tādā veidā tiek nomākti papildu volti, ja strāva tiek ierobežota caur gaismas diodi, tiek sadalīts arī sīpolu spriegums vītnē, un jūs varat arī darbināt mazjaudas slodzi.
Nelineārie dalītāji
Mēs minējām, ka nelineāros dalītājos ir parametrisks stabilizators. Vienkāršākajā formā tas sastāv no rezistora un zener diodes. Zener diode ķēdē ir līdzīga parastajai pusvadītāju diodei. Vienīgā atšķirība ir papildu funkcijas klātbūtne katodam.
Aprēķins ir balstīts uz Zenera diodes stabilizāciju. Tad, ja mums ir Zener diode 3,3 volti, un barošanas avots ir 10 volti, tad stabilizācijas strāva tiek ņemta no datu lapas uz Zener diodi. Piemēram, ļaujiet tam būt vienādam ar 20 mA (0,02 A) un slodzes strāvai 10 mA (0,01 A).
Tad:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 omi
Redzēsim, kā darbojas šāds stabilizators. Zener diode ir iekļauta ķēdē apgrieztā savienojumā, tas ir, ja Uoutput ir zemāka par Ustabilization, tad caur to neplūst strāva. Kad U padeve palielinās līdz U stabilizācijai, PN krustojumā notiek lavīnas vai tuneļa sabrukums, un caur to sāk plūst strāva, ko sauc par stabilizācijas strāvu. To ierobežo rezistors R1, uz kura tiek nomākta atšķirība starp U ieeju un U stabilizāciju. Ja tiek pārsniegta maksimālā stabilizācijas strāva, notiek termiska sabrukšana un Zener diode izdeg.
Starp citu, dažreiz jūs varat ieviest stabilizatoru diodēs. Tad stabilizācijas spriegums būs vienāds ar tiešu diožu kritumu vai diožu shēmas pilienu summu. Jūs iestatāt strāvu, kas piemērota diožu nominālajai vērtībai un jūsu ķēdes vajadzībām. Tomēr šāds risinājums tiek izmantots ārkārtīgi reti. Bet šādu ierīci diodēs labāk sauc par ierobežotāju, nevis par stabilizatoru. Un vienas un tās pašas shēmas variants maiņstrāvas ķēdēm. Tātad jūs ierobežojat mainīgā signāla amplitūdu tieša kritiena līmenī - 0,7 V.
Tātad mēs izdomājām, kas ir šis sprieguma dalītājs un kāpēc tas ir vajadzīgs. Piemēri, kur tiek izmantots kāds no aplūkojamo shēmu variantiem, var tikt sniegti vēl vairāk, pat potenciometrs būtībā ir dalītājs ar bezgalīgi regulējamu caurlaides koeficientu, un to bieži izmanto kopā ar pastāvīgu rezistoru. Jebkurā gadījumā darbības, elementu izvēles un aprēķināšanas princips paliek nemainīgs.
Noslēgumā mēs iesakām noskatīties videoklipu, kurā sīkāk izpētīsim, kā šis elements darbojas un no kā tas sastāv:
Saistītie materiāli:
Notiek ielāde ...
