Στα ηλεκτρονικά, ο κανόνας διαίρεσης τάσης είναι ένας απλός και πιο σημαντικός ηλεκτρονικό κύκλωμα , το οποίο χρησιμοποιείται για να αλλάξει μια μεγάλη τάση σε μια μικρή τάση. Χρησιμοποιώντας μόνο μια τάση i / p και δύο σειρές αντιστάσεων μπορούμε να πάρουμε μια τάση o / p. Εδώ, η τάση εξόδου είναι ένα κλάσμα της τάσης i / p. Το καλύτερο παράδειγμα για ένα διαχωριστικό τάσης είναι ότι δύο αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά. Όταν η τάση i / p εφαρμόζεται στο ζεύγος της αντίστασης και η τάση o / p θα εμφανιστεί από τη σύνδεση μεταξύ τους. Γενικά, αυτοί οι διαχωριστές χρησιμοποιούνται για τη μείωση του μεγέθους της τάσης ή για τη δημιουργία τάσης αναφοράς και επίσης χρησιμοποιούνται σε χαμηλές συχνότητες ως εξασθενητής σήματος. Για DC και σχετικά χαμηλές συχνότητες, ένας διαχωριστής τάσης μπορεί να είναι κατάλληλα τέλειος εάν κατασκευάζεται μόνο από αντιστάσεις όπου απαιτείται απόκριση συχνότητας σε μεγάλο εύρος.

Τι είναι ο κανόνας διαίρεσης τάσης;

Ορισμός: Στον τομέα των ηλεκτρονικών, ένας διαχωριστής τάσης είναι ένα βασικό κύκλωμα, που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μέρους της τάσης εισόδου του, όπως μια έξοδος. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να σχεδιαστεί με δύο αντιστάσεις διαφορετικά τα παθητικά εξαρτήματα μαζί με μια πηγή τάσης. Οι αντιστάσεις στο κύκλωμα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά ενώ μια πηγή τάσης συνδέεται σε αυτές τις αντιστάσεις. Αυτό το κύκλωμα ονομάζεται επίσης πιθανός διαχωριστής. Η τάση εισόδου μπορεί να μεταδοθεί μεταξύ των δύο αντιστάσεων στο κύκλωμα έτσι ώστε να γίνει η διαίρεση της τάσης.

Πότε να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα διαίρεσης τάσης;

Ο κανόνας διαχωριστή τάσης χρησιμοποιείται για την επίλυση κυκλωμάτων για την απλοποίηση της λύσης. Η εφαρμογή αυτού του κανόνα μπορεί επίσης να επιλύσει λεπτομερώς τα απλά κυκλώματα. Η κύρια ιδέα αυτού του κανόνα διαχωριστή τάσης είναι «Η τάση χωρίζεται μεταξύ δύο αντιστάσεων που συνδέονται σε σειρά σε άμεση αναλογία με την αντίστασή τους. Ο διαχωριστής τάσης περιλαμβάνει δύο σημαντικά μέρη που είναι το κύκλωμα και η εξίσωση.

Διαφορετικά σχήματα διαχωριστή τάσης

Ένας διαχωριστής τάσης περιλαμβάνει μια πηγή τάσης σε μια σειρά δύο αντιστάσεων. Μπορεί να δείτε τα διαφορετικά κυκλώματα τάσης να σχεδιάζονται με διαφορετικούς τρόπους που φαίνονται παρακάτω. Αλλά αυτά διαφορετικά κυκλώματα πρέπει πάντα να είναι το ίδιο.

Σχηματικά διαχωριστικά τάσης

Στα παραπάνω διαφορετικά κυκλώματα διαχωριστή τάσης, η αντίσταση R1 είναι πιο κοντά στην τάση εισόδου Vin και η αντίσταση R2 είναι πλησιέστερα στον ακροδέκτη γείωσης. Η πτώση τάσης στην αντίσταση R2 ονομάζεται Vout που είναι η διαιρεμένη τάση του κυκλώματος.

Υπολογισμός διαιρέτη τάσης

Ας εξετάσουμε το ακόλουθο κύκλωμα που συνδέεται χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις R1 και R2. Όπου η μεταβλητή αντίσταση συνδέεται μεταξύ της πηγής τάσης. Στο παρακάτω κύκλωμα, το R1 είναι η αντίσταση μεταξύ της ολισθαίνουσας επαφής της μεταβλητής και του αρνητικού τερματικού. Το R2 είναι η αντίσταση μεταξύ του θετικού ακροδέκτη και της ολισθαίνουσας επαφής. Αυτό σημαίνει ότι οι δύο αντιστάσεις R1 και R2 είναι σε σειρά.

Κανόνας διαχωριστή τάσης χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις

Ο νόμος του Ohm αναφέρει ότι V = IR

Από την παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να πάρουμε τις ακόλουθες εξισώσεις

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)

V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Εφαρμογή του νόμου περί τάσης του Kirchhoff

Το KVL δηλώνει ότι όταν το αλγεβρικό άθροισμα τάσης γύρω από μια κλειστή διαδρομή σε ένα κύκλωμα είναι ίσο με μηδέν.

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0

V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Επομένως

V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)

Ως εκ τούτου

i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)

Αντικαθιστώντας τις εξισώσεις III σε I και II

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R1 / R1 + R2)

V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R2 / R1 + R2)

Το παραπάνω κύκλωμα δείχνει το διαχωριστικό τάσης μεταξύ των δύο αντιστάσεων που είναι άμεσα ανάλογο με την αντίστασή τους. Αυτός ο κανόνας διαίρεσης τάσης μπορεί να επεκταθεί σε κυκλώματα που έχουν σχεδιαστεί με περισσότερες από δύο αντιστάσεις.

Κανόνας διαχωριστή τάσης με χρήση τριών αντιστάσεων

Κανόνας διαίρεσης τάσης για πάνω από δύο κύκλωμα αντίστασης

V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4

V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4

V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4

“n κανάλι κυκλώματος διακόπτη mosfet ”

V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4

Εξίσωση διαχωριστή τάσης

Η εξίσωση κανόνα διαχωριστή τάσης αποδέχεται όταν γνωρίζετε τις τρεις τιμές στο παραπάνω κύκλωμα είναι η τάση εισόδου και οι δύο τιμές αντίστασης. Χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση, μπορούμε να βρούμε την τάση εξόδου.

Vault = Vin. R2 / R1 + R2

Η παραπάνω εξίσωση δηλώνει ότι ο Vout (τάση o / p) είναι ευθέως ανάλογος με το Vin (τάση εισόδου) και την αναλογία δύο αντιστάσεων R1 και R2.

Ανθεκτικό διαχωριστικό τάσης

Αυτό είναι ένα πολύ εύκολο και απλό κύκλωμα για σχεδιασμό και κατανόηση. Ο βασικός τύπος ενός κυκλώματος διαχωρισμού παθητικής τάσης μπορεί να κατασκευαστεί με δύο αντιστάσεις που συνδέονται σε σειρά. Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί τον κανόνα διαχωριστή τάσης για τη μέτρηση της πτώσης τάσης σε κάθε αντίσταση σειράς. Το κύκλωμα διαχωριστή αντίστασης τάσης φαίνεται παρακάτω.

Στο κύκλωμα αντίστασης διαχωριστή, οι δύο αντιστάσεις όπως τα R1 και R2 συνδέονται σε σειρά. Έτσι, η ροή ρεύματος σε αυτές τις αντιστάσεις θα είναι η ίδια. Επομένως, παρέχει πτώση τάσης (I * R) σε κάθε αντίσταση.

Ανθεκτικός τύπος

Χρησιμοποιώντας μια πηγή τάσης, εφαρμόζεται μια παροχή τάσης σε αυτό το κύκλωμα. Εφαρμόζοντας το KVL & Ohms Law σε αυτό το κύκλωμα, μπορούμε να μετρήσουμε την πτώση τάσης στην αντίσταση. Έτσι, η ροή του ρεύματος στο κύκλωμα μπορεί να δοθεί ως

Εφαρμόζοντας το KVL

VS = VR1 + VR2

Σύμφωνα με το νόμο του Ohm

VR1 = I x R1

VR2 = I x R2

VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)

I = VS / R1 + R2

Η ροή του ρεύματος μέσω του κυκλώματος σειράς είναι I = V / R σύμφωνα με τον Νόμο του Ohm. Έτσι, η ροή του ρεύματος είναι η ίδια και στις δύο αντιστάσεις. Τώρα μπορείτε να υπολογίσετε την πτώση τάσης στην αντίσταση R2 στο κύκλωμα

IR2 = VR2 / R2

Vs / (R1 + R2)

VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)

Ομοίως, η πτώση τάσης στην αντίσταση R1 μπορεί να υπολογιστεί ως

IR1 = VR1 / R1

Vs / (R1 + R2)

VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)

Χωρητικοί διαιρέτες τάσης

Το χωρητικό κύκλωμα διαχωριστή τάσης δημιουργεί πτώσεις τάσης μεταξύ των πυκνωτών που συνδέονται σε σειρά με τροφοδοσία AC. Συνήθως, χρησιμοποιούνται για τη μείωση εξαιρετικά υψηλών τάσεων για την παροχή σήματος χαμηλής τάσης εξόδου. Προς το παρόν, αυτά τα διαχωριστικά εφαρμόζονται σε tablet, κινητά και συσκευές προβολής που βασίζονται στην οθόνη αφής.

Όχι όπως τα κυκλώματα διαχωριστικού τάσης αντίστασης, τα χωρητικά διαχωριστικά τάσης λειτουργούν με ημιτονοειδές τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος, επειδή η κατανομή τάσης μεταξύ των πυκνωτών μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια της αντίδρασης πυκνωτών (X_ντο) που εξαρτάται από τη συχνότητα τροφοδοσίας AC.

Χωρητικός τύπος

Ο τύπος χωρητικής αντίδρασης μπορεί να προκύψει ως

Xc = 1 / 2πfc

Που:

Xc = Χωρητική αντίδραση (Ω)

π = 3,142 (μια αριθμητική σταθερά)

ƒ = Συχνότητα μετρούμενη σε Hertz (Hz)

C = Χωρητικότητα μετρημένη σε Farads (F)

Η αντίδραση κάθε πυκνωτή μπορεί να μετρηθεί από την τάση καθώς και από τη συχνότητα της τροφοδοσίας AC και να τα αντικαταστήσει στην παραπάνω εξίσωση για να πάρει την ισοδύναμη πτώση τάσης σε κάθε πυκνωτή. Το κύκλωμα χωρητικότητας χωρητικής τάσης φαίνεται παρακάτω.

Χρησιμοποιώντας αυτούς τους πυκνωτές που είναι συνδεδεμένοι στη σειρά, μπορούμε να προσδιορίσουμε την πτώση τάσης RMS σε κάθε πυκνωτή ως προς την αντίδρασή τους μόλις συνδεθούν σε πηγή τάσης.

Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2

Χ_CT= Χ_Γ1+ Χ_Γ2

Β_Γ1= Vs (Χ_Γ1/ Χ_CT)

Β_Γ2= Vs (Χ_Γ2/ Χ_CT)

Χωρητικοί διαχωριστές δεν επιτρέπουν είσοδο DC.

Μια απλή χωρητική εξίσωση για είσοδο AC είναι

Vault = (C1 / C1 + C2)

Επαγωγικοί διαιρέτες τάσης

Οι επαγωγικοί διαιρέτες τάσης θα δημιουργήσουν πτώσεις τάσης στα πηνία, διαφορετικά οι επαγωγείς συνδέονται σε σειρά μέσω τροφοδοσίας AC. Αποτελείται από ένα πηνίο αλλιώς μονή περιέλιξη που χωρίζεται σε δύο μέρη όπου λαμβάνεται η τάση o / p από ένα από τα μέρη.

Το καλύτερο παράδειγμα αυτού του επαγωγικού διαχωριστή τάσης είναι ο αυτόματος μετασχηματιστής που περιλαμβάνει πολλά σημεία κτύπησης με τη δευτερεύουσα περιέλιξή του. Ένας επαγωγικός διαχωριστής τάσης μεταξύ δύο επαγωγέων μπορεί να μετρηθεί μέσω της αντίδρασης του επαγωγέα που σημειώνεται με XL.

Επαγωγικός τύπος

Ο τύπος επαγωγικής αντίδρασης μπορεί να προκύψει ως

XL = 1 / 2πfL

Το «XL» είναι μια επαγωγική αντίδραση που μετράται σε Ohms (Ω)

π = 3,142 (μια αριθμητική σταθερά)

“τα ολοκληρωμένα κυκλώματα κατασκευάζονται σε τσιπ κατασκευασμένα από το στοιχείο ”

«Ƒ» είναι η συχνότητα που μετράται σε Hertz (Hz)

Το «L» είναι μια επαγωγή που μετριέται σε Henries (H)

Η αντίδραση των δύο επαγωγέων μπορεί να υπολογιστεί μόλις γνωρίζουμε τη συχνότητα και την τάση της τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος και τα χρησιμοποιήσουμε μέσω του νόμου για τον διαχωριστή τάσης για να έχουμε την πτώση τάσης σε κάθε επαγωγέα που φαίνεται παρακάτω. Το κύκλωμα διαχωριστικού επαγωγικής τάσης φαίνεται παρακάτω.

Χρησιμοποιώντας δύο επαγωγείς που είναι συνδεδεμένοι σε σειρά στο κύκλωμα, μπορούμε να μετρήσουμε τις πτώσεις τάσης RMS σε κάθε πυκνωτή ως προς την αντίδρασή τους μόλις συνδεθούν σε μια πηγή τάσης.

Χ_L1= 2πfL1 & X_L2= 2πfL2

Χ_LT = Χ_L1+ Χ_L2

Β_L1 = Vs ( Χ_L1/ Χ_LT)

Β_L2 = Vs ( Χ_L2/ Χ_LT)

Η είσοδος AC μπορεί να χωριστεί από επαγωγικά διαχωριστικά με βάση την επαγωγικότητα:

Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin

Αυτή η εξίσωση είναι για επαγωγείς που δεν αλληλεπιδρούν και η αμοιβαία επαγωγή σε έναν αυτομετασχηματιστή θα αλλάξει τα αποτελέσματα. Η είσοδος DC μπορεί να χωριστεί με βάση την αντίσταση των στοιχείων σύμφωνα με τον κανόνα του αντιστατικού διαχωριστή.

Παραδείγματα διαχωριστικών τάσης

Τα προβλήματα παραδείγματος διαχωριστή τάσης μπορούν να επιλυθούν χρησιμοποιώντας τα παραπάνω κυκλώματα αντίστασης, χωρητικότητας και επαγωγής.

1). Ας υποθέσουμε ότι η συνολική αντίσταση μιας μεταβλητής αντίστασης είναι 12 Ω. Η συρόμενη επαφή τοποθετείται σε ένα σημείο όπου η αντίσταση χωρίζεται σε 4 Ω και 8Ω. Η μεταβλητή αντίσταση συνδέεται σε μια μπαταρία 2,5 V. Ας εξετάσουμε την τάση που εμφανίζεται κατά μήκος του βολτόμετρου που είναι συνδεδεμένο στην ενότητα 4 Ω της μεταβλητής αντίστασης.

Σύμφωνα με τον κανόνα διαχωριστή τάσης, οι πτώσεις τάσης θα είναι,

Vout = 2,5Vx4 Ohms / 12 Ohm = 0,83V

2). Όταν οι δύο πυκνωτές C1-8uF & C2-20uF συνδέονται σε σειρά στο κύκλωμα, οι πτώσεις τάσης RMS μπορούν να υπολογιστούν σε κάθε πυκνωτή όταν συνδέονται με παροχή 80Hz RMS & 80 βολτ.

Xc1 = 1 / 2πfc1

1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6

= 248,8 ωμ

Xc2 = 1 / 2πfc2

1/2 × 3.14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6

= 99,52 ωμ

XCT = XC1 + XC2

= 248,8 + 99,52 = 348,32

VC1 = Vs (XC1 / XCT)

80 (248.8 / 348.32) = 57.142

VC2 = Vs (XC2 / XCT)

80 (99,52 / 348,32) = 22,85

“κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος χρησιμοποιώντας τρανζίστορ ”

3). Όταν οι δύο επαγωγείς L1-8 mH & L2- 15 mH συνδέονται σε σειρά, μπορούμε να υπολογίσουμε την πτώση τάσης RMS σε κάθε πυκνωτή που μπορεί να υπολογιστεί μόλις συνδεθούν σε 40 βολτ, παροχή 100Hz RMS

XL1 = 2πfL1

= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohms

XL2 = 2πfL2

= 2 × 3,14x100x15x10-3

9,42 ohms

XLT = XL1 + XL2

14,444 ωμ

VL1 = Vs (XL1 / XLT)

= 40 (5.024 / 14.444) = 13.91 βολτ

VL2 = Vs (XL2 / XLT)

= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 βολτ

Σημεία κτυπήματος τάσης σε ένα δίκτυο διαχωριστών

Όταν ο αριθμός των αντιστάσεων συνδέεται σε σειρά μέσω μιας πηγής τάσης Vs σε ένα κύκλωμα, τότε διάφορα σημεία τάσης μπορούν να θεωρηθούν ως A, B, C, D & E

Η συνολική αντίσταση στο κύκλωμα μπορεί να υπολογιστεί προσθέτοντας όλες τις τιμές αντίστασης όπως 8 + 6 + 3 + 2 = 19 κιλο-ωμ. Αυτή η τιμή αντίστασης θα περιορίσει τη ροή ρεύματος σε όλο το κύκλωμα που δημιουργεί την παροχή τάσης (VS).

Οι διαφορετικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης στις αντιστάσεις είναι VR1 = VAB,

VR2 = VBC, VR3 = VCD και VR4 = VDE.

Τα επίπεδα τάσης σε κάθε σημείο κρούσης υπολογίζονται σε σχέση με το τερματικό GND (0V). Επομένως, το επίπεδο τάσης στο σημείο «D» θα είναι ισοδύναμο με το VDE, ενώ το επίπεδο της τάσης στο σημείο «C» θα είναι ισοδύναμο με το VCD + VDE. Εδώ, το επίπεδο τάσης στο σημείο «C» είναι το ποσό των δύο πτώσεων τάσης σε δύο αντιστάσεις R3 & R4.

Έτσι, επιλέγοντας ένα κατάλληλο σύνολο τιμών αντίστασης, μπορούμε να κάνουμε μια σειρά πτώσεων τάσης. Αυτές οι πτώσεις τάσης θα έχουν σχετική τιμή τάσης που επιτυγχάνεται μόνο από την τάση. Στο παραπάνω παράδειγμα, κάθε τιμή τάσης o / p είναι θετική καθώς ο αρνητικός ακροδέκτης παροχής τάσης (VS) είναι συνδεδεμένος με τον ακροδέκτη γείωσης.

Εφαρμογές του διαχωριστή τάσης

ο εφαρμογές του διαχωριστή ψηφοφορίας συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

Ο διαχωριστής τάσης χρησιμοποιείται μόνο εκεί όπου η τάση ρυθμίζεται ρίχνοντας μια συγκεκριμένη τάση σε ένα κύκλωμα. Χρησιμοποιήθηκε κυρίως σε τέτοια συστήματα όπου η ενεργειακή απόδοση δεν απαιτείται απαραίτητα να ληφθεί σοβαρά υπόψη.
Στην καθημερινή μας ζωή, συνήθως ο διαχωριστής τάσης χρησιμοποιείται σε ποτενσιόμετρα. Τα καλύτερα παραδείγματα για τα ποτενσιόμετρα είναι το κουμπί ρύθμισης έντασης ήχου που είναι προσαρτημένο στα μουσικά μας συστήματα και τα τρανζίστορ ραδιοφώνου κ.λπ. Ο βασικός σχεδιασμός του ποτενσιόμετρου περιλαμβάνει τρεις καρφίτσες που φαίνονται παραπάνω. Στο ότι δύο πείροι συνδέονται με την αντίσταση που βρίσκεται μέσα στο ποτενσιόμετρο και ο υπόλοιπος πείρος συνδέεται με μια επαφή σκουπίσματος που ολισθαίνει στην αντίσταση. Όταν κάποιος αλλάξει το κουμπί στο ποτενσιόμετρο, τότε η τάση θα εμφανιστεί στις σταθερές επαφές και την επαφή σκουπίσματος σύμφωνα με τον κανόνα διαχωριστή τάσης.
Οι διαιρέτες τάσης χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του επιπέδου του σήματος, για μέτρηση τάσης και πόλωση ενεργών συσκευών σε ενισχυτές. Μια γέφυρα πολύμετρου και Wheatstone περιλαμβάνει διαχωριστικά τάσης.
Τα διαχωριστικά τάσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της αντίστασης του αισθητήρα. Για να σχηματίσει ένα διαχωριστικό τάσης, ο αισθητήρας συνδέεται σε σειρά με μια γνωστή αντίσταση και η γνωστή τάση εφαρμόζεται σε όλο το διαχωριστικό. ο αναλογικός προς ψηφιακός μετατροπέας του μικροελεγκτή συνδέεται με την κεντρική βρύση του διαχωριστή έτσι ώστε να μπορεί να μετρηθεί η τάση της βρύσης. Με τη χρήση της γνωστής αντίστασης, μετράται η αντίσταση του αισθητήρα τάσης.
Οι διαιρέτες τάσης χρησιμοποιούνται στη μέτρηση του αισθητήρα, της τάσης, της αλλαγής του λογικού επιπέδου και της ρύθμισης του επιπέδου σήματος.
Γενικά, ο κανόνας διαιρέτη αντίστασης χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή τάσεων αναφοράς, διαφορετικά μειώνει το μέγεθος τάσης, έτσι ώστε η μέτρηση να είναι πολύ απλή. Επιπλέον, λειτουργούν ως εξασθενητές σήματος σε χαμηλή συχνότητα
Χρησιμοποιείται στην περίπτωση πολύ λιγότερων συχνοτήτων και DC
Χωρητικό διαχωριστικό τάσης που χρησιμοποιείται στη μετάδοση ισχύος για αντιστάθμιση χωρητικότητας φορτίου & μέτρησης υψηλής τάσης.

Αυτά είναι όλα για τη διαίρεση τάσης κανόνας με κυκλώματα, αυτός ο κανόνας ισχύει και για τις πηγές τάσης AC & DC. Επιπλέον, τυχόν αμφιβολίες σχετικά με αυτήν την έννοια ή ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά έργα , δώστε τα σχόλιά σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η κύρια λειτουργία του κανόνα διαχωριστή τάσης;