Делитель напряжения расчет: Voltage Divider Calculator — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Резистивный делитель напряжения. Расчет делителя напряжения на резисторах

При проектировании электрических цепей возникают случаи, когда необходимо уменьшить величину напряжения (разделить его на несколько частей) и только часть подавать на нагрузку. Для этих целей используют делители напряжения. Они основаны на втором законе Кирхгофа.

Самая простая схема — резистивный делитель напряжения. Последовательно с источником напряжения подключаются два сопротивления R1 и R2.

При последовательном подключении сопротивлений через них протекает одинаковый ток I.

В результате, согласно закону Ома, напряжения на резисторах делится пропорционально их номиналу.

Подключаем нагрузку параллельно к R1 или к R2. В результате на нагрузке будет напряжение равное U_R2.

Примеры применения делителя напряжения

Как делитель напряжения. Представьте, что у Вас есть лампочка, которая может работать только от 6 вольт и есть батарейка на 9 вольт. В этом случае при подключении лампочки к батарейке, лампочка сгорит. Для того, чтобы лампочка работала в номинальном режиме, напряжение 9 В необходимо разделить на 6 и 3 вольта. Данную задачу выполняют простейшие делители напряжения на резисторах.

Датчик параметр — напряжение. Сопротивление резистивных элементов зависит от многих параметров, например температура. Помещаем одно из сопротивлений в среду с изменяющейся температурой. В результате при изменении температуры будет изменяться сопротивление одного из делителей напряжения. Изменяется ток через делитель. Согласно закону Ома входное напряжение перераспределяется между двумя сопротивлениями.
Усилитель напряжения. Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения. Это возможно, если динамическое сопротивление одного из элементов делителя отрицательное, например на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода.

Ограничения при использовании резистивных делителей напряжения

Номинал сопротивлений делителя напряжения на резисторах должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки, подключаемой к делителю. В противном случае сопротивление нагрузки уменьшит величину разделенного делителем напряжения.
Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к большим потерям активной мощности. Через делитель протекают большие токи. Необходимо подбирать сопротивления, чтобы они не перегорали и могли рассеять такую величину отдаваемой энергии в окружающую среду.

Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины, нагревательные элементы, индукционные печи.
Снижение КПД схемы за счет потерь на активных элементах делителя напряжения.
Для получения точных результатов в делителе напряжения необходимо использовать прецизионные (высокоточные) сопротивления.

Делитель напряжения

Делитель напряжения применяют с целью получения части напряжения, для отдельных компонентов схемы, используя всего один источник питания.

Принципиальная схема делителя напряжения до элементарного проста и состоит всего из двух резисторов. Главным в ее сборке остается правильный расчет сопротивления резисторов, необходимый для получения конкретного напряжения, и мощности, проходящей через них.

К примеру, для делителя напряжения возьмем сопротивлением исходя из расчетов:

Расчет резисторов для делителя напряжения происходит с конца схемы, а именно имеем изначальные данные: Нагрузка устройства (части компонентов на схеме), для которого рассчитываем делитель напряжения (I) – 20 mA; необходимо получить ток (U_out) – 5 v.

R₂ = U_out / I = 5 v / 0.02A = 250 Om;

Зная сопротивление резистора R₂, можем найти сопротивление резистора R₁:

R₁ = U_in / I – R₂ = 12 v / 0.02A – 250 Om = 350 Om;

Расчет делителя напряжения окончен, но не все на практике так хорошо, как в теории. Так как нагрузка на выходе делителя напряжения имеет свое сопротивление, расчет необходимо производить с поправкой на это.

Помним, что нагрузка у нас составляет 20 mA, исходя из этого, по закону Ома, рассчитываем сопротивление нагрузки:

R_нагр = U / I = 5 v / 0.02 A = 250 Om;

Как видно, данный расчет мы уже производили выше для резистора R₂ делителя напряжения.

В данном случае нагрузка служит параллельным сопротивлением резистору R₂, и все расчеты следует поправить, иначе мы потеряем почти 2v:

R_общ(R_{нагр и}R₂₎ = R_нагр* R₂ / (R_нагр+ R₂) = 250 * 250 / 250 + 250 = 125 Om;

U_out = U_in ( R_общ / (R₁ + R_общ ) ) = 12 v ( 125 Om / ( 350 Om + 125 Om) ) = 3,16 v;

Исходя из этого, сопротивление резистора R₁ необходимо рассчитывать по формуле:

R₁ = U_in / U_out * R_общ – R_общ = 12 v / 5 v * 125 Om – 125 Om = 175 Om;

Делаем проверку:

U_out = U_in ( R_общ / (R₁ + R_общ ) ) = 12 v ( 125 Om / ( 175 Om + 125 Om) ) = 5 v;

Расчет резисторов необходимых для нашего делителя напряжения закончен, осталось выяснить тип резистора, способный выдержать нагрузку. Рассчитываем мощность, проходящую через резистор делителя напряжения:

P = U_in² / R₁ = 12 v * 12 v / 175 Om ≈ 0,823 Watt;

Делаем вывод, что нам подойдут резисторы, например МЛТ-1 – мощностью не менее 1 Watt.

Применять такого типа делители напряжения можно, только если подключаемая нагрузка потребляет от долей до нескольких десятков миллиампер тока. Данный делитель напряжения никак нельзя использовать для питания мощных приборов, таких как ламп, двигателей и т.д.

Также в качестве эксперимента можно произвести масштабируемость сопротивлений делителя напряжения. Но помните, что чем меньше сопротивление в резисторах делителя напряжения, тем больше на них нагрузка и больше расход энергии.

Делители напряжения удачно подходят для преобразования сигнала с датчиков на основе резисторов. Такие резисторы как фоторезисторы, терморезисторы, тензорезисторы и т.д. способны изменять свое сопротивление в ходе воздействия на них окружающей среды. Подключение такого сенсора к выходу делителя напряжения или вместо одного из резисторов R₁ и R₂ и вольтметра к точке U_out можно снимать показания.

Практическая работа «Расчёт резистивного делителя напряжения»

Практическая работа № 1

Расчёт резистивного делителя напряжения

Цель: Уметь рассчитывать элементы схемы; знать принципы соотношений между значениями показателей сигналов; уметь применять полученные данные для построения временной диаграммы.

1 Задание

1.1 Начертить схему резистивного делителя напряжения.

1.2 Рассчитать сопротивления резисторов для получения коэффициента передачи.

1.3 Округлить найденное сопротивление до стандартного номинала.

1.4 Определить полученный коэффициент передачи, сравнить его с заданным, оценить погрешность и сделать выводы к её допуску.

1.5 Определить амплитуду выходного напряжения.

1.6 Рассчитать мощность, которую рассеивают резисторы и обозначить на схеме номиналы мощностей резисторов.

1.7 Показать в масштабе эпюры входного и выходного напряжений, обращая внимание на фазу сигналов (вверху входное напряжение, внизу – выходное). Внимание! Размещение эпюр в разных столбцах или на разных страницах не разрешается.

2 Исходные данные

2.1 Входное сопротивление R_вх≥ 1 кОм.

2.2 Амплитуда входного напряжения U_m_вх = 10 + M, В.

Здесь и дальше: М – предпоследняя, а N – последняя цифры зачётной книжки.

3 Методические указания к решению задания

3.1 Привести схему резистивного делителя напряжения.

Рисунок 3.1 – Схема резисторного делителя напряжения

3.2 Рассчитать заданный коэффициент передачи делителя.

Согласно условию задания

R_вх≥ 1 кОм

А так как в данном случае резисторы соединены последовательно, то входное сопротивление цепи равно:

R_вх (1.1)

Из данной формулы видно, что коэффициент передачи будет равным:

(1.2)

Как видно по рисунку 1 и формуле 1.1 входное сопротивление зависит как от сопротивления резистора R1, так и от сопротивления резистора R2. Для выполнения условия задачи можно задать сопротивление одного из этих резисторов равным 1 кОм. Если задать R2 = 1 кОм, то в таком случае R

вх > 1кОм.

Тогда значение резистора R1

R1 =((10+N)-1) ^. 1000, Ом

3.3 Из Приложения найти ближайшую стандартную величину R1.

3.4 Рассчитать коэффициент передачи делителя с новыми значениями.

К_рас =

Определить погрешность коэффициента передачи:

∆К = К_рас– К

δ% =

Так как в реальности нельзя изготовить идеальный резистор, все резисторы имеют шкалу допуска разброса параметров. Необходимо выбрать тип резистора из Рядов номинальных значений сопротивлений с ближайшим допустимым отклонением от номинала. Соответственно погрешность δ% будет равна номинальному отклонению.

3.5 Определить амплитуду выходного напряжения

U_m_вых = К_рас^. U_m_вх (1.3)

3.6 Рассчитать мощности, которые рассеивают резисторы по формуле:

P = U ^. I = U² / R = I² ^. К (1.4)

Также используйте формулу:

U_m_вх= U_m_R₁+ U_m_R₂= U_m_R₁+ U_m_вых(1.5)

Выберите номинальные величины мощностей резисторов.

3.7 На графике покажите эпюры входного и выходного напряжений.

4 Пример расчета (для М =1, N=4)

4.1 Приведем схему резистивного делителя напряжения.

Рисунок 4.1 – Схема резистивного делителя напряжения

4.2 Рассчитаем заданный коэффициент передачи делителя.

Согласно условию задания

R_вх≥ 1 кОм

А так как в данном случае резисторы соединены последовательно, то входное сопротивление цепи равно:

R_вх (1.1)

Из данной формулы видно, что коэффициент передачи будет равным:

(1.2)

Как видно по рисунку 3.1 и формуле 1.1 входное сопротивление зависит как от сопротивления резистора R1, так и от сопротивления резистора R2. Для выполнения условия задачи можно задать сопротивление одного из этих резисторов равным 1 кОм. Если задать R2 = 1 кОм, то в таком случае R

вх > 1кОм.

Тогда значение резистора R1

R1 =((10+ -1) ^. 1000=(14-1) ^.1000=13000, Ом

4.3 Из Приложения находим ближайшую стандартную величину R1=13кОм.

4.4 Рассчитать коэффициент передачи делителя с новыми значениями.

Крас

Определить погрешность коэффициента передачи:

∆К = К_рас– К=0,071 – 0,071=0

δ% = = ^.100%= 0%

Но так как в реальности нельзя изготовить идеальный резистор, все резисторы имеют шкалу допуска разброса параметров. Мы выбрали тип резистора из ряда Е24, для которого допустимые отклонения от номинала составляет ± 5% . Соответственно δ% = 5% .

Полученное значение погрешности не превышает 5%, что удовлетворяет условию.

4.5 Определим амплитуду выходного напряжения

U_m_вых = К_рас^. U_m_вх (1.3)

4.6 Рассчитаем мощности, которые рассеивают резисторы по формуле:

P = U ^. I = U² / R = I² ^. К (1.4)

U_m_вх= 10 + M = 10 + 1 = 11 В

U_m_вых

= 0,071 ^. 11 = 0,781 В

Так как U_m_вх= U_m_R₁+ U_m_R₂= U_m_R₁+ U_m_вых

U_m_R₁= U_m_вх— U_m_вых= 11 – 0,781 = 10,219, В

P_R₂= U²_m_вых/ R2 = 0,781² / 1000 = 6,1 ^. 10^-4,Вт

P_R₁= U²_m_R₁/ R1 = 10,219² / 13000 = 8,03 ^. 10^-3, Вт

Выбираем номинальные величины мощностей резисторов.

P_R₁= 0,125 Вт; P_R₂= 0,125 Вт.

4.7 На графике покажем эпюры входного и выходного напряжений.

Рисунок 4.2 – Эпюры входного и выходного напряжений делителя

Приложение

Ряды номинальных значений сопротивлений, емкостей и индуктивностей с допуском ±5 % и более

Е3

Е6

Е12

Е24

Е3

Е6

Е12

Е24

Е3

Е6

Е12

Е24

1

2.2

4.7

1.1

2.4

5.1

1.2

2.7

5.6

1.3

3

6.2

1.5

3.3

6.8

1.6

3.6

7.5

1.8

3.9

8.2

2

4.3

9.1

Номиналы соответствуют числам, приведенным в таблице и числам, полученным умножением на 10ⁿ, где n — целое положительное или отрицательное число.

Ряд Е3 соответствует отклонению от номинального значения ±50%
Ряд Е6 соответствует отклонению от номинального значения ±20%
Ряд Е12 соответствует отклонению от номинального значения ±10%
Ряд Е24 соответствует отклонению от номинального значения ±5%.

Практика 7. Расчет делителей напряжения и тока

Практическая работа №7

Расчет делителей напряжения и тока.

Теоретические сведения

Делители напряжения. Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2,

подключённых к источнику напряжения U. Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с первым правилом Кирхгофа.

Рис. 7.1. Схема резистивного делителя напряжения.

Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

U I R

Для каждого резистора имеем:

U1 I R1

U2 I R2

Разделив выражение для U1 на выражение для U2 в итоге получаем:

U1 R1

U2 R2

Таким образом, отношение напряжений U1 и U2 в точности равно отношению сопротивлений R1 и R2.

U1		R1		U2
U1		R2		U2
		R2
U1 U2		R1		U2 U2
U1 U2				U2 U2
		R2
	R1
U			1 U2
U	R2		1 U2
	R2

R1 R2
Т.е. U		U2
	R2

Откуда:

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя,

так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно R2 можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму. Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 и больше раз по величине), потребляемого нагрузкой, но,

однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения U. Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления R=R1+R2. Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда, отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, сумма величин близка расчетной.

При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления, допуски на номинальные значения сопротивлений,

диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов – она должна превышать выделяемую на них мощность.

Стандартный ряд сопротивлений: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.

Для обеспечения приемлемой точности работы делителя требуется проектировать его таким образом, чтобы величина тока, протекающего через цепи делителя, была не менее чем в 10 раз больше, нежели ток, протекающий через нагрузку. Увеличение этого соотношения до ×100, ×1000 и более при прочих равных условиях пропорционально повышает точность работы делителя. Таким же образом, вообще говоря, должны соотноситься и величины сопротивлений делителя и нагрузки. Нетрудно видеть, что идеальным (с точки зрения КПД)

режимом работы делителя, является режим т.н. холостого хода, т.е. режим работы при отключенной нагрузке, когда её свойствами можно пренебречь. На практике это невозможно, поскольку, увеличение тока нагрузки приводит к существенному падению КПД делителя, из-за того, что существенная часть мощности тратится на нагрев резисторов делителя. Вот почему резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов:

электрические машины, нагревательные элементы. Для решения этой задачи используют другие схемотехнические решения, в частности применяют стабилизаторы напряжения. Если же не требуется большой мощности, но требуется исключительно высокая точность поддержания величины выходного напряжения, то используют разнообразные источники опорного напряжения.

Делители тока. Простейший резистивный делитель тока — это два параллельно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U. Поскольку резисторы соединены параллельно, то к ним приложено одинаковое напряжение.

Рис. 7.2. Схема резистивного делителя тока.

Ток через них можно определить согласно закону Ома:

I1 U

I2 U

Общий ток в цепи согласно первому закону Кирхгофа:

I I1 I2

Для поддержания приемлемой точности работы делителя, необходимо, чтобы величина тока, протекающего через сопротивления делителя, была не менее чем в

10 раз больше, чем ток, протекающий в нагрузке (см. аналогичное требование у делителя напряжения). Увеличение этого показателя (до ×100,×1000 или больше)

пропорционально увеличивает точность работы делителя, однако это также увеличивает поперечное сечение проводников, что увеличивает размеры,

стоимость и снижает КПД схемы. Это одна из причин, по которой делители тока малопригодны в качестве источников постоянного тока для питания нагрузок.

Для этой цели применяют иные схемотехнические решения, например стабилизаторы тока.

Примеры решения задач. Для делителя напряжения определить:

1. Выходное напряжение Uвых по известным значениям входного напряжения Uвх и сопротивлений резисторов R1, R2 :

Пример: Необходимо определить выходное напряжение Uвых делителя при известных напряжении источника тока Uвх = 50 В, и значениях R1 = 10 кОм и

R2 = 500 Ом.

Решение: По формуле вычисляем Uвых = 50 * 500 / (10000 + 500) = 2,38 В.

2. Входное напряжение делителя Uвх, по известным значениям выходного напряжения Uвых и сопротивлений резисторов R1, R2:

Пример: Необходимо определить входное напряжение Uвх делителя при необходимых выходном напряжении Uвых=4 В, и значениях R1=15 кОм и

R2=3 кОм.

Решение: По формуле вычисляем Uвх = 4 * (15000 + 3000) / 3000 = 24 В.

3. Значение R1 по известным значениям входного напряжения Uвх,

выходного напряжения Uвых и сопротивления резистора R2:

Пример: С помощью делителя напряжения необходимо получить на нагрузке сопротивлением 50 кОм напряжение Uвых = 10 В от источника напряжением

Uвх = 50 В.

Решение: Сопротивление резистора R2 должно быть в 100 раз меньше сопротивления нагрузки 50 кОм. Выполняем это условие: R2 = 500 Ом.

По формуле вычисляем R1 = 50 * 500 / 10 – 500 = 2000 Ом = 2 кОм.

Сам делитель потребляет ток от источника тока, в соответствии с законом Ома: Iдел = Uвх / (R1 + R2) = 50/(2000+500) = 0,02 А (20 мА).

Определим рассеиваемую мощность резисторов:

для резистора R1 : P = 0,02 * 0,02 * 2000 = 0,8 Вт;

для резистора R2 : P = 0,02 * 0,02 * 500 = 0,2 Вт.

4. Значение R1 и R2 по известным значениям входного напряжения Uвх,

выходного напряжения Uвых и входного (общего) сопротивления делителя Rобщ,

где Rобщ = R1 + R2:

Пример: Определить значения R1 и R2 делителя напряжения, если их сумма

R1+R2 = 1кОм, при входном напряжении источника Uвх = 50 В и напряжении на выходе Uвых = 20 В.

Решение: вычисляем R2 = 20 * 1000 / 50 = 400 Ом;

вычисляем R1 = 1000 — 400 = 600 Ом;

Сам делитель потребляет ток от источника тока, в соответствии с законом Ома: Iдел = Uвх / (R1 + R2) = 50/(600+400) = 0,05 А (50 мА).

Определим рассеиваемую мощность резисторов:

для резистора R1 : P = 0,05 * 0,05 * 600 = 1,5 Вт;

для резистора R2 : P = 0,05 * 0,05 * 400 = 1 Вт.

Для делителя тока определить:

1. Определить ток I1 и I2 в плечах резисторов R1, R2 по известным значениям общего тока Iобщ и сопротивлений резисторов R1, R2:

Пример: Определить значения I1 и I1 делителя тока, если значение общего тока Iобщ = 0,6А, сопротивление R1 =100 Ом, а R2 = 20 Ом.

Решение: вычисляем : I1 = 0,6 * 20 / (100 + 20) = 0,1 А;

вычисляем : I2 = 0,6 * 100 / (100 + 20) = 0,5 А;

резисторы поглощают мощность: P = I * I * R;

рассеиваемая мощность резисторов:

для резистора R1: P = 0,1 * 0,1 * 100 = 1 Вт;

для резистора R2: P = 0,5 * 0,5 * 20 = 5 Вт.

2. Рассчитать шунт R2 в цепи измерительного прибора, при известных:

внутреннем сопротивлении R1, максимальном токе обмотки катушки прибора I1 и

максимальном значении общего тока Iобщ цепи делителя тока, представленного на схеме:

Пример: Полное отклонение стрелки миллиамперметра при значении I1 = 1

мА, внутреннее сопротивление катушки прибора R1 = 200 Ом. Рассчитайте шунт

R2, чтобы стрелка прибора отклонялась на максимальное значение при общем токе Iобщ = 1 А.

Решение: вычисляем: R2 = 0,001 * 200 / (1 – 0,001) = 0,2 Ом;

поглощаемая (рассеиваемую) мощность R2: P = I2 * I2 * R2,

где I2 = Iобщ — I1 = 999 мА, P = 0,999 * 0,999 * 0,2 = 0,199 Вт.

Для достижения точности в измерительных цепях, выбирают высокоточные резисторы, кроме того, используют их последовательное и параллельное соединение.

Расчёты электрических цепей

Расчёт электрических цепей онлайн. Популярные и часто применяемые формулы для расчётов.

Для удобства есть более быстрый сервер — зеркало — Расчёт электрических цепей онлайн.

Достаточно вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.

Расчёт реактивного сопротивления катушки индуктивности L и емкости конденсатора С.

Реактивное сопротивление ёмкости

Xc = 1/(2Pi*F*C)

Реактивное сопротивление индуктивности

XL = 2Pi*F*L

Расчёт параллельного соединения двух резисторов и последовательного соединения двух конденсаторов. Общее сопротивление.

Параллельное соединение двух сопротивлений

R =R1*R2/(R1+R2)

Последовательное соединение двух ёмкостей

C = C1*C2/(C1+C2)

Расчёт резистивного и ёмкостного делителей напряжения. Резистивный делитель. Емкостный делитель.

Расчёт резистивного делителя напряжения

U1 = U*R1/(R1+R2)

Расчёт емкостного делителя напряжения

U1 = U*C2/(C1+C2)

Резонансная частота. Расчёт частоты резонанса контура и фильтра RC. Частота среза ФНЧ и ФВЧ фильтра.

Частота резонанса колебательного контура LC

F = 1/(2*Pi*√(LC))

Постоянная времени τ цепочки RC и частота среза RC-фильтра

τ = R*C ; Fср = 1/(2Pi* τ)

Расчёт реактивных потерь и компенсации. Компенсация реактивной мощности и потерь в цепях переменного тока.

Реактивная мощность Q = √((UI)²-P²)
Реактивное сопротивление X = U²/Q
Компенсирующая ёмкость C = 1/(2Pi*F*X)

После сброса ввести два любых известных параметра

I=U/R; U=IR; R=U/I; P=UI;
P=U²/R; P=I²R; R=U²/P; R=P/I² U=√(PR) I= √(P/R)

Полезные статьи: Сайт создан в системе uCoz

Делитель напряжения — Виртуальное Общество

К примеру, для делителя напряжения возьмем сопротивлением исходя из расчетов:

R₂ = U_out / I = 5 v / 0.02A = 250 Om;

Зная сопротивление резистора R₂, можем найти сопротивление резистора R₁:

R₁ = U_in / I – R₂ = 12 v / 0.02A – 250 Om = 350 Om;

R_нагр = U / I = 5 v / 0.02 A = 250 Om;

Как видно, данный расчет мы уже производили выше для резистора R₂ делителя напряжения.

R_общ(R_{нагр и}R₂₎ = R_нагр*_{R₂ / (R_нагр+_{R₂) = 250 * 250 / 250 + 250 = 125 Om;}}

U_out = U_in_{( R_общ / (R₁ + R_общ ) ) = 12 v ( 125 Om / ( 350 Om + 125 Om) ) = 3,16 v;}

Исходя из этого, сопротивление резистора R₁ необходимо рассчитывать по формуле:

R₁ = U_in / U_out * R_общ – R_общ = 12 v / 5 v * 125 Om – 125 Om = 175 Om;

Делаем проверку:

U_out = U_in_{( R_общ / (R₁ + R_общ ) ) = 12 v ( 125 Om / ( 175 Om + 125 Om) ) = 5 v;}

P = U_in² / R₁ = 12 v * 12 v / 175 Om ≈ 0,823 Watt;

Делаем вывод, что нам подойдут резисторы, например МЛТ-1 – мощностью не менее 1 Watt.

Информация взята с http://best-chart.ru

Калькулятор делителя напряжения

Это калькулятор делителя напряжения — всеобъемлющий, но простой инструмент, который поможет вам оценить выходной сигнал (то есть напряжение), полученный в одном делителе напряжения. Прочтите, чтобы узнать, что такое делитель напряжения, узнайте основную формулу делителя напряжения и то, как она распространяется на различные уравнения для разных типов делителей напряжения, а также узнайте, как можно получить некоторую долю входного напряжения, применяя правило делителя напряжения.Кроме того, ознакомьтесь с многочисленными применениями делителя напряжения как в базовых, так и в невероятно сложных системах и убедитесь, что электронные схемы не о чем беспокоиться!

Что такое делитель напряжения?

Простой делитель напряжения — это часть линейной схемы, которая изменяет входное напряжение ( В ) на выходное напряжение ( В ) , которое представляет собой другое значение. Поскольку схема является пассивной, отношение В₂ / В никогда не превышает 1.Общий делитель напряжения представлен на этой простой схеме:

, где Z₁ и Z₂ — некоторые импедансы. Полные сопротивления могут быть связаны с сопротивлением R , емкостью C или индуктивностью L . Можно выделить несколько основных типов делителей напряжения, к которым применимо правило делителей напряжения:

Делитель резистивный, RR
Делитель емкостный, CC
Индуктивный делитель, LL
Делители RC и CR (также известные как фильтры RC, CR)
Делители RL и LR (также известные как фильтры RL, LR)
Делители CL и LC (также известные как фильтры CL, LC)

Линейка делителя напряжения

Принцип действия делителей напряжения заключается в том, что ток, проходящий через несколько последовательно соединенных элементов, является постоянным, но напряжение распределяется между ними каким-то образом .Чтобы найти точные значения, мы должны применить к нашей схеме закон Ома. Перед тем как это сделать, необходимо отметить один важный момент:

Состав РР — единственный, применимый к цепям постоянного тока . В этих случаях любой импеданс можно рассматривать как провод с нулевым сопротивлением, а емкости работают как разрыв в цепи, поэтому они имеют бесконечное сопротивление. В остальном все они используются в цепях переменного тока, и правило делителя напряжения применяется для максимального значения разности потенциалов.Также может быть полезно найти фазовый сдвиг для этих напряжений.

Формула делителя напряжения

Общее уравнение (или формула) делителя напряжения для импедансов выглядит следующим образом:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ .

Напоминание: в целом, В₁ и В₂ соответствуют амплитудам сигналов , например синусоидальные. Если рассматривать только сопротивления, формула делителя напряжения естественным образом меняется на:

V₂ = R₂ / (R₁ + R₂) * V₁ .

Поскольку сопротивление не влияет на фазу сигнала, формула одинакова как для переменного, так и для постоянного тока. Сравниваются значения напряжения в данный момент. Как упоминалось ранее, остальные типы делителей предназначены для цепей переменного тока, поэтому давайте рассмотрим несколько примеров.

Уравнения емкостного и индуктивного делителя напряжения

Для делителя CC нам нужно использовать импедансы конденсаторов: Z = 1 / (j * ω * C) , где j — мнимое число, а ω — угловая частота переменного напряжения. .Подставляя исходное уравнение делителя напряжения этим выражением, получаем:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = (1 / (jωC₂)) / (1 / (jωC₁) + 1 / (jωC₂)) * V₁ ,

и умножая каждый член на jωC₁C₂ , получаем:

V₂ = C₁ / (C₁ + C₂) * V₁ .

Аналогичная процедура может быть проделана для делителей LL, где Z = j * ω * L . На этот раз выходное напряжение:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = jωL₂ / (jωL₁ + jωL₂) * V₁ .

Разделив числитель и знаменатель на jω , окончательная формула будет:

V₂ = L₂ / (L₁ + L₂) * V₁ .

В обоих случаях выходное напряжение синфазно относительно входной фазы .

Фильтры RC и CR

Цепи делителя напряжения, состоящие более чем из одного типа элементов, не так просто оценить, как предыдущие примеры. Нам приходится иметь дело с алгеброй комплексных чисел, но, поверьте, это выглядит более пугающим, чем есть на самом деле.

Для делителя RC мы можем расширить формулу делителя напряжения до:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = (1 / (jωC)) / (R + 1 / (jωC)) * V₁ = V₁ / (jωRC + 1) .

Результат — комплексное число, поэтому, чтобы оценить амплитуду выходного напряжения, мы должны найти его модуль:

| V₂ | = | V₁ / (jωRC + 1) | = | V₁ | / √ ((ωRC) ² + 1) .

Если частота увеличивается, выходная амплитуда напряжения уменьшается, поэтому эту схему также называют фильтром нижних частот .Фазовый сдвиг можно вычислить как арктангенс мнимой части, деленный на действительную часть нашего комплексного числа:

Δφ = атан (-ωRC) .

Аналогично можно найти амплитуду и фазовый сдвиг для цепи CR. Первый шаг — вычислить общую формулу для выходного напряжения:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = R / (R + 1 / (jωC)) * V₁ = jωRC / (jωRC + 1) * V₁ 900 11.

Его амплитуду можно определить как:

| V₂ | = | jωRC / (jωRC + 1) * V₁ | = ωRC / √ ((ωRC) ² + 1) * | V₁ | ,

, а фазовый сдвиг задается как:

Δφ = атан (1 / ωRC) .

На этот раз мы видим, что если частота стремится к 0, то же самое происходит с амплитудой В , а для высоких значений ω она остается такой же, как входное напряжение. Вывод состоит в том, что CR можно рассматривать как фильтр верхних частот .

`Фильтры RL и LR`

Цепи, содержащие резистивные и индуктивные элементы, мало чем отличаются от RC и CR, когда дело доходит до расчетов, но стоит повторять каждый шаг, чтобы понять все тонкие различия.

В случае фильтра RL мы можем начать, как обычно, с общей формулы делителя напряжения:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = jωL / (R + jωL) * V₁ .

Чтобы найти амплитуду выходного напряжения, нам нужно оценить модуль этого значения:

| V₂ | = | jωL / (R + jωL) * V₁ | = ωL / √ (R² + (ωL) ²) * | V₁ | ,

и его фазовый сдвиг:

Δφ = атан (R / ωL) .

Для делителя LR мы просто заменяем эти элементы, поэтому уравнение делителя напряжения дает:

V₂ = Z₂ / (Z₁ + Z₂) * V₁ = R / (R + jωL) * V₁ .

Еще раз мы можем определить амплитуду выходного напряжения и фазовый сдвиг:

| V₂ | = | R / (R + jωL) * V₁ | = R / √ (R² + (ωL) ²) * | V₁ | ,

Δφ = атан (-ωL / R) .

Взгляните на результаты; амплитуда В для фильтра RL очень похожа на CR, а амплитуда LR похожа на амплитуду напряжения RC. Как и их фазовые сдвиги. Это очень ценный результат, потому что оказывается, что фильтры RC и RL могут использоваться взаимозаменяемо, если они спроектированы в соответствующей конфигурации, а значения проводимости и индуктивности правильно отрегулированы .Это особенно полезно для схем, размер которых должен быть доведен до нанометрового масштаба, поскольку применение действительно небольших конденсаторов намного проще, чем создание крошечных катушек.

В любом случае, если у вас возникнут проблемы с вычислением свойств выходного сигнала, вы всегда можете вернуться к этим главам или просто попробовать наш калькулятор делителя напряжения! Выберите подходящий вариант, и результат отобразится моментально.

Выше было описано несколько пассивных фильтров, но правило делителя напряжения также может применяться к активным.

`CL и LC как резонансные контуры`

Мы могли бы выполнить те же вычисления для систем CL и LC, однако некоторые нелепые результаты могут произойти, если мы просто применим правило делителя напряжения. Мы можем заставить амплитуду выходного напряжения уходить в бесконечность! Это вызвано тем, что подключенные LC-элементы иногда называют резонансными контурами . Они используются для генерации и приема радиоволн, что наиболее эффективно на резонансной частоте , задаваемой как:

ω = 1 / √ (L * C) .

В более реалистичной картине мы должны учитывать также некоторое ненулевое сопротивление, поэтому проблема резонатных цепей описана в калькуляторе цепей RLC.

`Использование делителя напряжения в более сложных схемах`

То, что мы уже сделали, показывает, как делители напряжения работают в простейших возможных системах. Очевидно, вы можете представить, что в реальной жизни они практически нигде не используются, и, как правило, применяются более сложные схемы. Однако все полученные выше результаты могут быть полезны при упрощении более сложных.Например, всякий раз, когда вы можете обнаружить резисторы, включенные последовательно или параллельно, вы можете рассматривать их как единое сопротивление. Точно так же работают конденсаторы и соленоиды. Для смешанных компонентов он оценивается практически так же, но мы должны учитывать импедансы Z вместо R , C или L .

`Применение делителя напряжения`

Одним из наиболее часто используемых устройств, работающих благодаря концепции делителя напряжения, является потенциометр .Другое слово, описывающее этот элемент, - реостат. Обычно они состоят только из резистивных компонентов. Мы можем различать как аналоговые, так и цифровые, но, в любом случае, сопротивление можно выставить с высокой точностью . Некоторые из самых популярных типов потенциометров - это скользящие горшки, ножницы или подставки для большого пальца, которые различаются по размеру и структуре. Ключевым элементом является скользящий контакт, позволяющий регулировать выходное сопротивление .
Устройства измерения высокого напряжения - Оказывается, что можно измерить высокое напряжение, даже если прямое измерение может быть разрушительным для устройства.В таком случае удобно использовать делитель напряжения, чтобы понизить напряжение до безопасной области . Для исключительно высоких напряжений (скажем, выше 100 кВ) лучше использовать емкостные, а не резистивные.
Поиск неизвестного сопротивления - Можно ли найти какое-либо неизвестное сопротивление, если у вас есть только источник напряжения и другой резистор с известным сопротивлением? Вам повезло, если вы можете прочитать его цветовой код, но что, если его нет? Что ж, вы можете просто создать простую схему с обоими резисторами, расположенными последовательно, установить входное напряжение и измерить напряжение на желаемом резисторе .После этого просто вставьте все эти значения в калькулятор делителя напряжения, и все - тайна раскрыта. Вы всегда можете преобразовать общее уравнение делителя напряжения, чтобы найти R₂ как неизвестный параметр:

R₂ = V₂ / (V₁ - V₂) * R₁ .

`Плюсы и минусы делителей напряжения`

Некоторым из вас может быть интересно, почему люди измеряют неизвестное сопротивление с помощью делителя напряжения, когда они могут просто прочитать значение силы тока, протекающей через резистор при приложении внешнего напряжения - просто закон Ома.Что ж, в общем, для этих методов не должно быть значительной разницы, но мы должны знать, что сопротивление подавляющего большинства материалов зависит от температуры. Хуже того, эти зависимости различны для металлов, полупроводников или изоляторов.

Принимая во внимание металлы, их сопротивление увеличивается с повышением температуры, поэтому для определения сопротивления при некоторой стандартизированной температуре, например T = 25 ° C , мы должны найти тепловой коэффициент (TCR) материала.Это требует точного измерения температуры окружающей среды и выполнения некоторых расчетов, при этом надеясь, что за это время не было допущено никаких ошибок. Однако мы можем сделать это гораздо проще! Как вы уже догадались, можно использовать простой делитель напряжения!

В базовой версии у нас есть два резистора, и если они изготовлены из одного материала, это означает, что их температурные зависимости сопротивления примерно такие же . Независимо от того, насколько велика разница температур, эти сопротивления изменяются примерно на один и тот же процент, скажем, на 5% на каждые 20 ° C.Но, , поскольку в общем случае формула делителя напряжения имеет отношение импедансов, любое относительное изменение будет отменено, и выходное напряжение не должно зависеть от температуры (или, по крайней мере, его влияние должно быть значительно уменьшено). Более того, если мы посмотрим на уравнение из предыдущего раздела, мы получим значение сопротивления, такое же, как первое при данной температуре - никаких дополнительных расчетов не требуется!

Во-вторых, делители напряжения удобно использовать при проектировании сложных электрических схем.Вместо использования нескольких отдельных источников напряжения, каждый из которых создает разный потенциал в системе, мы можем реализовать один источник и применить столько делителей напряжения, сколько нам нужно.

С другой стороны, мы должны помнить о том, что чем длиннее провода в нашей цепи, тем больше вероятность падения напряжения. Что ж, это далеко не так для длинных промышленных кабелей, но все же, если нам нужно провести действительно точные измерения, этот фактор следует принять во внимание и, в идеале, уменьшить как можно больше.

`Делитель тока`

До сих пор мы были сосредоточены на обработке сигнала - в основном, на изменениях напряжения. Тем не менее, мы можем использовать аналогичную концепцию, которая рассматривает проблему с другой точки зрения - это называется текущим делителем.

Идея почти такая же, но вместо разделения входного напряжения на более мелкие части мы хотим разделить начальную силу тока и получить какое-то конкретное значение на выходе. Отличий всего несколько: во-первых, нам нужен источник тока вместо источника напряжения.Во-вторых, все импедансы (в простом случае, как обычно, два) должны быть расположены параллельно, а не последовательно. Собственно, все это принципиальные отличия. В этой схеме мы снова можем использовать закон Ома. Полученная формула:

Iₓ = Z / (Z + Zₓ) * Iᵢ .

Мы можем заметить интересный и ценный объект. Для делителя напряжения, чем выше выходное сопротивление, тем больше выходное напряжение, в то время как для делителя тока результат ведет себя наоборот .

Точно так же мы можем производить различные типы делителей тока, включая катушки и конденсаторы, и все они применимы для переменного тока, тогда как для постоянного тока работает только состав резисторов. В общих случаях можно оценить как амплитуду, так и фазовый сдвиг протекающего тока. Мы уверены, что после прочтения пошаговых решений этого калькулятора делителя напряжения вам не составит труда выполнить аналогичные вычисления.

`Делитель напряжения | Прядильные номера`

Очень распространенная и полезная схема резистора носит прозвище делитель напряжения .Мы разберемся, как работает эта схема, и увидим, откуда взялся ник.

Делитель напряжения действительно довольно простой, и вы можете анализировать его с нуля каждый раз, когда встречаетесь с ним. Но это , так что обычно это , поэтому неплохо подготовиться заранее, чтобы вы могли сразу же найти ответ.

Автор Вилли Макаллистер.

`Содержание`

`Куда мы направляемся`

«Делитель напряжения» - это комбинация двух последовательно включенных резисторов, при этом входное напряжение подается на оба конца, а выходное напряжение измеряется на одном из резисторов.

Выходное напряжение является функцией входного напряжения и отношения номиналов резисторов,

$ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text R2} {\ text R1 + \ text R2}

 $
 Делитель напряжения выглядит так,
 Это простая схема с двумя последовательно включенными резисторами. Одно напряжение подключается к верху и низу, а другое напряжение измеряется на одном из резисторов. Мы думаем о напряжении сверху и снизу как о входном напряжении, а напряжение на единственном резисторе - как о выходном.
 Маленькие кружки обозначают порты ,  делителя напряжения, и они подключены к чему-то, что не показано справа.
 Уравнение делителя напряжения 
 Наша цель - придумать выражение, которое связывает выход $ v_ {out} $ с входом $ v_ {in} $. Ответ будет напоминать этот:
 $ v_ {out} = v_ {in} \ times (\ text {something})
 $ Это очень простая последовательная схема, поэтому для ее понимания не потребуется много усилий.
 Прежде чем мы начнем, сделаем очень важное предположение:
  Предположим, что ток, вытекающий из делителя из его центрального узла, равен нулю.
 Мы предполагаем, что выходной ток делителя напряжения равен $ 0 $. 
 (Мы проверим, что произойдет, если это предположение не соответствует действительности, в следующей статье).
 Это хорошее место для паузы. Вы понимаете закон Ома и резисторы серии. Посмотрим, сможете ли вы самостоятельно придумать выражение для $ v_ {out} $ через $ v_ {in} $.
 Хорошо, отлично. Вы получили выражение для делителя напряжения. Теперь попробую.
 Хорошее место для начала - найти ток через $ \ text {R1} $ и $ \ text {R2} $.
 Вот один сложный шаг в анализе делителя напряжения: исходя из предположения, мы знаем, что $ \ text {R1} $ и $ \ text {R2} $ имеют одинаковый ток, поэтому мы можем считать, что они подключены последовательно.
 $ i _ {\ text {1}} = i _ {\ text {2}} \ qquad $, а пока давайте назовем это просто $ i $.
 Давайте напишем уравнение, используя закон Ома, $ v = i \, \ text {R} $, и то, что мы знаем о последовательно подключенных резисторах: резисторы, подключенные последовательно, складываются.
 $ v_ {in} = i \, (\ text R1 + \ text R2)
 $ Переставьте уравнение, чтобы найти $ i $,
 $ i = v_ {in} \, \ dfrac {1} {\ text R1 + \ text R2}
 долларов США Это говорит нам текущий $ i $ в терминах $ v_ {in} $ и обоих резисторов.
 Затем мы пишем выражение для $ v_ {out} $, используя закон Ома,
 $ v_ {out} = i \, \ text R2 $
 $ i = \ dfrac {v_ {out}} {\ text R2}
 $ Мы заменяем $ i $ в предыдущем уравнении, чтобы получить
 $ \ dfrac {v_ {out}} {\ text R2} = v_ {in} \, \ dfrac {1} {\ text R1 + \ text R2}
 $ и, переместив $ \ text R2 $ вправо, мы получаем уравнение делителя напряжения,
 $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text R2} {\ text R1 + \ text R2}
 $ Коэффициент резистора 
 Коэффициент резистора всегда меньше 1 доллара.Сопротивление всегда положительное число. Таким образом, это верно для любых значений $ \ text {R1} $ и $ \ text {R2} $. (Найдите секунду, чтобы убедиться в этом.)
 Поскольку коэффициент резистора меньше $ 1 $, это означает, что $ v_ {out} $ всегда меньше $ v_ {in} $. Входное напряжение $ v_ {in} $ делится на $ v_ {out} $ фиксированным соотношением, определяемым номиналами резисторов. Отсюда схема получила свое прозвище: делитель напряжения  .
 Пример 
  Найдите $ v_ {out} $ для этого делителя напряжения ,
 Мы подставляем входное напряжение и значения резистора в уравнение делителя напряжения.Помните, что нижний резистор  , $ \ text {R2} $, появляется в числителе.
 $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text R2} {\ text R1 + \ text R2}
 $ $ v_ {out} = 12 \, \ text V \ cdot \ dfrac {3 \, \ text k \ Omega} {1 \, \ text k \ Omega + 3 \, \ text k \ Omega} $
 $ v_ {out} = 12 \, \ text V \ cdot \ dfrac {3 \, \ text k \ Omega} {4 \, \ text k \ Omega} $
 $ v_ {out} = 12 \, \ text V \ cdot \ dfrac {3} {4} = 9 \, \ text V $
 Откройте эту имитационную модель и щелкните  DC  в меню, чтобы подтвердить рабочую точку постоянного тока.
 Заканчиваем двумя дополнительными шагами,
  Найдите ток и мощность. 
 Используйте закон Ома, чтобы найти ток,
 $ i = \ dfrac {v_ {in}} {\ text R1 + \ text R2} = \ dfrac {12 \, \ text V} {1 \, \ text k \ Omega + 3 \, \ text k \ Omega } = \ dfrac {12 \, \ text V} {4 \, \ text k \ Omega} = 3 \, \ text {mA} $
 Зная ток, мы вычисляем мощность, рассеиваемую нашим делителем напряжения,
 $ p = i \, v = 3 \, \ text {mA} \ cdot 12 \, \ text V = 36 \, \ text {mW} $
 Резюме: Наш делитель напряжения принимает входное напряжение (в данном случае $ 12 \, \ text V $, но это может быть любое значение) и делит его, чтобы создать выходное напряжение $ v_ {out} $, которое составляет $ 3/4 $. его входное напряжение.Отношение $ 3/4 $ определяется нашим выбором двух номиналов резистора. Ток $ 3 \, \ text {mA} $ протекает через делитель напряжения, заставляя его рассеивать $ 36 \, \ text {mW} $.
 Практические проблемы с делителем напряжения 
 Решайте эти практические задачи двумя способами. Сначала выработайте ответ аналитически с помощью карандаша и бумаги. Затем смоделируйте свой ответ с помощью Circuit Sandbox.
 Задача 1 
 Пусть $ v_ {in} = 6 \, \ text V $, $ \ text R1 = 50 \, \ text k \ Omega $ и $ \ text R2 = 10 \, \ text k \ Omega $.
  Найдите $ v_ {out} $ 
 $ v_ {out} = $ _________ $ \, \ text V $
 показать ответ $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ $ v_ {out} = 6 \, \ text V \ cdot \ dfrac {10 \, \ text {k} \ Omega} {10 \, \ text {k} \ Omega + 50 \, \ text {k} \ Омега} $
 $ v_ {out} = 6 \, \ text V \ cdot \ dfrac {10 \, \ text {k} \ Omega} {60 \, \ text {k} \ Omega} = 6 \, \ text V \ cdot \ dfrac {1} {6}
 долларов США $ v_ {out} = 1 \, \ text V $
 Имитационная модель Задачи 1.Щелкните  DC  в верхнем меню, чтобы найти рабочую точку.
 Задача 2 
 Пусть $ \ text R1 = 90 \, \ text k \ Omega $, $ \ text R2 = 10 \, \ text k \ Omega $ и $ v_ {out} = 1.5 \, \ text V $.
  Найдите $ v_ {in} $. 
 $ v_ {in} = $ _________ $ \ text V $
 показать ответ $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ $ 1.5 \, \ text V = v_ {in} \, \ dfrac {10 \, \ text {k} \ Omega} {10 \, \ text {k} \ Omega + 90 \, \ text {k} \ Omega } $
 $ 1.5 \, \ text V = v_ {in} \, \ dfrac {1} {10}
 долларов США $ v_ {in} = 10 \ cdot 1.5 \, \ text V $
 $ v_ {in} = 15 \, \ text V $
 Имитационная модель проблемы 2. Дважды щелкните источник напряжения и введите значение напряжения для $ v_ {in} $, чтобы получить желаемое выходное напряжение. Повторите анализ  DC , чтобы подтвердить свой выбор.
 Задача 3 
 Пусть $ v_ {in} = 5 \, \ text V $, $ v_ {out} = 2 \, \ text V $ и $ \ text R1 = 30 \, \ text k \ Omega $.
  Найдите $ \ text R2 $. 
 $ \ text R2 = $ _________ $ \ Omega
 $ показать ответ $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ $ 2 \, \ text V = 5 \, \ text V \ cdot \ dfrac {\ text {R2}} {30 \, \ text k \ Omega + \ text {R2}} $
 $ 30 \, \ text k \ Omega + \ text R2 = \ dfrac {5 \, \ text V} {2 \, \ text V} \, \ text R2 $
 $ 30 \, \ text k \ Omega = \ left (\ dfrac {5} {2} \, \ text R2 \ right) - \ text R2 = \ dfrac {3} {2} \, \ text R2 $
 $ \ text R2 = \ dfrac {2} {3} \, 30 \, \ text k \ Omega $
 $ \ text R2 = 20 \, \ text k \ Omega = 20000 \, \ Omega $
 Проверьте, вставив $ \ text R2 $ обратно в уравнение делителя напряжения,
 $ v_ {out} = 5 \, \ text V \ cdot \ dfrac {20 \, \ text k \ Omega} {30 \, \ text k \ Omega +20 \, \ text k \ Omega} = 5 \ cdot \ dfrac {20} {50} = 2 \, \ text V \ qquad \ checkmark $
 Имитационная модель Задачи 3.Дважды щелкните $ \ text R2 $ и введите значение сопротивления, чтобы получить желаемое выходное напряжение. Повторите анализ  DC , чтобы подтвердить свой выбор.
 Задача 4 - проблема проектирования 
 Пусть $ v_ {in} = 1 \, \ text V $, $ v_ {out} = \ dfrac {v_ {in}} {2} $.
  Разработайте делитель напряжения, рассеивающий $ 10 \, \ mu \ text {W} $. 
 $ \ text R1 = $ _________ $ \ Omega \ qquad $ 
 $ \ text R2 = $ _________ $ \ Omega $
 показать ответ $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ Давайте начнем с выяснения отношения между $ \ text R1 $ и $ \ text R2 $, чтобы получилось $ v_ {out} = v_ {in} / 2 $.
 Сделаем это символически,
 $ \ dfrac {1} {2} v_ {in} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ $ \ dfrac {1} {2} = \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $ $ \ text {R1} + \ text {R2} = 2 \, \ text R2 $
 $ \ text R1 = 2 \, \ text R2 - \ text R2 $
 $ \ text R1 = \ text R2
 $ Два резистора имеют одинаковое значение. 5 = 100 \, \ текст к \ омега
 $ Мы знаем, что резисторы имеют одинаковое значение, и теперь мы знаем их сумму, так что
 $ \ text R1 = \ text R2 = 50 \, \ text k \ Omega $
 Имитационная модель Задачи 4.Дважды щелкните оба резистора и задайте им значения сопротивления для достижения проектных спецификаций: $ v_ {out} = v_ {in} / 2 $ и $ p = 10 \, \ mu \ text {W} $.
 Что в псевдониме? 
 Мы упоминали, что эта схема называется делителем напряжения  . Во многих ситуациях это именно то, что он делает. Однако помните, что в начале мы сделали предположение, что ток, выходящий из делителя, равен нулю или очень близок к нулю? При определенных условиях (которые мы рассмотрим в следующей статье) фактическое выходное напряжение может быть немного ниже, чем значение, предсказываемое уравнением делителя напряжения.Урок: называйте схему ее псевдонимом, но помните, что это  всего лишь  псевдоним.
 Сводка 
 Мы даем название «делитель напряжения» шаблону резисторов, который выглядит следующим образом, с входным напряжением, приложенным к обоим концам, и выходным напряжением, измеренным на одном из резисторов.
 Выходное напряжение является функцией входного напряжения и отношения номиналов резисторов,
 $ v_ {out} = v_ {in} \, \ dfrac {\ text {R2}} {\ text {R1} + \ text {R2}}
 $, где $ \ text {R2} $ - резистор в нижней части делителя.
 В следующей статье рассматриваются некоторые тонкости конструкции делителей напряжения, такие как реальные допуски резисторов и ненулевой выходной ток.
 Калькулятор правил делителя напряжения - примеры и приложения VDR 
 Цепь делителя напряжения - правило делителя напряжения Калькулятор «VDR», примеры и приложения 
 Цепь делителя напряжения 
  Схема делителя напряжения   использует резисторы для понижения напряжения и является самая распространенная схема, применяемая в электронике.Делитель напряжения может использоваться для многих вещей, например, для создания цепи регулировки громкости или генерации опорного напряжения и многого другого. Делители напряжения также используются в аналоговых схемах для получения выходов переменного напряжения. Эта схема отлично работает как с переменным, так и с постоянным входным напряжением, при этом это значение входного напряжения преобразуется в другое значение напряжения.
  Примечание:  Значение выходного напряжения схемы делителя напряжения всегда меньше значения входного напряжения.
 В схеме делителя напряжения выходное напряжение всегда зависит от пропорции величины сопротивления.Например, если вы взяли два резистора равного номинала, вы получите на выходе ровно половину входного напряжения.
 Электрическая эквивалентная схема делителя напряжения приведена ниже:
 Как вы можете видеть, схема делителя напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов с отводом напряжения между ними. Входное напряжение подается на резисторы R ₁ и R ₂. Следовательно, мы можем наблюдать, что выходное напряжение - это падение напряжения на резисторе R ₂.Напряжение на R ₁ и R ₂ будет равно значению входного напряжения, приложенного к схеме делителя напряжения.
 Формула  Voltage Divider Equation  для определения значения выходного напряжения будет выражена как:
 Где,
 V _in = Входное напряжение
 V _out = Выходное напряжение
 R ₁ = Резистор, подключенный к источнику
 R ₂ = Резистор, подключенный к земле
 Связанные сообщения:
 Доказательство формулы делителя напряжения  Теперь мы объясним вам математическое объяснение приведенной выше формулы.Итак, согласно закону Ома, разность потенциалов на идеальном проводнике будет равна току, протекающему по нему.
  V = IR 
 Где, V, I и R - напряжение, ток и сопротивление соответственно.
 Таким образом, напряжение на вышеуказанной цепи будет равно произведению тока в цепи на полное сопротивление.
 Общее сопротивление цепи в цепи делителя напряжения составляет
 R _T = R ₁ + R ₂
 Vin = IR _T
 Vin = I (R ₁ + R ₂)
 При решении,
 I = V _дюйм / (R ₁ + R ₂)
 Здесь выходное напряжение снимается через сопротивление R ₂, поэтому V _{на выходе} будет выражен как:
 V _out = IR ₂
 Теперь поместите значение I из приведенного выше уравнения:
 Теперь мы объясним вам, как работает делитель напряжения, и как вы можно даже найти значение сопротивления, чтобы получить желаемое значение напряжения.
 Напряжение   Делитель   Схема - пример 
 Как показано выше, схема делителя напряжения состоит из двух резисторов (R ₁ и R ₂), и выход будет проходить через резистор Р ₂. Единственное, о чем нужно позаботиться, - это номинальная мощность резисторов. Потому что, если мы не выберем правильную номинальную мощность резистора, резисторы будут перегреваться или также могут сгореть. Вы можете рассчитать номинальную мощность, если знаете значение I (в зависимости от нагрузки), используя уравнение степенного закона (P = VI).
 Вещи, необходимые для разработки схемы делителя напряжения:
 Резисторы (10 кОм, 47 кОм)
 Входное питание (9 В)
 Макетная плата
 Мультиметр (для измерения)
 Теперь мы продемонстрирует вам выход схемы делителя напряжения практически и теоретически.
 Здесь в эту схему мы подключили входное напряжение 9 В и резисторы R ₁ и R ₂ (47 кОм и 10 кОм соответственно). После снятия выходного сигнала схемы делителя напряжения с мультиметра получаем  1.49В .
 Теперь мы рассчитаем выходное напряжение вышеуказанной схемы теоретически,
 Здесь, V _в = 9 В, R ₁ = 47 кОм и R ₂ = 10 кОм
 Итак, используя уравнение делителя напряжения  
 У нас есть
 В _выход = (9 × 10) / (47 + 10)
  В _выход = 1,5789 
 Следовательно, вы можете увидеть разницу Между практическим и теоретическим значением, потому что напряжение батареи не совсем 9 В.Кроме того, вы можете найти номинал резистора в соответствии с желаемым выходным напряжением, используя приведенную выше формулу.
 Связанные сообщения:
 Калькулятор правил делителя напряжения  Вы также можете использовать калькулятор делителя напряжения   для расчета выходного  делителя напряжения  или даже номинала резисторов в соответствии с желаемыми входными и выходными значениями.
  Введите любые три из следующих значений и нажмите кнопку «Рассчитать». Результат отобразит требуемое значение.
 Примечание: формулы и уравнения для этого калькулятора приведены ниже (после калькулятора). Также не забывайте делиться и предлагать своим друзьям. Кроме того, если вы хотите увидеть другие электрические и электронные калькуляторы в прямом эфире в нашем блоге, укажите это в поле для комментариев ниже. Благодарю. 
  Формула для калькулятора VDR 
  V _OUT   = V _IN x (R ₂ / (R ₁ + R ₂)) 
 Где V _IN  = Входное напряжение питания
  R ₁ + R ₂  = Значения резисторов
  V _OUT  = Выходное напряжение
 Связанные сообщения:
 Преимущества и недостатки делителя напряжения Схема 
 Имеются некоторые преимущества и недостатки схемы делителя напряжения, которые указаны ниже:
  Преимущества схемы делителя напряжения 
 Простой и удобный метод измерения высокого напряжения (до 100 кВ)
 Простой метод измерения напряжения смещение уровня.
 Помогает установить выходное напряжение регуляторов (например, LM317)
  Недостатки схемы делителя напряжения 
 Неэффективно использовать для источников питания.
 Резисторы делителей напряжения вносят небольшие потери мощности.
 Иногда сопротивление вольтметра влияет на соотношение резисторов.
 Применение схемы делителя напряжения  Теперь, как мы знаем, существует ряд применений схемы делителя напряжения.Некоторые из приложений упомянуты ниже:
  Потенциометры 
 Потенциометр - это трехконтактный переменный резистор, с его помощью можно создать регулируемый делитель напряжения. Если вы будете использовать только два контакта потенциометра (один должен быть регулируемым), он будет работать как реостат. Но если вы используете все клеммы и пропускаете выход через регулируемый контакт, здесь он работает как делитель напряжения.
 Точно так же потенциометры имеют много применений, они также используются в джойстиках и для создания опорного напряжения.
  Считывающие резистивные датчики 
 Большинство датчиков представляют собой просто резистивные устройства, например, LDR (светозависимый резистор), сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности падающего на него света. Подобно LDR, существует ряд датчиков, которые делают то же самое в отношении сопротивления, таких как датчик изгиба, датчик силы и термисторы.
 Здесь схема делителя напряжения используется для расчета сопротивления датчика. Заменив резистор R ₂ (согласно принципиальной схеме) резистивным датчиком, мы можем рассчитать его сопротивление по следующей формуле:
  R ₂ = (V _out x R ₁) / (Vin - Vout) 
 Где R ₂ - резистивный датчик
  Сдвиг уровня 
 При взаимодействии с микроконтроллером не все датчики работают при стандартном значении напряжения (5 В), есть несколько датчиков который работает при относительно низком напряжении.Здесь возникает проблема смещения уровня, поэтому для снижения напряжения интерфейса мы используем схемы делителя напряжения, чтобы получить определенное напряжение.
  Измерение высокого напряжения 
 Когда трудно измерить значение высокого напряжения, снова применяется делитель напряжения. Делитель напряжения уменьшает очень высокое напряжение, поэтому его легко измерить с помощью вольтметров.
 Проще говоря, высокое напряжение подается на вход делителя напряжения, а его выход (установлен ниже, чем макс.диапазон) измеряется вольтметром. В вольтметрах специально разработаны зонды с высоковольтным резистором, чтобы выдерживать приходящее высокое входное напряжение и получать точные результаты при измерении высокого напряжения. Используя эту схему делителя напряжения, мы можем измерить напряжение до 100 кВ. Схема конденсаторного делителя используется для измерения значения напряжения более 100 кВ.
 Связанный пост: Калькулятор параллельного резистора
  Делитель напряжения для переменного источника питания 
 Предположим, у нас есть батарея 9 В, и вам нужно значение выходного напряжения от 1 В до 8 В.Как упоминалось выше, регулируя потенциометр, подключенный к батарее 9 В, мы можем получить выходное напряжение от 1 В до 8 В.
 Подключите аккумулятор в соответствии со схемой ниже:
  Примечание:  Использование схемы делителя напряжения для источника питания может вызвать эффект нагрузки  . Кроме того, это неэффективный способ управления напряжением питания, поскольку мощность рассеивается в резисторе R ₁ без полезного усиления.
 Таким образом, потенциометр может выдавать переменное выходное напряжение.
 Теперь предположим, что вам нужно фиксированное напряжение питания для любого конкретного устройства или контроллера, что вы будете делать? Для этого вам нужно точное значение резистора вместо потенциометра, чтобы получить желаемый выход.
 Как нам нужен выход 5 В от батареи 9 В (без учета тока нагрузочного резистора)
 Переставив формулу делителя напряжения, вы можете найти значения резистора, который вам нужен для любого конкретного выходного значения.
 Во-первых, вы должны выбрать значение входного напряжения и любое значение резистора (R ₁ или R ₂).Итак, если вы зафиксировали значение R ₁ и теперь вам нужно найти значение R ₂, используйте следующую формулу:
 Если вы зафиксировали значение R ₂ и вам нужно найдите значение R ₁, затем используйте приведенную ниже формулу:
 Здесь мне нужно выходное напряжение 5 В при входном напряжении 9 В,
 Итак,
 В _в = 9 В
 В _из = 5 В
 R ₁ = 8 кОм (постоянный резистор)
 R ₂ =?
 Используя формулу для R ₂
 Мы имеем,
 R ₂ = (5 x 8) / (9-5)
 R ₂ = 40/4
  R ₂ = 10 
 Следовательно, если вы возьмете R ₂ из 10 кОм и R ₁ из 8 кОм с входным напряжением 9 В, выходное напряжение будет равно 5 В.
 Связанные сообщения:
 Основное руководство по делителям напряжения 
 В этом руководстве мы исследуем очень важный и фундаментальный элемент электронных схем, а именно делители напряжения.
 Делитель напряжения - это довольно простая пассивная схема, которая играет очень важную роль. Проще говоря, делитель напряжения преобразует большое напряжение в меньшее.
 Базовая схема делителя напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов, которые создают выходное напряжение, составляющее лишь часть входного напряжения.
 Входное напряжение подается на два резистора, а желаемое выходное напряжение поступает от соединения между двумя резисторами. Второй резистор обычно подключается к земле.
 Базовая схема делителя напряжения 
 Ниже приведены некоторые примеры того, как можно увидеть схему или нарисовать схему делителя напряжения.
 Все схемы делителей напряжения должны выглядеть примерно одинаково. Цепи должны состоять из двух резисторов. Один резистор должен быть подключен к земле, другой - к источнику напряжения и проводу, идущему между парой с выходным напряжением.
 Как вы можете видеть в базовой настройке схемы делителя напряжения, резистор, ближайший к входному напряжению ( Vin ), обычно обозначается как  R1.  Резистор, ближайший к заземлению, обычно обозначается как  R2 .
 Падение напряжения, вызванное входным напряжением, проходящим через пару резисторов ( R1  и  R2 ), обозначается как  Vout .
 Результирующее падение напряжения - это то, что мы будем называть нашим разделенным напряжением.Это разделенное напряжение является частью исходного входного напряжения ( Vin ).
 Мы используем  R1 ,  R2 ,  Vin  и  Vout  для именования элементов схемы, поскольку они имеют решающее значение для понимания значений, которые вам понадобятся для уравнения делителя напряжения.
 Формула делителя напряжения 
 Уравнение делителя напряжения предполагает, что вам известны три значения, используемые в цепи.
 Значения, которые вам нужно знать, чтобы использовать уравнение, следующие три.
 Вам необходимо знать как номиналы резисторов ( R1  и  R2 ), так и входное напряжение ( Vin ).
 Использование этих трех значений в приведенном ниже уравнении позволит нам рассчитать выходное напряжение схемы делителя напряжения.
 Теперь мы в последний раз рассмотрим переменные, используемые в уравнении делителя напряжения, чтобы вы имели твердое представление о каждой переменной.
  Vin  - входное напряжение, измеренное в вольтах ( В )
  R1  - сопротивление 1-го резистора   в делителе напряжения, измеренное в  Ом Ом 
  R2  - сопротивление 2-й резистор   в делителе напряжения, измеренный в  Ом Ом 
  Vout  - это выходное напряжение, измеренное в вольтах ( В )
 Калькулятор делителя напряжения 
 Если вы хотите быстро рассчитать выходное напряжение генерируемые вашей схемой делителя напряжения, вы можете использовать наш удобный калькулятор.
 Все, что вам нужно сделать, это ввести значения для ваших двух резисторов и входного напряжения, калькулятор автоматически рассчитает соответствующее выходное напряжение.
 Примеры формул делителя напряжения 
 Для нашего первого примера использования формулы делителя напряжения мы собираемся использовать следующие значения:
  Vin  как  5  v,
  R1  как 220  Ω резистор
 и  R2  как резистор 680  Ом.
 Теперь, если мы подставим эти значения в уравнение делителя напряжения, у нас должно получиться что-то вроде того, что мы показали ниже.
 Для начала мы сложим значения резисторов  R1  и  R2  вместе. Таким образом, в нашем примере выше это будет  220 + 680 , что равно  900 .
 Мы заменим 220 + 680 в нашей формуле на наш результат, так что мы получим следующее уравнение.
 Теперь, когда мы выполнили простое сложение, мы можем, наконец, вычислить часть деления уравнения делителя напряжения.
 Просто разделите полученное значение  R2  на рассчитанное значение  R1 + R2 . В нашем примере это будет  680 , разделенное на  900 .
 Используя калькулятор, мы получим  0,7555555555555556 , но для простоты мы округлим это число до 2 десятичных знаков, то есть число станет  0.76 .
 Замените часть деления в вашей формуле полученным значением, теперь ваше уравнение должно выглядеть так, как показано ниже.
 Наконец, мы можем просто умножить  Vin  на нашу рассчитанную величину деления резистора. В нашем случае просто умножьте  5  на  0,76 .
 Результат этого умножения даст вам сумму  Vout . В нашем случае этот результат был  3.8  Вольт.
 Упрощение формулы 
 Есть несколько упрощений, которые мы можем сделать для уравнения делителя напряжения.Однако в этом руководстве мы проведем вас только по следующему.
 Используя упрощения, вы можете упростить быструю оценку схемы делителя напряжения.
 Это упрощение говорит о том, что если номиналы резистора  R1  и  R2  одинаковы, то выходное напряжение равно половине входного напряжения.
 Применение делителя напряжения 
 Делители напряжения находят множество применений в электронных схемах и являются основным компонентом многих электронных схем.
 Ниже мы покажем вам некоторые из немногих применений схемы делителя напряжения.
 Потенциометры 
 Потенциометр является одним из наиболее часто используемых элементов электронных схем и используется в качестве основного компонента в большом количестве различных продуктов.
 Вот некоторые примеры устройств, в которых используется потенциометр:
 Измерение положения на джойстике
 Создание опорного напряжения
 Управление уровнем звука в динамиках
 Среди прочего
 Потенциометр - это переменный резистор, который действует как регулируемые делители напряжения.
 Внутри потенциометра находится единственный резистор, разделенный стеклоочистителем. Этот дворник - это то, что вы перемещаете, что регулирует соотношение между двумя половинами резистора.
 Снаружи горшка вы найдете три контакта, контакты с обеих сторон представляют собой соединение между каждым концом резистора, вы можете рассматривать их как  R1  и  R2 .
 Штифт посередине - это то, что подсоединено к дворнику. Теоретически это похоже на  Vout  в схеме делителя напряжения.
 Чтобы подключить потенциометр так, чтобы он действовал как регулируемый делитель напряжения, вам необходимо подключить одну сторону к входному напряжению ( Vin ), а другую сторону - к земле.
 Если оба внешних контакта подключены правильно, средний контакт будет действовать как выход вашего делителя напряжения ( Vout ).
 При повороте потенциометра в одном направлении напряжение приближается к нулю, а при установке в другую сторону напряжение приближается к входному.
 Вращение потенциометра в среднее положение фактически означает, что выходное напряжение будет вдвое меньше входного.
 Сдвигатель уровня 
 Сдвигатель уровня - важная концепция, которую необходимо понимать при работе с цифровой электроникой. Их также можно назвать схемами «переключателя логического уровня» или «схемой преобразования уровня напряжения».
 Уровнемеры используются для переключения напряжения с одного уровня на другой. Это часто используется для обеспечения совместимости между ИС, которые имеют разные требования к напряжению.
 Некоторые из более сложных датчиков, которые используют интерфейсы, такие как UART, SPI или I2C для передачи своих показаний, часто имеют дело с разными уровнями напряжения.
 Одним из примеров возможного использования этого является работа с платой микроконтроллера, такой как Raspberry Pi.
 Raspberry Pi - интересный пример использования переключателя уровня. Несмотря на то, что Raspberry Pi обеспечивает выходы питания как 5 В, так и 3,3 В, его контакты GPIO предназначены только для обработки входа 3,3 В.
 Использование делителя напряжения в цепи позволит нам понизить напряжение с 5 В до 3,3 В для входного контакта.
 Ниже мы рассмотрим пример использования схемы делителя напряжения с Raspberry Pi для сдвига уровня выходного сигнала датчика с 5 В до 3,3 В.
 Пример смещения уровня 
 Например, в нашем руководстве по датчику расстояния мы используем ультразвуковой датчик HC-SR04.
 Этот датчик использует входное напряжение 5 В, что означает, что нам нужно понизить выходной сигнал на выводе Echo с 5 В до 3.3 В до того, как он достигнет контактов GPIO.
 Мы можем рассчитать резисторы, которые нам нужны, выбрав начальное значение резистора. Резисторы между  1 кОм  -  10 кОм  лучше всего подходят для понижения напряжения с  5 В  до  3,3 В .
 В нашем примере мы будем использовать резистор  1 кОм . Чтобы найти второй резистор, который нам нужно использовать, мы воспользуемся еще одной перестроенной версией уравнения делителя напряжения.
 Чтобы вычислить значение  R2 , нам нужно знать  Vin ,  Vout  и значение нашего резистора R1, который мы планируем использовать.
 Имея под рукой эти 3 значения, мы можем использовать следующее уравнение.
 Заполнив это уравнение нашими известными значениями, мы можем использовать его для расчета номинала резистора, который нам нужен, чтобы понизить напряжение с  5 В,  до  3,3 В. 
 С нашими входными и выходными значениями и нашим резистором R1  1 кОм  вы должны получить следующее уравнение.
 Сначала вы должны вычислить обе половины деления, если вы  умножите  на  Vout  ( 3.3 ) на значение  R1  ( 1000 ) должно получиться  3300 .
 Теперь нам также нужно сделать нижнюю половину,  вычитая ,  Vout  из  Vin , в этом примере это  5  -  3,3 , что равно  1,7 .
 Наконец, разделите оба значения, чтобы получить значение сопротивления, в нашем примере это  3300 , разделенное на  1,7 .
 Помещая это в калькулятор, мы получаем большое длинное число, но мы упростим его до ближайших  2  десятичных знаков.
 Используя это значение, мы можем сделать вывод, что резистора 2 кОм должно быть более чем достаточно для понижения напряжения  5 В  до  3,3 В .
 Чтение резистивных датчиков 
 Вы можете заметить одну вещь: многие датчики в реальном мире представляют собой простые резистивные устройства, предназначенные для реагирования на определенные элементы.
 Например, датчик LDR (светозависимый резистор), подобный тому, который мы используем в нашем учебном пособии по датчику освещенности, работает, создавая сопротивление, пропорциональное количеству подобных, которые его касаются.
 Есть также много других датчиков, которые фактически представляют собой просто модные резисторы, такие как термисторы, датчики изгиба и чувствительные к силе резисторы.
 К сожалению, в отличие от напряжения (в сочетании с аналого-цифровым преобразователем) сопротивление не так просто измерить для компьютеров, таких как Raspberry Pi.
 Однако мы можем упростить задачу, переделав схему в делитель напряжения. Это просто, как добавить резистор, поэтому схема будет больше похожа на схемы, которые мы показали ранее в этом руководстве.
 Таким образом, мы можем использовать напряжение, подаваемое нам от делителя напряжения, для расчета текущего уровня освещенности.
 Добавив резистор известного вам значения, например, резистор 1 кОм, вы затем сможете вычислить сопротивление LDR при различных уровнях освещенности, изменив формулу, использованную ранее.
 Все, что нам нужно знать, это номинал резистора  Vin ,  Vout  и  R1 .
 Используя приведенное выше уравнение, вы можете быстро рассчитать сопротивление LDR при самом темном и самом ярком уровнях света.
 Это даст нам представление о его самом высоком и самом низком сопротивлении.
 Когда у вас есть оба этих значения сопротивления, вы можете вычислить значение резистора, которое находится между ними, это даст вам наибольшее разрешение для расчета текущего света через аналого-цифровой преобразователь.
 Например, сопротивление фотоэлемента может варьироваться от  1 кОм  на свету до примерно  10 кОм  в темноте.
 Итак, используя резистор, значение которого находится где-то посередине, например,  5.1кОм , мы можем получить самый широкий диапазон от нашего LDR.
 Я надеюсь, что это руководство помогло вам понять, что такое делитель напряжения и как его можно использовать в схемах, а также рассчитать его результирующее напряжение.
 Если вы думаете, что мы что-то упустили или ошиблись, сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже. Мы также открыты для любых других отзывов, которые могут у вас возникнуть.
 Делитель напряжения: что это? (Схема и приложения) 
 Что такое делитель напряжения? 
 Делитель напряжения   - это основная схема в области электроники, которая может выдавать часть входного напряжения на выходе.Он формируется с использованием двух резисторов (или любых пассивных компонентов) и источника напряжения. Резисторы здесь подключены последовательно, и напряжение подается на эти два резистора.
 Эту схему также называют  делителем потенциала . Входное напряжение распределяется между резисторами (компонентами) схемы делителя напряжения. В результате происходит деление напряжения. Если вам нужна помощь по расчету деления напряжения, воспользуйтесь нашим калькулятором делителя напряжения.
 Схема делителя напряжения 
 Как мы упоминали выше, два последовательных резистора и источник напряжения составляют простой делитель напряжения. Эта схема может быть сформирована несколькими способами, как показано ниже.
 
 На приведенном выше рисунке (A) представляет собой сокращенное обозначение, (B) представляет собой изображение от руки, а (C) и (D) показывают резисторы под разными и одинаковыми углами соответственно.
 Но все четыре контура фактически одинаковы. R ₁ - резистор, который всегда находится рядом с источником входного напряжения, а R ₂ - резистор, который находится рядом с землей.V _out - падение напряжения на резисторе, R ₂.
 Это фактически напряжение делителя, которое мы получаем от этой схемы в качестве выхода.
 Уравнение делителя напряжения в ненагруженном состоянии 
 Простая схема делителя напряжения   относительно земли показана на рисунке ниже. Здесь два электрических импеданса (Z ₁ и Z ₂) или любые пассивные компоненты соединены последовательно. Полные сопротивления могут быть резисторами, катушками индуктивности или конденсаторами.
 Выходной сигнал схемы берется через полное сопротивление Z ₂. 
 В условиях разомкнутой цепи на выходе; то есть на выходе не будет тока, тогда 
 
 Теперь мы можем доказать уравнение выходного напряжения (1), используя основной закон, Закон Ома 
 
 Подставив уравнение (4) в (3), мы получим 
 
 Итак, уравнение доказано. 
 Передаточная функция приведенного выше уравнения равна 
 
 Это уравнение также называется делителем 
 
 Цепи емкостного делителя никогда не пропускают вход постоянного тока.Они работают от входа переменного тока.
 Для индуктивного делителя с невзаимодействующими катушками индуктивности уравнение принимает следующий вид: 
 
 Индуктивный делитель делит вход постоянного тока аналогично схеме резисторного делителя в зависимости от сопротивления и делит вход переменного тока с учетом индуктивности.
 Ниже показана базовая схема RC-фильтра нижних частот, которая состоит из резистора и конденсатора. 
 
 
 C → Емкость 
 R → Сопротивление 
 X _C → Реактивное сопротивление конденсатора 
 ω → Излучаемая частота 
 j → Мнимая единица 
 Здесь отношение напряжений делителя 
 
 RC → Постоянная времени цепи, представленной как τ .
 Делитель напряжения в состоянии нагрузки 
 Теперь мы можем увидеть цепь делителя напряжения   в нагруженном состоянии. Здесь резисторы (R ₁ и R ₂) взяты для простоты. Резистор (R _L) подключен к выходу. Тогда уравнение принимает следующий вид: 
 
 R ₂ и R _L параллельны друг другу. 
 
 Схема в нагруженном состоянии показана ниже. 
 Применения делителя напряжения 
 Применения включают смещение логического уровня, измерение датчика, измерение высокого напряжения, регулировку уровня сигнала.
 Измерительные приборы, такие как мультиметр и мост Уитстона, состоят из делителя напряжения  .
 Резисторный делитель напряжения обычно используется для создания опорных напряжений или для уменьшения величины напряжения для простоты измерения.
 В дополнение к этому; на низкой частоте он может действовать как аттенюатор сигнала.
 В случае постоянного тока и очень низких частот подходит резисторный делитель напряжения. Емкостной делитель напряжения используется при передаче энергии для измерения высокого напряжения и для компенсации емкости нагрузки.
 Основы схемы делителя напряжения 
 В этом руководстве мы узнаем об одной из широко известных и используемых схем в электронике, то есть о делителе напряжения или делителе потенциала. Мы увидим базовую схему делителя напряжения и проанализируем ее функциональность. Мы также рассмотрим формулу для калькулятора делителя напряжения (выведем ее из закона Ома) и, наконец, некоторые общие применения типичной схемы делителя напряжения.
 Введение 
 В электронике существует множество базовых схем, которые на бумаге могут показаться простыми, но практически служат большой цели.Одной из таких схем является схема делителя напряжения, которую иногда называют схемой делителя потенциала.
 Прежде чем углубиться в понимание схемы делителя напряжения, давайте сначала рассмотрим проблему и посмотрим, как мы можем решить ее с помощью делителя потенциала.
 Рассмотрим микроконтроллер, работающий от источника питания 5 В. Для простоты пусть этот микроконтроллер будет Arduino (а для ATmega328P на плате Arduino Uno требуется источник питания 5 В).
 Теперь предположим, что вы хотите реализовать проект, который включает в себя модуль Bluetooth (например,  Bluetooth Controlled Home Appliances  или  DIY Robotic Arm  на базе Bluetooth).Один из наиболее часто используемых модулей Bluetooth для проектов DIY - HC-05.
 Модуль Bluetooth HC-05 может быть подключен к Arduino Uno с помощью связи UART, то есть контактов 0 и 1 Arduino Uno (RX и TX соответственно). Эти контакты должны быть подключены к соответствующим контактам TX и RX модуля Bluetooth HC-05. Но здесь есть проблема.
 Если вы использовали этот модуль ранее или видели один из наших проектов, реализованных с использованием этого модуля, то, возможно, вы знакомы с его номинальной мощностью i.е. он работает от источника питания 3,3 В. Это означает, что контакты RX и TX HC-05 работают на уровне 3,3 В.
 Обратите внимание, что некоторые модули HC-05 могут питаться от источника питания 5 В, поскольку у них есть встроенный регулятор от 5 до 3,3 В. Но это ограничено источником питания и контактами связи, то есть RX и TX по-прежнему работают на уровне 3,3 В.
 Это означает, что мы не можем напрямую подключить модуль Bluetooth Arduino Uno и HC-05, используя их контакты UART в качестве выхода 5 В для TX Arduino Uno (который должен быть подключен к 3.Вывод 3V RX на HC-05) может повредить периферийное устройство или, что еще хуже, полностью разрушить модуль.
 Обратите внимание, что TX модуля HC-05 Bluetooth может быть подключен к RX модуля Arduino Uno напрямую, так как выход TX модуля HC-05 составляет 3,3 В, и у Arduino Uno не будет проблем с этим. Проблема только в другом, т.е. 5 В TX Arduino Uno и 3.3 В RX HC-05.
 Итак, мы должны сначала преобразовать сигнал 5 В с вывода TX Arduino Uno в уровень 3,3 В, а затем подключить его к выводу RX модуля Bluetooth HC-05.Вот где пригодится простая схема делителя напряжения.
 Что такое схема делителя напряжения? 
 Схема делителя напряжения или схема делителя потенциала - это простая электронная схема, которая преобразует более высокое входное напряжение в более низкое выходное напряжение просто с помощью пары резисторов. Он часто используется в аналоговых схемах, например, в схемах на основе операционных усилителей, где требуемое напряжение может быть переменным.
 На следующем изображении показана простая схема делителя напряжения, состоящая из двух резисторов R1 и R2.VIN - это входное напряжение, а VOUT - это выходное напряжение, снимаемое на резисторе R2.
 Таким образом, просто используя два резистора R1 и R2, мы можем преобразовать любое входное напряжение VIN в любое желаемое выходное напряжение VOUT, соответствующим образом выбрав значения R1 и R2.
 Уравнение делителя напряжения 
 Формула для расчета выходного напряжения VOUT сети делителя напряжения приведена ниже:
   VOUT = (VIN * R2) / (R1 + R2)  
 Где   VIN   = входное напряжение
   VOUT   = выходное напряжение
   R1   и   R2   значений двух резисторов.
 Из приведенного выше уравнения формулы делителя напряжения мы можем подтвердить, что коэффициент масштабирования для выходного напряжения определяется соотношением   R2 / (R1 + R2)  .
 Получение уравнения делителя напряжения 
 В основе схемы делителя напряжения лежит закон Ома. Фактически, мы можем вывести уравнение делителя напряжения, просто используя закон Ома. Мы знаем, согласно закону Ома, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален напряжению и потенциалу, различающемуся в цепи.
 В приведенном выше утверждении константа пропорциональности - это сопротивление цепи (или компонента).
 Используя закон Ома в приведенной выше схеме, мы можем рассчитать входное напряжение как
   VIN = I * R1 + I * R2 = I * (R1 + R2)  
 Аналогично, выходное напряжение равно
   VOUT = I * R2  
 Если мы рассмотрим два приведенных выше уравнения, становится ясно, что ток одинаков в обоих уравнениях, и, следовательно, мы можем переписать приведенные выше уравнения следующим образом:
   I = VIN / (R1 + R2)   и
   I = VOUT / R2  
 Приравнивая два приведенных выше уравнения, мы получаем
   VOUT / R2 = VIN / (R1 + R2)  
 Наконец,   VOUT = VIN * R2 / (R1 + R2)  
 Пример 
 Давайте посмотрим на пример уравнения делителя напряжения.Пусть VIN равен 5 В, а значения R1 и R2 равны 10000 Ом (10 кОм) и 20000 Ом (20 кОм) соответственно. Из приведенного выше уравнения мы можем вычислить значение VOUT следующим образом:
   VOUT = 5 * 20000 / (10000 + 20000)  
   VOUT = 3,3V  
 Эта комбинация R1 как 10 кОм и R2 как 20 кОм - одна из обычно используемых схем делителя напряжения для преобразования сигнала уровня 5 В в сигнал уровня 3,3 В.
 Приложения 
 Делители напряжения довольно часто используются как в аналоговых, так и в цифровых схемах.Некоторые из распространенных применений схем делителя напряжения упомянуты ниже.
 Уровнемеры 
 Одним из основных применений делителя напряжения является его работа в качестве переключателя уровня. Как уже упоминалось во введении, если микроконтроллер и датчик работают с разными уровнями напряжения, то с этим справится простой переключатель уровня, состоящий из пары резисторов, настроенных в стиле делителя напряжения.
 Типичным требованием является преобразование сигнала 5 В с микроконтроллера в сигнал 3.Сигнал 3В для датчика. Мы можем сделать это, просто используя два резистора 10 кОм и 20 кОм в качестве R1 и R2.
  ПРИМЕЧАНИЕ: резистор  20 кОм не является обычным, и вы можете использовать два резистора 10 кОм последовательно. Альтернативой является использование резистора 1 кОм в качестве R1 и довольно распространенного резистора 2,2 кОм в качестве R2. В этом случае выходное напряжение будет 3,4 В, но оно будет приемлемым для датчика.
 Потенциометры 
 Потенциометр или просто POT - это переменный резистор с тремя выводами.С помощью потенциометра можно реализовать схему делителя напряжения с переменным выходным напряжением. Вы можете добиться этого, подключив входное напряжение к крайним контактам потенциометра, а выходное напряжение - через клемму стеклоочистителя.
 Регулируя положение дворника потенциометра, также изменяется выходное напряжение.
 Резистивные датчики (LDR и термистор) 
 В проектах DIY обычно используются два датчика: LDR (светозависимый резистор) и термистор.Оба эти датчика относятся к резистивному типу. Но проблема в том, что микроконтроллер, такой как, например, Arduino, будет считывать только напряжения на входе.
 Подключив резистивные датчики (LDR или термистор) в схему делителя напряжения, вы можете получить напряжение на датчике и запрограммировать микроконтроллер для соответствующего масштабирования значения.
 Делитель напряжения Формула 
 Делитель напряжения - это конфигурация электрической цепи, которая вырабатывает выходное напряжение, составляющее часть входного напряжения, разделяя напряжение источника между одним или несколькими последовательными сопротивлениями.
 Предположим, у вас есть источник напряжения (входное напряжение), подключенный последовательно с n полными сопротивлениями. Чтобы узнать выходное напряжение по общему импедансу, используется закон Ома:
 выходное напряжение = (общий импеданс / сумма от первого до n-го импеданса цепи) * входное напряжение.
 Уравнение записано
 У нас:
 В _выход = выходное напряжение.
 Z _i = общий импеданс.
 = сумма от первого до n-го импеданса цепи.
 В _в = входное напряжение.
 Формула делителя напряжения Вопросы.
 1) У нас есть схема с двумя резисторами, первый 3 Ом и второй 5 Ом, подключенные последовательно, напряжение источника имеет значение 12 В, рассчитайте напряжение деления после первого сопротивления.
 Ответ:
 Прежде всего следует отметить, что это схема резистивного делителя, поэтому значения импедансов совпадают со значениями сопротивлений.Импеданс Z _i принимает значение 3 Ом. Теперь добавим импедансы цепи, чтобы получить делитель напряжения, это
 = 3 Ом + 5 Ом = 8 Ом.
 Затем мы делим значение второго импеданса на сумму импедансов и умножаем его на значение входного напряжения, чтобы получить делитель напряжения,
 В _выход = (5 Ом / 8 Ом) * 12 В = 0,625 * 12 В = 7,824 В
 В _выход = 7,824 В.