Elektroniikassa jännitteenjakosääntö on yksinkertainen ja tärkein elektroninen piiri , jota käytetään muuttamaan suuri jännite pieneksi jännitteeksi. Käyttämällä vain i / p-jännitettä ja kahta sarjavastusta voimme saada o / p-jännitteen. Lähtöjännite on tässä murto-osa i / p-jännitteestä. Paras esimerkki jännitteenjakajasta on kaksi vastusta, jotka on kytketty sarjaan. Kun i / p-jännite kohdistetaan vastusparin yli ja o / p-jännite ilmestyy niiden välisestä yhteydestä. Yleensä näitä jakajia käytetään jännitteen suuruuden pienentämiseen tai vertailujännitteen luomiseen, ja niitä käytetään myös matalilla taajuuksilla signaalin vaimennimena. Tasavirta- ja suhteellisen matalille taajuuksille jännitteenjakaja voi olla sopiva täydellinen, jos se on valmistettu vain vastuksista, joissa taajuusvaste tarvitaan laajalla alueella.
Mikä on jännitteenjakajan sääntö?
Määritelmä: Elektroniikan alalla jännitteenjakaja on peruspiiri, jota käytetään tuottamaan osa tulojännitteestään kuten lähtö. Tämä piiri voidaan suunnitella kahdella vastuksella, muuten kaikilla passiivisilla komponenteilla yhdessä jännitelähteen kanssa. Piirin vastukset voidaan kytkeä sarjaan, kun taas näiden vastusten yli on kytketty jännitelähde. Tätä virtapiiriä kutsutaan myös potentiaalijakajaksi. Tulojännite voidaan välittää piirin kahden vastuksen välillä siten, että jännitteen jakautuminen tapahtuu.
Milloin jännitteenjakosääntöä käytetään?
Jännitteenjakosääntöä käytetään piirien ratkaisemiseen ratkaisun yksinkertaistamiseksi. Tämän säännön soveltaminen voi myös ratkaista yksinkertaiset piirit perusteellisesti. Tämän jännitteenjakosäännön pääkonsepti on ”Jännite on jaettu kahden vastuksen välillä, jotka on kytketty sarjaan suoraan suhteessa niiden vastukseen. Jännitteenjakaja sisältää kaksi tärkeää osaa, ne ovat piiri ja yhtälö.
Erilaiset jännitteenjakajan kaaviot
Jännitteenjakaja sisältää jännitelähteen kahden vastuksen sarjassa. Saatat nähdä eri jännitepiirit, jotka on piirretty eri tavoin, jotka on esitetty alla. Mutta nämä eri piirejä tulisi aina olla sama.
Jännitteenjakajan kaaviot
Edellä mainituissa erilaisissa jännitteenjakajapiireissä R1-vastus on lähinnä tulojännitettä Vin ja vastus R2 on lähinnä maadoitusliitintä. Vastuksen R2 jännitehäviötä kutsutaan Voutiksi, joka on piirin jaettu jännite.
Jännitteenjakajan laskenta
Tarkastellaan seuraavaa virtapiiriä, joka on kytketty käyttämällä kahta vastusta R1 ja R2. Jos vaihteleva vastus on kytketty jännitelähteen väliin. Alla olevassa piirissä R1 on muuttujan liukukoskettimen ja negatiivisen navan välinen vastus. R2 on positiivisen navan ja liukukoskettimen välinen vastus. Tämä tarkoittaa, että kaksi vastusta R1 ja R2 ovat sarjassa.
Jännitteenjakajan sääntö kahdella vastuksella
Ohmin lain mukaan V = IR
Yllä olevasta yhtälöstä voimme saada seuraavat yhtälöt
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Kirchhoffin jännitelain soveltaminen
KVL toteaa, että kun piirin suljetun polun ympärillä oleva algebrainen jännitteen summa on nolla.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Siksi
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Siten
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Korvaa III I- ja II-yhtälöissä
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Yllä oleva piiri näyttää kahden vastuksen välisen jännitteenjakajan, joka on suoraan verrannollinen niiden vastukseen. Tämä jännitteenjakosääntö voidaan laajentaa piireihin, joissa on enemmän kuin kaksi vastusta.
Jännitteenjakajan sääntö kolmella vastuksella
Jännitteenjakosääntö yli kahden vastuspiirin
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
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Jännitteenjakajan yhtälö
Jännitteenjakajan sääntöyhtälö hyväksyy, kun tiedät yllä olevan piirin kolme arvoa, ne ovat tulojännite ja kaksi vastusarvoa. Seuraavan yhtälön avulla voimme löytää lähtöjännitteen.
Holvi = Vin. R2 / R1 + R2
Yllä olevassa yhtälössä todetaan, että Vout (o / p-jännite) on suoraan verrannollinen Vin (tulojännite) ja kahden vastuksen R1 ja R2 suhde.
Resistiivinen jännitteenjakaja
Tämä on erittäin helppo ja yksinkertainen piiri suunnitella ja ymmärtää. Passiivisen jännitteenjakajan piirin perustyyppi voidaan rakentaa kahdella vastuksella, jotka on kytketty sarjaan. Tämä piiri käyttää jännitteenjakosääntöä mittaamaan jokaisen sarjavastuksen jännitehäviön. Resistiivinen jännitteenjakajapiiri on esitetty alla.
Resistiivisessä jakajapiirissä kaksi vastusta, kuten R1 ja R2, on kytketty sarjaan. Joten virran virta näissä vastuksissa on sama. Siksi se tarjoaa jännitepudotuksen (I * R) jokaisen resistiivisen yli.
Resistiivinen tyyppi
Jännitelähdettä käyttämällä virtalähde syötetään tähän piiriin. Soveltamalla KVL & Ohms -lakia tähän piiriin voimme mitata jännitteen pudotuksen vastuksen yli. Joten virran virta piirissä voidaan antaa
Soveltamalla KVL
VS = VR1 + VR2
Ohmin lain mukaan
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Virran virta sarjapiirin läpi on I = V / R Ohmin lain mukaan. Joten virran virtaus on sama molemmissa vastuksissa. Joten nyt voimme laskea jännitteen pudotuksen piirin R2-vastuksen yli
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Vastaavasti R1-vastuksen jännitehäviö voidaan laskea seuraavasti
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapasitiiviset jännitteenjakajat
Kapasitiivinen jännitteenjakajapiiri tuottaa jännitehäviöitä kondensaattoreiden yli, jotka on kytketty sarjaan vaihtovirtaan. Yleensä näitä käytetään alentamaan erittäin korkeita jännitteitä matalan lähtöjännitesignaalin tuottamiseksi. Tällä hetkellä näitä jakajia voidaan käyttää kosketusnäyttöpohjaisissa tableteissa, matkapuhelimissa ja näyttölaitteissa.
Kapasitiiviset jännitteenjakajat eivät ole resistiivisten jännitteenjakajien piirien tapaan toimivat sinimuotoisen vaihtovirtalähteen kanssa, koska kondensaattoreiden välinen jännitejako voidaan laskea kondensaattoreiden reaktanssin avulla (XC), joka riippuu vaihtovirtalähteen taajuudesta.
Kapasitiivinen tyyppi
Kapasitiivinen reaktanssikaava voidaan johtaa muodossa
Xc = 1 / 2πfc
Missä:
Xc = kapasitiivinen reaktanssi (Ω)
π = 3142 (numeerinen vakio)
ƒ = taajuus mitattuna hertseinä (Hz)
C = kapasitanssi mitattuna Faradsissa (F)
Jokaisen kondensaattorin reaktanssi voidaan mitata jännitteellä sekä vaihtovirtalähteen taajuudella ja korvata ne yllä olevassa yhtälössä vastaavien jännitehäviöiden saamiseksi jokaisen kondensaattorin yli. Kapasitiivinen jännitteenjakajapiiri on esitetty alla.
Käyttämällä näitä sarjaan kytkettyjä kondensaattoreita voimme määrittää jokaisen kondensaattorin RMS-jännitehäviön niiden reaktanssin suhteen, kun ne on kytketty jännitelähteeseen.
Xc1 = 1 / 2πfc1 ja Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Kapasitiiviset jakajat eivät salli DC-tuloa.
Yksinkertainen kapasitiivinen yhtälö AC-tulolle on
Holvi = (C1 / C1 + C2)
Induktiiviset jännitteenjakajat
Induktiiviset jännitteenjakajat aiheuttavat jännitehäviöitä kelojen yli, muuten induktorit kytketään sarjaan vaihtovirtalähteen yli. Se koostuu kelasta, joka muuten on yksi käämi, joka on jaettu kahteen osaan aina, kun o / p-jännite vastaanotetaan yhdestä osasta.
Paras esimerkki tästä induktiivisesta jännitteenjakajasta on automuuntaja, joka sisältää useita napautumiskohtia sekundäärikääminään. Kahden induktorin välinen induktiivinen jännitteenjakaja voidaan mitata XL: llä merkityn induktorin reaktanssin avulla.
Induktiivinen tyyppi
Induktiivinen reaktanssikaava voidaan johtaa muodossa
XL = 1 / 2πfL
’XL’ on induktiivinen reaktanssi mitattuna ohmeina (Ω)
π = 3142 (numeerinen vakio)
’Ƒ’ on taajuus, joka mitataan hertseinä (Hz)
’L’ on induktanssi mitattuna Henriesissä (H)
Kahden induktorin reaktanssi voidaan laskea, kun tiedämme vaihtovirtalähteen taajuuden ja jännitteen ja hyödynnämme niitä jännitteenjakajan lain kautta, jotta jokaisen induktorin jännitehäviö saadaan alla. Induktiivinen jännitteenjakajapiiri on esitetty alla.
Käyttämällä kahta induktoria, jotka on kytketty sarjaan piirissä, voimme mitata jokaisen kondensaattorin RMS-jännitehäviöt niiden reaktanssin suhteen, kun ne on kytketty jännitelähteeseen.
XL1= 2πfL1 ja XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
AC-tulo voidaan jakaa induktiivisella jakajalla induktanssin perusteella:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Tämä yhtälö on tarkoitettu induktoreille, jotka eivät ole vuorovaikutuksessa, ja keskinäinen induktanssi autotransformaattorissa muuttaa tuloksia. DC-tulo voi jakautua elementtien vastuksen perusteella resistiivisen jakajan säännön mukaisesti.
Jännitteenjakajan esimerkkiongelmat
Jännitteenjakajaesimerkit voidaan ratkaista käyttämällä yllä olevia resistiivisiä, kapasitiivisia ja induktiivisia piirejä.
1). Oletetaan, että muuttuvan vastuksen kokonaisresistanssi on 12 Ω. Liukukosketin sijoitetaan kohtaan, jossa vastus on jaettu 4 Ω ja 8 Ω. Säädettävä vastus on kytketty 2,5 V: n akkuun. Tarkastellaan jännitettä, joka ilmestyy vaihtelevan vastuksen 4 Ω -osan yli liitetyn volttimittarin yli.
Jännitteenjakajan säännön mukaan jännitehäviöt ovat,
Vout = 2,5 Vx4 Ohmia / 12 Ohmia = 0,83 V
2). Kun kaksi kondensaattoria C1-8uF ja C2-20uF on kytketty sarjaan piirissä, RMS-jännitehäviöt voidaan laskea jokaiselle kondensaattorille, kun ne on kytketty 80 Hz: n RMS-syöttöön ja 80 volttiin.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohmia
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohmia
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
3). Kun kaksi induktoria L1-8 mH & L2-15 mH on kytketty sarjaan, voimme laskea RMS-jännitehäviön jokaiselle kondensaattorille, joka voidaan laskea, kun ne on kytketty 40 voltin 100 Hz: n RMS-syöttöön.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohmia
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohmia
XLT = XL1 + XL2
14.444 ohmia
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volttia
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volttia
Jännitteen napautuspisteet jakajaverkossa
Kun vastusten lukumäärä on kytketty sarjaan virtapiirin jännitelähteen Vs yli, erilaisia jännitteen napautuspisteitä voidaan pitää A, B, C, D ja E
Piirin kokonaisresistanssi voidaan laskea lisäämällä kaikki vastusarvot, kuten 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-ohmia. Tämä vastusarvo rajoittaa virtavirtaa koko piirissä, joka tuottaa jännitesyötön (VS).
Eri yhtälöt, joita käytetään vastusten jännitepudotuksen laskemiseen, ovat VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD ja VR4 = VDE.
Jännitetasot jokaisessa napautuspisteessä lasketaan suhteessa GND (0V) -liittimeen. Siksi D-pisteen jännitetaso vastaa VDE: tä, kun taas C-pisteen jännitetaso vastaa VCD + VDE: tä. Tässä jännitteen taso pisteessä 'C' on kahden jännitepudotuksen määrä kahden vastuksen R3 ja R4 välillä.
Joten valitsemalla sopiva vastusarvosarja, voimme tehdä sarjan jännitehäviöitä. Näillä jännitehäviöillä on suhteellinen jännitearvo, joka saavutetaan vain jännitteestä. Yllä olevassa esimerkissä jokainen o / p-jännitearvo on positiivinen, kun jännitesyötön negatiivinen napa (VS) on kytketty maadoitusliittimeen.
Jännitteenjakajan sovellukset
äänenjakajan sovellukset Sisällytä seuraavat.
- Jännitteenjakajaa käytetään vain siellä, missä jännitettä säädetään pudottamalla tietty jännite piiriin. Sitä käytetään pääasiassa sellaisissa järjestelmissä, joissa energiatehokkuutta ei välttämättä oteta vakavasti.
- Jokapäiväisessä elämässämme jännitteenjakajaa käytetään potentiometreissä. Parhaita esimerkkejä potentiometreistä ovat äänenvoimakkuuden säätönuppi, joka on kiinnitetty musiikkijärjestelmiin ja radiotransistoreihin, jne. Potentiometrin perusrakenne sisältää kolme yllä olevaa nastaa. Siinä, että kaksi nastaa on kytketty vastukseen, joka on potentiometrin sisällä, ja jäljellä oleva tappi on kytketty pyyhkäisykoskettimeen, joka liukuu vastuksella. Kun joku vaihtaa potentiometrin nappulaa, jännite ilmestyy vakaiden koskettimien ja pyyhkäisykoskettimien yli jännitteenjakosäännön mukaisesti.
- Jännitteenjakajia käytetään signaalin tason säätämiseen, jännitteen mittaamiseen ja vahvistimien aktiivisten laitteiden esijännitteisiin. Yleismittari ja Wheatstonen silta sisältävät jännitteenjakajat.
- Jännitteenjakajia voidaan käyttää anturin vastuksen mittaamiseen. Jännitteenjakajan muodostamiseksi anturi kytketään sarjaan tunnetun vastuksen kanssa, ja jakajan yli syötetään tunnettua jännitettä. analogia-digitaalimuunnin mikrokontrollerin liitin on kytketty jakajan keskihanaan, jotta hanan jännite voidaan mitata. Tunnettua resistanssia käyttämällä voidaan laskea mitattu jänniteanturin resistanssi.
- Jännitteenjakajia käytetään anturin, jännitteen, logiikkatason siirtämisen ja signaalitason säätöön.
- Yleensä vastuksenjakosääntöä käytetään pääasiassa vertailujännitteiden tuottamiseen, muuten pienentäen jännitteen suuruutta siten, että mittaus on hyvin yksinkertaista. Lisäksi nämä toimivat signaalin vaimennimina matalalla taajuudella
- Sitä käytetään erittäin harvojen taajuuksien ja tasavirran tapauksessa
- Kapasitiivinen jännitteenjakaja, jota käytetään voimansiirrossa kuormituskapasitanssin ja korkean jännitteen mittaamiseen.
Tässä kaikki jännitejaosta piireillä, tätä sääntöä sovelletaan sekä AC- että DC-jännitelähteisiin. Lisäksi epäilyksiä tästä käsitteestä tai elektroniikka ja sähköprojektit , anna palautteesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on jännitteenjakajan säännön päätehtävä?
