Razdelnik napona

Naponski razdelnik je pasivno linearno kolo koje daje izlazni napon, koji je deo ulaznog napona.[1] U okviru ovog kola imamo podelu napona između komponenti, gde je izlazni napon uvek manji od ulaznog.[1]

Slika 1: Naponski razdelnik

Razdelnik napona koristi pad napona za stvaranje napona manjeg od izvora napona u određenim tačkama kola.[2] Kolo razdelnika napona najčešće sadrži dva otpornika (ili potenciometra) u rednoj vezi.[1] Vrednosti otpornika zavise od željene vrednosti izlaznog napona i vrednosti ulaznog napona.

Razdelnik napona obično se koristi za dobijanje referentnog napona, a takođe se može koristiti kao prigušnik signala na niskim frekvencijama. U prenosu električne energije, kapacitivni naponski razdelnik se koristi za merenje visokog napona.

Opšti slučaj

uredi

Naponski razdelnik naveden na teren je stvorena spajanjem dva električna impedansa u seriji, kao što je prikazano na slici 1. Ulazni napon se primenjuje preko serije impedansi Z1 and Z2 i izlazni napon je preko Z2. Z1 and Z2 može da se sastoji od bilo koje kombinacije elemenata, kao što su otpornik, induktor i kondenzator. Primena Omov zakonu, odnos između ulaznog napona, Vin i izlaznog napona, Vout, mogu se naći:

 

Dokaz: :

 
 
 
 

Funkcija prenosa (takođe poznat kao Pregrada za 'naponskog odnosa') ovog kola je jednostavno:

 

U principu ova funkcija prenosa je kompleksih, racionalna funkcija od frekvencija.

Primeri

uredi
 
Slika 2: Jednostavan otporni naponski razdelnik

Otporni razdelnik je slučaj gde su obe impedanse, Z1 and Z2, su čisti otpornici (slika 2). Zamenom Z1 = R1 and Z2 = R2 u prethodnom izrazu daje:

 

Ako R1 = R2 onda

 

Ako Vout=6V and Vin=9V (oba najčešće koriste napon), onda:

 

i rešavanjem koristeći algebre, R2 mora biti dvostruko vrednost R1. Da biste rešili za R1:

 

Da biste rešili za R2:

 

Svaki odnos Vout/Vin veće od 1 nije moguće. To je, koristeći otpornike kamoli to nije moguće ili obrnuti napona ili povećavaju Vout preko Vin.

Nisko-frekvencijski filtar RC

uredi
 
Slika 3: Otpornik / kondenzator naponskog razdelnika

Uzmite u obzir razdelnik koji se sastoji od otpornika i kondenzatora kao što je prikazano na slici 3. Poredeći sa opštim slučajem, vidimo Z1 = R and Z2 je impedansa kondenzatora, dao

   

Gde je XC reaktanse od kondenzatora, C je kapacitivnost od kondenzatora, j je imaginarna jedinica, a ω (omega) je ugaona frekvencija od ulaznog napona. Ovaj razdelnik će onda imati odnos napona:

 .

Proizvod τ (tau) = RC se zove vremenska konstanta kola. Odnos zatim zavisi od frekvencije, u ovom slučaju opadanja kao frekvencija povećava. Ovo kolo je, u stvari, osnovni (prvog reda) niskofrekvencijski filter. Odnos sadrži imaginarni broj, a zapravo sadrži i amplitudu i fazna informacionog filtera. Da biste izdvojili samo amplitude odnos, izračunati na magnituda od odnosa, to je:

 

Induktivni razdelnik

uredi

Induktivni Staklene razdelnik AC ulaz prema induktivnosti:   Jednačina je za ne-interakciju induktora, uzajamna induktivnost (kao u autotransformatoru) će izmeniti rezultate. Induktivni Staklene podeliti DC ulaz prema otpornosti elemenata kao za resistive delitelja iznad.

Kapacitivni razdelnik

uredi

Kapacitivni razdelnik ne prolazi DC ulaz. Za AC ulaz jednostavna jednačina je kapacitivna:   Bilo koja struja curenja u capactive elementima zahteva upotrebu generalizovanog izraza sa dve impedanse. Izborom paralelnog R i C elemenata u odgovarajućim proporcijama, ista podela odnos može da se održava preko korisnog raspon frekvencija. Ovo se princip primenjuje u plaćenim osciloskopskim sondama za povećanje propusnog opsega merenja.

Efekat učitavanja

uredi

Izlazni napon od napona razdelnik nije fiksna već varira u zavisnosti od opterećenja. Da biste dobili razumno stabilan izlazni napon izlazna struja treba da bude mali deo ulazne struje. Mana ovoga je da je većina ulazne struje se gubi u obliku toplote u delitelja. Alternativa je da koristite regulator napona.

Primene

uredi

Naponski razdelnici se koriste za podešavanje nivoa signala, pristrasnosti aktivnih uređaja pojačalima, i za merenje napona. Vitstonov most i multimetar oba uključuju razdelnik napona. Potenciometar se koristi kao promenljivi razdelnik napona u kontroli zapremine radio. Naponski razdelnik se takođe može koristiti sa mikrokontrolerom za merenje otpornosti senzora.[3] Senzor se poveže u razdelnik napona pored poznatog otpornika, poznat je ulazni napon, a izlazni napon se meri, a zatim koristi za određivanje otpor senzora.

Literatura

uredi

Reference

uredi
  1. 1,0 1,1 1,2 Koji volt gore-dole
  2. Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 132), Beograd, 2007.
  3. „Archive copy”. Arhivirano iz originala na datum 2014-02-08. Pristupljeno 2020-09-09. 

Vidi još

uredi