Làm thế nào chính xác làm một bộ chia điện áp loạt làm việc?

10

Tôi xin lỗi nếu điều này dẫn đến việc thiếu hiểu biết cơ bản về dòng điện, điều mà có lẽ nó làm. Khi tôi nhìn vào điều này:

Tôi không hiểu tại sao Z2 lại được bổ sung vào Vout - theo như tôi có thể nói hiện tại nên phân nhánh trước khi đến Z2. Liệu hiện tại đi thẳng từ đầu vào mặt đất, và sau đó ràng buộc trở lại và trải ra?

current

— Mã não
nguồn

Hãy suy nghĩ về trường hợp cực đoan khi Z2 = 0 (Vout rút ngắn xuống đất) và bạn có thể thấy Z2 có vấn đề.

— Spehro Pefhany

12

Làm thế nào chính xác làm một bộ chia điện áp loạt làm việc?

Tôi sợ rằng các mạch, như rút ra, được gây nhầm lẫn cho những người chỉ học những điều cơ bản. Mặc dù không rõ ràng, hai trở kháng được kết nối nối tiếp, điều đó có nghĩa là tất cả dòng điện qua đều qua - không có "phân nhánh" trước khi đến . Điều này là rất quan trọng để hiểu phương trình chia điện áp. $Z_1$ $Z_2$ $Z_2$

Hãy vẽ lại mạch để nhấn mạnh kết nối loạt:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Rõ ràng, đây là một mạch kết nối loạt và hiện tại loạt chỉ là

I = \frac{V_{i n}}{R_{1} + R_{2}}

$I = \frac{V_{in}}{R_1 + R_2}$

Theo định luật Ohm, điện áp trên một điện trở là sản phẩm của dòng điện qua và điện trở. Do đó, điện áp trên mỗi điện trở được đưa ra bởi

V_{R 1} = I R_{1} = V_{i n} \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

$V_{R1} = I R_1 = V_{in}\frac{R_1}{R_1 + R_2}$

V_{R 2} = I R_{2} = V_{i n} \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}

$V_{R2} = I R_2 = V_{in}\frac{R_2}{R_1 + R_2}$

Đây là sự phân chia điện áp và kết quả này chủ yếu phụ thuộc vào thực tế là các điện trở được mắc nối tiếp để chúng có dòng điện giống hệt nhau.

$R_2$ $V_{out}$

Và, chúng tôi có thể không vẽ nguồn điện áp đầu vào một cách rõ ràng như trong sơ đồ của bạn.

$R_2$ $R_1$

$R_2$ $R_{EQ}$

R_{E Q} = R_{2} | | R_{L}

$R_{EQ} = R_2 || R_L$

$R_L$

— Alfred Centauri
nguồn

5

Lý luận của bạn là một vấn đề với bộ chia điện áp, nhưng không phải vì lý do bạn tin tưởng.

Nếu chúng ta giả sử rằng mạch kết nối với V _out có trở kháng vô hạn thì tất cả dòng điện từ V _trong dòng chảy qua Z ₁ và do đó Z ₂ . Khi dòng điện chạy qua mỗi điện trở, sự chênh lệch điện áp phát triển trên chúng, tỷ lệ thuận với tỷ lệ điện trở của chúng so với tổng (Định luật Ohm). Thả điện áp này tồn tại cho dù chúng ta đo lường nó hay không, và nó giữ V _ra tại một điện thế nhất định so với mặt đất. Đây là hoạt động cơ bản của một bộ chia điện áp.

Vấn đề bạn gần như chạm vào là V _ra không không có trở kháng vô hạn. Một số hiện không vượt qua khỏi nút vào mạch kết nối, và điều này làm giảm sự sụt giảm điện áp trên Z ₂ . Đây là lý do tại sao các bộ chia điện áp không thể được sử dụng làm bộ điều chỉnh điện áp cho bất cứ điều gì phức tạp hơn FET hoặc diode.

— Ignacio Vazquez-Abrams
nguồn

Một ví dụ điển hình là bộ chia điện áp được sử dụng để phân cực cho bộ khuếch đại bóng bán dẫn. Đây là một ví dụ cổ điển cho một bộ chia điện áp được tải. Đó là thực tế phổ biến để sử dụng một điện trở niveau càng thấp càng tốt (vì điện trở đầu vào của toàn bộ mạch). Lý do là như sau: Tải trọng (trở kháng đầu vào của BJT tại nút cơ sở và đặc biệt là dung sai liên quan) không nên có quá nhiều ảnh hưởng đến tỷ lệ phân chia.

— LvW

@LvW "Sự sụt giảm điện áp này tồn tại dù chúng ta đo hay không" là sai. Theo cơ học lượng tử, bất kỳ trạng thái nào cũng có thể trước khi đo nó. Vì vậy, sẽ có một trạng thái mà điện áp rơi không tồn tại.

— Samul

Samul - bạn không phải là kỹ sư, đúng không?

— LvW

3

Sử dụng phép tương tự nước, hãy tưởng tượng bạn có một ống vòi có đường kính nửa inch được móc vào một cái yếm vòi ở một đầu, đầu kia được đậy nắp, và có một đồng hồ đo áp suất ở ống yếm, một đầu khác ở đầu nắp của ống vòi, và một cái khác ở giữa vòi.

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng yếm vòi được mở ra và thước đo ở ống yếm có giá trị 50 PSI.

Vì đầu kia của ống được đậy nắp, không thể có dòng nước chảy qua vòi, và các đồng hồ đo khác cũng sẽ đọc được 50 PSI.

Tương tự như vậy, nếu tôi kết nối hai điện trở nối tiếp, kết nối một đầu của dây với nguồn điện 50 volt và để đầu kia nổi, các vôn kế được kết nối với đầu cung cấp điện của dây, với đường nối của điện trở và với tất cả các đầu nổi của chuỗi sẽ đọc 50 volt vì không có sự quay trở lại nguồn cung và do đó, không có dòng điện tích qua chuỗi.

Bây giờ, hãy tháo vòi.

Nước sẽ chảy qua nó và vì không có gì giữ nước ở đầu chưa được khai thác, nên thước đo đó sẽ đọc 0 PSI.

Giả sử rằng không có tổn thất nào sau yếm, áp suất tại yếm sẽ ở mức 50 PSI và sau đó, với đầu kia của ống ở 0 PSI, đồng hồ đo áp suất ở giữa ống phải đọc 25 PSI.

Với hai điện trở có giá trị bằng nhau trong chuỗi, sau đó, khi đầu nổi của chuỗi được trả về điện tích cung cấp sẽ chảy qua chuỗi.

Sau đó, giả sử không có sự sụt giảm điện áp ở đầu ra được tải của nguồn cung cấp, vôn kế ở đầu chuỗi đó sẽ đọc 50 volt, một ở đầu trở lại của chuỗi sẽ đọc 0 volt và một ở điểm nối của các điện trở sẽ đọc 25 volt.

— Lĩnh vực EM
nguồn

Ví dụ đẹp.

— James M. Lay

3

Trước hết, bạn phải nhận ra rằng không có sự phục hồi nào xảy ra. Dòng điện do điện áp DC luôn luôn là một chiều và trong mạch bạn đã cho dòng điện từ

V_{i n} \to Z_{1} \to Z_{2} \to G N D

$V_{in} \rightarrow Z_1 \rightarrow Z_2 \rightarrow GND$

$V_{out}$

$V_{out}$ $ground$ $Z_2$

$Z_2$ $Z_{load}$ $Z_2$ $V_{out}$

V_{o u t} = V_{i n} \frac{Z_{2}}{Z_{1} + Z_{2}}

$V_{out} = V_{in} \frac{Z_2}{Z_1 + Z_2}$

$V_{out}$

— Raghunath V
nguồn