电压分规:操作和功能

关键的外卖

• 学习基本的电压两脚规,电阻器和电容器

• 讨论与电压分隔器的负载效应的发生,改变了它们的功能

• 典型的使用和应用的电压分规

电子组成的次电流电压分隔器非常有用,至少两个被动元素系列。

电压分隔器电路设计的一个非常重要的方面,因为他们被用在许多应用程序。虽然它通常是第一个概念一个工程师将学习基本的电路类,此电路块开发更先进的设计至关重要。一个强大的基础的理解电压两脚规和加载性能工程师或PCB设计是至关重要的。就让我们一探究竟吧。

分压器的基本知识

用两个电阻分压器可以用于各种各样的应用程序

分压器,也称为潜在的分频器,是一个线性电路块,产生一个输出(是否真实或复杂)的一小部分的输入电压。给定一个特定的输入电压,它是有用的在输出创建一个已知精确的分数,这是特别有用的用于创建电压参考。

然而,当你开始牵引电流的电压分压器,然后等效电阻变化和电压下降,在一个概念称为装载时,我们会讨论。

创建一个与电阻分压器

在最基本的形式,一个分压器由两个被动元素在V的输出_出从它们之间的节点,如上图所示。

当使用电阻、电压降V_出在一个给定的电阻器(R_一个)= V_出= V_在* R_一个/ R_总。换句话说,在上图中,R2 = V的电压降_出因此V_出= V_R2= V_在* R₂/ (R₁+ R₂)。

就像任何被动线性电路元件,一个分压器可以简化成一个等效的等效发电机电压和戴维南阻力。这可以作为另一个分压器的可视化方法行为和加载的影响给出一个清晰的理解。

非线性电压分规

电压可以用分隔器的电阻、电容和电感。在这个图中,我们看到一个分压器由电阻和电容组成一个RC滤波器。

当添加电容或者电感分压器,它的影响变得更加复杂。电容元件可以添加到电压补偿负载电容和隔断来实现所需的频率响应。

电容电压分隔器通常也使用测量高电压。电容电压分规确定基于电容器的电抗网络电压降,这样,不作为直流电压分规。毕竟,电容器块直流,导致没有电流。电容电压分规有多个应用程序,从触摸屏Colpitts振荡器。

从电压源,将电阻和电容串联创建一个一阶低通滤波器RC滤波器(与电容和电阻,创建一个高通滤波器)。作为电容器有着复杂的阻抗,V的比率_出到V_在现在将复杂,导致频率输出。

电感器也有复杂的阻抗,因此也创建频率相关输出当放置在电压分隔器组件。

电压两脚规和加载的效果

当附加电子设备电路时,电路就变成了加载。这可以大大改变电压分规的行为如果不占。

的负载效应是真正理解电压分隔器的关键。当一个相对低阻抗的负载连接,电压分隔器有明显的电流从他们,分解电阻分压器的比率。

这是由于前面讨论的电阻比不再是V_一个= V_在* R_一个/ R_总而是V_一个= V_在*(右_一个| | R_负载)/ R_总的,修改后的R_总”现在包括R值_一个和R_负载并行的,除了任何其他系列电阻上游。

因此,使用电压分隔器作为电压引用和达到一个稳定的输出电压,电流必须是稳定或负载电流必须一小部分的总电流分配器。使用高阻抗负载(因此少了当前)可以改善负载敏感。减少半分频器的阻抗是另一个可选择的解决方案,但这也增加了被动的静态电流,导致更高的功耗和更多的热能。

如果你预见负载要求高或者脉动电流,最好使用一个电压调节器而不是一个分压器。

分压器应用程序和使用

一个更复杂的使用分压器惠斯通电桥,分隔器放置在平行的两个电压。“G”将零电流通过时惠斯通电桥的两个分支,由这两个电压两脚规,有相同的电压(点b和d)。

电压分隔器有多种用途,从调整的一个信号偏置活跃设备是机器和场效应晶体管等。当进入一个运放(包含一个高阻抗)或其他高阻抗负载,电压两脚规尤其方便,为他们提供一个非常简单的方法,设置所需的电压。

惠斯通桥和万用表都有内置电压分规。以下是基地和场效应晶体管盖茨有相对高的输入阻抗,和出于这个原因,不画太多的电流。使用一个分压器修复基地/门可以允许在指定的电压偏压晶体管。

传感器测量

使用一个分压器,微控制器可以测量传感器电阻。未知传感器电阻放置在与一个已知的电阻系列,形成了一个分压器。然后单片机可以应用一个已知电压分压器和单片机的ADC与传感器和电阻之间的中心节点。这种方法通常用来测量温度使用热敏电阻等热敏电阻和电阻温度探测器(高压)。

三个输入电位器可以用作电压分规。他们是有用的收音机和其他设备模拟旋钮。电位计的轴旋转时,中心抽头雨刷沿着电阻,产生阻力的增加或减少,相应的轴的角度。如果一个稳定的电压电位计的一端,另,ADC和雨刷,旋钮的角度可以计算。

高电压测量

分压器可以用来缩小一个特别是高压一小部分,然后由电压表测量。高电压用于功率V_在分频器的输出按比例缩小米的范围内。有高压电阻分压器调查旨在衡量一些几百千伏电压。

然而,在这些设计中,使用特定的高压电阻,因为他们必须能够处理高电压和电流温度系数匹配提供准确的结果。电容分压器探针也用于数百毫伏的电压,当热释放与电阻有时会太多。

信号电平变化

电压分隔器可以用来调整信号的水平,尤其是数字。例如,水平转移从一个常见的5 v高3.3 v数字信号的数字信号。分压器,原油电平位移器可以创建允许逻辑电路工作在5 v接口与运行在3.3 v。没有这个水平转移,提供一个3.3 v逻辑控制器具有高5 v会导致永久性损坏的电路。使用电阻配置,V_出/ V_在= 3.3/5 = R_一个/ R_总可以允许5 v-logic电路接口与3.3 v。然而,这是可能的,5 v的电源阻抗信号应该在3.3 v低,必须高输入阻抗。另外,如果输入阻抗电容元件,使用一个完全电阻分压器将无意中创建一个RC滤波器,它可以限制数据速率。与顶部添加一个电容器串联电阻(使双腿的分压器电容和电阻)可以帮助克服这个问题。

在集成电路电压分规

抽样的(理想情况下)固定电压:

555定时器的原理图是机器做的。分压器用绿色突出显示。

许多常见的集成电路使用电压分规。也许最受欢迎的集成电路,555定时器,分压器。上面的图片是555定时器的内部示意图是机器的版本。用绿色突出显示的部分是与三个相同的电阻分压器(5 kΩ双计时器、CMOS 100 kΩ或更高),创建一个电压比较器参考。当控制销不是驱动,分频器创建了两个引用,⅓和VCC⅔。与控制驱动,上面的引用而不是V_控制和较低的参考V_控制/ 2。

使用电压两脚规在LM7805电压调节器的输出和其他监管机构利用反馈。使用一个分压器,输出电压的一小部分是“采样”系列通过元素然后输入误差信号放大器。这部分电压取样然后与参考电压,误差放大器然后通信通道元件来提高或降低输出电压因此,创建一个封闭的反馈回路。类似的概念用于LM317和LM2576等其他电压调节器。

理解电压两脚规和利用他们在你的设计是一种有价值的技能。节奏的PCB设计和布局工具可以帮助发展你的原理图和PCB布局设计。