Hva er en spenningsdelere og hva brukes den til
definisjon
En spenningsdelere er en enhet eller enhet som senker nivået på utgangsspenningen i forhold til inngangen, i forhold til overføringskoeffisienten (den vil alltid være under null). Han fikk dette navnet fordi det representerer to eller flere seriekoblede deler av kjeden.
De er lineære og ikke-lineære. I dette tilfellet er førstnevnte aktiv eller reaktiv motstand, der overføringskoeffisienten bestemmes av forholdet mellom Ohms lov. For uttalte ikke-lineære skilleapparater inkluderer parametriske spenningsstabilisatorer. La oss se hvordan denne enheten er ordnet og hvorfor den er nødvendig.
Typer og handlingsprinsipp
Det er umiddelbart verdt å merke seg at driftsprinsippet til spenningsdeleren generelt er det samme, men avhenger av elementene det består av. Det er tre hovedtyper av lineære kretsløp:
- resistive;
- kapasitiv;
- induktiv.
Den vanligste skillelinjen på motstander, på grunn av enkelhet og enkel beregning. På hans eksempel, og vurder grunnleggende informasjon om denne enheten.
Enhver spenningsdelere har Uinput og Uoutput hvis den består av to motstanderhvis det er tre motstander, vil det være to utgangsspenninger, og så videre. Du kan lage et hvilket som helst antall delingsnivåer.
Uinput er lik forsyningsspenningen, Uoutput avhenger av forholdet mellom motstander i armene til deleren. Hvis vi vurderer en krets med to motstander, vil den øvre, eller som det også kalles, slukkearmen være R1. Den nedre eller utgangsarmen vil være R2.
Anta at vi har en strømforsyning på 10V, motstanden R1 er 85 ohm, og motstanden R2 er 15 ohm. Trenger å beregne Uoutput.
Deretter:
U = I * R
Siden de er koblet i serie, så:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Så hvis du legger til uttrykkene:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Hvis vi uttrykker strømmen herfra, får vi:
Ved å erstatte det forrige uttrykket, har vi følgende formel:
La oss beregne for vårt eksempel:
Spenningsdeleren kan utføres på reaktanser:
- på kondensatorer (Kapasitiv);
- på induktorer (induktiv).
Da vil beregningene være like, men motstanden beregnes ved å bruke formlene nedenfor.
For kondensatorer:
For induktans:
Det særegne og forskjellen mellom disse typer skillelinjer er at den resistive skilleapparatet kan brukes i AC og DC-kretser, og kapasitivt og induktivt bare i AC-kretser, fordi først da vil reaktansen deres.
Interessant! den I noen tilfeller vil en kapasitiv divider fungere i DC-kretser, et godt eksempel er bruken av en slik løsning i inngangskretsen til datamaskinens strømforsyninger.
Bruken av reaktanse skyldes det faktum at under deres drift frigjøres ikke så mye varme som ved bruk av aktive motstander (motstander) i strukturer
Eksempler på bruk i kretsen
Det er mange ordninger der spenningsdelere brukes. Derfor vil vi gi flere eksempler samtidig.
Anta at vi designer et forsterkertrinn på en transistor som fungerer i klasse A. Basert på driftsprinsippet, må vi sette forspenningen (U1) på basis av transistoren slik at operasjonspunktet er på det lineære segmentet til I-V-karakteristikken, slik at strømmen gjennom transistoren var ikke overdreven. Anta at vi må tilveiebringe en basestrøm på 0,1 mA ved U1 på 0,6 volt.
Da må vi beregne motstanden i skuldrene til skillet, og dette er den inverse beregningen i forhold til hva vi har gitt ovenfor. Først av alt, de finner strømmen gjennom skillelinjen. Så at belastningsstrømmen ikke påvirker spenningen på skuldrene i stor grad, setter vi strømmen gjennom skillet til en størrelsesorden høyere enn laststrømmen i vårt tilfelle 1 mA. Strømforsyning la det være 12 volt.
Da er den totale motstanden til skillet:
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
Sjekk beregningene:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 volt.
Den tilsvarende øvre skulderen vil slukke
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 volt.
Men dette er ikke hele beregningen. For en fullstendig beregning av deleren er det nødvendig å bestemme motstandenes kraft slik at de ikke brenner ut. Med en strøm på 1 mA vil strømmen bli allokert 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 forestill deg hva slags kraft som ville trenge motstander hvis skillestrømmen var 100 mA eller 1 A?
For det første tilfellet:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt
For det andre tilfellet:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watt
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watt
Det er allerede betydelige tall for elektronikk, inkludert for bruk i forsterkere. Dette er ikke effektivt. Derfor brukes pulsede kretser for tiden, selv om lineære kretsløp fortsatt brukes enten i amatørkonstruksjoner eller i spesifikt utstyr med spesielle krav.
Det andre eksemplet er en skillelinje for å danne U-referansen for den justerbare zenerdioden TL431. De brukes i rimeligste strømforsyninger og ladere til mobiltelefoner. Tilkoblingsskjemaet og beregningsformlene du ser nedenfor. Ved hjelp av to motstander opprettes et punkt med en U-referanse på 2,5 volt her.
Et annet eksempel er tilkoblingen av alle slags sensorer til mikrokontrollere. La oss vurdere flere ordninger for å koble sensorer til den analoge inngangen til den populære AVR-mikrokontrolleren, ved å bruke Arduino-bordfamilien som et eksempel.
Måleinstrumenter har forskjellige målegrenser. En slik funksjon blir også realisert ved bruk av en gruppe motstander.
Men dette avslutter ikke omfanget av spenningsdelere. Det er på denne måten at ekstra volt slukkes mens du begrenser strømmen gjennom LED, spenningen til pærene i krans er også fordelt, og du kan også gi en laveffektbelastning.
Ikke-lineære delere
Vi nevnte at ikke-lineære skillelinjer inkluderer en parametrisk stabilisator. I sin enkleste form består den av en motstand og en zenerdiode. En zenerdiode i kretsen ligner en konvensjonell halvlederdiode. Den eneste forskjellen er tilstedeværelsen av en ekstra funksjon på katoden.
Beregningen er basert på stabiliseringen av Zener-dioden. Så hvis vi har en zenerdiode på 3,3 volt, og strømforsyningen er 10 volt, blir stabiliseringsstrømmen hentet fra databladet til zenerdioden. La den for eksempel være lik 20 mA (0,02 A), og laststrømmen 10 mA (0,01 A).
Deretter:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 ohm
La oss se hvordan en slik stabilisator fungerer. Zeneraldioden er inkludert i kretsen i omvendt forbindelse, det vil si at hvis utgangen er lavere enn ustabilisering, strømmer ikke strømmen gjennom den. Når U-forsyningen stiger til U-stabilisering, oppstår et skred eller tunnelnedbrytning av PN-krysset og en strøm begynner å strømme gjennom det, som kalles stabiliseringsstrømmen. Det er begrenset av motstanden R1, der forskjellen mellom U-inngangen og U-stabiliseringen undertrykkes. Hvis den maksimale stabiliseringsstrømmen overskrides, oppstår termisk sammenbrudd og zenerdioden brenner ut.
Forresten, noen ganger kan du implementere en stabilisator på dioder. Stabiliseringsspenningen vil da være lik det direkte fallet av dioden eller summen av dråpene i diodekretsen. Du stiller inn strømmen som er passende for diodenes nominelle verdi og for kretsens behov. Likevel brukes en slik løsning ekstremt sjelden. Men en slik enhet på dioder kalles bedre en begrenser, ikke en stabilisator. Og en variant av samme krets for AC-kretser. Så du begrenser amplituden til det variable signalet til nivået av direkte fall - 0,7V.
Så vi fant ut hva denne spenningsdeleren er og hvorfor den trengs. Eksempler der noen av variantene av de betraktede kretsene brukes kan gis enda mer, til og med potensiometeret er i hovedsak en skillelinje med trinnløst justerbar overføringskoeffisient, og brukes ofte i forbindelse med en konstant motstand. I alle fall forblir prinsippet om handling, valg og beregning av elementer uendret.
Til slutt anbefaler vi at du ser på en video som vi undersøker nærmere hvordan dette elementet fungerer og hva det består av:
Relaterte materialer:
Laster inn ...
