O que é um divisor de tensão e para que é utilizado
Definição
Um divisor de tensão é um dispositivo ou dispositivo que diminui o nível da tensão de saída em relação à entrada, proporcionalmente ao coeficiente de transmissão (sempre será abaixo de zero). Ele recebeu esse nome porque representa duas ou mais seções da cadeia conectadas em série.
Eles são lineares e não lineares. Nesse caso, os primeiros são resistência ativa ou reativa, na qual o coeficiente de transmissão é determinado pela razão de Lei de Ohm. Os divisores não lineares pronunciados incluem estabilizadores de tensão paramétricos. Vamos ver como esse dispositivo é organizado e por que é necessário.
Tipos e princípio de ação
É importante notar imediatamente que o princípio de operação do divisor de tensão é geralmente o mesmo, mas depende dos elementos em que ele consiste. Existem três tipos principais de circuitos lineares:
- resistivo;
- capacidade;
- indutivo.
O divisor mais comum em resistores, devido à sua simplicidade e facilidade de cálculo. No seu exemplo, e considere as informações básicas sobre este dispositivo.
Qualquer divisor de tensão possui Uinput e Uoutput se consistir em dois resistoresse houver três resistores, haverá duas tensões de saída e assim por diante. Você pode fazer qualquer número de estágios de divisão.
Uinput é igual à tensão de alimentação, Uoutput depende da proporção de resistores nos braços do divisor. Se considerarmos um circuito com dois resistores, o braço de têmpera superior, ou como também é chamado, será R1. O braço inferior ou de saída será R2.
Suponha que tenhamos uma fonte de alimentação de 10V, a resistência R1 seja 85 Ohms e a resistência R2 seja 15 Ohms. Precisa calcular o Uoutput.
Então:
U = I * R
Como eles estão conectados em série, então:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Então, se você adicionar as expressões:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Se expressarmos a corrente daqui, obtemos:
Substituindo a expressão anterior, temos a seguinte fórmula:
Vamos calcular para o nosso exemplo:
O divisor de tensão pode ser realizado nas reatâncias:
- no capacitores (capacidade);
- em indutores (indutivos).
Os cálculos serão semelhantes, mas a resistência é calculada usando as fórmulas abaixo.
Para capacitores:
Para indutância:
A peculiaridade e a diferença desses tipos de divisores é que o divisor resistivo pode ser usado em circuitos CA e CC, e capacitivo e indutivo apenas em circuitos CA, porque somente então sua reatância será.
Interessante! AT Em alguns casos, um divisor capacitivo funcionará em circuitos CC, um bom exemplo é o uso de uma solução desse tipo no circuito de entrada de fontes de alimentação de computadores.
O uso da reatância se deve ao fato de que durante sua operação, uma quantidade de calor não é liberada como no uso de resistências ativas (resistores) em estruturas
Exemplos de uso no circuito
Existem muitos esquemas em que os divisores de tensão são usados. Portanto, daremos vários exemplos ao mesmo tempo.
Suponha que projetemos um estágio de amplificador em um transistor que opere na classe A. Com base em seu princípio de operação, precisamos definir a tensão de polarização (U1) com base no transistor, para que seu ponto de operação esteja no segmento linear da característica I-V, de modo que a corrente através do transistor não foi excessivo. Suponha que precisamos fornecer uma corrente de base de 0,1 mA em U1 de 0,6 Volts.
Então precisamos calcular a resistência nos braços do divisor, e este é o cálculo inverso em relação ao que fornecemos acima. Primeiro de tudo, eles encontram a corrente através do divisor. Para que a corrente de carga não afete muito a tensão em seus ombros, definimos a corrente através do divisor em uma ordem de magnitude superior à corrente de carga em nosso caso 1 mA. A fonte de alimentação permite 12 volts.
Então a resistência total do divisor é:
Rd = alimentação U / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
Ou:
R2 / (R1 + R2) = potência U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U potência = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Verifique os cálculos:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Volts.
O ombro superior correspondente extinguirá
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 Volts.
Mas este não é o cálculo completo. Para um cálculo completo do divisor, é necessário determinar a potência dos resistores para que eles não queimem. Com uma corrente de 1 mA, a energia será alocada para R1:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watts
E no R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watts
Aqui é insignificante, mas imagine que potência precisaria de resistores se a corrente do divisor fosse de 100 mA ou 1 A?
Para o primeiro caso:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watts
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watts
Para o segundo caso:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watts
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watts
Isso já é um número considerável para a eletrônica, inclusive para uso em amplificadores. Isso não é eficaz, portanto, atualmente, os circuitos pulsados são usados, embora os lineares continuem sendo usados em construções amadoras ou em equipamentos específicos com requisitos especiais.
O segundo exemplo é um divisor para formar a referência U para o diodo zener ajustável TL431. Eles são usados na maioria das fontes de alimentação e carregadores baratos para telefones celulares. O diagrama de conexão e as fórmulas de cálculo que você vê abaixo. Com a ajuda de dois resistores, um ponto com uma referência em U de 2,5 volts é criado aqui.
Outro exemplo é a conexão de todos os tipos de sensores aos microcontroladores. Vamos considerar vários esquemas para conectar sensores à entrada analógica do microcontrolador AVR popular, usando a família de placas Arduino como exemplo.
Os instrumentos de medição possuem limites de medição diferentes. Essa função também é realizada usando um grupo de resistores.
Mas isso não encerra o escopo dos divisores de tensão. É dessa maneira que volts extras são extintos enquanto limita a corrente através do LED, a tensão das lâmpadas na guirlanda também é distribuída e você também pode alimentar uma carga de baixa energia.
Divisores não lineares
Mencionamos que os divisores não lineares incluem um estabilizador paramétrico. Na sua forma mais simples, consiste em um resistor e um diodo zener. Um diodo zener no circuito é semelhante a um diodo semicondutor convencional. A única diferença é a presença de um recurso adicional no cátodo.
O cálculo é baseado na estabilização do diodo Zener. Então, se tivermos um diodo zener de 3,3 volts e a fonte de alimentação for 10 volts, a corrente de estabilização será retirada da folha de dados para o diodo zener. Por exemplo, seja igual a 20 mA (0,02 A) e a corrente de carga 10 mA (0,01 A).
Então:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 Ohms
Vamos ver como esse estabilizador funciona. O diodo zener é incluído no circuito na conexão reversa, ou seja, se a saída de saída for menor que a estabilização, a corrente não flui através dele. Quando o suprimento de U sobe para a estabilização de U, ocorre uma avalanche ou ruptura do túnel da junção PN e uma corrente começa a fluir através dela, que é chamada de corrente de estabilização. É limitado pelo resistor R1, no qual a diferença entre a entrada U e a estabilização U é suprimida. Se a corrente máxima de estabilização for excedida, ocorre uma quebra térmica e o diodo zener queima.
A propósito, às vezes você pode implementar um estabilizador em diodos. A tensão de estabilização será igual à queda direta dos diodos ou à soma das quedas no circuito dos diodos. Você define a corrente adequada para o valor nominal dos diodos e para as necessidades do seu circuito. No entanto, essa solução é usada extremamente raramente. Mas esse dispositivo em diodos é mais chamado de limitador, não estabilizador. E uma variante do mesmo circuito para circuitos CA. Então você limita a amplitude do sinal variável no nível de queda direta - 0,7V.
Então descobrimos o que é esse divisor de tensão e por que é necessário. Existem ainda mais exemplos em que qualquer uma das variantes dos circuitos considerados é usada, mesmo um potenciômetro é essencialmente um divisor com coeficiente de transmissão infinitamente variável e geralmente é usado em conjunto com um resistor constante. De qualquer forma, o princípio de ação, seleção e cálculo de elementos permanece inalterado.
No final, recomendamos assistir a um vídeo no qual examinamos mais detalhadamente como esse elemento funciona e em que consiste:
Materiais relacionados:
Carregando...
