Site Loader

Содержание

Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Автор Андрей Измаилов На чтение 5 мин. Просмотров 2 Опубликовано

Онлайн-калькуляторы

С их помощью можно рассчитать делитель напряжения на резисторах онлайн. Входными данными в этом случае могут являться: входное напряжение и оба сопротивления. Калькулятор «Делитель напряжения — онлайн» произведёт все необходимые операции по обозначенной формуле, и выведет значения искомых параметров. Расчет делителя напряжения на резисторах онлайн облегчает процесс разработки многих электронных схем, позволяет добиться достижения требуемых режимов и правильной работы устройств.

Формула для расчёта делителя напряжения

Как рассчитать резистор для понижения напряжения ?

Читайте также:  ГОСТ 28884-90 Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов

Для расчёта получаемой в итоге нагрузки, нужно знать следующие данные: U исходное и значение сопротивления в каждом из составных элементов.

Делитель рассчитывается с учётом того, что проходящий через него ток минимум в 10 раз больше, чем на выходе и меньше, чем входящий в сеть.

Можно рассчитать общее сопротивление в резисторах:

R=R1*R2/(R1+R2)

В параллельно соединённых резисторах U1=U2, из это можно сделать вывод, что в сети протекает общий ток: I=I1+I2

Найти общий ток можно, зная закон Ома

<sp_imgslider srcs=»https://lampa-ekb.ru/wp-content/uploads/zakon-oma3.jpg,https://lampa-ekb.ru/wp-content/uploads/3-risunok-shema-delitelya-s-neskolkimi-rezistorami2.jpg,https://lampa-ekb.ru/wp-content/uploads/5-risunok-grafik-zavisimosti-pokazatelej-ot-soprotivleniya2.jpg,https://lampa-ekb.ru/wp-content/uploads/4-risunok-delitel-na-indukcionnyh-katushkah3.jpg»>

Применение

Делитель напряжения имеет важное значение в схемотехнике. В качестве реактивного делителя напряжения как пример можно привести простейший электрический фильтр, а в качестве нелинейного — параметрический стабилизатор напряжения.

Делители напряжения использовались как электромеханическое запоминающее устройство в АВМ. В таких устройствах запоминаемым величинам соответствуют углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.

[1]

Цепи обратной связи в усилителях

С помощью резистивного делителя напряжения в цепи обратной связи задаётся коэффициент усиления каскада на ОУ.

Простейшие электрические фильтры

RC, LC, RL-цепи, представляющие собой примеры простейших электрических фильтров, могут рассматриваться как частотно-зависимые делители напряжения, в которых в соответствующих плечах используются реактивные элементы.

Усилитель напряжения

Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения — это возможно, если <math>|R_2| geqslant |R_1|</math>, а <math>R_1</math> — отрицательно, например как на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода.

Параметрический стабилизатор напряжения

Делитель напряжения может использоваться для стабилизации входного напряжения — это возможно, если в качестве нижнего плеча делителя использовать стабилитрон.

Резистивный делитель напряжения

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора<math>R_1</math> и <math>R_2</math>, подключённых к источнику напряжения <math>U</math>. Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с первым правилом Кирхгофа. Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

<math> U=IR</math>.

Для каждого резистора имеем: <math> left{ begin{array}{l l} U_1 = I R_1 \ U_2 = I R_2 end{array} right. </math>Сложив выражения получаем:

<math> U_1 + U_2 = I (R_1+R_2) </math>

Далее:

<math> I = frac {U_1+U_2} {R_1+R_2} = frac {U} {R_1+R_2} </math>

Из этого следует:

<math> left{ begin{array}{l l} U_1 = I R_1 = U frac {R_1}{R_1+R_2} \ U_2 = I R_2 = U frac {R_2}{R_1+R_2} end{array} right. </math>

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно <math>R_2</math>, 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 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения <math>U</math>. Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления <math>R=R_1+R_2</math>. Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда, отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а 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.

Законы Кирхгофа

Первый закон

Ещё один очень важный закон — это закон Кирхгофа. Для участка цепи постоянного тока их два. Первый закон имеет формулировку: Сумма всех токов, входящих в узел и выходящих из него равна нулю. Если посмотреть на схему, I1 — это ток, который заходит в узел, I2 и I3 — это электроны, которые вытекают из него. Применяя формулировку первого закона можно записать формулу по-другому: I1-I2+I3=0. В этой формуле знаки плюс имеют значения, которые прибывают в узел, минус, который отходит от него.

Второй закон Кирхгофа

Если к цепи с включенными сопротивлениями подключен один источник ЭДС (батарея питания) тогда всё понятно, можно обойтись законом Ома. А, если, источников несколько и схема с различным схемным расположением элементов, тогда вступает в силу второй закон, который гласит: сумма токов всех источников питания для замкнутого контура, равна сумме падений напряжения на всех сопротивлениях участка в этом контуре.

Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Делитель напряжения

— это простая схема, которая позволяет получить из высокого напряжения пониженное напряжение.

Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента – это сама схема и формула расчета.

Hantek 2000 — осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Подробнее

Схема делителя напряжения на резисторах

Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.


Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.


Практическое применение параллельного и последовательного соединения

Составные элементы прибора соединяют в цепь, чтобы получить из сети нужную для устройства часть энергии.

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Исходное сопротивление меняется от 1кОм в момент полного освещения до 10кОм при отсутствии света, то можно увеличить диапазон сопротивления. При добавлении резисторов с R=5,6кОм, исходящее напряжение меняется следующим образом:

ОсвещённостьR1 (кОм)R2(кОм)R2/(R1+R2)U выходное (В)
Яркая5,610,150,76
Тусклая5,670,562,78
Темнота5,6100,673,21

Таким образом, увеличивается диапазон выходного напряжения, и оно становится подходящим для большинства сетей.

Потенциометры

Потенциометры используют в качестве делителя в системе с постоянным током. Их применяют в основном для изменения отдельных параметров в механизме.

На потенциометр подается напряжение, регулируемое подвижным контактом, который действует, когда крутят ручку, в результате оно может меняться от нуля до исходного значения. Потенциометры используют в быту, как регулятор громкости, и в электронике, например, в качестве датчика.

Резистивные датчики

Резистивные датчики также называют омическими. Это приборы, в которых изменяется сопротивление, если изменяется длина, площадь сечения или удельное сопротивление. Их используют в устройствах для изменения сопротивления, а также при помощи микроконтроллера с его помощью вы можете измерить напряжение. Существуют различные датчики, одним из некоторых является фоторезистор — переменный резистор, сопротивление которого зависит от попадающего на него света.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Расчет делителя напряжения предполагает, что нам известно, по крайней мере, три величины из приведенной выше схемы: входное напряжение и сопротивление обоих резисторов. Зная эти величины, мы можем рассчитать выходное напряжение.

Формула делителя напряжения

Это не сложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на законе Ома.

Для того чтобы узнать какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Предположим, что мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь на основании этих данных выведем формулу для Uout. Давайте начнем с обозначения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 соответственно:


Наша цель состоит в том, чтобы вычислить Uout, а это достаточно просто используя закон Ома:

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней. Мы можем предположить, что I1 равно I2. При этом наша схема будет выглядеть следующим образом:

Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на обоих резисторах R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, при этом их сопротивления суммируются:

И, на какое-то время, мы можем упростить схему:

Закон Ома в его наиболее простом виде: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:

А так как I1 равно I2, то:

Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.

Соединение резисторов

Соединение резисторов в различные конфигурации очень часто применяются в электротехнике и электронике. Здесь мы будем рассматривать только участок цепи, включающий в себя соединение резисторов. Соединение резисторов может производиться последовательно, параллельно и смешанно.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение.

Последовательное соединение резисторов это такое соединение, в котором конец одного резистора соединен с началом второго резистора, конец второго резистора с началом третьего и так далее. То есть при последовательном соединении резисторы подключатся друг за другом. При таком соединении через резисторы будет протекать один общий ток. Следовательно, для последовательного соединения резисторов будет справедливо сказать, что между точками А и Б есть только один единственный путь протекания тока.

Интересно почитать: принцип действия и основные характеристики варисторов.

Таким образом, чем больше число последовательно соединенных резисторов, тем большее сопротивление они оказывают протеканию тока, то есть общее сопротивление Rобщ возрастает. Рассчитывается общее сопротивление последовательно соединенных резисторов по следующей формуле: Rобщ = R1 + R2 + R3+…+ Rn.


Последовательное и параллельное соединение резисторов.

Параллельное соединение резисторов


Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку. При этом по каждому резистору течет свой ток. При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей. Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи (сопротивления между точкой А и Б.)

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением: 1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn. Следует отметить, что здесь действует правило «меньше – меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора. Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле Rобщ= R1*R2/R1+R2

Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них. Данный вид подключения характерен тем, что все элементы цепи соединяется выводами в одной точке друг другу, т.е. точка входа и выхода всех нагрузок сходятся в одну точку (или еще одно обозначение на схемах — //). Электроток, двигаясь по проводнику, дойдя до общего соединения делится на количество имеющихся веток.

Если представить движение воды в трубе, то можно сказать, что вода двигающиеся по одной трубе, равномерно перетекает в несколько отводов, подсоединенных к ней. В нашем случае заряженные электроны, двигающиеся по проводнику, также растекаются на количества предложенных веток в узле.

Каждый вид соединения находится под одинаковым напряжением:

  • U = U1 = U2; Суммарная сила тока равняется суммарному значению тока каждого участка
  • I = I1 + I2; Сопротивление цепи равно сумме величина обратных сопротивлению участка:
  • 1/R = 1/R1 + 17R2 + . . . + 1/Rn; Сила тока пропорциональна сопротивлению каждого участка
  • I1/I2=R2/R1.

Будет интересно➡ Что такое терморезистор?

Примеры расчета

Давайте рассмотрим пример. Цепь представлена на рисунке выше. Есть источник тока и два сопротивления. Пусть R1=1,2 кОм, R2= 800 Ом, а ток в цепи 2 А. По закону Ома U = I * R. Подставляем наши значения:

  • U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
  • U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.

Общее напряжение цепи считается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В. Полученную цифру можно проверить. Для этого найдем суммарное сопротивление цепи и умножим его на ток. R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом. Если подставить в формулу напряжения при последовательном соединении сопротивлений, получаем: U = R * I = 2000 Ом * 2 А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение данной цепи 4000 В. А теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором — 1600 В. При этом напряжение источника питания — 4000 В.

Смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов является комбинацией последовательного и параллельного соединения. Иногда подобную комбинацию называют последовательно-параллельным соединением. На этом рисунке видно, что резисторы R2 R3 соединены параллельно, а R1, комбинация R2 R3 и R4 последовательно.

Для расчета сопротивления таких соединений, всю цепь разбивают на простейшие участки, из параллельно или последовательно соединенных резисторов. Далее следуют следующему алгоритму:

  • Определяют эквивалентное сопротивление участков с параллельным соединением резисторов.
  • Если эти участки содержат последовательно соединенные резисторы, то сначала вычисляют их сопротивление.
  • После расчета эквивалентных сопротивлений резисторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных сопротивлений.
  • Рассчитывают сопротивления полученной схемы.


Схема смешанного подключения.

Применение делителя напряжения на резисторах

В радиоэлектронике есть много способов применения делителя напряжения. Вот только некоторые примеры где вы можете обнаружить их.

Потенциометры

Потенциометр представляет собой переменный резистор, который может быть использован для создания регулируемого делителя напряжения.

Изнутри потенциометр представляет собой резистор и скользящий контакт, который делит резистор на две части и передвигается между этими двумя частями. С внешней стороны, как правило, у потенциометра имеется три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, в то время как третий (центральный) подключен к скользящему контакту.

Если контакты резистора подключения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.

Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если же установить ручку потенциометра в среднее положение, то мы получим половину входного напряжения.

Резистивные датчики

Большинство датчиков применяемых в различных устройствах представляют собой резистивные устройства. Фоторезистор представляет собой переменный резистор, который изменяет свое сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Так же есть и другие датчики, такие как датчики давления, ускорения и термисторы и др.

Так же резистивный делитель напряжения помогает измерить напряжение при помощи микроконтроллера (при наличии АЦП).

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Допустим, сопротивление фоторезистора изменяется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при полной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением примерно 5,6 кОм, то мы можем получить широкий диапазон изменения выходного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.

Как мы видим, размах выходного напряжения при уровне освещения от яркого до темного получается в районе 2,45 вольт, что является отличным диапазоном для работы большинства АЦП.

Расчет гасящего резистора

В схемах аппаратуры связи часто возникает необходимость подать на потребитель меньшее напряжение, чем дает источник. В этом случае последовательно с основным потребителем включают дополнительное сопротивление, на котором гасится избыток напряжения источника. Такое сопротивление называется гасящим.

Будет интересно➡ Как отличается параллельное и последовательное соединение резисторов?

Напряжение источника тока распределяется по участкам последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков. Рассмотрим схему включения гасящего сопротивления:

  1. Полезной нагрузкой в этой цепи является лампочка накаливания, рассчитанная на нормальную работу при величине напряжения Uл= 80 в и тока I =20 ма.
  2. Напряжение на зажимах источника тока U=120 в больше Uл, поэтому если подключить лампочку непосредственно к источнику, то через нее пройдет ток, превышающий нормальный, и она перегорит.
  3. Чтобы этого не случилось, последовательно с лампочкой включено гасящее сопротивление R гас.


Схема включения гасящего сопротивления резистора.

Расчет величины гасящего сопротивления при заданных значениях тока и напряжения потребителя сводится к следующему:

– определяется величина напряжения, которое должно быть погашено:

Uгас = Uист – Uпотр,

Uгас = 120 – 80 = 40в

определяется величина гасящего сопротивления

Rгас = Uгас / I

Rгас = 40 / 0,020 = 2000ом = 2 ком

Далее необходимо рассчитать мощность, выделяемую на гасящем сопротивлении по формуле

P = I2 * Rгас

P = 0,0202 * 2000 = 0,0004 * 2000 = 0,8вт

Зная величину сопротивления и расходуемую мощность, выбирают тип гасящего сопротивления.

Резистивные схемы аттенюаторов. Калькулятор онлайн расчёта

П-образные, Т-образные аттенюаторы для симметричных и несимметричных
линий. Регулируемые многоступенчатые аттенюаторы.

На сегодняшнем заседании нашей радиолюбительской ячейки мы обнародуем перечень мероприятий по конструированию и расчёту узла, предназначенного для банального ослабления амплитуды (мощности) сигнала без существенного искажения его формы — аттенюатора.
Аттенюаторы — это, в большинстве случаев, пассивные конструкции, сделанные из незатейливых резистивных или реактивных делителей напряжения.

Столь простые по замыслу устройства, тем не менее, находят многочисленные применения, как-то:
— Уменьшение уровня сигнала для предотвращения перегрузки и, соответственно, расширения динамического диапазона оборудования.
—  Снижение амплитуды или мощности сигнала до нужного уровня с целью его корректного измерения, а также для защиты измерительного прибора от перегрузки или выгорания.
—  Согласование импедансов источника и нагрузки для снижения коэффициента стоячей волны (КСВ).
— Увеличение изоляции (развязки) между источником и нагрузкой, вследствие уменьшения взаимодействия между ними.

С точки зрения логики работы, аттенюатор является полной противоположностью усилителя, хотя эти устройства и имеют абсолютно разные принципы работы.

Основные характеристики аттенюаторов:
— Ослабление мощности (или амплитуды), которое выражается в децибелах.
— Частотный диапазон, внутри которого задаётся точность ослабления аттенюатора.
— Собственно говоря, сама точность (погрешность) аттенюатора.
— Максимальная мощность, которая может быть переварена аттенюатором без вреда для здоровья.
— Входное и выходное сопротивления, определяющие КСВ (коэффициент стоячей волны) по входу и выходу.

Ну и хватит о грустном. Давайте рассмотрим основные схемы, используемые в аттенюаторах.

Рис.1

Рис.1 а) — схема несбалансированного Т-образного аттенюатора,
Рис.1 б) — схема сбалансированного Т-образного аттенюатора,
Рис.1 в) — схема несбалансированного П-образного аттенюатора,
Рис.1 г) — схема сбалансированного П-образного аттенюатора.

Данные аттенюаторы являются горизонтально симметричными — импеданс устройства на входе совпадает с импедансом устройства на выходе.
Несбалансированные аттенюаторы предназначены для работы с вертикально несимметричными линиями, такими как коаксиальные кабели, в то время как,
Сбалансированные аттенюаторы предназначены для симметричных линий, к примеру, для работы с витой парой.

Формулы для расчёта элементов Т-образного аттенюатора выглядят следующим образом:
,
где Z — импеданс аттенюатора, а V — отношение входной и выходной амплитуд.

Формулы для расчёта элементов П-образного аттенюатора:

Сдобрим пройденный материал калькулятором.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ П и Т-ОБРАЗНОГО АТТЕНЮАТОРА.

Если же в хозяйстве понадобился аттенюатор с несколькими значениями ступенчато — изменяемого ослабления сигнала, то сделать это можно путём последовательного соединения нескольких простейших ячеек, описанных и рассчитанных на калькуляторе выше.

Для иллюстрации приведу схему регулируемого аттенюатора от словенского специалиста Матиаса Видмара.


Рис.2

Устройство позволяет производить плавное ослабление сигналов (вернее ступенчатое с точностью до 1dB) вплоть до 131dB в частотном диапазоне — до 500MHz.
Ссылка на страницу автора — http://lea.hamradio.si/~s53mv/dds/attenuator.html.

А теперь предположим, что нам не хочется ставить кучу переключающих тумблеров, а так и подмывает довольствоваться одним переключателем на несколько положений, либо, вообще, обойтись без коммутирующих элементов, а поставить по разъёму на каждый уровень аттенюации.
Обратимся за помощью к схеме W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253.

Рис.3

В источнике приведены следующие формулы для расчёта номиналов элементов:

В каждой точке выхода такой модели аттенюатора внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки Rн. Величина аттенюации одинакова для всех ступеней и может быть выбрана любой величины.
Любой, да не очень!
Детальное рассмотрение схемы выявило корректную работу аттенюатора, только при значениях аттенюации, кратных 10. К тому же этот параметр рассчитывается при отсутствии нагрузки в режиме холостого хода, т.е. при её включении — добавляются дополнительные 6дБ ослабления сигнала.
А вот количество ступеней ослабления может быть выбрано любым.

Тем не менее, в связи с достаточно частой практикой применения данной схемы, приведу калькулятор и для неё.

 

Делитель напряжения — Википедия

Рисунок 1: Простой делитель напряжения

В электроника, а делитель напряжения (также известный как потенциальный делитель) это пассивный линейная цепь который производит вывод Напряжение (Vиз), что составляет часть входного напряжения (Vв). Деление напряжения является результатом распределения входного напряжения между компонентами делителя. Простой пример делителя напряжения — два резисторы подключен в серии, с входным напряжением, приложенным к паре резисторов, и выходным напряжением, возникающим при соединении между ними.

Резисторные делители напряжения обычно используются для создания опорных напряжений или для уменьшения величины напряжения, чтобы его можно было измерить, а также можно использовать в качестве сигнала. аттенюаторы на низких частотах. Для постоянного тока и относительно низких частот делитель напряжения может быть достаточно точным, если он состоит только из резисторов; где требуется частотная характеристика в широком диапазоне (например, в осциллограф щуп), делитель напряжения может иметь добавленные емкостные элементы для компенсации емкости нагрузки. При передаче электроэнергии емкостной делитель напряжения используется для измерения высокого напряжения.

Общий случай

Делитель напряжения, относящийся к земля создается путем соединения двух электрические импедансы последовательно, как показано на рисунке 1. Входное напряжение прикладывается к последовательным сопротивлениям Z1 и Z2 а на выходе — напряжение на Z2.Z1 и Z2 может состоять из любой комбинации элементов, таких как резисторы, индукторы и конденсаторы.

Если ток в выходном проводе равен нулю, то соотношение между входным напряжением, Вв, а выходное напряжение, Виз, является:

Vотыт=Z2Z1+Z2⋅Vяп{ Displaystyle V _ { mathrm {out}} = { frac {Z_ {2}} {Z_ {1} + Z_ {2}}} cdot V _ { mathrm {in}}}

Доказательство (с использованием Закон Ома):

Vяп=я⋅(Z1+Z2){ Displaystyle V _ { mathrm {in}} = I cdot (Z_ {1} + Z_ {2})}
Vотыт=я⋅Z2{ Displaystyle V _ { mathrm {out}} = I cdot Z_ {2}}
я=VяпZ1+Z2{ displaystyle I = { frac {V _ { mathrm {in}}} {Z_ {1} + Z_ {2}}}}
Vотыт=Vяп⋅Z2Z1+Z2{ displaystyle V _ { mathrm {out}} = V _ { mathrm {in}} cdot { frac {Z_ {2}} {Z_ {1} + Z_ {2}}}}

В функция передачи (также известный как разделитель коэффициент напряжения) этой схемы:

ЧАС=VотытVяп=Z2Z1+Z2{ displaystyle H = { frac {V _ { mathrm {out}}} {V _ { mathrm {in}}}} = { frac {Z_ {2}} {Z_ {1} + Z_ {2}} }}

В общем, эта передаточная функция представляет собой сложный, рациональная функция из частота.

Примеры

Резистивный делитель

Рисунок 2: Простой резистивный делитель напряжения

Резистивный делитель — это случай, когда оба импеданса Z1 и Z2, являются чисто резистивными (рис. 2).

Подставляя Z1 = R1 и Z2 = R2 в предыдущее выражение дает:

Vотыт=р2р1+р2⋅Vяп{ Displaystyle V _ { mathrm {out}} = { frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}}} cdot V _ { mathrm {in}}}

Если р1 = р2 тогда

Vотыт=12⋅Vяп{ Displaystyle V _ { mathrm {out}} = { frac {1} {2}} cdot V _ { mathrm {in}}}

Если Vиз = 6В и Vв = 9 В (оба обычно используются напряжения), тогда:

VотытVяп=р2р1+р2=69=23{ displaystyle { frac {V _ { mathrm {out}}} {V _ { mathrm {in}}}} = { frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}}} = { frac {6} {9}} = { frac {2} {3}}}

и решая с помощью алгебра, р2 должно быть вдвое больше р1.

Чтобы решить для R1:

р1=р2⋅VяпVотыт−р2=р2⋅(VяпVотыт−1){ displaystyle R_ {1} = { frac {R_ {2} cdot V _ { mathrm {in}}} {V _ { mathrm {out}}}} — R_ {2} = R_ {2} cdot left ({{ frac {V _ { mathrm {in}}} {V _ { mathrm {out}}}} — 1} right)}

Чтобы решить для R2:

р2=р1⋅1(VяпVотыт−1){ Displaystyle R_ {2} = R_ {1} cdot { frac {1} { left ({{ frac {V _ { mathrm {in}}} {V _ { mathrm {out}}}} — 1} right)}}}

Любое соотношение Vиз/Vв больше 1 невозможно. То есть с помощью одних только резисторов невозможно ни инвертировать напряжение, ни увеличить Vиз над Vв.

RC фильтр нижних частот

Рисунок 3: Резисторный / конденсаторный делитель напряжения

Рассмотрим делитель, состоящий из резистора и конденсатор как показано на рисунке 3.

Сравнивая с общим случаем, мы видим Z1 = R и Z2 импеданс конденсатора, определяемый

Z2=−jИксC=1jωC ,{ Displaystyle Z_ {2} = — mathrm {j} X _ { mathrm {C}} = { frac {1} { mathrm {j} omega C}} ,}

где XC это реактивное сопротивление конденсатора, C — емкость конденсатора, j это мнимая единица, и ω (омега) это радианная частота входного напряжения. {2}}}} .}

Индуктивный делитель

Индуктивные делители разделяют вход переменного тока по индуктивности:

Vотыт=L2L1+L2⋅Vяп{ displaystyle V _ { mathrm {out}} = { frac {L_ {2}} {L_ {1} + L_ {2}}} cdot V _ { mathrm {in}}}

Вышеприведенное уравнение предназначено для невзаимодействующих катушек индуктивности; взаимная индуктивность (как в автотрансформатор) изменит результаты.

Индуктивные делители делят вход постоянного тока в соответствии с сопротивлением элементов, как и в случае резистивного делителя, указанного выше.

Емкостной делитель

Емкостные делители не пропускают вход постоянного тока.

Для входа переменного тока простое емкостное уравнение:

Vотыт=C1C1+C2⋅Vяп{ Displaystyle V _ { mathrm {out}} = { frac {C_ {1}} {C_ {1} + C_ {2}}} cdot V _ { mathrm {in}}}

Любой ток утечки в емкостных элементах требует использования обобщенного выражения с двумя импедансами. Путем выбора параллельных элементов R и C в надлежащих пропорциях можно поддерживать одинаковый коэффициент деления в полезном диапазоне частот. Это принцип, применяемый в компенсированных осциллограф зонды для увеличения ширины полосы измерения.

Эффект нагрузки

Выходное напряжение делителя напряжения будет изменяться в зависимости от электрического тока, который он подает на внешнее устройство. электрическая нагрузка. Эффективное полное сопротивление источника, выходящее из делителя Z1 и Z2, как указано выше, будет Z1 в параллельно с Z2 (иногда пишется Z1 // Z2), то есть: (Z1 Z2) / (Z1 + Z2)=Гц1.

Чтобы получить достаточно стабильное выходное напряжение, выходной ток должен быть либо стабильным (и, таким образом, включенным в расчет значений делителя потенциала), либо ограничиваться соответствующим малым процентом входного тока делителя. Чувствительность к нагрузке можно уменьшить, уменьшив импеданс обеих половин делителя, хотя это увеличивает входной ток покоя делителя и приводит к более высокому потреблению энергии (и потерям тепла) в делителе. Регуляторы напряжения часто используются вместо пассивных делителей напряжения, когда необходимо выдерживать высокие или колеблющиеся токи нагрузки.

Приложения

Делители напряжения используются для регулировки уровня сигнала, для смещения активных устройств в усилителях и для измерения напряжений. А Мост Уитстона и мультиметр оба включают делители напряжения. А потенциометр используется в качестве переменного делителя напряжения в регуляторе громкости многих радиоприемников.

Датчик измерения

Делители напряжения могут использоваться, чтобы позволить микроконтроллеру измерять сопротивление датчика.[1] Датчик подключается последовательно с известным сопротивлением, чтобы сформировать делитель напряжения, и на него подается известное напряжение. Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера подключен к центральному отводу делителя, чтобы он мог измерять напряжение отвода и, используя измеренное напряжение, известные сопротивление и напряжение, вычислять сопротивление датчика. Пример, который обычно используется. включает в себя потенциометр (переменный резистор) в качестве одного из резистивных элементов. Когда вал потенциометра вращается, сопротивление, которое он создает, либо увеличивается, либо уменьшается, изменение сопротивления соответствует угловому изменению вала. В сочетании со стабильным опорным напряжением выходное напряжение может подаваться на аналого-цифровой преобразователь, и на дисплее может отображаться угол. Такие схемы обычно используются при считывании ручек управления. Обратите внимание, что для потенциометра очень выгодно иметь линейный конус, поскольку микроконтроллер или другая схема, считывающая сигнал, должна в противном случае корректировать нелинейность в своих вычислениях.

Измерение высокого напряжения

Пробник делителя резистора высокого напряжения.

Делитель напряжения можно использовать для уменьшения очень высокое напряжение так что его можно измерить вольтметр. Высокое напряжение подается на делитель, и выход делителя, который выводит более низкое напряжение, которое находится в пределах входного диапазона измерителя, измеряется измерителем. Пробники с высоковольтным резисторным делителем, разработанные специально для этой цели, могут использоваться для измерения напряжений до 100 кВ. В таких пробниках используются специальные высоковольтные резисторы, так как они должны выдерживать высокие входные напряжения и для получения точных результатов должны соответствовать температурные коэффициенты и очень низкие коэффициенты напряжения. Пробники с емкостным делителем обычно используются для напряжений выше 100 кВ, поскольку тепло, вызванное потерями мощности в пробниках резистивного делителя при таких высоких напряжениях, может быть чрезмерным.

Сдвиг логического уровня

Делитель напряжения можно использовать как примитивный переключатель логического уровня для сопряжения двух цепей, использующих разные рабочие напряжения. Например, некоторые логические схемы работают при 5 В, а другие — при 3,3 В. Прямое подключение логического выхода 5 В к входу 3,3 В может привести к необратимому повреждению цепи 3,3 В. В этом случае можно использовать делитель напряжения с выходным соотношением 3,3 / 5 для уменьшения сигнала 5 В до 3,3 В, чтобы схемы могли взаимодействовать без повреждения цепи 3,3 В. Чтобы это было осуществимо, импеданс источника 5 В и входной импеданс 3,3 В должны быть незначительными, или они должны быть постоянными, а значения резистора делителя должны учитывать их импедансы. Если входной импеданс является емкостным, чисто резистивный делитель ограничит скорость передачи данных. Это можно грубо преодолеть, добавив конденсатор последовательно с верхним резистором, чтобы сделать оба вывода делителя как емкостными, так и резистивными.

Рекомендации

Смотрите также

внешняя ссылка

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

  • Main page

Languages

  • Deutsch
  • Français
  • Nederlands
  • Русский
  • Italiano
  • Español
  • Polski
  • Português
  • Norsk
  • Suomen kieli
  • Magyar
  • Čeština
  • Türkçe
  • Dansk
  • Română
  • Svenska

Делитель (значения)

Делитель математика
Делитель единицы
Делитель нуля в абстрактной алгебре
Наибольший общий делитель
Делитель мощности
Делитель — комбинационное логическое устройство в электронике
Делитель частоты
Делитель напряжения
Делитель тока
Делитель потока — дроссельный или объёмный гидроаппарат, делящий поток на две части
Делитель демультипликатор — деталь автомобильной МКПП

1969 — 1978. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор Делители напряжения Circuits. Basic. Voltage Divider Делитель напряжения
числа, большего 1, есть хотя бы один простой делитель Собственным делителем числа называется всякий его делитель отличный от самого числа. У простых чисел
элементы матрицы рассеяния делителя мощности должны быть близки к нулю. Если мощность делится поровну между выходами, то делитель мощности называют равноплечим
питания нагрузок. Для этой цели применяют иные схемотехнические решения, например стабилизаторы тока. Делитель напряжения Автотрансформатор Делитель тока
делителей. Пример: для чисел 54 и 24 наибольший общий делитель равен 6. Наибольший общий делитель существует и однозначно определён, если хотя бы одно
натуральное число, у которого наибольший собственный делитель равен факториалу наименьшего собственного делителя Третье число Моцкина. Первое число Смита. 4
Перебор делителей пробное деление — алгоритм факторизации или тестирования простоты числа путём полного перебора всех возможных потенциальных делителей Обычно
коэффициенты — делители Например, тот же DHL в Великобритании использует делитель — 4000. DIMEX использует делитель 5000. МБИ — Волгоград использует делитель 5000
чего — либо. Сокращение дробей — деление числителя и знаменателя дроби на общий делитель Увольнение по сокращению штатов. Лоренцево сокращение релятивистское

один натуральный делитель простые числа имеющие два натуральных делителя и составные числа имеющие больше двух натуральных делителей Изучением свойств
Суммирующая функция делителей в теории чисел — функция, являющаяся суммой функции делителей Функция часто используется для исследования асимптотического
программируемый делитель частоты, длительность выходных импульсов равна длительности тактового импульса. Режим 3: программируемый делитель частоты, длительность
представляет собой делитель напряжения из резисторов резистивный делитель с переменным сопротивлением переменных резисторов К делителю напряжения подключаются
которых сумма всех собственных делителей первого числа равна второму числу и наоборот, сумма всех собственных делителей второго числа равна первому числу
доказывается аналогично пункту 2: любой делитель b и r так же является делителем a и b. Следовательно, все общие делители пар чисел a, b и b, r совпадают
числа это два положительных целых числа, для которых сумма собственных делителей каждого числа на 1 больше, чем второе число. Другими слова, m, n — это
упор делается на степени делимого и делителя а не на коэффициенты. Поэтому обычно считается, что частное и делитель а следовательно и остаток определены
являются его натуральными делителями и n 2 n 3 n 4 n. Ламберто Гарсия дель Сид. Первые натуральные числа и их значение 6 Замечательные числа
игнорирование вполне безопасно. При делении SIGFPE вызывает не только равный нулю делитель — на некоторых платформах включая x86 целое деление INT MIN, самого
меандровое число 1, 8 и третье открытое меандровое число 1, 3 2 — делитель числа 10, так что обыкновенные дроби с числом 2 в знаменателе являются

знаков по количеству значащих цифр в значении скорости а не до одного делитель 2 в формуле так как значение 2 по смыслу — целая константа формулы
произведением. Деление — делитель является унарным отношением, частное — совпадающие части кортежей делимого, перед которыми стоит делитель Дейт К. Дж., 2005
Величины, значения которых известны только приближённо, то есть определён конечный интервал, в котором эти значения содержатся. Величины, значения которых
называются ассоциированными, если одно получается из другого умножением на делитель единицы. Легко видеть, что ассоциированность — отношение эквивалентности
натуральное число, расположенное между числами 7 и 9. Составное число с делителями 1, 2, 4. Шестое число Фибоначчи 5, 13 . Самый большой куб в последовательности
Charge Pump. Тракт формирования частоты опорного сигнала представляет собой делитель с фиксированным целочисленным коэффициентом деления ДФКД или Reference
ТТЛШ и содержит стабилизируемый кварцевым резонатором генератор, счётчик — делитель на 9, два высокоуровневых формирователя сигналов и несколько вспомогательных
нахождении делителя посылает остальным процессам сигнал на заврешение работы. Если же делитель не найден, или поставлена цель найти все делители поиск делителей
положительных чисел, меньших либо равных x и имеющих по меньшей мере один общий делитель с x. Например, кототиент числа 6 равен 4, поскольку следующие 4 положительных

и все степени 10, гугол имеет только два простых делителя — 2 и 5. Общее количество целых делителей числа гугол превосходит 10 тыс. Двоичное представление

Дата публикации:
05-16-2020

Дата последнего обновления:
05-16-2020

Падение напряжения через резистор. Напряжение на резисторе

Делитель напряжения — это простая схема, которая позволяет получить из высокого напряжения пониженное напряжение.

Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента – это сама схема и формула расчета.

Схема делителя напряжения на резисторах

Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.

Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Расчет делителя напряжения предполагает, что нам известно, по крайней мере, три величины из приведенной выше схемы: входное напряжение и сопротивление обоих резисторов. Зная эти величины, мы можем рассчитать выходное напряжение.

Формула делителя напряжения

Это не сложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на .

Для того чтобы узнать какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Предположим, что мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь на основании этих данных выведем формулу для Uout. Давайте начнем с обозначения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 соответственно:


Наша цель состоит в том, чтобы вычислить Uout, а это достаточно просто используя закон Ома:

Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней. Мы можем предположить, что I1 равно I2. При этом наша схема будет выглядеть следующим образом:

Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на обоих резисторах R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, при этом их сопротивления суммируются:

И, на какое-то время, мы можем упростить схему:

Закон Ома в его наиболее простом вид: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:

А так как I1 равно I2, то:

Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.

Делитель напряжения — калькулятор онлайн

Примечание: десятичные значения вводите через точку

Применение делителя напряжения на резисторах

В радиоэлектронике есть много способов применения делителя напряжения. Вот только некоторые примеры где вы можете обнаружить их.

Потенциометры

Представляет собой переменный резистор, который может быть использован для создания регулируемого делителя напряжения.


Изнутри потенциометр представляет собой резистор и скользящий контакт, который делит резистор на две части и передвигается между этими двумя частями. С внешней стороны, как правило, у потенциометра имеется три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, в то время как третий (центральный) подключен к скользящему контакту.

Если контакты резистора подключения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.

Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если же установить ручку потенциометра в среднее положение, то мы получим половину входного напряжения.

Резистивные датчики

Большинство датчиков применяемых в различных устройствах представляют собой резистивные устройства. Фоторезистор представляет собой переменный резистор, который изменяет свое сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Так же есть и другие датчики, такие как датчики давления, ускорения и термисторы и др.

Так же резистивный делитель напряжения помогает измерить напряжение при помощи микроконтроллера (при наличии АЦП).

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Допустим, сопротивление фоторезистора изменяется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при полной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением примерно 5,6 кОм, то мы можем получить широкий диапазон изменения выходного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.


Как мы видим, размах выходного напряжения при уровне освещения от яркого до темного получается в районе 2,45 вольт, что является отличным диапазоном для работы большинства АЦП.

Каждый уважающий себя радио-мастер обязан знать формулы для расчета различных электрических величин. Ведь при ремонте электронных устройств или сборке электронных самоделок очень часто приходится проводить подобные расчеты. Не зная таких формул очень сложно и трудоемко, а порой и невозможно справиться с подобного рода задачей!

Первое, что нужно усвоить – ВСЕ ВЕЛЕЧИНЫ В ФОРМУЛАХ УКАЗЫВАЮТЬСЯ В АМПЕРАХ, ВОЛЬТАХ, ОМАХ, МЕТРАХ И КИЛОГЕРЦАХ.

Закон Ома.

Известный из школьного курса физики ЗАКОН ОМА. На нем строится большинство расчетов в радиоэлектронике. Закон Ома выражается в трех формулах:

Где: I – сила тока (А), U – напряжение (В), R– сопротивление, имеющееся в цепи (Ом).

Теперь рассмотрим на практике применение формул в радиолюбительских расчетах.

Сопротивление гасящего резистора рассчитывают по формуле: R= U /I

Где: U – излишек напряжения, который необходимо погасить (В), I – ток потребляемый цепью или устройством (А).

Расчет мощности гасящего резистора проводят по формуле: P=I 2 R

Где I – ток потребляемый цепью или устройством (А), R– сопротивление резистора (Ом).

Напряжение падения на сопротивлении можно рассчитать по формуле: U пад =RI

Где R– сопротивление гасящего резистора (Ом), I– ток потребляемый устройством или цепью (А).

Где P– мощность устройства (Вт), U– напряжение питания устройства (В).

Где I– ток потребляемый устройством (А), U– напряжение питания устройства (В).

Где ƒ-частота в килогерцах ƛ- длинна волны в метрах.

Где ƛ- длинна волны в метрах, ƒ – частота в килогерцах.

Рассчитать номинальную выходную мощность звуковоспроизводящего устройства (усилитель, проигрыватель и т.п.) можно по формуле: P=U 2 вых. / R ном .

Где U 2 – напряжение звуковой частоты на нагрузке, R– номинальное сопротивление нагрузки.

И в завершении еще несколько формул. По этим формулам, ведут расчет сопротивления и емкости резисторов и конденсаторов в тех случаях, когда возникает необходимость в параллельном или последовательном их соединении.

Расчет соединенных параллельно двух резисторов производят по формуле: R=R 1 R 2 /(R 1 +R 2)

Где R 1 и R 2 — сопротивление первого и второго резистора соответственно (Ом).

Расчет сопротивления включенных параллельно более чем двух резисторов проводят по формуле: 1/R=1/R 1 +1/R 2 +1/R n…

Где R 1 , R 2 , R n … — сопротивление первого, второго и последующих резисторов соответственно (Ом).

Расчет емкости соединенных параллельно нескольких конденсаторов проводят по формуле: C=C 1 + C 2 +C n …

Где C 1 , C 2 и C n – емкость первого, второго и последующих конденсаторов соответственно (мФ).

Расчет емкости двух соединенных последовательно конденсаторов проводят по формуле: C=C 1 C 2 /C 1 +C 2

Где C 1 и C 2 – емкость первого и второго конденсаторов соответственно (мФ).

Расчет емкости включенных последовательно более чем двух конденсаторов проводят по формуле :

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый — это напряжение который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид — это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную вкрутить ее в патрон, а провода от него подключить в домашнюю сетевую розетку, то приложенное к цепи (источник питания — проводники — нагрузка) напряжение составит 220 Вольт. Но стоит нам с помощью вольтметра замерять его значение на лампе, как станет очевидно, что оно немного меньше, чем 220. Так произошло потому, что возникло падение напряжения на которым обладает лампа.

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

где R — активное сопротивление цепи или ее элемента, измеряется в Омах; U — электрическое напряжение, в Вольтах; и, наконец, I — ток в Амперах. Как видно, все три величины непосредственно связаны между собой. Поэтому, зная любые две, можно довольно просто вычислить третью. Конечно, в каждом конкретном случае придется учесть род тока (переменный или постоянный) и некоторые другие уточняющие характеристики, но основа — вышеуказанная формула.

Электрическая энергия — это, фактически, движение по проводнику отрицательно заряженных частиц (электронов). В нашем примере спираль лампы обладает высоким сопротивлением, то есть замедляет перемещающиеся электроны. Благодаря этому возникает видимое свечение, но общая энергия потока частиц снижается. Как видно из формулы, с уменьшением тока уменьшается и напряжение. Именно поэтому результаты замеров у розетки и на лампе различаются. Эта разница и является падением напряжения. Данная величина всегда учитывается, чтобы предотвратить слишком большое снижение на элементах в конце схемы.

Падение напряжения на резисторе зависит от его и силы протекающего по нему тока. Также косвенное влияние оказывают температура и характеристики тока. Если в рассматриваемую цепь включить амперметр, то падение можно определить умножением значения тока на сопротивление лампы.

Но далеко не всегда удается вот так просто с помощью простейшей формулы и измерительного прибора выполнить расчет падения напряжения. В случае параллельно подключенных сопротивлений нахождение величины усложняется. На приходится дополнительно учитывать реактивную составляющую.

Рассмотрим пример с двумя параллельно включенными резисторами R1 и R2. Известно сопротивление провода R3 и источника питания R0. Также дано значение ЭДС — E.

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

Здесь множитель «R5» может быть любым R — от 1 до 4, в зависимости от того, какой именно элемент схемы нужно рассчитать.

В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.

Представление об электричестве

Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.

Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
— Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
— Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
— Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
— Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.

Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.

Резистор

Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах . Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.

Закон Ома

Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение — это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:

В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:

В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:

Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.

Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R 3 =R 1 +R 2

В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета и соединения резисторов.

Токоограничивающий резистор

Самая основная роль токоограничивающих резисторов — это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.

Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V 1 -V 2)/R
где (V 1 -V 2) является разностью напряжений до и после резистора.

Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).

Математически это запишется так:

Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.

Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для .

Резисторы как делитель напряжения

Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:

Если оба резистора имеют одинаковое значение (R 1 =R 2 =R), то формулу можно записать так:

Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:

Узловой анализ

Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.

Упрощенные правила узлового анализа

Определение узла

Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.

Определение ветви

Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.

Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.

Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.

Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V 1 -V 2 =I 1 *(R 1)
Перенесем:
V 2 =V 1 -(I 1 *R 1)
Где V 2 является искомым напряжением, V 1 является опорным напряжением, которое известно, I 1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R 1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.

Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1 =(V 1 -V 2)/R 1

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1 + I 3 =I 2

Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.

Расчет необходимой мощности резистора

При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы хотите?» или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р — рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.

Переменный резистор (потенциометр)

На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.


Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.



Фоторезистор (LDR)

Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.

Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:

Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то V out будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.

Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать .

Итак, резистор … Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока , протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока . То есть, без резистора по цепи течет большой ток , встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток , проходящий через цепь. И Резистор . Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток , например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Кроме того, на резисторе происходит падение напряжения . Барьер не только задерживает ток , но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор . Включаем цепь без резистора (слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.


Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе .

Основная характеристика резистора — сопротивление . Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление , тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока (I) и Сопротивление(R).

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора , при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи , будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока . При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток , проходящий по цепи(а значит и через резистор ), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе ). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение .

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:


При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:


Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

Калькулятор делителя напряжения

• Информатика и машинное обучение

Делитель напряжения позволяет преобразовывать входное напряжение в более низкое выходное напряжение. Например, вход 5 В можно легко преобразовать в выход 3 В 3. Базовая установка состоит из двух резисторов:

Но правильно выбрать резисторы довольно сложно. Вы можете взять формулу и попробовать некоторые значения, чтобы приблизить значения, или использовать формулу калькулятора:

Возможные значения резистора для входного напряжения 5 В и выходного напряжения 3.3 В, упорядочено по ошибке:
R1 R2 Фактическое Ошибка Рассеивание мощности
330 Ом 680 Ом 3,366 В 0,066 В 0,025 Вт
47 Ом 100 Ом 3,401 В 0,101 В 0,170 Вт
47 кОм 100 кОм 3,401 В 0,101 В 0,000 Вт
4,7 кОм 10 кОм 3.401 В 0,101 В 0,002 Вт
470 Ом 1 кОм 3,401 В 0,101 В 0,017 Вт
4,7 Ом 10 Ом 3,401 В 0,101 В 1,701 1,701 Вт
220 Ом 470 Ом 3,406 В 0,106 В 0,036 Вт
22 кОм 47 кОм 3,406 В 0,106 В 0,000 Вт
2.2 кОм 4,7 кОм 3,406 В 0,106 В 0,004 Вт
10 кОм 22 кОм 3,438 В 0,138 В 0,001 Вт
100 Ом 220 Ом 3,438 В 900 0,138 В 0,078 Вт
1 кОм 2,2 кОм 3,438 В 0,138 В 0,008 Вт
220 Ом 330 Ом 3.000 В 0,300 В 0.045W
2.2kΩ 3.3kΩ 3.000V 0.300V 0.005W

Обратите внимание: не используйте делитель напряжения для высоких напряжений, так как весь ток должен проходить через резисторы, которые сильно повредят им. Альтернатива — регуляторы напряжения! И что еще важнее: Вы не должны использовать резисторы малой стоимости в реальных делителях напряжения. В столбце «Распределение мощности» указано, сколько энергии преобразуется в тепло, и он должен быть как можно меньше.

Калькулятор делителя сопротивления

Формула расчета парциального давления сопротивления

Формула расчета полного сопротивления парциального давления шунта

Пусть R1 и R2 соединены параллельно, и ток через них равен I1 и I2.
U1 = U2
I1 * R1 = I2 * R2
I1 / I2 = R2 / R1
I1 / (I1 + I2) = R2 / (R1 + R2) I2 / (I1 + I2) = R1 / (R1 + R2)
Пусть R1 и R2 соединены последовательно, и через них проходят напряжения U1 и U2.
I1 = I2
U1 / R1 = U2 / R2
U1 / U2 = R1 / R2
U1 / (U1 + U2) = R1 / (R1 + R2) U2 / (U1 + U2) = R2 / (R1 + R2)

Формула парциального давления сопротивления

Так называемая формула парциального давления предназначена для расчета того, как отдельные последовательно включенные резисторы делят общее напряжение и сколько напряжения делится.

Дробное напряжение рассчитывается следующим образом: процент от общего сопротивления — это процент от разделенного напряжения. Формула: U = (R / R всего) × U источник

Например, резисторы 5 Ом и 10 Ом подключены последовательно в середине цепи 10 В, и 5 Ом составляют 1/3 от общего сопротивления 5 + 10 = 15 Ом, поэтому напряжение на Ом также 1/3, то есть
10/3 вольт.

Схема деления напряжения

Когда амперметр подключен к подключенному к нему резистору, он оказывает влияние на частичное напряжение. В это время он подключен извне (текущее сопротивление амперметра обычно меньше одного Ом, но если сопротивление, подключенное к нему, составляет всего несколько Ом, используется эффект частичного напряжения), например, подключенный резистор.Если есть десятки Ом или больше, вы можете игнорировать влияние парциального давления амперметра и использовать внутреннее соединение.

Общее сопротивление параллельно

Два резистора параллельно
Параллельное сопротивление = R1 * R2 / (R1 + R2)
Суммарное сопротивление после параллельного включения трех или более резисторов
R = R1 * R2 * R3 / (R1R2 + R1 * R3 + R2 * R3)

Оптимальные резисторы Найти инструменты

Эта страница представляет собой веб-приложение для разработки схем резисторов.Используйте эту утилиту, чтобы найти оптимальный набор резисторов для цепи резисторов из последовательности резисторов.

Пример расчета

Делитель напряжения

В1 (входное напряжение) : В
В2 (желаемое выходное напряжение) : В
Выберите последовательность резисторов: E6E12E24E48E96E192

Делитель напряжения2

В1 (входное напряжение) : В
В2 (желаемое выходное напряжение) : В
В3 (желаемое выходное напряжение) : В
Выберите последовательность резисторов: E6E12E24E48E96E192

Параллельно и последовательно из двух резисторов

Эквивалентный резистор Ra Параллельный Серии
Выберите последовательность резисторов: E6E12E24E48E96E192
Ra (желаемое сопротивление):
Ом (10-1000 МОм)
Ra — это сопротивление для параллельного и последовательного размещения двух резисторов для создания нестандартного сопротивления.Этот инструмент найдет оптимальный набор резисторов R1, R2 и R3, R4 для желаемого значения Ra.

Расчет сопротивлений для деления напряжения (для разветвления тока)

Эквивалентный резистор Ra Параллельный Серии
Выберите последовательность резисторов: E6E12E24E48E96E192
N (общее количество резисторов) : (2-99)
Ra (желаемое сопротивление) : Ω (10-1000 МОм)

Схема «Еще три резистора» часто объединяется для деления напряжения (для разветвления тока).Этот инструмент находит оптимальный набор резисторов R1, R2… RN для желаемого значения Ra на основе близкого значения резистора, а также объединения сопротивлений.


Калькулятор делителя напряжения | Контур X, код

Введение в делители напряжения

Резисторы в серии , когда через них протекает одинаковый ток. Следовательно, по закону Ома полное напряжение в цепи последовательных резисторов является суммой отдельных падений на резисторах.

Другими словами, каждый резистор вносит свой вклад в общее напряжение в цепи.

Обычно для определения падения напряжения на отдельном резисторе необходимо знать ток. Каждый резистор способствует падению напряжения, и это падение пропорционально его сопротивлению. Таким образом, любое падение напряжения в последовательной цепи, учитывая только сопротивление и общее напряжение, разрешимо.

Узел напряжения V O в приведенной выше схеме представляет собой напряжение на R 2 .

Вот способ найти напряжение V O :

Так как в последовательной цепи общий ток равен току в каждом резисторе,

А так,

наконец,

Вышеприведенное уравнение известно как делитель напряжения .

Вы можете легко изменить это уравнение, чтобы найти напряжение на R 1 : просто замените R 2 в числителе на R 1 .

Практические примеры
Масштабирование датчика

Делители напряжения обычно используются для снижения напряжения до безопасного уровня. Например, датчик с диапазоном напряжения от 0 до 9 В повреждает большинство микроконтроллеров.

Схема делителя напряжения между датчиком и микроконтроллером, предпочтительно два резистора равного номинала, может решить эту проблему. Почему две равные ценности? потому что, если два резистора равны в делителе напряжения, выходное напряжение составляет половину входного напряжения.

Сопротивление преобразованию напряжения

Еще одно прекрасное применение делителя напряжения — это преобразование сопротивления в напряжение. Рассмотрим фотоэлемент, сопротивление которого зависит от силы света. Микроконтроллер не сможет напрямую считывать сопротивление фотоэлемента. Но если фотоэлемент подключен как одна из ветвей делителя напряжения, его сопротивление преобразуется в напряжение.

Калькулятор делителя напряжения

Этот онлайн-калькулятор рассчитает выходное напряжение в приведенной ниже схеме делителя напряжения.Поместите значение входного или общего напряжения, значения сопротивления и нажмите «Вычислить».

Проверьте также

CD4013 — это интегральная схема, состоящая из двух триггеров D-типа. Имеет номер…

.

Уравнения и калькулятор разделителя / сумматора

3-портовый разветвитель 4-портовый разветвитель 5-портовый разветвитель

Формулы на этой странице связаны с набором согласованных резистивных делителей импеданса.Эти разветвители можно использовать для разделения сигнала на несколько сигналов равной амплитуды (меньших), которые затем могут быть отправлены на несколько устройств. Эти типы разветвителей часто могут быть полезны, когда один диагностический сигнал используется для запуска нескольких устройств. Поскольку полное сопротивление каждой нагрузки рассчитано на согласованное оконечное сопротивление, отражения сигналов сводятся к минимуму. Разветвители также могут использоваться для разделения диагностических сигналов и маршрутизации их по нескольким диагностическим каналам. В некоторых случаях это может быть сделано для записи сигналов с разным разрешением временной развертки («быстрое» и «медленное») или с разной вертикальной чувствительностью.

Эти схемы делителя обеспечивают согласованный импеданс Z, смотрящий на любое из плеч, когда все остальные плечи имеют одинаковое полное сопротивление Z. Каждый из выходных сигналов ослабляется на одинаковую степень.

Эти же схемы разветвителя (/ сумматора) также можно использовать для сложения нескольких сигналов вместе, а затем направить алгебраическую сумму на один выход.

В таблице ниже показаны общие уравнения, используемые для определения внутреннего последовательного сопротивления разветвителя / сумматора на / от каждого порта и результирующего ослабления выходного напряжения.Как видно из схематических диаграмм ниже, каждый разветвитель / сумматор состоит из ряда портов с одинаковым последовательным сопротивлением от каждого порта до центрального узла в «звездообразной» конфигурации. Поскольку вход обычно подается через один порт, выход затем делится поровну между оставшимися портами.

Уравнение для внутреннего сопротивления разветвителя / сумматора

Разветвитель / сумматор Внутреннее сопротивление Z — полное сопротивление нагрузки (Вт)
N — количество портов в разветвителе / ​​сумматоре

Уравнение для выходного напряжения многопортового разветвителя / сумматора

Выходное напряжение разветвителя / сумматора Vin — входное напряжение, подаваемое на один порт разветвителя / сумматора
N — количество портов в разветвителе / ​​сумматоре

Калькулятор ниже можно использовать для определения правильных значений внутреннего резистора для разветвителя заданной конфигурации (количество портов).Он также будет определять уровень выходного напряжения для данного входного напряжения (фактически, затухание делителя / сумматора). Кредит за исходный код Javascript, используемый в калькуляторе, дан Рэю Аллену, у которого есть несколько подобных полезных калькуляторов на своем веб-сайте Pulsed Power Portal.

Для физической реализации этих устройств обычно выбираются прецизионные резисторы, и при компоновке необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать паразитного реактивного сопротивления, которое может вызвать отражения сигнала.Во многих случаях резисторы устанавливаются в коаксиальный корпус.

Bishop Instrument в Портленде, штат Мэн, была (по крайней мере, одно время) производителем компонентов разветвителя / сумматора с несколькими портами. Разветвитель / сумматор на три порта довольно распространены и могут быть приобретены у ряда поставщиков.

Можно щелкнуть каждый из следующих графиков осциллограмм, чтобы открыть полноразмерный график в отдельном окне.

3-портовый разветвитель / сумматор

Принципиальная схема 3-портового делителя / сумматора показана ниже.В этой конкретной модели входной сигнал представляет собой источник переменного тока 1 МГц и напряжением 1 В. Следуя приведенным выше уравнениям, каждый из трех одинаковых резисторов в сплиттере / сумматоре равен импедансу нагрузки схемы, деленному на 3 (например, для системы на 50 Ом каждый резистор равен 16,67 Ом). Результирующее выходное напряжение на обеих нагрузках равно входному напряжению, деленному на 2 (в данном случае 1/2 от входного 1 В или 0,5 В).

Принципиальная схема 3-портового разветвителя / сумматора

Результаты схемной модели показаны ниже.V (1) — синусоидальное входное напряжение 1 В, 1 МГц. Выходные напряжения разветвителя V (RLOAD1) и V (RLOAD2) показаны на втором, нижнем графике.

Формы напряжения и тока цепи разветвителя / сумматора с 3 портами

В начало

4-портовый разветвитель / сумматор

Принципиальная схема 4-портового делителя / сумматора показана ниже. В этой конкретной модели входной сигнал снова представляет собой источник переменного тока 1 МГц и 1 В. Следуя приведенным выше уравнениям, каждый из четырех одинаковых резисторов в разветвителе / ​​сумматоре равен импедансу нагрузки схемы, деленному на 2 (например,грамм. для системы на 50 Ом каждый резистор составляет 25 Ом). Результирующее выходное напряжение на каждой из нагрузок равно входному напряжению, деленному на 3 (в данном случае 1/3 входного напряжения 1 В или 0,333 В).

Принципиальная схема 4-портового разветвителя / сумматора

Результаты схемной модели показаны ниже. V (1) — синусоидальное входное напряжение 1 В, 1 МГц. Выходные напряжения разветвителя V (RLOAD1), V (RLOAD2) и V (RLOAD3) показаны на втором, нижнем графике.

Формы напряжения и тока цепи 4-портового делителя / сумматора

В начало

5-портовый разветвитель / сумматор

Принципиальная схема 5-портового делителя / сумматора показана ниже.В этой конкретной модели входной сигнал снова представляет собой источник переменного тока 1 МГц и 1 В. Следуя приведенным выше уравнениям, каждый из пяти одинаковых резисторов в сплиттере / сумматоре равен импедансу нагрузки схемы, деленному на 1,67 (например, для системы на 50 Ом каждый резистор составляет 30 Ом). Результирующее выходное напряжение на каждой из нагрузок равно входному напряжению, деленному на 4 (в данном случае 1/4 от входного 1 В или 0,250 В).

Схема 5-портового разветвителя / сумматора

Результаты схемной модели показаны ниже.V (1) — синусоидальное входное напряжение 1 В, 1 МГц. Выходные напряжения разветвителя V (RLOAD1), V (RLOAD2), V (RLOAD3) и V (RLOAD4) показаны на втором, нижнем графике.

Формы напряжения и тока цепи разветвителя / сумматора на 5 портов

В начало


Консультации, комментарии и предложения направляйте по адресу [email protected]

Резистивный разветвитель Адамса

Щелкните здесь, чтобы перейти на главную страницу резистивных разветвителей

Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с резистивным разветвителем Owen, он также может обеспечивать неравномерное разделение.

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о неравномерных делителях

Вот ссылка на классный калькулятор, который предоставит вам значения резисторов сплиттера Адамса.Спасибо Брайану!

На этой странице описан резистивный разветвитель с неравным разделением, разработанный Грегом Адамсом. Впервые мы наткнулись на него на веб-сайте, который больше не существует. Они не привели уравнений замкнутой формы для каких-либо элементов, только несколько примеров значений резисторов для трех различных разделителей. Сплиттер был позже полностью описан в статье Грега Адамса в мартовском выпуске журнала High Frequency Electronics за 2007 год. (Спасибо Дэвиду за исправление ссылки!) В этой статье приведены уравнения для решения резисторов.Грег описывает хитроумное упрощение, которое мы упустили! Мы спросили Грега, каково значение номенклатуры Rs, Rt и Ru. Rs был назван потому, что это последовательный резистор, Rt и Ru — просто следующие буквы в алфавите!

Обратите внимание, что на изображении ниже есть резистор, включенный последовательно с портом 2. Его не должно быть … Порт 2 должен напрямую подключаться к соединению RT и Ru. Спасибо Брайану за указание на это! Когда-нибудь мы исправим изображение. Между тем, все эти годы он служил Mountweazel…

Мы использовали его уравнения для определения значений резисторов разветвителя на основе вносимых потерь от входа к первому порту. Калькулятор внизу страницы рассчитает все значения резисторов для заданных вносимых потерь. Мы нормализовали все значения резисторов к эталонному импедансу (Zo) сети, чтобы получить более общий результат. Сеть в том виде, в котором она сконфигурирована, не может быть реализована для входного сигнала более 6 дБ, и в результате калькулятор выдаст сообщение об ошибке.

Каждый рабочий и конструктивный параметр разветвителя определяется однозначно значением первого выхода разветвителя, поэтому мы сэкономили вам время и построили график результирующего разделения на порте 2 и общей эффективности схемы ниже.

Аналогичным образом мы построили график нормированных значений резисторов, используемых в разветвителе, как функцию разделения мощности первого выходного порта.

У нас есть информация от Энди о дополнительных степенях свободы с резистивными разветвителями:

калькулятор, формулы, примеры и многое другое!

Вам нужен счетчик делителя напряжения ? Он использует наши и автоматически вычисляет такие значения, как эквивалентное сопротивление, ток, протекающий по цепи, падение напряжения, выходное напряжение и мощность.

Если вам нужно больше информации о делителе напряжения Читайте дальше, потому что мы покажем вам формулы, решенные упражнения и многое другое.

Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения — это схема, используемая для разделения электрического напряжения между одним или несколькими последовательно включенными резисторами.

Самая простая схема делителя напряжения приведена ниже. На нем вы можете увидеть источник напряжения (Vcc), который делит свое напряжение между резисторами Rs (V1) и R2, которым соответствует значение напряжения V2.

Поскольку у нас есть последовательное соединение резисторов, ток, протекающий через них, такой же, но напряжение распределено. Благодаря этой конфигурации мы можем рассчитать эквивалентную схему, в которой присутствует только одно сопротивление Req , которое будет эквивалентным сопротивлением всех резисторов, соединенных последовательно.

Формулы делителя напряжения

Поскольку в делителе напряжения задействовано довольно много переменных, давайте рассмотрим все переменные, задействованные в делителе напряжения. формулы для расчета различных напряжений, сопротивлений, мощностей и токов .

Резисторы

Эквивалентное сопротивление (Req) делителя напряжения измеряется в Ом и рассчитывается следующим образом:

Треб = R1 + R2

Интенсивность

Ток одинаковый во всех точках цепи. последовательной конфигурацией импедансов или токов.

Если мы не знаем его значение, мы можем рассчитать ток в делителе напряжения по следующей формуле:

I = Vin / (R1 + R2)

По сути, мы делим входное напряжение на значение эквивалентного сопротивления (R1 + R2).

Напряжения

Поскольку это последовательная конфигурация, каждый резистивный элемент будет иметь разное падение напряжения в зависимости от их значения.

У нас есть значение R1 и R2, а также значение тока, поэтому мы применяем закон Ома и получаем:

V1 = I x R1

V2 = I x R2

Что касается выходного напряжения или Vout, мы получаем его значение по следующей формуле:

Выход = R1 x Vin / (R1 + R2)

Обратите внимание на размещение названий резисторов в цепи, чтобы не ошибиться.

Теперь, когда вы знаете, как вычислить все неизвестные в различных точках схемы, вы можете решить любой делитель напряжения даже с тремя резисторами или более резистивными элементами. В любом случае, если у вас есть сомнения, напишите нам комментарий, и мы поможем вам решить ваши вопросы.

Решенные упражнения делителя напряжения

Мы собираемся увидеть пример делителя напряжения с решенным упражнением , в котором нас просят вычислить:

  • Выходное напряжение (Ввых)
  • Ток, протекающий в цепи (I)
  • Падение напряжения на каждом резисторе (V1 и V2)

Прежде всего, мы собираемся вычислить интенсивность :

I = Vin / (R1 + R2) = 20 В / (9000 Ом + 1000 Ом) = 0.002 А = 2 мА

Следующий вычисляет падение напряжения на каждом резисторе :

V1 = I x R1 = 2 мА x 9 кОм = 18 В

V2 = I x R2 = 2 мА x 1 кОм = 2 В

Если вы заметили, V1 + V2 равно входному напряжению, так что это уже ключ к тому, что мы правильно решаем упражнение с делителем напряжения .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *