Bộ chia điện áp cho điện trở, tụ điện và cuộn cảm

Để có được giá trị điện áp cố định bằng một phần của giá trị ban đầu, các bộ chia điện áp được sử dụng trong các mạch điện. Bộ chia điện áp có thể bao gồm hai hoặc nhiều phần tử, có thể là điện trở hoặc phản ứng (tụ điện hoặc cuộn cảm).

Bộ chia điện áp - sự kết hợp của các điện trở, được sử dụng để phân chia điện áp đầu vào thành các phần.

Ở dạng đơn giản nhất, bộ chia điện áp được biểu diễn bằng một cặp các phần của mạch điện được nối tiếp với nhau, được gọi là vai của bộ chia. Phần trên là phần nằm giữa điểm điện áp dương và điểm kết nối được chọn của các phần và phần dưới là phần nằm giữa điểm kết nối (điểm được chọn, điểm 0) và dây chung.

Bộ chia điện áp

Tất nhiên, bộ chia điện áp có thể được sử dụng cả trong các mạch điện một chiều và trong các mạch điện xoay chiều. Bộ chia điện trở phù hợp cho cả hai mạch, nhưng chúng chỉ được sử dụng trong các mạch điện áp thấp. Để cấp nguồn cho các thiết bị, các bộ chia điện áp trên các điện trở không được sử dụng.

Ở dạng đơn giản nhất, bộ chia điện áp chỉ bao gồm cặp điện trởkết nối theo chuỗi. Điện áp chia được cung cấp cho bộ chia, do đó, một phần nhất định của điện áp này, tỷ lệ với giá trị của điện trở, giảm trên mỗi điện trở. Tổng điện áp rơi ở đây bằng với điện áp cung cấp cho bộ chia.

Theo định luật Ohm cho một phần của mạch điện, trên mỗi điện trở, điện áp rơi sẽ tỷ lệ thuận với dòng điện và giá trị điện trở của điện trở. Và theo quy tắc đầu tiên của Kirchhoff, dòng điện qua mạch này sẽ giống nhau ở mọi nơi. Vì vậy, đối với mỗi điện trở sẽ có giảm điện áp:

Và điện áp ở hai đầu mạch sẽ bằng:

Và dòng điện trong mạch chia sẽ là:

Bây giờ, nếu chúng ta thay thế biểu thức cho dòng điện thành các công thức giảm điện áp trên các điện trở, chúng ta có được các công thức tìm giá trị điện áp trên mỗi điện trở của bộ chia:

Chọn các giá trị của điện trở R1 và R2, bạn có thể chọn bất kỳ phần nào của toàn bộ điện áp đầu vào. Trong trường hợp khi điện áp cần được chia thành nhiều phần, một số điện trở được kết nối nối tiếp với nguồn điện áp.

Sử dụng một bộ chia điện áp trên các điện trở cho các mục đích khác nhau, điều quan trọng là phải hiểu rằng tải được gắn vào một trong các nhánh của bộ chia, cho dù đó là một thiết bị đo hay một thứ gì khác, phải có điện trở riêng lớn hơn nhiều so với tổng trở của các điện trở tạo thành bộ chia. Mặt khác, chính điện trở tải phải được tính đến trong các tính toán, được coi là song song với điện trở vai, là một phần của dải phân cách.

Ví dụ: có một nguồn điện áp DC 5 volt, cần phải chọn các điện trở cho nó cho một bộ chia điện áp để loại bỏ tín hiệu đo 2 volt khỏi bộ chia. Công suất cho phép tiêu tán trên dải phân cách không được vượt quá 0,02 watt.

Giải pháp: Đặt công suất tối đa tiêu tan bởi dải phân cách là 0,02 W, khi đó chúng ta sẽ tìm thấy tổng trở tối thiểu của dải phân cách ở mức 5 volt so với định luật Ohm, nó sẽ trở thành 1250 Ohms. Đặt 1,47 kOhm là tổng trở của bộ chia được chúng tôi chọn, sau đó 2 volt sẽ giảm ở mức 588 ohms. Chúng tôi chọn một điện trở không đổi ở 470 ohms và một biến ở 1 kOhm. Đặt điện trở thay đổi thành 588 ohms.

Bộ chia điện áp trên điện trở được sử dụng rộng rãi ngày nay trong các mạch điện tử.Trong các sơ đồ này, các giá trị của điện trở cho các bộ chia được chọn dựa trên các tham số của các phần tử hoạt động của mạch. Như một quy luật, các bộ chia nằm trong các mạch đo của các mạch, trong các mạch phản hồi của các bộ biến đổi điện áp, v.v ... Điểm trừ của các giải pháp đó là các điện trở tự tiêu tan năng lượng dưới dạng nhiệt, tuy nhiên, sự nhanh chóng chỉ ra những tổn thất năng lượng nhỏ này.

Tụ điện áp

Trong các mạch điện xoay chiều, trong các mạch điện áp cao, các bộ chia điện áp được sử dụng trên các tụ điện. Nó sử dụng bản chất phản ứng của điện trở tụ trong mạch điện xoay chiều. Độ lớn của điện kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều phụ thuộc vào điện dung của tụ điện và vào tần số điện áp. Đây là công thức để tìm ra sự kháng cự này:

Công thức chỉ ra rằng công suất điện của tụ điện càng cao - điện trở phản kháng (điện dung) càng thấp và tần số càng cao - điện kháng càng thấp. Các bộ chia như vậy được sử dụng trong các mạch đo của mạch điện xoay chiều, điện áp rơi trên vai được coi là tương tự như trường hợp có điện trở hoạt động không đổi (điện trở, xem ở trên).

Ưu điểm của các tụ điện được sử dụng trong các bộ chia là sự tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt là tối thiểu, và chỉ phụ thuộc vào chất lượng của chất điện môi.

Bộ chia điện áp

Bộ chia điện áp cảm ứng là một loại bộ chia khác được sử dụng để đo các thiết bị điện tử của dòng điện xoay chiều, đặc biệt là trong các mạch điện áp thấp hoạt động ở tần số cao. Điện trở của các cuộn dây cho dòng điện xoay chiều tần số cao chủ yếu là phản ứng (quy nạp) trong tự nhiên, nó được tìm thấy theo công thức:

Công thức chỉ ra rằng độ tự cảm càng cao và tần số càng cao thì điện trở cuộn dây với dòng điện xoay chiều càng cao. Điều quan trọng là phải hiểu rằng dây cuộn có điện trở hoạt động, do đó công suất tiêu tán dưới dạng nhiệt, đặc trưng của bộ chia trên cuộn cảm, cao hơn nhiều so với bộ chia trên tụ điện.

Trong điện tử nghiệp dư, bộ chia điện áp thường được sử dụng. khi kết nối cảm biến analog với các mô-đun Arduino.