Резисторы в основном используются для ограничения тока в цепи, но они также работают для уменьшения входного напряжения. В такой емкости они принимают входное напряжение и делят его на два или более выходных напряжения, пропорциональных сопротивлению. По этой причине резисторы также называют делителями напряжения.
Стратегия
Резистор - это электрический компонент, ток I которого пропорционален напряжению V. Константа пропорциональности - это сопротивление R. Линейный резистор подчиняется закону Ома V = IR.
Резисторы добавляются в цепи последовательно или параллельно. В схемах делителя напряжения они соединены друг с другом последовательно. Резисторы образуют последовательную цепь, когда они размещаются рядом друг с другом. Все они имеют одинаковый ток, но входное напряжение делится между ними в зависимости от значения каждого отдельного сопротивления. Таким образом, схема функционирует как редуктор напряжения, если выходное напряжение используется как вход для другой схемы или устройства.
Чтобы спроектировать делитель напряжения, вы должны иметь представление о величине напряжения, до которого нужно уменьшить источник питания. Как только вы это узнаете, используйте формулу делителя напряжения, чтобы спроектировать соответствующую последовательную цепь.
Формула делителя напряжения
Для последовательной схемы с двумя резисторами Vin = V1 + V2. Общее сопротивление определяется путем непосредственного сложения каждого резистора. Ток I одинаков для каждого из них. Подстановка Vin на закон Ома дает Vin = IR1 + IR2 = I * (R1 + R2). Следовательно, I = Vin / (R1 + R2).
Объединение закона Ома с уравнением для I выше дает Vout = V2 = IR2 = (Vin / (R1 + R2)) _ R2. Следовательно, Vout = R2_Vin / (R1 + R2). Vout - это формула резистора для понижения напряжения, более известная как формула делителя напряжения.
Пример первый
Два резистора включены последовательно, с R1 = 10 Ом и R2 = 100 Ом. Они прикреплены к 1,5-вольтовой батарее. Чтобы найти выходное напряжение, используйте Vout = (100 Ом) (1,5 В) / (10 Ом + 100 Ом) = 1,3 В. Проверьте схему, собрав ее и используя мультиметр для измерения выходного напряжения.
Пример второй
Вам дается 9-вольтовая батарея, и вам нужно, чтобы на выходе было примерно 6 вольт. Предположим, R1 составляет 330 Ом. Используйте уравнение делителя напряжения, чтобы узнать, каким должен быть R2. Используя формулу для Vout, R2 должно быть около 825 Ом. Если не удается найти 825–800 Ом и точность не требуется, замените резистор на 10–20% от необходимого значения.
Советы
Воспользуйтесь онлайн-калькулятором сопротивления, чтобы найти значения резисторов для цепи делителя напряжения. Все резисторы, включенные последовательно друг с другом, имеют одинаковый ток, но делят входное напряжение. Потренируйтесь соединить вместе три или четыре резистора, а затем с помощью мультиметра измерить напряжение на каждом из них.