User:U4korn/Напонски разделник

У електроника или ЕЕТ, Напонски разделник (такође познат и као потенцијални разделник) је линеарно коло који производи излаз напон (V_out) да је део његовог улазног напона (V_in). Напонски разделник се односи на поделу напона међу компоненте за одвајање. Пример напона разделника се састоји од два отпорника у серије или потенциометра. Обично се користи за креирање референтног напона, или да је ниски напон сигнала пропорционалан напону који се мери, и такође се могу користити као сигнал Пригушник на ниским фреквенцијама. За једносмерну струју и релативно ниских фреквенција, Напонски разделник може бити довољно прецизан ако су само отпорника, где се фреквентни одговор тражи преко широког опсега, (као што је у осцилоскоп сонде), Напонски разделник може имати капацитивни елемент додат да омогући компензацију за капацитивност оптерећења. У пренос електричне енергије, капацитивни напонски разделник се користи за мерење високог напона.

Општи случај

Напонски разделник наведен на терен је створена спајањем два електрична импеданса у серији, као што је приказано на слици 1. Улазни напон се примењује преко серије импеданси Z₁ and Z₂ и излазни напон је преко Z₂. Z₁ and Z₂ може да се састоји од било које комбинације елемената, као што су отпорник, индуктор и кондензатор. Примена Омов закону, однос између улазног напона, V_in и излазног напона, V_out, могу се наћи:

V_{\mathrm {out} }={\frac {Z_{2}}{Z_{1}+Z_{2}}}\cdot V_{\mathrm {in} }

Доказ: :

V_{\mathrm {in} }=I\cdot (Z_{1}+Z_{2})

V_{\mathrm {out} }=I\cdot Z_{2}

I={\frac {V_{\mathrm {in} }}{Z_{1}+Z_{2}}}

V_{\mathrm {out} }=V_{\mathrm {in} }\cdot {\frac {Z_{2}}{Z_{1}+Z_{2}}}

Функција преноса (такође познат као Преграда за 'напонског односа') овог кола је једноставно:

H={\frac {V_{out}}{V_{in}}}={\frac {Z_{2}}{Z_{1}+Z_{2}}}

У принципу ова функција преноса је комплексих, рационална функција од фреквенција.

Примери

Ресистиве дивидер === ===

Слика 2: Једноставан отпорни напонски разделник

Отпорни разделник је случај где су обе импедансе, Z₁ and Z₂, су чисти отпорници (слика 2). Заменом Z₁ = R₁ and Z₂ = R₂ у претходном изразу даје:

V_{\mathrm {out} }={\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}\cdot V_{\mathrm {in} }

Ако R₁ = R₂ онда

V_{\mathrm {out} }={\frac {1}{2}}\cdot V_{\mathrm {in} }

Ако V_out=6V and V_in=9V (оба најчешће користе напон), онда:

{\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}={\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}={\frac {6}{9}}={\frac {2}{3}}

и решавањем користећи алгебре, R₂ мора бити двоструко вредност R₁. Да бисте решили за R1:

<матх>

R_{1}={\frac {R_{2}\cdot V_{\mathrm {in} }}{V_{\mathrm {out} }}}-R_{2}

Да бисте решили за R2:

R_{2}={\frac {R_{1}}{({{\frac {V_{\mathrm {in} }}{V_{\mathrm {out} }}}-1})}}

Сваки однос V_out/V_in веће од 1 није могуће. То је, користећи отпорнике камоли то није могуће или обрнути напона или повећавају V_out преко V_in.

Ниско-пролазни филтер РЦ

Фигура 3: Отпорник / кондензатор напонског разделника

Узмите у обзир разделник који се састоји од отпорника и кондензатора као што је приказано на слици 3. Поредећи са општим случајем, видимо Z₁ = R and Z₂ је импеданса кондензатора, дао

Z_{2}=-jX_{\mathrm {C} }={\frac {1}{j\omega C}}

\ ,

Где је X_C реактансе од кондензатора, C је капацитивност од кондензатора, ј је [[имагинарног јединица] ], а ω (Омега) је радијан фреквенција од улазног напона. Овај разделник ће онда имати однос напона:

{V_{\mathrm {out} } \over V_{\mathrm {in} }}={Z_{\mathrm {2} } \over Z_{\mathrm {1} }+Z_{\mathrm {2} }}={{1 \over j\omega C} \over {1 \over j\omega C}+R}={1 \over 1+j\omega \ RC}

.

Производ τ (tau) = RC се зове временска константа кола. Однос затим зависи од фреквенције, у овом случају опадања као фреквенција повећава. Ово коло је, у ствари, основни (првог реда) Нископролазни филтер. Однос садржи имагинарни број, а заправо садржи и амплитуду и фазна информационог филтера. Да бисте издвојили само амплитуде однос, израчунати на магнитуда од односа, то је:

\left|{\frac {V_{\mathrm {out} }}{V_{\mathrm {in} }}}\right|={\frac {1}{\sqrt {1+(\omega RC)^{2}}}}\ .

Индуктивни разделник

Индуктивни Стаклене разделник AC улаз према индуктивности: $V_{out}=V_{in}\cdot {\frac {L_{2}}{L_{1}+L_{2}}}$ Једначина је за не-интеракцију индуктора, узајамна индуктивност (као у аутотрансформаторu) ће изменити резултате. Индуктивни Стаклене поделити ДЦ улаз према отпорности елемената као за ресистиве делитеља изнад.

Капацитивни разделник

Капацитивни разделник не пролази ДЦ улаз. За АЦ улаз једноставна једначина је капацитивна: $V_{out}=V_{in}\cdot {\frac {C_{1}}{C_{1}+C_{2}}}$ Било која струја цурења у цапацтиве елементима захтева употребу генерализованог израза са две импедансе. Избором паралелног R и C елемената у одговарајућим пропорцијама, иста подела однос може да се одржава преко корисног распон фреквенција. Ово се принцип примењује у плаћеним осцилоскопским сондама за повећање пропусног опсега мерења.

Ефекат учитавања

Излазни напон од напона разделник није фиксна већ варира у зависности од оптерећења. Да бисте добили разумно стабилан излазни напон излазна струја треба да буде мали део улазне струје. Мана овога је да је већина улазне струје се губи у облику топлоте у делитеља. Алтернатива је да користите регулатор напона.

Апликације

Напона Разделници се користе за подешавање нивоа сигнала, пристрасности активних уређаја појачалима, и за мерење напона. Вхеатстоне мост и мултиметар оба укључују напона преграде.Потенциометар се користи као променљиве напона разделник у контроли запремине радио. Напона Разделници се такође може користити да би микроконтролер за мерење отпорност сензора .^[1]Сензор је повезао у напона разделник поред познатог отпорника, а познато улазни напон је дат, а излазни напон се мери, а затим се користи за одређивање отпор сензора.

Референце

^ http://music.columbia.edu/~douglas/classes/microcontrollers/part3.html. Retrieved 29 October 2013. {{cite web}}: Missing or empty |title= (help)

Даље читање

Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press.

Погледајте такође

Струјни разделник

Спољашње везе

[1] ttp://music.columbia.edu/~douglas/classes/microcontrollers/part3.html. Retrieved 29 October 2013. {{cite web}}: Missing or empty |title= (help)

[1]