Spänningsavdelningskrets: Definition, diagram och applikationer

En spänningsdelare är en av de enklaste kretsarna inom elektronik.Den använder bara två motstånd för att sänka spänningen till den nivå du behöver.Detta gör det användbart för sensorer, förstärkare och mätverktyg.I den här artikeln kommer du att lära dig hur spänningsdelare fungerar, deras användning och några enkla regler för att utforma dem korrekt.

Katalog

Översikt över spänningsavdelare

En spänningsdelare är en grundläggande men baskrets som används i elektronik för att sänka en större spänning till en mindre.Det fungerar genom att ansluta två motstånd i serie, och den mindre spänningen mäts över ett av motstånden.Denna krets är användbar i många situationer, som när du behöver skapa en referensspänning, minska signalnivåerna för delar som inte kan hantera höga spänningar eller ge förspänning i förstärkare.Spänningsdelare är enkla, enkla att använda och grundläggande för att styra spänningen i elektroniska system.De finns i många typer av kretsar, vilket hjälper till att se till att komponenter fungerar korrekt utan att skadas av för mycket spänning.

Spänningsdelare kretsschema

Bild 1: Spänningsavdelningskretsdiagram

Detta är en enkel spänningsdelare.Den använder två motstånd, märkt R1 och R2, anslutna i serie över en ingångsspänningskälla VIN.Utgångsspänningen vout är hämtad från punkten mellan de två motstånden.

Syftet med denna krets är att producera en bråkdel av ingångsspänningen vid utgången.Det exakta värdet på vout beror på förhållandet mellan de två motstånden.Om R1 och R2 är lika kommer utgången att vara hälften av ingångsspänningen.Genom att ändra motståndsvärden kan du justera hur mycket av ingångsspänningen som visas vid utgången.Denna enkla krets används i elektronik för att avgå spänningar, ge referensnivåer eller matasignaler till andra delar av en krets säkert.

Applikationer av spänningsdelare

Skapa referensspänningar

Spänningsdelare används för att generera en specifik referensspänning som kan appliceras på andra komponenter i en krets, vilket säkerställer stabil och kontrollerad drift.

Signalnivåminskning

De hjälper till att minska spänningen på en signal, vilket gör den lämplig för inmatning till andra enheter eller kretsar som inte kan hantera högspänning.

Förspänning i förstärkare

I förstärkarkretsar används spänningsdelare för att tillhandahålla förspänning, vilket säkerställer att förstärkaren fungerar inom sitt optimala intervall.

Justera spänning för sensorer

Spänningsdelare justerar spänningar så att de matchar kraven hos sensorer, vilket hjälper dem att fungera korrekt inom det nödvändiga spänningsområdet.

Spänningsavkänning och mätning

Spänningsdelare kan användas i spänningsavkännande applikationer, vilket gör att kretsar kan mäta och övervaka spänningsnivåerna exakt.

Kraftförsörjningsreglering

I kraftförsörjningskretsar kan spänningsdelare hjälpa till att justera spänningen till önskad nivå, vilket bidrar till stabil kraftuttag.

10% -regeln för spänningsdelare

Regeln på 10% är en grundläggande riktlinje som hjälper till att se till att spänningsmätningar i en krets förblir korrekta.Det spelar in när du använder en spänningsdelare, som helt enkelt är två motstånd som är anslutna i serie för att dela spänningen i ett mindre värde.Utgången tas över det andra motståndet, kallad R₂.

När en annan enhet, kallad lasten, är ansluten till denna utgång, drar den också aktuell.Denna last kan vara något som en annan del av en krets eller ett mätverktyg.Om lastens motstånd är för låg, ändrar det hur delaren fungerar och den spänning du får kommer inte att matcha vad du förväntade dig.

10% -regeln hjälper till att undvika detta problem.Den säger att lastmotståndet bör vara minst tio gånger större än R₂.Om detta tillstånd uppfylls kommer lasten inte att påverka avdelaren mycket, och utgångsspänningen kommer att förbli nära vad delaren var utformad för att ge.

Spänningsdelare med en potentiometer

Bild 2: Spänningsdelare med en potentiometer

En potentiometer är en typ av variabelt motstånd som kan användas i en spänningsdelare för att göra utgångsspänningen justerbar.Istället för att ha två fasta motstånd, låter potentiometern dig ändra motståndet genom att vrida dess ratt eller skjuta kontrollen.

Enheten har tre terminaler: två är anslutna över ingångsspänningen, och den tredje kallas torkar.Torkar rör sig när du vänder kontrollen och delar motståndet i två delar.Detta ändrar hur ingångsspänningen är uppdelad och gör att utgångsspänningen kan öka eller minska smidigt.

Att använda en potentiometer i en spänningsdelare gör det möjligt att ställa in spänningen till den exakta nivån som en krets behöver.Detta är till hjälp i många situationer där spänningen måste justeras eller justeras för korrekt drift.

Spänningsdelare med sensorer

Bild 3: Spänningsdelare med sensorer

En spänningsdelare är en enkel krets tillverkad med två motstånd som delar upp en ingångsspänning i en mindre utgångsspänning.När ett av motstånden ersätts med en sensor som ändrar dess motstånd, ändras utgångsspänningen också.Detta gör att kretsen kan förvandla fysiska förhållanden, som temperatur eller ljus, till en spänning som kan mätas.

Kretsen fungerar eftersom spänningen vid utgången beror på förhållandet mellan de två motstånden.Om sensorns motstånd ökar eller minskar förändras förhållandet och utgångsspänningen rör sig upp eller ner.En mikrokontroller eller annan mätanordning kan sedan läsa denna spänning och använda den som information om miljön.

Denna metod används ofta eftersom den är enkel och effektiv.Det gör att sensorer kan anslutas direkt till elektroniska kretsar utan att behöva komplexa komponenter.Spänningsdelaren gör det möjligt att översätta motståndsförändringar till en signal om att digitala system kan förstå och bearbeta.

Mätning av högspänning med en spänningsdelare

En spänningsdelare är en enkel krets som kan göra höga spänningar säkert att mäta.Det fungerar genom att använda två motstånd som är anslutna i serie för att minska ingångsspänningen till ett mindre värde.Utgången tas över ett av motstånden, så mängden spänning du ser beror på förhållandet mellan de två motstånden.

För mycket höga spänningar, såsom de som finns i kraftsystem, används ofta specialavdelare.Dessa sonder innehåller högvärdesmotstånd som är utformade för att hantera stora mängder spänning.De gör det möjligt för standardmätverktyg att läsa den reducerade spänningen säkert och exakt.

När du bygger eller använder en spänningsdelare för högspänning är säkerheten grundläggande.Motståndet måste kunna motstå spänningen över dem och kraften de släpper ut som värme.God isolering och korrekt avstånd är också nödvändigt för att förhindra elektrisk nedbrytning.

Spänningsdelare för nivåskiftning

Bild 4: Spänningsdelare för nivåskiftning

En spänningsdelare är en baskrets som kan sänka en signal från en högre spänning till en lägre spänning.Detta är användbart när två delar av ett system använder olika spänningar och behöver arbeta tillsammans.

I många kretsar kan en enhet använda 5 volt medan en annan använder 3,3 volt.Om den högre signalen skickas direkt till den nedre kan den orsaka skador.En spänningsdelare förhindrar detta genom att minska spänningen till en säker nivå innan den når den andra enheten.

Kretsen använder två motstånd anslutna i serie.Ingångssignalen placeras över båda motstånden och utgången tas från punkten mellan dem.Spänningsmängden vid utgången beror på förhållandet mellan de två motstånden.Genom att välja rätt värden flyttas den högre signalen ner till rätt nivå.

Denna metod är vanlig i system där komponenter med olika spänningsbehov måste kommunicera.Spänningsdelaren gör anslutningen säker och håller signalerna tydliga för båda sidor.

Kapacitiva spänningsdelare i AC -kretsar

Bild 5: Kapacitiva spänningsdelare i AC -kretsar

En kapacitiv spänningsdelare är en krets som använder kondensatorer för att dela upp en växlande ström (AC) -spänning i mindre delar.Det fungerar som en motståndsdelare, men istället för att bero på motstånd beror det på hur kondensatorer reagerar på AC -signaler.Denna reaktion kallas kapacitiv reaktans och den ändras med frekvens.

När två kondensatorer är anslutna i serie över en växelströmskälla, tas utgången från punkten mellan dem.Spänningsmängden vid denna punkt beror på förhållandet mellan kondensatorerna.Eftersom kapacitiv reaktans blir mindre vid högre frekvenser, förändras avdelarens beteende med signalens frekvens.

Denna typ av avdelare är användbar i AC -kretsar där signaler med olika frekvenser måste hanteras.Det kan separera delar av en signal, forma hur signaler passerar genom eller hjälper till att justera hur en del av en krets ansluter till en annan.

Induktiva spänningsdelare

Bild 6: Induktiva spänningsdelare

En induktiv spänningsdelare är en krets som använder induktorer för att minska eller dela en växelström (växelströmsström.Det fungerar på samma sätt som en motstånd eller kondensatordelare, men istället för motstånd eller kapacitans förlitar den sig på induktorer som kallas induktiv reaktans.Induktiv reaktansförändringar med frekvens, vilket gör denna typ av avdelare särskilt användbar vid höga frekvenser.

När två induktorer är anslutna i serier över en växelströmskälla, tas utspänningen från punkten mellan dem.Mängden spänning som visas vid utgången beror på förhållandet mellan de två induktorerna.Eftersom induktiv reaktans blir större vid högre frekvenser, förskjuts avdelarens beteende beroende på signalen.

Denna typ av spänningsdelare används ofta i kretsar som hanterar radiofrekvens (RF) -signaler eller andra högfrekventa system.Det hjälper till att styra signalnivåer, mäta spänningar och se till att signaler rör sig effektivt från en del av en krets till en annan.

Tips om att utforma en spänningsdelare

• Välj motståndsvärden som ger den utgångsspänning du behöver utan att slösa bort för mycket kraft.

• Använd inte motstånd som är för små, eftersom de låter mycket strömflöde och förvandla extra energi till värme.

• Använd inte motstånd som är för stora, eftersom de kan göra kretsen instabil och känslig för små förändringar.

• Enheten du ansluter bör ha ett mycket högre motstånd än det lägre motståndet, så den stör inte spänningsdelaren.

• Se till att motstånd kan hantera mängden kraft som passerar genom dem.

• Använd motstånd med stramare tolerans för att hålla utgångsspänningen mer stabil.

• Kom ihåg att kondensatorer och induktorer kan påverka hur delaren fungerar.

• Lägg till en buffert, som en op-amp, om lasten påverkar avdelaren för mycket.

Slutsats

Spänningsdelare reducerar en spänning till en mindre nivå med två motstånd.De används för referensspänningar, signaljustering, sensorgränssnitt och nivåskiftning.Genom att välja rätt motståndsvärden och följa 10% -regeln ger de stabil och tillförlitlig drift i många typer av kretsar.