En electrònica, la regla del divisor de tensió és senzilla i important circuit electrònic , que s’utilitza per canviar un voltatge gran en un voltatge petit. Utilitzant només una tensió i / p i dues resistències de sèrie podem obtenir una tensió o / p. Aquí, la tensió de sortida és una fracció de la tensió i / p. El millor exemple per a un divisor de tensió és que dues resistències estan connectades en sèrie. Quan s'aplica la tensió i / p a través del parell de la resistència i apareixerà la tensió o / p a partir de la connexió entre ells. En general, aquests divisors s’utilitzen per reduir la magnitud del voltatge o per crear voltatge de referència i també s’utilitzen a baixes freqüències com a atenuador del senyal. Per a freqüències de CC i relativament baixes, un divisor de voltatge pot ser adequadament perfecte si es fa només amb resistències on es requereix la resposta de freqüència en un ampli rang.
Què és la regla del divisor de tensió?
Definició: En el camp de l’electrònica, un divisor de tensió és un circuit bàsic que s’utilitza per generar una part de la seva tensió d’entrada com una sortida. Aquest circuit es pot dissenyar amb dues resistències, en cas contrari, qualsevol component passiu juntament amb una font de tensió. Les resistències del circuit es poden connectar en sèrie mentre que una font de tensió està connectada a través d’aquestes resistències. Aquest circuit també s’anomena divisor de potencial. La tensió d'entrada es pot transmetre entre les dues resistències del circuit de manera que es produeixi la divisió de la tensió.
Quan s’ha d’utilitzar la regla del divisor de tensió?
La regla del divisor de tensió s’utilitza per resoldre circuits per simplificar la solució. L’aplicació d’aquesta regla també pot resoldre a fons circuits senzills. El concepte principal d’aquesta regla divisòria de tensió és “La tensió es divideix entre dues resistències connectades en sèrie en proporció directa amb la seva resistència. El divisor de voltatge implica dues parts importants: el circuit i l'equació.
Diferents esquemes divisors de tensió
Un divisor de tensió inclou una font de tensió a través d’una sèrie de dues resistències. Podeu veure els diferents circuits de tensió dibuixats de diferents maneres que es mostren a continuació. Però aquestes diferents circuits ha de ser sempre el mateix.
Esquemes divisors de tensió
En els diferents circuits divisors de tensió anteriors, la resistència R1 és la més propera a la tensió d’entrada Vin i la resistència R2 és la més propera al terminal de terra. La caiguda de tensió de la resistència R2 s’anomena Vout, que és la tensió dividida del circuit.
Càlcul del divisor de tensió
Considerem el circuit següent connectat mitjançant dues resistències R1 i R2. On la resistència variable està connectada entre la font de tensió. Al circuit següent, R1 és la resistència entre el contacte lliscant de la variable i el terminal negatiu. R2 és la resistència entre el terminal positiu i el contacte lliscant. Això significa que les dues resistències R1 i R2 estan en sèrie.
Regla del divisor de tensió mitjançant dos resistors
La llei d’Ohm estableix que V = IR
A partir de l’equació anterior, podem obtenir les següents equacions
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Aplicació de la Llei de tensió de Kirchhoff
El KVL afirma que quan la suma algebraica de voltatge al voltant d’un camí tancat en un circuit és igual a zero.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Per tant
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Per tant
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Substituint III en equacions I i 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)
El circuit anterior mostra el divisor de tensió entre les dues resistències que és directament proporcional a la seva resistència. Aquesta regla de divisor de tensió es pot estendre a circuits dissenyats amb més de dues resistències.
Regla del divisor de tensió mitjançant tres resistències
Regla de divisió de tensió per a circuits superiors a dos resistències
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
Equació del divisor de tensió
L'equació de la regla del divisor de tensió accepta quan es coneixen els tres valors del circuit anterior: la tensió d'entrada i els dos valors de resistència. Utilitzant la següent equació, podem trobar el voltatge de sortida.
Volta = Vin. R2 / R1 + R2
L'equació anterior afirma que el Vout (tensió o / p) és directament proporcional al Vin (tensió d'entrada) i la proporció de dues resistències R1 i R2.
Divisor de tensió resistiu
Es tracta d’un circuit molt fàcil i senzill de dissenyar i entendre. El tipus bàsic d'un circuit divisor de tensió passiu es pot construir amb dues resistències connectades en sèrie. Aquest circuit utilitza la regla del divisor de tensió per mesurar la caiguda de tensió de totes les resistències de la sèrie. A continuació es mostra el circuit divisor de tensió resistiva.
Al circuit divisor resistiu, les dues resistències com R1 i R2 estan connectades en sèrie. Per tant, el flux de corrent en aquestes resistències serà el mateix. Per tant, proporciona una caiguda de tensió (I * R) a cada resistiu.
Tipus resistiu
Mitjançant una font de tensió, s’aplica una font de tensió a aquest circuit. En aplicar la llei KVL i Ohms a aquest circuit, podem mesurar la caiguda de tensió a través de la resistència. Per tant, el flux de corrent al circuit es pot donar com a
Aplicant KVL
VS = VR1 + VR2
Segons la llei d’Ohm
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
El flux de corrent a través del circuit en sèrie és I = V / R segons la llei d’Ohm. Per tant, el flux de corrent és el mateix en ambdues resistències. Així que ara es pot calcular la caiguda de tensió a través de la resistència R2 al circuit
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
De la mateixa manera, la caiguda de tensió a través de la resistència R1 es pot calcular com a
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Divisors de tensió capacitius
El circuit divisor de tensió capacitiva genera caigudes de tensió a través dels condensadors connectats en sèrie amb un subministrament de corrent altern. Normalment, s’utilitzen per reduir tensions extremadament altes per proporcionar un senyal de baixa tensió de sortida. Actualment, aquests divisors són aplicables a tauletes, mòbils i dispositius de pantalla basats en pantalla tàctil.
No com els circuits divisors de tensió resistiva, els divisors capacitius de tensió funcionen amb un subministrament de CA sinusoidal perquè la divisió de tensió entre els condensadors es pot calcular amb l'ajut de la reactància dels condensadorsC) que depèn de la freqüència del subministrament de CA.
Tipus capacitiu
La fórmula de reactància capacitiva es pot derivar com
Xc = 1 / 2πfc
On:
Xc = Reactància capacitiva (Ω)
π = 3.142 (una constant numèrica)
ƒ = Freqüència mesurada en Hz (Hz)
C = Capacitat mesurada en Farads (F)
La reactància de cada condensador es pot mesurar tant pel voltatge com per la freqüència del subministrament de CA i substituïu-los en l’equació anterior per obtenir les caigudes de tensió equivalents a cada condensador. A continuació es mostra el circuit divisor de tensió capacitiva.
Mitjançant l’ús d’aquests condensadors connectats a la sèrie, podem determinar la caiguda de tensió RMS de cada condensador en termes de la seva reactància un cop connectats a una font de tensió.
Xc1 = 1 / 2πfc1 i Xc2 = 1 / 2πfc2
XTC= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XTC)
VC2= Vs (XC2/ XTC)
Els divisors capacitius no permeten l'entrada de CC.
Una simple equació capacitiva per a una entrada de CA és
Volta = (C1 / C1 + C2). Vin
Divisors de tensió inductius
Els divisors de tensió inductius generaran caigudes de tensió a través de les bobines, en cas contrari, els inductors es connecten en sèrie a través d’un subministrament de CA Consisteix en una bobina d'una altra bobina única que es separa en dues parts allà on es rep la tensió o / p d'una de les parts.
El millor exemple d’aquest divisor de tensió inductiu és l’autotransformador que inclou diversos punts de presa amb el seu bobinat secundari. Es pot mesurar un divisor de tensió inductiu entre dos inductors mitjançant la reactància de l’inductor denotada amb XL.
Tipus inductiu
La fórmula de reactància inductiva es pot derivar com
XL = 1 / 2πfL
'XL' és una reactància inductiva mesurada en ohms (Ω)
π = 3.142 (una constant numèrica)
'Ƒ' és la freqüència mesurada en Hz (Hz)
'L' és una inductància mesurada en Henries (H)
La reactància dels dos inductors es pot calcular una vegada que coneixem la freqüència i el voltatge del subministrament de CA i els utilitzem a través de la llei del divisor de tensió per obtenir la caiguda de tensió a tots els inductors que es mostra a continuació. A continuació es mostra el circuit divisor de tensió inductiva.
Mitjançant l’ús de dos inductors connectats en sèrie al circuit, podem mesurar les caigudes de tensió de RMS a cada condensador en termes de la seva reactància un cop es connecten a una font de tensió.
XL1= 2πfL1 i XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
L'entrada de CA es pot dividir mitjançant divisors inductius basats en la inductància:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Aquesta equació és per als inductors que no interactuen i la inductància mútua en un autotransformador canviarà els resultats. L'entrada de CC es pot dividir en funció de la resistència dels elements segons la regla del divisor resistiu.
Exemples de problemes de divisor de tensió
Els problemes de l'exemple del divisor de tensió es poden resoldre utilitzant els circuits resistius, capacitius i inductius anteriors.
1). Suposem que la resistència total d’una resistència variable és de 12 Ω. El contacte lliscant es col·loca en un punt on la resistència es divideix en 4 Ω i 8Ω. La resistència variable es connecta a través d’una bateria de 2,5 V. Examinem la tensió que apareix a través del voltímetre connectat a la secció de 4 Ω de la resistència variable.
Segons la regla del divisor de tensió, les caigudes de tensió seran,
Vout = 2,5Vx4 Ohms / 12Ohms = 0,83V
2). Quan els dos condensadors C1-8uF i C2-20uF es connecten en sèrie al circuit, les caigudes de tensió RMS es poden calcular a través de tots els condensadors quan es connecten a 80Hz de subministrament RMS i 80 volts.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohms
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohms
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). Quan els dos inductors L1-8 mH i L2- 15 mH es connecten en sèrie, podem calcular la caiguda de tensió RMS de cada condensador que es pot calcular un cop connectats a 40 volts, 100Hz RMS d'alimentació.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohms
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohms
XLT = XL1 + XL2
14,444 ohms
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volts
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volts
Punts de presa de tensió en una xarxa divisòria
Quan el nombre de resistències està connectat en sèrie a través d’una font de tensió Vs en un circuit, es poden considerar diversos punts de presa de tensió com A, B, C, D i E
La resistència total al circuit es pot calcular afegint tots els valors de resistència com 8 + 6 + 3 + 2 = 19 quilo-ohms. Aquest valor de resistència restringirà el flux de corrent al llarg del circuit que genera l'alimentació de tensió (VS).
Les diferents equacions que s’utilitzen per calcular la caiguda de tensió a través de les resistències són VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD i VR4 = VDE.
Els nivells de tensió a cada punt de presa es calculen respecte al terminal GND (0V). Per tant, el nivell de tensió al punt ‘D’ serà equivalent a VDE, mentre que el nivell de tensió al punt ‘C’ serà equivalent a VCD + VDE. Aquí, el nivell de tensió al punt ‘C’ és la quantitat de les dues caigudes de tensió a través de dues resistències R3 i R4.
Per tant, seleccionant un conjunt adequat de valors de resistència, podem fer una sèrie de caigudes de tensió. Aquestes caigudes de tensió tindran un valor de tensió relatiu que només s’assoleix. A l’exemple anterior, cada valor de tensió o / p és positiu ja que el terminal negatiu (VS) del subministrament de tensió està connectat al terminal de terra.
Aplicacions del divisor de tensió
El aplicacions del divisor de vots inclou el següent.
- El divisor de tensió només s’utilitza allà on es regula la tensió deixant caure una tensió particular en un circuit. S'utilitza principalment en aquests sistemes on l'eficiència energètica no necessàriament s'ha de considerar seriosament.
- A la nostra vida quotidiana, el divisor de tensió s’utilitza habitualment en potenciòmetres. Els millors exemples per als potenciòmetres són el comandament de volum ajustat als nostres sistemes de música i transistors de ràdio, etc. El disseny bàsic del potenciòmetre inclou tres pins que es mostren més amunt. En aquest sentit, es connecten dos pins a la resistència que hi ha a l'interior del potenciòmetre i el pin restant està connectat amb un contacte de neteja que llisca sobre la resistència. Quan algú canvia el comandament del potenciòmetre, apareixerà la tensió a través dels contactes estables i del contacte netejador segons la regla del divisor de tensió.
- Els divisors de tensió s’utilitzen per ajustar el nivell del senyal, per mesurar la tensió i esbiaixar els dispositius actius dels amplificadors. Un multímetre i un pont de Wheatstone inclouen divisors de tensió.
- Els divisors de tensió es poden utilitzar per mesurar la resistència del sensor. Per formar un divisor de tensió, el sensor es connecta en sèrie amb una resistència coneguda i s’aplica tensió coneguda a través del divisor. El convertidor analògic a digital del microcontrolador està connectat a l’aixeta central del divisor de manera que es pot mesurar la tensió de l’aixeta. Utilitzant la resistència coneguda, es pot calcular la resistència del sensor de tensió mesurada.
- Els divisors de tensió s’utilitzen en la mesura del sensor, la tensió, el desplaçament del nivell lògic i l’ajust del nivell del senyal.
- En general, la regla del divisor de resistències s'utilitza principalment per produir tensions de referència, en cas contrari, redueix la magnitud del voltatge de manera que la mesura sigui molt senzilla. A més, funcionen com a atenuadors de senyal a baixa freqüència
- S'utilitza en el cas de freqüències extremadament baixes i de CC
- Divisor de tensió capacitiu utilitzat en la transmissió de potència per compensar la capacitat de càrrega i la mesura d’alta tensió
Això és tot sobre la divisió de tensió regla amb circuits, aquesta regla és aplicable tant a fonts de voltatge CA com CC. A més, qualsevol dubte sobre aquest concepte o projectes electrònics i elèctrics Si us plau, doneu els vostres comentaris comentant a la secció de comentaris de sota. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal de la regla del divisor de tensió?
