Divisor de voltaje

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Divisor de voltaje : un dispositivo en el que el voltaje de entrada y salida están conectados por un coeficiente de transferencia :. [una] $U_{en}$ $U_{fuera}$ $0 \leqslant a \leqslant 1$ $U_{salida}=a\cdot U_{entrada}$

El divisor de voltaje se puede representar como dos secciones consecutivas del circuito, llamadas hombros , cuya suma de voltajes es igual al voltaje de entrada. El hombro entre el potencial cero y el punto medio se llama inferior (el voltaje de salida del divisor generalmente se elimina), y el otro se llama superior [2] . Hay divisores de tensión lineales y no lineales. En lineal, el voltaje de salida varía linealmente dependiendo de la entrada. Dichos divisores se utilizan para establecer potenciales y voltajes operativos en varios puntos de los circuitos electrónicos. En divisores no lineales, el voltaje de salida depende del coeficiente de forma no lineal. Los divisores de voltaje no lineales se utilizan en potenciómetros funcionales $a$ . [1] La resistencia puede ser tanto activa como reactiva , así como completamente no lineal, como, por ejemplo, en un estabilizador de voltaje paramétrico .

Divisor de voltaje resistivo

El divisor de voltaje resistivo más simple consta de dos resistencias conectadas en serie y conectadas a una fuente de voltaje . Como las resistencias están conectadas en serie, la corriente a través de ellas será la misma de acuerdo con la primera regla de Kirchhoff . La caída de tensión en cada resistencia, según la ley de Ohm, será proporcional a la resistencia (la corriente, como se estableció anteriormente, es la misma): $R_{1}$ $R_{2}$ $tu$

$\U=IR$ .

Para cada resistencia tenemos: Sumando las expresiones, obtenemos:
$\left\{{\begin{array}{ll}U_{1}=IR_{1}\\U_{2}=IR_{2}.\end{array}}\right.$

$U_{1}+U_{2}=I(R_{1}+R_{2}).$

Más lejos:

$I={\frac {U_{1}+U_{2}}{R_{1}+R_{2}}}={\frac {U}{R_{1}+R_{2}}} .$

Por lo tanto:

$\left\{{\begin{matriz}{ll}U_{1}=IR_{1}=U{\frac {R_{1}}{R_{1}+R_{2}}}\\ U_{2}=IR_{2}=U{\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}.\end{matriz}}\right.$

Cabe señalar que la resistencia de carga del divisor de tensión debe ser mucho mayor que la resistencia del propio divisor, por lo que en los cálculos se podría despreciar esta resistencia, conectada en paralelo. Para seleccionar valores de resistencia específicos en la práctica, por regla general, basta con seguir el siguiente algoritmo : $R_{2}$

1. Determinar el valor de corriente del divisor operando con la carga desconectada. Esta corriente debe ser significativamente mayor que la corriente consumida por la carga (generalmente se acepta un exceso de 10 veces en magnitud), pero, sin embargo, la corriente especificada no debe crear una carga excesiva en la fuente de voltaje . $tu$

2. Con base en la magnitud de la corriente, según la ley de Ohm , se determina el valor de la resistencia total . $R=R_1+R_2$

3. Seleccione valores de resistencia específicos del rango estándar , cuya relación de valores esté cerca de la relación de voltaje requerida, y la suma de los valores esté cerca de la resistencia calculada . $R$

Al calcular un divisor real, es necesario tener en cuenta el coeficiente de temperatura de la resistencia , las tolerancias para los valores de resistencia nominal , el rango de cambios de voltaje de entrada y posibles cambios en las propiedades de carga del divisor, así como la potencia máxima disipada de las resistencias: debe exceder la potencia asignada a ellas.

Aplicación

El divisor de voltaje es esencial en el diseño de circuitos. Como divisor de voltaje reactivo, como ejemplo, se puede citar el filtro eléctrico más simple, y como un estabilizador de voltaje paramétrico no lineal .

Los divisores de voltaje se han utilizado como un dispositivo de almacenamiento electromecánico en AVM . En tales dispositivos, los valores almacenados corresponden a los ángulos de rotación de los reóstatos. Dichos dispositivos pueden almacenar información indefinidamente. [una]

Circuitos de realimentación en amplificadores

Con la ayuda de un divisor de voltaje resistivo en el circuito de retroalimentación, se establece la ganancia de la cascada en el amplificador operacional .

Los filtros eléctricos más simples

Los circuitos RC , LC, RL , que son ejemplos de los filtros eléctricos más sencillos, pueden considerarse como divisores de tensión dependientes de la frecuencia en los que se utilizan elementos reactivos en los brazos correspondientes.

Amplificador de voltaje

Se puede usar un divisor de voltaje para amplificar el voltaje de entrada; esto es posible si , a es negativo, por ejemplo, como en la sección de la característica de voltaje de corriente de un diodo de túnel . $|R_2| \geqslant |R_1|$ $R_{1}$

Regulador de voltaje paramétrico

Se puede usar un divisor de voltaje para estabilizar el voltaje de entrada; esto es posible si se usa un diodo zener como el brazo inferior del divisor .

Limitaciones en el uso de divisores de tensión resistivos

Para garantizar una precisión aceptable del divisor, se requiere diseñarlo de tal manera que la cantidad de corriente que fluye a través de los circuitos del divisor sea al menos 10 veces mayor que la corriente que fluye a través de la carga. Aumentar esta relación a ×100, ×1000 y más, en igualdad de condiciones, aumenta proporcionalmente la precisión del divisor. De la misma manera, en términos generales, los valores de la resistencia del divisor y la carga deben estar relacionados. Es fácil ver que el modo de operación ideal (desde el punto de vista de la eficiencia ) del divisor es el llamado modo. en ralentí, es decir modo de operación con una carga desconectada, cuando sus propiedades pueden despreciarse. Un aumento en la corriente de carga conduce a una caída significativa en la eficiencia del divisor, debido al hecho de que una parte significativa de la energía se gasta en calentar las resistencias del divisor. Es por eso que un divisor de voltaje resistivo no se puede usar para conectar dispositivos eléctricos potentes: máquinas eléctricas, elementos de calefacción. Para resolver este problema, se utilizan otras soluciones de circuito, en particular , se utilizan estabilizadores de voltaje . Si no se requiere alta potencia, pero se requiere una precisión excepcionalmente alta para mantener el valor del voltaje de salida, entonces se utilizan una variedad de fuentes de voltaje de referencia .

Documentación técnico-normativa

GOST 11282-93 (IEC 524-75): divisores de voltaje de CC resistivos

Véase también

divisor actual

Notas

↑ 1 2 3 Dictionary of Cybernetics / Editado por el académico V. S. Mikhalevich . - 2do. - Kyiv: Edición principal de la Enciclopedia soviética ucraniana que lleva el nombre de M. P. Bazhan, 1989. - 751 p. - (C48). — 50.000 copias. - ISBN 5-88500-008-5 .
↑ En algunos casos, es posible construir un divisor de voltaje de acuerdo con un esquema simplificado, cuando solo el brazo superior del divisor está explícitamente presente y la resistencia de la carga misma se usa como brazo inferior.

Enlaces

Divisor de voltaje // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M. : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
Divisor de voltaje en resistencias. Fórmula de cálculo, calculadora en línea
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