Làm thế nào để chọn giá trị của điện trở trong bộ chia điện áp?

Tôi hiểu rằng điện áp đầu ra được xác định bởi tỷ lệ giữa hai giá trị điện trở và nếu cả hai điện trở giống nhau thì điện áp đầu ra sẽ hoàn toàn giống nhau cho tất cả; nhưng cơ sở của việc chọn các giá trị điện trở là gì? có bất kỳ nhu cầu xem xét dòng điện đầu ra để chọn giá trị điện trở.

Điểm chính là hiện tại.

Hãy xem mạch này . Di con trỏ chuột lên biểu tượng mặt đất và bạn sẽ thấy hiện tại là 25 mA. Bây giờ hãy xem này mạch và bạn sẽ thấy rằng sản lượng hiện nay là .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Bây giờ hãy xem cách các mạch hoạt động dưới tải. Đây là mạch đầu tiên có tải. Như bạn có thể thấy, là một dòng điện 2,38 mA đi qua điện trở tải bên phải và điện áp trên nó không còn là 2,5 V dự kiến ​​mà thay vào đó là 2,38 V (vì hai điện trở dưới cùng song song). Nếu chúng ta hãy xem mạch thứ hai ở đây, chúng ta sẽ thấy rằng bây giờ điện trở trên giảm xuống khoảng 5 V trong khi hai điện trở dưới có điện áp 4,99 mV. Đó là bởi vì tỷ lệ điện trở đã được thay đổi ở đây. Vì hai điện trở dưới cùng song song và chúng ta có một điện trở có điện trở lớn hơn đáng kể so với cái kia, nên điện trở kết hợp của chúng không đáng kể so với điện trở của chỉ điện trở dưới cùng bên phải (bạn có thể kiểm tra xem sử dụng công thức điện trở song song). Vì vậy, bây giờ đầu ra điện áp khác biệt đáng kể so với 2,5 V chúng ta nhận được trong trường hợp không có tải.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét tình huống ngược lại: Hai điện trở nhỏ trong bộ chia điện áp và một lớn như tải ở đây . Một lần nữa điện trở kết hợp của hai điện trở thấp hơn nhỏ hơn điện trở của điện trở nhỏ hơn của hai điện trở. Tuy nhiên, trong trường hợp này, điều này không ảnh hưởng lớn đến điện áp mà tải. Nó vẫn có điện áp 2,5 V và mọi thứ đều ổn cho đến nay.

Vì vậy, vấn đề là khi xác định điện trở của các điện trở, chúng ta nên tính đến điện trở đầu vào của tải và hai điện trở chia điện áp nên càng nhỏ càng tốt.

Mặt khác, hãy so sánh dòng điện đi qua dải phân cách trong mạch với các điện trở lớn trên dải phân cách và mạch điện trở với các điện trở nhỏ trên dải phân cách . Như bạn có thể thấy, các điện trở lớn có dòng điện chỉ đi qua chúng và các điện trở nhỏ có dòng điện 25 mA. Vấn đề ở đây là dòng điện bị lãng phí bởi bộ chia điện áp và nếu đây là một phần của thiết bị hoạt động bằng pin, nó sẽ có tác động tiêu cực đến tuổi thọ pin. Vì vậy, các điện trở nên càng lớn càng tốt để giảm dòng điện lãng phí.$2.5 \mbox{ }\mu A$

Điều này cho chúng ta hai yêu cầu ngược nhau là có điện trở càng nhỏ càng tốt để điều chỉnh điện áp tốt hơn ở đầu ra và điện trở càng lớn càng tốt để có dòng điện nhỏ nhất có thể. Vì vậy, để có được giá trị chính xác, chúng ta nên xem điện áp nào chúng ta cần trên tải, mức độ chính xác cần thiết và có được điện trở đầu vào của tải và dựa trên tính toán kích thước của các điện trở mà chúng ta cần để có tải có thể chấp nhận được Vôn. Sau đó, chúng ta cần thử nghiệm với các giá trị điện trở chia điện áp cao hơn và xem điện áp sẽ bị ảnh hưởng bởi chúng như thế nào và tìm điểm mà chúng ta không thể có sự thay đổi điện áp lớn hơn tùy thuộc vào điện trở đầu vào. Tại thời điểm đó, chúng tôi (nói chung) có sự lựa chọn tốt về điện trở chia điện áp.

Một điểm khác cần được xem xét là đánh giá sức mạnh của các điện trở. Điều này có lợi cho các điện trở có điện trở lớn hơn vì các điện trở có điện trở thấp hơn sẽ tiêu tán nhiều năng lượng hơn và nóng lên nhiều hơn. Điều đó có nghĩa là chúng sẽ cần phải lớn hơn (và thường đắt hơn) so với điện trở có điện trở lớn hơn.

Trong thực tế, một khi bạn thực hiện một số bộ chia điện áp, bạn sẽ thấy một vài giá trị phổ biến cho các điện trở bộ chia điện áp. Nhiều người chỉ chọn một trong số họ và không bận tâm quá nhiều đến tính toán, trừ khi có vấn đề với lựa chọn đó. Ví dụ: đối với tải nhỏ hơn, bạn có thể chọn điện trở trong phạm vi trong khi đối với tải lớn hơn, bạn có thể sử dụng hoặc thậm chí Điện trở , nếu bạn Có đủ hiện tại để dự phòng.$100 \mbox{ } k \Omega$$10 \mbox{ } k \Omega$$1 \mbox{ } k \Omega$

Một bộ chia điện áp tự nó là vô dụng. Bộ chia cần cho đầu ra của nó vào một cái gì đó. Đôi khi, một cái gì đó là sự điều chỉnh sai lệch trên mạch op-amp, hoặc đôi khi là điện áp phản hồi trên bộ điều chỉnh điện áp. Có hàng ngàn thứ mà một bộ chia có thể được cho ăn.

Dù bộ chia đang cho ăn, nó sẽ có hiệu lực. Đôi khi nó được gọi là "dòng điện đầu vào". Những lần khác, nó không thực sự được chỉ định hoặc được biết đến. Đôi khi dòng điện đang chảy "ra khỏi" dải phân cách và đôi khi nó chảy "vào" dải phân cách. Dòng điện này có thể làm rối loạn độ chính xác của bộ chia vì dòng điện sẽ chạy qua một điện trở nhiều hơn điện trở kia. Càng có nhiều dòng điện đầu vào, độ chính xác của bộ chia sẽ càng được thực hiện.

Đây là một quy tắc rất thô sơ: Dòng điện chạy qua hai điện trở (giả sử không có dòng điện đầu vào) nên lớn hơn 10 đến 1000 lần so với dòng điện đầu vào. Dòng điện càng chạy qua các điện trở này, dòng điện đầu vào sẽ càng ít ảnh hưởng đến mọi thứ.

Vì vậy, bất cứ khi nào bạn có một bộ chia, bạn đang cố gắng cân bằng độ chính xác so với mức tiêu thụ điện năng. Dòng điện cao hơn (điện trở giá trị thấp hơn) sẽ cho bạn độ chính xác tốt hơn với chi phí tiêu thụ điện năng tăng.

Trong nhiều trường hợp, bạn sẽ thấy rằng dòng điện đầu vào quá cao đến mức chính bộ chia điện áp sẽ không hoạt động. Đối với các mạch đó, bạn có thể sử dụng bộ chia cho op-amp được thiết lập dưới dạng "bộ đệm đạt được sự thống nhất". Bằng cách đó, các điện trở có thể có giá trị khá cao và không bị ảnh hưởng bởi dòng điện đầu vào của phần còn lại của mạch.

AndrejaKo và David đã đưa ra câu trả lời tốt, vì vậy không cần phải lặp lại chúng ở đây.

David đề cập đến bộ đệm đạt được sự thống nhất.

Điều này sẽ cho phép bạn vẽ một dòng điện khá cao, ít nhất là vài mA, ngay cả với một dòng điện nhỏ qua dải phân cách. Nó có thể hấp dẫn, đặc biệt là trong các hệ thống chạy bằng pin, nơi mọi mA đều được tính, để chọn giá trị như 1M cho các điện trở. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng hầu hết các opamp cũng có dòng điện đầu vào nhỏ. Trong nhiều ứng dụng, điều này là không đáng kể, nhưng ở 1 A (một giá trị điển hình), các điện trở 1M sẽ gây ra lỗi 0,5V, không phụ thuộc vào điện áp đầu vào. Vì vậy, ở mức 5V, bạn sẽ không nhận được 2,5V ở dải phân cách, nhưng 2.0V. $\Omega$$\mu$$\Omega$

Một opamp đầu vào FET có dòng điện phân cực đầu vào thấp hơn nhiều, thường theo thứ tự pA .

Nếu bộ chia được dự định cung cấp một phần điện áp tín hiệu cho đầu vào ADC, thì có một mối quan tâm khác trong thiết kế: Trong các bộ biến đổi SAR, đối với tốc độ mẫu cố định, có trở kháng bên ngoài tối đa được phép kết nối trên đầu vào ADC; để sạc tụ điện mẫu với điện áp phù hợp trước mẫu tiếp theo. Nếu không, phép đo là vô ích. Trong trường hợp này, trở kháng (điện trở) được hình thành bởi sự song song của hai điện trở chia (Thevenin).

Bạn cần ghi nhớ luật Ohms, E = IR và công suất tiêu tán bằng điện trở là V ^ 2 / R. Vì vậy, điện trở của bạn đối với định luật Ohms sẽ là điện trở trên (R1) và sự kết hợp của các điện trở sẽ được sử dụng trong tính toán để tiêu tán công suất. Bạn có thể thực hiện các tính toán của mình cho R1 dựa trên điều này. Sau đó, bạn có thể tính R2, bằng điện áp đầu vào và đầu ra và giá trị R1 đã chọn của bạn. Cá nhân tôi sử dụng máy tính trực tuyến này để làm cho cuộc sống của tôi dễ dàng hơn.