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 slučajUredi

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.

PrimeriUredi

 
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 RCUredi

 
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 razdelnikUredi

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 razdelnikUredi

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 učitavanjaUredi

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.

PrimeneUredi

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.

LiteraturaUredi

ReferenceUredi

  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. http://music.columbia.edu/~douglas/classes/microcontrollers/part3.html

Vidi jošUredi