Bộ chia điện áp là gì và nó được sử dụng để làm gì
Định nghĩa
Bộ chia điện áp là một thiết bị hoặc thiết bị làm giảm mức điện áp đầu ra so với đầu vào, tỷ lệ với hệ số truyền (nó sẽ luôn ở dưới 0). Anh ta có tên này vì nó đại diện cho hai hoặc nhiều phần kết nối chuỗi của chuỗi.
Chúng là tuyến tính và phi tuyến tính. Trong trường hợp này, trước đây là điện trở hoạt động hoặc phản kháng, trong đó hệ số truyền được xác định bởi tỷ lệ Định luật Ohm. Để phát ra các bộ chia phi tuyến bao gồm các bộ ổn định điện áp tham số. Hãy xem cách thiết bị này được sắp xếp và tại sao cần thiết.
Các loại và nguyên tắc hành động
Điều đáng chú ý ngay lập tức là nguyên tắc hoạt động của bộ chia điện áp nói chung là giống nhau, nhưng phụ thuộc vào các yếu tố mà nó bao gồm. Có ba loại mạch tuyến tính chính:
- điện trở;
- điện dung;
- quy nạp.
Dải phân cách phổ biến nhất trên điện trở, vì tính đơn giản và dễ tính toán của nó. Trên ví dụ của anh ấy, và xem xét các thông tin cơ bản về thiết bị này.
Bất kỳ bộ chia điện áp nào cũng có Uinput và Uoutput nếu nó bao gồm hai điện trởnếu có ba điện trở, thì sẽ có hai điện áp đầu ra, v.v. Bạn có thể thực hiện bất kỳ số lượng các giai đoạn phân chia.
Uinput bằng với điện áp cung cấp, Uoutput phụ thuộc vào tỷ lệ điện trở trong các nhánh của dải phân cách. Nếu chúng ta xem xét một mạch có hai điện trở, thì phía trên, hoặc như nó cũng được gọi, cánh tay dập tắt sẽ là R1. Cánh tay dưới hoặc thoát sẽ là R2.
Giả sử chúng ta có nguồn điện 10V, điện trở R1 là 85 Ohms và điện trở R2 là 15 Ohms. Cần tính toán Uoutput.
Sau đó:
U = tôi * R
Vì chúng được kết nối theo chuỗi, nên:
U1 = I * R 1
U2 = I * R2
Sau đó, nếu bạn thêm các biểu thức:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Nếu chúng tôi thể hiện hiện tại từ đây, chúng tôi nhận được:
Thay vào biểu thức trước, chúng ta có công thức sau:
Hãy tính toán cho ví dụ của chúng tôi:
Bộ chia điện áp có thể được thực hiện trên các phản ứng:
- trên tụ điện (điện dung);
- trên cuộn cảm (quy nạp).
Sau đó, các tính toán sẽ tương tự, nhưng điện trở được tính bằng các công thức dưới đây.
Đối với tụ điện:
Đối với điện cảm:
Điểm đặc biệt và khác biệt của các loại bộ chia này là bộ chia điện trở có thể được sử dụng trong các mạch AC và DC, và chỉ có điện dung và cảm ứng trong các mạch điện xoay chiều, bởi vì chỉ sau đó mới có phản ứng của chúng.
Hấp dẫn! TẠI Trong một số trường hợp, một bộ chia điện dung sẽ hoạt động trong các mạch DC, một ví dụ điển hình là việc sử dụng một giải pháp như vậy trong mạch đầu vào của nguồn cung cấp năng lượng máy tính.
Việc sử dụng phản ứng là do trong quá trình hoạt động của chúng, không có quá nhiều nhiệt được giải phóng như khi sử dụng điện trở hoạt động (điện trở) trong các cấu trúc
Ví dụ về sử dụng trong mạch
Có nhiều sơ đồ sử dụng bộ chia điện áp. Do đó, chúng tôi sẽ đưa ra một số ví dụ cùng một lúc.
Giả sử chúng ta thiết kế một tầng khuếch đại trên một bóng bán dẫn hoạt động trong lớp A. Dựa trên nguyên lý hoạt động của nó, chúng ta cần đặt điện áp phân cực (U1) trên cơ sở của bóng bán dẫn để điểm hoạt động của nó nằm trên đoạn tuyến tính của đặc tính I - V, sao cho dòng điện qua bóng bán dẫn không quá đáng Giả sử chúng ta cần cung cấp dòng điện cơ bản 0,1 mA tại U1 là 0,6 Volts.
Sau đó, chúng ta cần tính toán điện trở ở vai của dải phân cách, và đây là phép tính nghịch đảo so với những gì chúng ta đã đưa ra ở trên. Trước hết, họ tìm thấy dòng điện qua dải phân cách. Để dòng điện tải không ảnh hưởng lớn đến điện áp trên vai của nó, chúng tôi đặt dòng điện qua bộ chia một thứ tự cường độ cao hơn dòng tải trong trường hợp 1 mA của chúng tôi. Cung cấp năng lượng cho phép nó là 12 volt.
Khi đó tổng điện trở của dải phân cách là:
Rd = U cung / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
Hoặc là:
R2 / (R1 + R2) = Nguồn U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * Công suất U1 / U = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R 1 = 12000-600 = 11400
Kiểm tra các tính toán:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Volts.
Vai trên tương ứng sẽ dập tắt
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11.4 Vol.
Nhưng đây không phải là toàn bộ tính toán. Để tính toán hoàn toàn bộ chia, cần xác định công suất của các điện trở để chúng không bị cháy. Với cường độ dòng điện 1 mA, năng lượng sẽ được phân bổ cho R1:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watt
Và trên R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watt
Ở đây không đáng kể, nhưng hãy tưởng tượng loại công suất nào sẽ cần điện trở nếu dòng điện chia là 100 mA hoặc 1 A?
Đối với trường hợp đầu tiên:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt
Đối với trường hợp thứ hai:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watt
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watt
Đó là con số đáng kể cho thiết bị điện tử, bao gồm cả việc sử dụng trong các bộ khuếch đại. Điều này không hiệu quả, do đó, các mạch xung hiện đang được sử dụng, mặc dù các mạch tuyến tính tiếp tục được sử dụng hoặc trong các công trình nghiệp dư hoặc trong các thiết bị cụ thể với các yêu cầu đặc biệt.
Ví dụ thứ hai là một bộ chia để hình thành tham chiếu U cho diode zener điều chỉnh TL431. Chúng được sử dụng trong hầu hết các bộ nguồn và bộ sạc rẻ tiền cho điện thoại di động. Sơ đồ kết nối và công thức tính toán bạn nhìn thấy bên dưới. Với sự trợ giúp của hai điện trở, một điểm có tham chiếu U là 2,5 volt được tạo ra ở đây.
Một ví dụ khác là kết nối của tất cả các loại cảm biến với vi điều khiển. Chúng ta hãy xem xét một số sơ đồ để kết nối các cảm biến với đầu vào tương tự của vi điều khiển AVR phổ biến, sử dụng họ bo mạch Arduino làm ví dụ.
Dụng cụ đo có giới hạn đo khác nhau. Một chức năng như vậy cũng được thực hiện bằng cách sử dụng một nhóm các điện trở.
Nhưng điều này không kết thúc phạm vi của các bộ chia điện áp. Theo cách này, các vôn thêm được dập tắt khi dòng điện bị giới hạn thông qua đèn LED, điện áp của bóng đèn trong vòng hoa cũng được phân phối, và bạn cũng có thể cung cấp năng lượng cho tải thấp.
Vách ngăn phi tuyến
Chúng tôi đã đề cập rằng các bộ chia phi tuyến tính bao gồm một bộ ổn định tham số. Ở dạng đơn giản nhất, nó bao gồm một điện trở và một diode zener. Một diode zener trong mạch tương tự như một diode bán dẫn thông thường. Sự khác biệt duy nhất là sự hiện diện của một tính năng bổ sung trên cực âm.
Việc tính toán dựa trên sự ổn định của diode Zener. Sau đó, nếu chúng ta có một diode zener 3,3 volt và nguồn điện là 10 volt, thì dòng ổn định được lấy từ bảng dữ liệu đến diode zener. Ví dụ: đặt nó bằng 20 mA (0,02 A) và dòng tải 10 mA (0,01 A).
Sau đó:
R = 12-3.3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 Ohms
Chúng ta hãy xem làm thế nào một chất ổn định như vậy hoạt động. Các diode zener được bao gồm trong mạch trong kết nối ngược, nghĩa là, nếu Uoutput thấp hơn Ustabilization, dòng điện không chạy qua nó. Khi nguồn cung cấp U tăng lên ổn định U, sự cố tuyết lở hoặc đường hầm của ngã ba PN xảy ra và một dòng điện bắt đầu chảy qua nó, được gọi là dòng ổn định. Nó bị giới hạn bởi điện trở R1, trên đó sự khác biệt giữa đầu vào U và ổn định U bị triệt tiêu. Nếu vượt quá dòng ổn định tối đa, sự cố nhiệt xảy ra và diode zener bị cháy.
Nhân tiện, đôi khi bạn có thể thực hiện một bộ ổn định trên điốt. Điện áp ổn định sau đó sẽ bằng với sự giảm trực tiếp của điốt hoặc tổng số giọt trong mạch diode. Bạn đặt dòng điện phù hợp với giá trị danh nghĩa của điốt và cho nhu cầu của mạch điện của bạn. Tuy nhiên, một giải pháp như vậy được sử dụng rất hiếm khi. Nhưng một thiết bị như vậy trên điốt tốt hơn được gọi là bộ giới hạn, không phải là bộ ổn định. Và một biến thể của cùng một mạch cho mạch điện xoay chiều. Vì vậy, bạn giới hạn biên độ của tín hiệu biến đổi ở mức giảm trực tiếp - 0,7V.
Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra bộ chia điện áp này là gì và tại sao nó cần thiết. Các ví dụ trong đó bất kỳ biến thể nào của các mạch được xem xét được sử dụng có thể được đưa ra nhiều hơn, thậm chí một chiết áp về cơ bản là một bộ chia với hệ số truyền có thể điều chỉnh vô hạn và thường được sử dụng cùng với một điện trở không đổi. Trong mọi trường hợp, nguyên tắc hành động, lựa chọn và tính toán các yếu tố vẫn không thay đổi.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video mà chúng tôi kiểm tra chi tiết hơn về cách thức hoạt động của yếu tố này và nó bao gồm những gì:
Tài liệu liên quan:
Đang tải...
