Dělič napětí

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. července 2016; kontroly vyžadují 15 úprav .

Dělič napětí - zařízení, ve kterém jsou vstupní a výstupní napětí spojeny koeficientem přenosu : . [jeden] $U_{in}$ $U_{out}$ $0 \leqslant a \leqslant 1$ $U_{out}=a\cdot U_{in}$

Dělič napětí může být reprezentován jako dvě po sobě jdoucí části obvodu, nazývané ramena , součet napětí, na kterém se rovná vstupnímu napětí. Rameno mezi nulovým potenciálem a středem se nazývá spodní (zpravidla se z něj odebírá výstupní napětí děliče) a druhé se nazývá horní [2] . Existují lineární a nelineární děliče napětí. V lineárním provedení se výstupní napětí mění lineárně v závislosti na vstupu. Takové děliče se používají k nastavení potenciálů a provozních napětí na různých místech elektronických obvodů. U nelineárních děličů závisí výstupní napětí na koeficientu nelineárně. Nelineární děliče napětí se používají ve funkčních potenciometrech . [1] Odpor může být jak aktivní , tak jalový a také zcela nelineární, jako například u parametrického stabilizátoru napětí . $A$

Odporový dělič napětí

Nejjednodušší odporový dělič napětí se skládá ze dvou rezistorů zapojených do série a připojených ke zdroji napětí . Vzhledem k tomu, že rezistory jsou zapojeny do série, proud přes ně bude stejný v souladu s prvním Kirchhoffovým pravidlem . Pokles napětí na každém rezistoru bude podle Ohmova zákona úměrný odporu (proud, jak bylo dříve stanoveno, je stejný): $R_{1}$ $R_{2}$ $U$

$\U=IR$ .

Pro každý rezistor máme: Sečtením výrazů dostaneme:
$\left\{{\begin{array}{ll}U_{1}=IR_{1}\\U_{2}=IR_{2}.\end{array}}\right.$

$U_{1}+U_{2}=I(R_{1}+R_{2}).$

Dále:

$I={\frac {U_{1}+U_{2}}{R_{1}+R_{2}}}={\frac {U}{R_{1}+R_{2}}} .$

Proto:

$\left\{{\begin{array}{ll}U_{1}=IR_{1}=U{\frac {R_{1}}{R_{1}+R_{2}}}\\ U_{2}=IR_{2}=U{\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}.\end{array}}\right.$

Je třeba poznamenat, že zatěžovací odpor děliče napětí musí být mnohem větší než vlastní odpor děliče, takže při výpočtech může být tento paralelně zapojený odpor zanedbatelný. Pro výběr konkrétních hodnot odporu v praxi zpravidla stačí postupovat podle následujícího algoritmu : $R_{2}$

1. Určete aktuální hodnotu děliče pracujícího s odpojenou zátěží. Tento proud musí být výrazně větší než proud spotřebovaný zátěží (obvykle se akceptuje 10násobný přebytek), ale stanovený proud by neměl způsobit nadměrné zatížení zdroje napětí . $U$

2. Na základě velikosti proudu se podle Ohmova zákona určí hodnota celkového odporu . $R=R_1+R_2$

3. Vyberte konkrétní hodnoty odporu ze standardního rozsahu , jehož poměr hodnot se blíží požadovanému poměru napětí a součet hodnot se blíží vypočtenému odporu . $R$

Při výpočtu reálného děliče je nutné vzít v úvahu teplotní součinitel odporu , tolerance jmenovitých hodnot odporu, rozsah změn vstupního napětí a možné změny zatěžovacích vlastností děliče a také maximální ztrátový výkon děliče. odpory - musí překročit jim přidělený výkon.

Aplikace

Dělič napětí je nezbytný při návrhu obvodu. Jako jalový dělič napětí lze jako příklad uvést nejjednodušší elektrický filtr a jako nelineární parametrický stabilizátor napětí .

Děliče napětí byly použity jako elektromechanické paměťové zařízení v AVM . V takových zařízeních uložené hodnoty odpovídají úhlům natočení reostatů. Taková zařízení mohou uchovávat informace neomezeně dlouho. [jeden]

Zpětnovazební obvody v zesilovačích

Pomocí odporového děliče napětí v obvodu zpětné vazby se nastavuje zesílení kaskády na operačním zesilovači .

Nejjednodušší elektrické filtry

Obvody RC , LC, RL , které jsou příklady nejjednodušších elektrických filtrů, lze považovat za frekvenčně závislé děliče napětí, ve kterých jsou v odpovídajících ramenech použity reaktivní prvky.

Napěťový zesilovač

Pro zesílení vstupního napětí lze použít napěťový dělič - to je možné, pokud je , a záporné, např. jako v úseku proudově-napěťové charakteristiky tunelové diody . $|R_2| \geqslant |R_1|$ $R_{1}$

Parametrický regulátor napětí

Ke stabilizaci vstupního napětí lze použít dělič napětí - to je možné, pokud je jako spodní rameno děliče použita zenerova dioda .

Omezení při použití odporových děličů napětí

Pro zajištění přijatelné přesnosti děliče je nutné jej navrhnout tak, aby velikost proudu protékajícího obvody děliče byla minimálně 10x větší než proud protékající zátěží. Zvýšení tohoto poměru na ×100, ×1000 a více, jsou-li ostatní věci stejné, úměrně zvyšuje přesnost děliče. Stejně tak by obecně měly souviset hodnoty odporu děliče a zátěže. Je snadné vidět, že ideální (z hlediska účinnosti ) režim činnosti děliče je tzv. režim. volnoběh, tzn. provozní režim s odpojenou zátěží, kdy lze zanedbat její vlastnosti. Zvýšení zatěžovacího proudu vede k výraznému poklesu účinnosti děliče v důsledku skutečnosti, že značná část energie je vynaložena na ohřev odporů děliče. Proto nelze použít odporový dělič napětí pro připojení výkonných elektrických zařízení: elektrických strojů, topných těles. K vyřešení tohoto problému se používají jiná obvodová řešení, zejména stabilizátory napětí . Pokud není vyžadován vysoký výkon, ale je vyžadována výjimečně vysoká přesnost udržování hodnoty výstupního napětí, pak se používají různé zdroje referenčního napětí .

Normativní technická dokumentace

GOST 11282-93 (IEC 524-75) - Odporové děliče stejnosměrného napětí

Viz také

dělič proudu

Poznámky

↑ 1 2 3 Slovník kybernetiky / Edited by akademik V. S. Mikhalevich . - 2. - Kyjev: Hlavní vydání Ukrajinské sovětské encyklopedie pojmenované po M. P. Bazhanovi, 1989. - 751 s. - (C48). — 50 000 výtisků. - ISBN 5-88500-008-5 .
↑ V některých případech je možné sestrojit dělič napětí podle zjednodušeného schématu, kdy je výslovně přítomno pouze horní rameno děliče a jako spodní rameno je použit odpor samotné zátěže.

Odkazy

Dělič napětí // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
Dělič napětí na rezistorech. Výpočtový vzorec, online kalkulačka
Děliče napětí
Obvody. základní. dělič napětí
Dělič napětí na rezistorech