Kas yra įtampos daliklio taisyklė: pavyzdžiai ir jos taikymas

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Elektronikoje įtampos daliklio taisyklė yra paprasta ir svarbiausia elektroninė grandinė , kuri naudojama didelei įtampai pakeisti į mažą. Naudodami tik i / p įtampą ir du serijinius rezistorius, galime gauti o / p įtampą. Čia išėjimo įtampa yra i / p įtampos dalis. Geriausias įtampos daliklio pavyzdys yra du rezistoriai, sujungti nuosekliai. Kai į rezistoriaus porą įvedama i / p įtampa, o jungtis tarp jų pasirodys o / p įtampa. Paprastai šie dalikliai naudojami siekiant sumažinti įtampos dydį arba sukurti etaloninę įtampą, taip pat naudojami žemais dažniais kaip signalo slopintuvas. Nuolatinės srovės ir santykinai žemų dažnių atveju įtampos daliklis gali būti tinkamai tobulas, jei jis pagamintas tik iš rezistorių, kur dažnio atsakas reikalingas plačiu diapazonu.

Kas yra įtampos daliklio taisyklė?

Apibrėžimas: Elektronikos srityje įtampos daliklis yra pagrindinė grandinė, naudojama generuoti jo įėjimo įtampos dalį kaip išėjimą. Ši grandinė gali būti suprojektuota dviem rezistoriais, kitaip bet kokiais pasyviais komponentais ir įtampos šaltiniu. Grandinės rezistoriai gali būti sujungti nuosekliai, o per šiuos rezistorius yra prijungtas įtampos šaltinis. Ši grandinė dar vadinama potencialų dalikliu. Įėjimo įtampa gali būti perduodama tarp dviejų grandinės rezistorių taip, kad įvyktų įtampos padalijimas.




Kada naudoti įtampos daliklio taisyklę?

Įtampos daliklio taisyklė naudojama sprendžiant grandines, siekiant supaprastinti sprendimą. Taikant šią taisyklę, taip pat galima kruopščiai išspręsti paprastas grandines. Pagrindinė šios įtampos daliklio taisyklės samprata yra „Įtampa yra padalinta tarp dviejų rezistorių, kurie yra nuosekliai sujungti nuosekliai proporcingai jų varžai. Įtampos daliklis apima dvi svarbias dalis: grandinę ir lygtį.

Skirtingos įtampos daliklio schemos

Įtampos daliklis apima įtampos šaltinį iš dviejų rezistorių. Galite pamatyti skirtingas įtampos grandines, parodyta skirtingai, kaip parodyta žemiau. Bet šie skirtingos grandinės visada turėtų būti tas pats.



Įtampos daliklio schemos

Įtampos daliklio schemos

Aukščiau nurodytose skirtingose ​​įtampos skirstymo grandinėse R1 rezistorius yra arčiausiai įėjimo įtampos Vin, o rezistorius R2 - arčiausiai įžeminimo gnybto. Įtampos kritimas per rezistorių R2 vadinamas Vout, kuris yra padalinta grandinės įtampa.

Įtampos daliklio skaičiavimas

Apsvarstykime šią grandinę, sujungtą naudojant du rezistorius R1 ir R2. Kur kintamas rezistorius yra prijungtas tarp įtampos šaltinio. Žemiau esančioje grandinėje R1 yra varža tarp kintamojo slydimo kontakto ir neigiamo gnybto. R2 yra varža tarp teigiamo gnybto ir slydimo kontakto. Tai reiškia, kad du rezistoriai R1 ir R2 yra nuosekliai.


Įtampos daliklio taisyklė naudojant du rezistorius

Įtampos daliklio taisyklė naudojant du rezistorius

Ohmo įstatymas teigia, kad V = IR

Iš minėtos lygties galime gauti šias lygtis

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)

V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Taikant Kirchhoffo įtampos įstatymą

KVL teigia, kad kai algebrinė įtampos suma aplink uždarą kelią grandinėje yra lygi nuliui.

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0

V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Todėl

V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)

Vadinasi

i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)

III pakeitimas I ir II lygtyse

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R1 / R1 + R2)

V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R2 / R1 + R2)

Pirmiau pateikta grandinė rodo įtampos skirstytuvą tarp dviejų rezistorių, kuris yra tiesiogiai proporcingas jų varžai. Ši įtampos daliklio taisyklė gali būti išplėsta ir į grandines, kurios suprojektuotos su daugiau nei dviem rezistoriais.

Įtampos daliklio taisyklė naudojant tris rezistorius

Įtampos daliklio taisyklė naudojant tris rezistorius

Virš dviejų rezistorių grandinės įtampos padalijimo taisyklė

V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4

V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4

V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4

V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4

Įtampos daliklio lygtis

Įtampos daliklio taisyklės lygtis priima, kai žinote tris pirmiau minėtos grandinės vertes, tai yra įėjimo įtampa ir dvi rezistoriaus vertės. Naudodami šią lygtį, galime rasti išėjimo įtampą.

Vault = Vin. R2 / R1 + R2

Pirmiau pateiktoje lygtyje teigiama, kad Vout (o / p įtampa) yra tiesiogiai proporcinga Vin (įėjimo įtampa) ir dviejų rezistorių R1 ir R2 santykiui.

Atsparus įtampos daliklis

Tai labai lengva ir paprasta grandinė, suprojektuota ir suprantama. Pagrindinis pasyviosios įtampos skirstytuvo grandinės tipas gali būti pastatytas dviem nuosekliai sujungtais rezistoriais. Ši grandinė naudoja įtampos daliklio taisyklę, kad matuotų įtampos kritimą kiekviename serijiniame rezistoriuje. Žemiau parodyta varžos įtampos daliklio grandinė.

Varžos skirstytuvo grandinėje du rezistoriai, tokie kaip R1 ir R2, yra sujungti nuosekliai. Taigi srovės srautas šiuose rezistoriuose bus toks pats. Todėl jis suteikia įtampos kritimą (I * R) kiekvienoje varžoje.

Atsparus tipas

Atsparus tipas

Naudojant įtampos šaltinį, į šią grandinę įjungiamas įtampos šaltinis. Taikydami šiai grandinei KVL ir omų dėsnį, mes galime išmatuoti įtampos kritimą per rezistorių. Taigi srovės srautas grandinėje gali būti pateiktas kaip

Taikant KVL

VS = VR1 + VR2

Pagal Ohmo įstatymą

VR1 = I x R1

VR2 = I x R2

VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)

I = VS / R1 + R2

Srovės srautas per nuosekliąją grandinę yra I = V / R pagal Ohmo dėsnį. Taigi srovės srautas yra vienodas abiejuose rezistoriuose. Taigi dabar galite apskaičiuoti įtampos kritimą grandinėje esančiame R2 rezistoriuje

IR2 = VR2 / R2

Vs / (R1 + R2)

VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)

Panašiai įtampos kritimą per R1 rezistorių galima apskaičiuoti kaip

IR1 = VR1 / R1

Vs / (R1 + R2)

VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)

Talpiniai įtampos dalikliai

Talpinės įtampos daliklio grandinė generuoja įtampos kritimus kondensatoriuose, kurie nuosekliai sujungti su kintamosios srovės šaltiniu. Paprastai jie naudojami siekiant sumažinti labai aukštą įtampą, kad būtų užtikrintas žemos išėjimo įtampos signalas. Šiuo metu šie skirstytuvai yra pritaikyti jutiklinio ekrano planšetiniams kompiuteriams, mobiliesiems telefonams ir ekranams.

Ne taip, kaip varžinės įtampos daliklio grandinės, talpiniai įtampos dalikliai veikia su sinusiniu kintamosios srovės šaltiniu, nes įtampos pasiskirstymą tarp kondensatorių galima apskaičiuoti kondensatorių reaktyvumo pagalba (C), kuris priklauso nuo kintamosios srovės maitinimo dažnio.

Talpinis tipas

Talpinis tipas

Talpos reaktyvumo formulę galima gauti kaip

Xc = 1 / 2πfc

Kur:

Xc = talpos reaktyvumas (Ω)

π = 3 142 (skaitinė konstanta)

ƒ = dažnis, išmatuotas hercais (Hz)

C = talpa, išmatuota faradais (F)

Kiekvieno kondensatoriaus reaktyvumą galima išmatuoti pagal įtampą, taip pat į kintamosios srovės maitinimo dažnį ir pakeisti juos aukščiau pateiktoje lygtyje, kad gautume ekvivalentinius įtampos kritimus kiekviename kondensatoriuje. Talpinės įtampos daliklio grandinė parodyta žemiau.

Naudodami šiuos nuosekliai sujungtus kondensatorius, galime nustatyti kiekvieno kondensatoriaus RMS įtampos kritimą pagal jų reaktyvumą, kai jie prijungiami prie įtampos šaltinio.

Xc1 = 1 / 2πfc1 ir Xc2 = 1 / 2πfc2

XKT= XC1+ XC2

VC1= Vs (XC1/ XKT)

VC2= Vs (XC2/ XKT)

Talpiniai dalikliai neleidžia nuolatinės įvesties.

Paprasta kintamosios srovės įėjimo talpinė lygtis yra

Skliautas = (C1 / C1 + C2). Vin

Indukciniai įtampos dalikliai

Indukciniai įtampos dalikliai sukels įtampos kritimus ant ritės, kitaip induktoriai nuosekliai sujungiami per kintamosios srovės maitinimą. Jis susideda iš ritės, kuri kitu atveju yra viena apvija, kuri yra padalinta į dvi dalis visur, kur gaunama o / p įtampa iš vienos iš dalių.

Geriausias šio indukcinio įtampos daliklio pavyzdys yra automatinis transformatorius, turintis keletą bakstelėjimo taškų su antrine apvija. Indukcinės įtampos daliklį tarp dviejų induktorių galima išmatuoti per induktoriaus, pažymėto XL, reaktyvumą.

Indukcinis tipas

Indukcinis tipas

Indukcinio reaktyvumo formulę galima gauti kaip

XL = 1 / 2πfL

„XL“ yra indukcinis reaktyvumas, matuojamas omais (Ω)

π = 3 142 (skaitinė konstanta)

„Ƒ“ yra dažnis, išmatuotas hercais (Hz)

„L“ yra induktyvumas, matuojamas Henries (H)

Dviejų induktorių reaktyvumas gali būti apskaičiuotas, kai mes žinome kintamosios srovės maitinimo dažnį ir įtampą ir juos panaudojame per įtampos daliklio įstatymą, kad įtampos kritimas būtų rodomas kiekviename induktoriuje. Indukcinės įtampos daliklio grandinė parodyta žemiau.

Naudodami du grandines nuosekliai sujungtus induktorius, mes galime išmatuoti RMS įtampos kritimus kiekviename kondensatoriuje pagal jų reaktyvumą, kai jie prisijungia prie įtampos šaltinio.

XL1= 2πfL1 ir XL2= 2πfL2

XLT = XL1+ XL2

VL1 = Vs ( XL1/ XLT)

VL2 = Vs ( XL2/ XLT)

Kintamosios srovės įvestį galima padalyti iš indukcinių daliklių pagal induktyvumą:

Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin

Ši lygtis skirta induktoriams, kurie nesąveikauja, o abipusis induktyvumas autotransformatoriuje pakeis rezultatus. Nuolatinės srovės įvestis gali suskaidyti pagal elementų varžą pagal varžinio daliklio taisyklę.

Įtampos daliklio pavyzdinės problemos

Įtampos daliklio pavyzdžio problemas galima išspręsti naudojant aukščiau pateiktas varžines, talpines ir indukcines grandines.

1). Tarkime, kad kintamo rezistoriaus bendra varža yra 12 Ω. Stumdomas kontaktas yra vietoje, kur varža padalijama į 4 Ω ir 8 Ω. Kintamasis rezistorius yra sujungtas per 2,5 V bateriją. Panagrinėkime įtampą, kuri atsiranda visame voltmetre, prijungtame per kintamo rezistoriaus 4 Ω sekciją.

Pagal įtampos daliklio taisyklę, įtampos kritimai bus,

Vout = 2,5 Vx4 omai / 12Ohm = 0,83V

2). Kai du kondensatoriai C1-8uF ir C2-20uF yra nuosekliai sujungti grandinėje, RMS įtampos kritimus galima apskaičiuoti kiekvienam kondensatoriui, kai jie yra prijungti prie 80 Hz RMS maitinimo ir 80 voltų.

Xc1 = 1 / 2πfc1

1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6

= 248,8 omai

Xc2 = 1 / 2πfc2

1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6

= 99,52 omai

XCT = XC1 + XC2

= 248,8 + 99,52 = 348,32

VC1 = Vs (XC1 / XCT)

80 (248,8 / 348,32) = 57,142

VC2 = Vs (XC2 / XCT)

80 (99,52 / 348,32) = 22,85

3). Kai du induktoriai L1-8 mH ir L2-15 mH yra sujungti nuosekliai, galime apskaičiuoti RMS įtampos kritimą kiekviename kondensatoriuje, kai jie bus prijungti prie 40 voltų, 100 Hz RMS maitinimo šaltinio.

XL1 = 2πfL1

= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 omai

XL2 = 2πfL2

= 2 × 3,14x100x15x10-3

9,42 omai

XLT = XL1 + XL2

14.444 omai

VL1 = Vs (XL1 / XLT)

= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 voltai

VL2 = Vs (XL2 / XLT)

= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 voltai

Įtampos gaudymo taškai skirstytuvo tinkle

Kai rezistorių skaičius yra nuosekliai sujungtas per įtampos šaltinį Vs grandinėje, įvairūs įtampos čiaupai gali būti laikomi A, B, C, D ir E

Bendras atsparumas grandinėje gali būti apskaičiuojamas sudedant visas varžos vertes, tokias kaip 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilogramų omų. Ši varžos vertė apribos srovės srautą visoje grandinėje, kuri sukuria įtampos maitinimą (VS).

Skirtingos lygtys, kurios naudojamos rezistorių įtampos kritimui apskaičiuoti, yra VR1 = VAB,

VR2 = VBC, VR3 = VCD ir VR4 = VDE.

Įtampos lygiai kiekviename čiaupo taške apskaičiuojami atsižvelgiant į GND (0V) gnybtą. Todėl įtampos lygis „D“ taške bus lygiavertis VDE, tuo tarpu įtampos lygis „C“ taške bus lygus VCD + VDE. Čia įtampos lygis taške „C“ yra dviejų įtampos kritimų suma per du rezistorius R3 ir R4.

Taigi, pasirinkę tinkamą rezistoriaus verčių rinkinį, galime atlikti įtampos kritimų seriją. Šie įtampos kritimai turės santykinę įtampos vertę, kuri pasiekiama tik iš įtampos. Ankstesniame pavyzdyje kiekviena o / p įtampos vertė yra teigiama, nes neigiamas įtampos gnybtas (VS) yra prijungtas prie įžeminimo gnybto.

Įtampos daliklio taikymai

balsų daliklio paraiškos įtraukti šiuos dalykus.

  • Įtampos daliklis naudojamas tik ten, kur įtampa reguliuojama nuleidus tam tikrą įtampą grandinėje. Daugiausia jis naudojamas tokiose sistemose, kur energijos vartojimo efektyvumas nebūtinai turi būti vertinamas rimtai.
  • Mūsų kasdieniame gyvenime įtampos daliklis dažniausiai naudojamas potenciometruose. Geriausi potenciometrų pavyzdžiai yra garso reguliavimo rankenėlė, pritvirtinta prie mūsų muzikos sistemų, radijo tranzistorių ir kt. Pagrindinė potenciometro konstrukcija apima tris aukščiau pateiktus kaiščius. Tuo atveju, kai du kaiščiai yra prijungti prie rezistoriaus, esančio potenciometro viduje, o likęs kaištis yra sujungtas su valymo kontaktu, kuris slysta ant rezistoriaus. Kai kas nors pakeis potenciometro rankenėlę, įtampa bus rodoma stabiliuose kontaktuose ir valymo kontakte pagal įtampos daliklio taisyklę.
  • Įtampos dalikliai naudojami signalo lygiui reguliuoti, įtampos matavimui ir aktyviųjų įtaisų stiprintuvuose šališkumui. Multimetras ir Wheatstone tiltas apima įtampos daliklius.
  • Jutiklio varžai matuoti galima naudoti įtampos daliklius. Norint suformuoti įtampos daliklį, jutiklis nuosekliai sujungiamas su žinomu pasipriešinimu, o dalikliui taikoma žinoma įtampa. analoginis į skaitmeninį keitiklį mikrovaldiklio yra prijungtas prie centrinio daliklio krano, kad būtų galima išmatuoti čiaupo įtampą. Naudojant žinomą varžą, galima apskaičiuoti išmatuotą įtampos jutiklio varžą.
  • Įtampos dalikliai naudojami matuojant jutiklį, įtampą, perkeliant loginį lygį ir reguliuojant signalo lygį.
  • Paprastai rezistoriaus daliklio taisyklė daugiausia naudojama etaloninėms įtampoms gaminti, kitaip sumažinant įtampos dydį, todėl matavimas yra labai paprastas. Be to, tai veikia kaip signalo slopintuvai žemu dažniu
  • Jis naudojamas tuo atveju, kai yra ypač mažai dažnių ir nuolatinės srovės
  • Talpinis įtampos daliklis, naudojamas energijos perdavimui, norint kompensuoti apkrovos talpą ir matuoti aukštą įtampą.

Tai viskas apie įtampos padalijimą su grandinėmis, ši taisyklė taikoma tiek kintamosios, tiek nuolatinės įtampos šaltiniams. Be to, bet kokios abejonės dėl šios koncepcijos ar elektronikos ir elektros projektai , pateikite savo atsiliepimą komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, kokia yra pagrindinė įtampos daliklio taisyklės funkcija?