Меню

Схема резисторного делителя напряжения

Делитель напряжения на резисторах. Расчет и принцип работы.

Так случается, что нам нужно получить напряжение другой величины, отличное от того, которое мы имеем. Для этой цели может подойти и другой источник питания, потенциометр, трансформатор и др.

В данной статье, я бы хотел рассказать о делите напряжения на резисторах. Это самый простой делитель напряжения из всех. Можно сказать, что классика среди делителей.

Во первых — делитель напряжения, это некое устройство (назовем его общим именем для того, чтобы дать понимание его предназначению), которое состоит из последовательно соединенных элементов, являющихся частью цепи, на выводах которых находится часть напряжения питания. Сумма напряжений на выводах каждого их элементов будет равняться общему напряжению равному источнику питания.

Начнем с самого начала:

Наглядно, как получается делить напряжение можно проследить на следующих рисунках:

Рис.1 - Источник питания с не замкнутой цепью.

На рис.1 видно источник питания постоянного тока, и резистор. Цепь не замкнута, значит по ней не протекает ток.

Так как резистор представляет собой цельный элемент (участок с определенным сопротивлением) без разрывов в цепи, то все приложенное напряжение с одного конца, будет равняться напряжению на другом его конце в виду того, что цепь не замкнута. Напряжение не заметит разницы, что на одном, что на другом конце резистора будет одно и тоже напряжение относительно минуса источника питания, для напряжения резистор просто проводник с неким сопротивлением — цепь же не замкнута, нагрузки для источника нет (зеленый цвет на рис.1).

Теперь давайте соединим нижний вывод резистора с минусом источника питания, получим следующую картину:

Рис.2 - замкнутая цепь с источником питания и резистором по которой протекает ток.

Замкнув цепь с минусом источника питания, мы дали возможность току от источника питания, пройти через резистор и вернуться к источнику питания. Обратите внимание, что напряжение в цепи, помеченное зеленым цветом, уже не проходит через резистор напрямую, а сосредотачивается главным образом в верхней части. Через резистор уже идет ток (желтые точки).

Резистор, в нашей схеме, создал участок цепи с сопротивлением 10 кОм. Ток, который протекает в нашей цепи, можно рассчитать по закону Ома:

Подставив значения получим:

I = 10 В / 10 кОм = 0,001 А = 1 мА.

Немного пролили свет на то, что происходит в цепи с подключенным резистором.

Но, так как в схемах используют различные электронные компоненты, реализующие ту или иную логику работы, играясь с напряжениями и токами, то теперь давайте все же реализуем делитель на резисторах, как одного из » ведущих игроков» в этой отрасли.

Для этого последовательно добавим еще один резистор в нашу цепь :

Рис.3 - делитель напряжения на 2 резисторах с одинаковым номиналом.

Мы подключили резистор с таким же номиналом сопротивления, как и предыдущий резистор.

Резистор подобрали одинаковый, для того, чтобы было проще и наглядней видеть, что происходит с напряжением и проследить зависимости.

Так как номиналы резисторов имеют одинаковое значение, то общее сопротивление цепи, состоящей из двух резисторов соединенных последовательно будет уже 20 кОм = 20000 Ом, так как при последовательном соединении резисторов сопротивление складываются. Сопротивление в 2 раза стало больше, значит ток, стал в два раза меньше, проверим это утверждение по формуле закона Ома:

I = U / R = 10 / 20 = 0,0005 А или 0,5 мА (ток с одним был 1 мА) значит ток действительно стал в 2 раза меньше.

Для этого мы и рассчитали общий ток в цепи. Берем значение тока, умножаем на значение сопротивления и находим напряжение на выводах второго резистора:

U = R x I = 10 000 Ом x 0.0005А = 5В

Итог, в средней точке у нас напряжение равное 5 В.

Теперь давайте возьмем случай, когда используем разные номиналы резисторов:

Рис.4 - делитель на резисторах с разным номиналом сопротивления

В той же точке, где два резистора соединяются вместе мы будет иметь другое значение напряжения. В примере из рис.4, когда одно сопротивление равно 10 кОм, а второе 7 кОм мы получим напряжение равное примерно 4,12 В.

Рассчитывается значение напряжения точно так же, как и с 10 кОм выше.

На рис.4 случай с двумя резисторами, а теперь давайте усложним еще больше нашу схему и посмотрим, что будет если мы добавим резисторов в цепь:

Рис. 5 - делитель напряжения на примере разного числа резисторов

На рис.5 можно видеть, как распределяется напряжение в разных ветвях цепи и на каждом элементе в отдельности. Все значения напряжения измеряются от минуса, следовательно занчения сопротивлений тоже считаются от минуса к плюсу.

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения 7812 или 7805

На рис.5 делитель состоящий из 4 резисторов по 1 кОм увеличивает свое сопротивление от нижнего к верхнему элементу, так как минус источника тока находится снизу.

Я упомянул слово «ветви» цепи, так как у нас уже 3 ветви и 2 узла. Но это уже совсем другая история, относящаяся к графам и затрагивающая очень обширную тему.

Важно понять суть происходящего, а она заключается в том, что у имея на руках источник питания постоянного тока, мы можем используя делитель напряжения на резисторах и получить нужную нам величину напряжения пользуясь лишь законом Ома.

Алгоритм очень прост

Для реализации делителя напряжения на сопротивлениях нужно сделать следующие шаги:

  1. Решить какое напряжение нам необходимо иметь на выходе;
  2. Задаться необходимым значением тока на выходе;
  3. Используя закон Ома найти необходимое значение сопротивлений для заданного тока;

Где и для чего используют делитель напряжения на резисторах описать в рамках той статьи сложно, да и нет необходимости, важно знать, что вся электроника переплетена делителями, как нитями.

Спасибо, что дочитали до конца!

Подписывайте на канал РОБОТИП впереди много интересного!

Источник



Делитель напряжения: схема и расчёт

Для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть используется делитель напряжения (voltage divider). Это схема, строящаяся на основе пары резисторов.

В примере, на вход подаются стандартные 9 В. Но какое напряжение получится на выходе Vout? Или эквивалентный вопрос: какое напряжение покажет вольтметр?

Ток, протекающий через R1 и R2 одинаков пока к выходу Vout ничего не подключено. А суммарное сопротивление пары резисторов при последовательном соединении:

$ R_t = R_1 + R_2 = 900 \unit<Ом data-lazy-src=

В этом случае Vout уже не может быть расчитано лишь на основе значений Vin, R1 и R2: сама нагрузка провоцирует дополнительное падение напряжения (voltage drop). Пусть нагрузкой является нечто, что потребляет ток в 10 мА при предоставленных 5 В. Тогда её сопротивление

$ R_L = \frac<U data-lazy-src=

Как видно, мы потеряли более полутора вольт напряжения из-за подключения нагрузки. И тем ощутимее будут потери, чем больше номинал R2 по отношению к сопротивлению L. Чтобы нивелировать этот эффект мы могли бы использовать в качестве R1 и R2 резисторы, например, в 10 раз меньших номиналов.

Пропорция сохраняется, Vout не меняется:

$ V_<out data-lazy-src=