Kas yra įtampos daliklis ir kam jis naudojamas
Apibrėžimas
Įtampos daliklis yra įtaisas arba įtaisas, kuris sumažina išėjimo įtampos lygį, palyginti su įėjimu, proporcingai perdavimo koeficientui (jis visada bus žemiau nulio). Jis gavo šį pavadinimą, nes jis žymi dvi ar daugiau su grandinėmis susietų grandinės dalių.
Jie yra linijiniai ir netiesiniai. Šiuo atveju pirmieji yra aktyvioji arba reaktyvioji varža, kurioje perdavimo koeficientas nustatomas pagal santykį Ohmo įstatymas. Ryškūs netiesiniai dalikliai apima parametrinius įtampos stabilizatorius. Pažiūrėkime, kaip šis įrenginys išdėstytas ir kodėl jis reikalingas.
Veiksmai ir principas
Iš karto verta paminėti, kad įtampos daliklio veikimo principas paprastai yra tas pats, tačiau priklauso nuo elementų, iš kurių jis susideda. Yra trys pagrindiniai linijinių grandinių tipai:
- atsparus;
- talpinis;
- indukcinis.
Labiausiai paplitęs daliklis ant varžų, nes yra paprastas ir lengvai apskaičiuojamas. Jo pavyzdyje ir apsvarstykite pagrindinę informaciją apie šį įrenginį.
Bet kuris įtampos daliklis turi „Uinput“ ir „Uoutput“, jei juos sudaro du rezistoriaijei yra trys rezistoriai, tada bus dvi išėjimo įtampa ir pan. Galite padaryti bet kokį padalijimo etapų skaičių.
Išėjimo įtampa lygi maitinimo įtampa, išvestis priklauso nuo rezistorių santykio daliklio rankose. Jei mes apsvarstysime grandinę su dviem rezistoriais, tada viršutinė arba, kaip ji taip pat vadinama, gesinimo ranka bus R1. Apatinė arba išėjimo rankena bus R2.
Tarkime, kad mūsų maitinimas yra 10 V, varža R1 yra 85 omai, o varža R2 yra 15 omų. Reikia apskaičiuoti išeigą.
Tada:
U = I * R
Kadangi jie yra sujungti nuosekliai, tada:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Tada, jei pridėsite išraiškas:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Jei išreiškiame srovę iš čia, gauname:
Pakeisdami ankstesnę išraišką, turime šią formulę:
Apskaičiuokime savo pavyzdžiu:
Įtampos daliklį galima atlikti pagal reaktyvumą:
- apie kondensatoriai (talpinis);
- ant induktorių (induktyvūs).
Tuomet skaičiavimai bus panašūs, tačiau pasipriešinimas apskaičiuojamas pagal toliau pateiktas formules.
Kondensatoriams:
Dėl induktyvumo:
Šių tipų skirstytuvų ypatumas ir skirtumas yra tas, kad varžinis daliklis gali būti naudojamas kintamos ir nuolatinės srovės grandinėse, o talpinis ir indukcinis - tik kintamosios srovės grandinėse, nes tik tada jų reaktyvusis santykis.
Įdomu! Į Kai kuriais atvejais talpinis daliklis veiks nuolatinės srovės grandinėse, puikus pavyzdys yra tokio sprendimo naudojimas kompiuterio maitinimo šaltinių įvesties grandinėje.
Reaktingumas naudojamas dėl to, kad jų veikimo metu išsiskiria ne tiek šilumos, kiek naudojant konstrukcijose aktyvius varžus (rezistorius).
Naudojimo grandinėje pavyzdžiai
Yra daugybė schemų, kur naudojami įtampos dalikliai. Todėl pateiksime kelis pavyzdžius iš karto.
Tarkime, kad suprojektuosime stiprintuvo pakopą ant tranzistoriaus, veikiančio A klasėje. Remdamiesi jo veikimo principu, tranzistoriaus pagrindu turime nustatyti šališkumo įtampą (U1) taip, kad jos veikimo taškas būtų tiesiniame I - V charakteristikos segmente, kad srovė per tranzistorių nebuvo perdėtas. Tarkime, kad mes turime pateikti 0,1 mA bazinę srovę, kai U1 yra 0,6 volto.
Tada mes turime apskaičiuoti pasipriešinimą daliklio pečiuose ir tai yra atvirkštinis skaičiavimas, palyginti su tuo, ką mes pateikėme aukščiau. Visų pirma, srovę jie randa per daliklį. Kad apkrovos srovė nelabai paveiktų įtampą ant pečių, mes nustatome srovę per daliklį didesne tvarka nei apkrovos srovė mūsų atveju 1 mA. Maitinimo šaltinis tegul yra 12 voltų.
Tada bendras daliklio pasipriešinimas yra:
Rd = U tiekimas / I = 12 / 0,001 = 12000 omų
R2 / R = U2 / U
Arba:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U galia
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U galia = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000–600 = 11400
Patikrinkite skaičiavimus:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 voltai.
Atitinkamas viršutinis petys užges
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 voltai.
Bet tai nėra visas skaičiavimas. Norint visiškai apskaičiuoti daliklį, būtina nustatyti rezistorių galią, kad jie neišdegtų. Esant 1 mA srovei, R1 bus paskirta galia:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 vatai
O ant R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 vatai
Čia jis yra nereikšmingas, bet įsivaizduokite, kokiai galiai reikės rezistorių, jei daliklio srovė būtų 100 mA arba 1 A?
Pirmuoju atveju:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 vatai
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 vatai
Antruoju atveju:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 vatai
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 vatai
Tai jau yra nemažas skaičius elektronikos, įskaitant stiprintuvus. Tai nėra efektyvu, todėl šiuo metu naudojamos impulsinės grandinės, nors tiesinės grandinės ir toliau naudojamos arba mėgėjiškose konstrukcijose, arba specialioje įrangoje, kuriai keliami specialūs reikalavimai.
Antrasis pavyzdys yra daliklis, skirtas suformuoti reguliuojamo zenerio diodo TL431 U atskaitą. Jie naudojami pigiausiuose mobiliųjų telefonų maitinimo šaltiniuose ir įkrovikliuose. Ryšio schema ir skaičiavimo formulės, kurias matote žemiau. Dviejų rezistorių pagalba čia sukuriamas taškas, kurio U atskaitos taškas yra 2,5 volto.
Kitas pavyzdys - visų rūšių jutiklių prijungimas prie mikrovaldiklių. Apsvarstykime keletą jutiklių prijungimo prie populiaraus AVR mikrovaldiklio analoginio įvesties schemų, kaip pavyzdį naudodamiesi „Arduino“ plokščių šeima.
Matavimo priemonės turi skirtingas matavimo ribas. Tokia funkcija taip pat realizuojama naudojant rezistorių grupę.
Bet tai nesibaigia įtampos daliklių taikymo sritis. Būtent tokiu būdu užgesinami papildomi voltai, ribojant srovę per šviesos diodą, taip pat paskirstoma lempučių įtampa girliandoje, taip pat galite maitinti mažos galios apkrovą.
Netiesiniai dalikliai
Minėjome, kad netiesiniai dalikliai apima parametrinį stabilizatorių. Paprasčiausią formą sudaro rezistorius ir zenerio diodas. Zenerio diodas grandinėje yra panašus į įprastą puslaidininkinį diodą. Vienintelis skirtumas yra tai, kad ant katodo yra papildoma funkcija.
Skaičiavimas pagrįstas Zenerio diodo stabilizavimu. Tuomet, jei mes turime 3,3 volto „Zener“ diodą, o maitinimo šaltinis yra 10 voltų, tada stabilizavimo srovė paimama iš duomenų lapo iki „zener“ diodo. Pavyzdžiui, tegul jis lygus 20 mA (0,02 A), o apkrovos srovė 10 mA (0,01 A).
Tada:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 omų
Pažiūrėkime, kaip veikia toks stabilizatorius. Zenerio diodas yra įtrauktas į grandinę atvirkštine jungtimi, tai yra, jei Uoutput yra žemesnė nei Ustabilization, srovė per ją neplaukia. Kai U tiekimas pakyla iki U stabilizacijos, PN sankryžoje nutrūksta lavina arba tunelis ir pro ją teka srovė, vadinama stabilizacijos srove. Jį riboja rezistorius R1, kuriuo slopinamas skirtumas tarp U įvesties ir U stabilizacijos. Jei viršijama maksimali stabilizacijos srovė, įvyksta šiluminis skilimas ir „Zener“ diodas sudega.
Beje, kartais dioduose galite įdiegti stabilizatorių. Tuomet stabilizacijos įtampa bus lygi tiesioginiam diodų kritimui arba diodų grandinės lašų sumai. Jūs nustatote srovę, tinkamą diodų nominaliai vertei ir jūsų grandinės poreikiams. Nepaisant to, toks sprendimas naudojamas ypač retai. Bet toks prietaisas dioduose geriau vadinamas ribotuvu, o ne stabilizatoriumi. Ir tos pačios grandinės variantas kintamosios srovės grandinėms. Taigi jūs ribojate kintamo signalo amplitudę tiesioginio kritimo lygyje - 0,7 V.
Taigi mes išsiaiškinome, kas yra šis įtampos daliklis ir kodėl jis reikalingas. Yra dar daugiau pavyzdžių, kai naudojamas bet kuris iš nagrinėjamų grandinių variantų, net potenciometras iš esmės yra daliklis su be galo kintamu pralaidumo koeficientu ir dažnai naudojamas kartu su nuolatiniu rezistoriumi. Bet kokiu atveju veiksmų, elementų parinkimo ir apskaičiavimo principas išlieka nepakitęs.
Galų gale mes rekomenduojame žiūrėti vaizdo įrašą, kuriame išsamiau išnagrinėsime, kaip šis elementas veikia ir ką jis sudaro:
Susijusios medžiagos:
Įkeliama ...
