Делитель напряжения: конструкция, принцип работы, функции

Подставляя предыдущее выражение, получаем следующую формулу:

Делитель напряжения – это устройство или прибор, который уменьшает уровень выходного напряжения относительно входного пропорционально коэффициенту передачи (он всегда будет меньше нуля). Он назван так потому, что представляет собой два или более участков цепи, соединенных последовательно.

 Рисунок 18 - Примеры больших потенциометров

Они могут быть линейными или нелинейными. Первые представляют собой активные или пассивные сопротивления, где коэффициент передачи определяется соотношением из закона Ома. К нелинейным делителям относятся параметрические регуляторы напряжения. Итак, давайте выясним, как устроено это устройство и зачем оно нужно.

Чтобы узнать, каким будет напряжение на выходе делителя, выведем формулу, основанную на законе Ома. Предположим, что нам известны значения Uin, R1 и R2. На основании этих данных выведите формулу для Uout. Начнем с того, что отметим токи I1 и I2, протекающие через резисторы R1 и R2 соответственно:

Схема делителя напряжения с резистором

Схема делителя напряжения содержит источник входного напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схемных вариантов разделителя, но все они имеют одинаковую функциональность.

Обозначим резистор, расположенный ближе к плюсу входного напряжения (Uin), как R1, а резистор, расположенный ближе к минусу, как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 – это уменьшенное напряжение, возникающее в результате работы резисторного делителя напряжения.

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно соединенных резистора и , подключенных к источнику напряжения. Поскольку резисторы соединены последовательно, ток через них будет одинаковым, согласно первому правилу Кирхгофа. Падение напряжения на каждом резисторе в соответствии с законом Ома будет пропорционально его сопротивлению (ток, как уже говорилось, одинаков):

Приложение

Делитель напряжения имеет большое значение в схемотехнике. Примером реактивного делителя напряжения может служить простой электрический фильтр, а нелинейного делителя напряжения – параметрический регулятор напряжения.

Делители напряжения использовались в качестве электромеханических запоминающих устройств в АВМ. В этих устройствах сохраненные значения соответствуют углам поворота реостатов. Такие устройства могут хранить информацию неограниченное время. [1]

Усилитель напряжения

Для усиления входного напряжения можно использовать делитель напряжения – это возможно, если Большой прибор , а Работа делителя напряжения – является отрицательным, как в случае вольт-амперной характеристики туннельного диода [источник не изучен 213 дней.]

Резисторы также используются для перенаправления заданной доли общего тока на соответствующее плечо делителя. Например, в цепи на рис. 3 ток I является долей от общего тока I в, определяемой резисторами R1 и R2, т.е. мы можем написать, что I out = I in x (R1 / R2 + R1).

Делители напряжения и тока

Делители напряжения очень часто используются в электротехнике, и их работу можно понять, применив принцип распределения напряжения. На схеме показаны схемы делителей напряжения, которые понижают заданное напряжение питания (например, 4, 6, 12 или 220 В) до любого более низкого напряжения. |R_2| |R_1|

Рис. 1. Схемы делителей напряжения

В электрических приборах и измерениях иногда необходимо получить несколько напряжений определенной величины из одного источника. Делители напряжения часто (и особенно в слаботочных технологиях) называют потенциометрами.

Переменное частичное напряжение получается путем перемещения скользящего контакта реостата или резистора другого типа. Фиксированное частичное напряжение может быть получено путем выпаивания из резистора, или оно может быть взято из точки соединения двух отдельных резисторов.

С помощью скользящего контакта можно плавно изменять частичное напряжение, необходимое для нагрузки резистора (сопротивление нагрузки), при этом скользящий контакт обеспечивает параллельное соединение между резисторами, с которых снимается частичное напряжение.

Резисторы используются как часть делителя напряжения для получения постоянного значения напряжения. В этом случае выходное напряжение U out связано с входным напряжением U in (без учета сопротивления нагрузки) следующим соотношением:

U вых = U вх x (R2 / R1 + R2)

R_1

Рис. 2. Делитель напряжения

Пример. Используя резисторный делитель, получите напряжение 1 В от источника постоянного напряжения 5 В на нагрузке с сопротивлением 100 кОм. Необходимый коэффициент делителя напряжения равен 1/5 = 0,2. Мы используем делитель, показанный на рисунке 2.

Резисторы R1 и R2 должны быть намного меньше 100 кОм. В этом случае сопротивление нагрузки можно игнорировать при расчете делителя.

Поэтому R2 / (R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0,2 R1 + 0,2 R2 .

Поэтому R2 = 1 кОм, R1 = 4 кОм. Сопротивление R 1 будет получено путем последовательного соединения стандартных резисторов 1,8 и 2,2 кОм, выполненных на металлической фольге с точностью ±1% (0,25 Вт).

Обратите внимание, что сам делитель потребляет ток от первичного источника (в данном случае 1 мА), и этот ток будет увеличиваться по мере уменьшения сопротивления резисторов делителя.

Для получения указанного значения напряжения необходимо использовать высокоточные резисторы.

Недостатком простого резисторного делителя напряжения является то, что при изменении сопротивления нагрузки изменяется выходное напряжение (U out) делителя. Чтобы уменьшить влияние нагрузки на U out, R2 следует выбирать по крайней мере в 10 раз меньше, чем минимальное сопротивление нагрузки.

Обратите внимание, что по мере уменьшения резисторов R1 и R2 ток, потребляемый от источника входного напряжения, увеличивается. Обычно этот ток не должен превышать 1-10 мА.

Схемы делителей напряжения

Резисторы также используются для направления заданной доли общего тока на соответствующее плечо делителя. Например, в схеме на рис. 3 ток I является частью общего тока I in, определяемого сопротивлениями резисторов R1 и R2, т.е. мы можем написать, что I out = I in x (R1 Недостатком простого резисторного делителя напряжения является то, что при изменении сопротивления нагрузки изменяется выходное напряжение (U out) делителя. Чтобы уменьшить влияние нагрузки на U out, R2 следует выбирать по крайней мере в 10 раз меньше, чем минимальное сопротивление нагрузки.

Обратите внимание, что по мере уменьшения резисторов R1 и R2 ток, потребляемый от источника входного напряжения, увеличивается. Обычно этот ток не должен превышать 1-10 мА.

Делитель напряжения

Резисторы также используются для направления заданной доли общего тока на соответствующее плечо делителя. Например, в схеме на рис. 3 ток I является долей от общего тока I в, определяемой сопротивлениями резисторов R1 и R2, т.е. мы можем написать, что I out = I in x (R1 / R2 + R1)

Делители напряжения и тока

Пример. Игла измерительного прибора отклоняется на полную шкалу, если постоянный ток в подвижной катушке составляет 1 мА. Активное сопротивление обмотки катушки составляет 100 Ом. Рассчитайте сопротивление измерительного шунта так, чтобы при входном токе 10 мА стрелка прибора отклонялась как можно дальше (см. рис. 4).

Рисунок 3: Делитель тока

Делитель тока определяется по формуле:

I out / I in = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1 , R2 = 100 Ом.

0,1 R1 + 0,1 R2 = R1

R1 = 10/0,9 = 11,1 Ом

Необходимое сопротивление резистора R1 можно получить, соединив последовательно два стандартных резистора 9,1 Ом и 2 Ом по технологии толстой пленки с точностью ±2% (0,25 Вт). Заметим еще раз, что на рис. 3 Сопротивление R2 – это внутреннее сопротивление измерительного прибора.

Для обеспечения хорошей точности деления тока следует использовать высокоточные резисторы (±1 %).Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Если делитель напряжения состоит из двух одинаковых резисторов, то приложенное напряжение делится пополам. На рисунке 3 показан делитель напряжения, состоящий из трех одинаковых резисторов по 1 кОм каждый. Вычислим напряжение в точках А и В.

Делитель тока

по отношению к точке

Е

Рисунок 3: Делитель напряжения с тремя резисторами. Общее сопротивление R= R1+R2+R3 = 1 кОм + 1 кОм + 1 кОм = 3 кОмТочечное напряжение А связанный с точкой

Делитель тока

Е

будет равна: Ua-e = 30 В/(1 кОм + 1 кОм)*1 кОм = 10 В.Напряжение в точке В связанный с точкой

разделитель-напряжение3

Е

будет равна:

Тогда Ub-e = 30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*(1 кОм + 1 кОм) = 20 В.ПОНРАВИЛАСЬ ЛИ ВАМ ЭТА СТАТЬЯ? ПОДЕЛИТЕСЬ СО СВОИМИ ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ! Одним из устройств, часто используемых в качестве элемента делителя напряжения, является потенциометр

это резистор с подвижным элементом, перемещаемым ручкой или рычагом. Подвижный элемент, обычно называемый ползунком, контактирует с полосой резистивного материала в любой выбранной вручную точке:

уравнение-4Примеры небольших потенциометров

Ниже приведены некоторые небольшие потенциометры, которые широко используются в домашнем электронном оборудовании, а также любителями и студентами при построении схем:

Рисунок 17 – Примеры небольших потенциометров

уравнение-5Меньшие устройства слева и справа предназначены для подключения к беспаечной печатной плате или для впаивания в печатную плату. Устройства в центре предназначены для установки на плоскую панель с проводами, припаянными к каждому из трех выводов.

Ниже показаны еще три потенциометра, более специализированные, чем только что показанный набор:

Читайте далее:
Сохранить статью?