ตัวแบ่งแรงดันและตัวต้านทานในซีรีย์

อะไรคือความแตกต่างระหว่างการมีตัวแบ่งแรงดันเทียบกับการใช้ตัวต้านทานแบบอนุกรม

ตัวอย่างเช่นฉันมีแรงดันไฟฟ้าอินพุตกับ 12V และตัวต้านทานสองตัวในตัวแบ่งแรงดัน R1 = 10k และ R2 = 10k ดังนั้นแรงดันของฉันจึงแบ่งเป็น 6V สิ่งนี้แตกต่างจากการมีตัวต้านทานหนึ่งตัว (R = 6k, I = 1mA) เป็นอนุกรมหรือไม่

หากคุณดึง 1mA จากวงจรตัวต้านทานตัวต้านทานที่คุณกล่าวถึงมันจะส่งออกหนึ่งโวลต์ (ตัวต้านทานบนจะมี 1.1mA ไหลผ่านมันจึงลดลง 11 โวลต์ของที่ 1.1mA นั้น 0.1mA จะผ่านตัวต้านทานด้านล่างในขณะที่เหลือ 1mA จะเข้าสู่การโหลดของคุณ) ตัวต้านทาน 6K จะลดลง 6 โวลต์จึงป้อน 6 โวลต์เป็นโหลด 100mA

หากกระแสโหลดหรือความต้านทานโหลดเป็นค่าคงที่ที่รู้จักใครสามารถคำนวณความต้านทานแบบอนุกรมซึ่งจะแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่รู้จักให้เป็นแรงดันโหลดที่ทราบค่าต่ำกว่าที่ต้องการ หากไม่ทราบค่าโหลดปัจจุบันหรือความต้านทานอย่างแม่นยำการเบี่ยงเบนจากอุดมคติจะทำให้แรงดันโหลดแตกต่างจากที่ตั้งใจไว้ ยิ่งความแตกต่างระหว่างแรงดันอินพุตและแรงดันโหลดมากเท่าไร

การเพิ่มตัวต้านทานโหลดจะเพิ่มโหลดคงที่ที่รู้จักกันอย่างมีประสิทธิภาพนอกเหนือไปจากตัวแปรที่อาจเกิดขึ้น สมมติว่ามีแหล่งกำเนิด 12 โวลต์และโหลดที่ต้องการคือ 10uA +/- 5uA ที่ 6 โวลต์ หากใครใช้ซีรีย์ตัวต้านทานขนาดสำหรับเคส 10uA (600K) มันจะลดลงเพียง 3V ที่ 5uA (ป้อน 9 โวลต์ให้โหลด) และ 9 โวลต์ที่ 15uA (ป้อน 3 โวลต์ให้โหลด) การเพิ่มตัวต้านทาน 6.06K พร้อมกันกับโหลดจะทำให้กระแสรวมรวมอยู่ที่ประมาณ 1.000mA +/- 0.005mA ซึ่งต้องการตัวต้านทานบนเปลี่ยนเป็น 6K เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโหลดปัจจุบันจะมีผลกับกระแสรวมเพียงประมาณ 0.5% เท่านั้นพวกเขาจะมีผลเฉพาะแรงดันไฟฟ้าตกของตัวต้านทานส่วนบนประมาณ 0.5%

หากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายมีความเสถียรและกระแสไฟขาออกมีขนาดเล็กตัวแบ่งแรงดันอาจเป็นวิธีปฏิบัติในการสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร น่าเสียดายที่ตัวแบ่งแรงดันเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ป้อนผ่านตัวต้านทานที่ต่ำกว่า (และทำให้สิ้นเปลือง) จะต้องมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงที่แน่นอนที่เป็นไปได้ในกระแสโหลด โดยทั่วไปจะไม่มีปัญหาเมื่อกระแสเอาต์พุตอยู่ในลำดับของ picoamps บางครั้งก็ยอมรับได้เมื่อกระแสเอาต์พุตอยู่ในคำสั่งของ microamps และโดยทั่วไปจะไม่สามารถยอมรับได้เมื่อกระแสเอาต์พุตอยู่ในลำดับของแอมป์

ตัวต้านทานเดี่ยวไม่แบ่งแรงดัน
สำหรับแหล่งจ่ายไฟ 12V ในอุดมคติที่มี 6kในซีรีย์คุณจะได้รับ 12V พร้อมอิมพิแดนซ์ 6k (เอาต์พุต) $\Omega$

ศูนย์กลางของสอง 10k ต้านทานในชุดทั่วแหล่งเดียวกันจะให้ 6V กับความต้านทานของ 5k \ ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างระหว่างสิ่งนี้กับแหล่ง 6V ที่มี 5k ในซีรีย์$\Omega$

ถ้าคุณมี 1mA จริงๆแล้วตัวต้านทานเดียวจะทำ 1mA จะไหลเข้าไปในอินพุตของวงจรตามตัวต้านทานและดังนั้นจึงจะมีความต้านทานอินพุตของ 6k (6V / 1mA) ดังนั้นคุณจะต้องมีตัวต้านทานสองตัวหลังจากทั้งหมด: ตัวที่คุณวางและอิมพิแดนซ์อินพุต ในกรณีที่คุณสร้างตัวแบ่งโดยใช้ตัวต้านทาน10kสองจำไว้ว่าความต้านทานอินพุตของวงจรต่อไปนี้ขนานกับตัวต้านทานที่ต่ำกว่า สิ่งใดนอกจากอินพุตความต้านทานสูง (เช่นอินพุตของ opamp) จะลด 6V ที่โหนด$\Omega$
$\Omega$

สิ่งนี้แตกต่างจากอย่างไร

"แตกต่างจาก" ในทางใด?

ความแตกต่างที่ชัดเจนสองอย่างอยู่ในวงจรสมมูลของเอาต์พุต (สมมติว่าคุณหมายความว่าโหนดกลางของตัวแบ่งแรงดันคือเอาต์พุต) และในโหลดที่แสดงกับแรงดันไฟฟ้าอินพุต

เอาท์พุทของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้ามี Thevenin เทียบเท่า 6V พร้อมความต้านทานเอาต์พุต 5K เอาต์พุตของตัวต้านทาน + โหลดปัจจุบัน 1mA = 6V พร้อมอิมพิแดนซ์เอาต์พุต 6K

โหลดของอุปกรณ์จ่ายสำหรับตัวแบ่งแรงดันคือ 0.6mA ผ่านโหลด 20K โหลดบนตัวจ่ายกระแสสำหรับตัวต้านทาน + แหล่งกระแสคือโหลดแหล่งจ่ายกระแส (กระแสคงที่)

ฉันคิดว่ามีความสับสนบางอย่างและความคิดที่ดี ความแตกต่างของคำถามที่ถามอาจจะไม่มีเลยถ้าคุณแค่อยากจะวางโวลต์ 6 โวลต์จาก 12 โวลต์ มันจะขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน อาจประสบความสำเร็จในสถานการณ์ที่ถูกต้อง

ในกรณีตัวแบ่งจุดศูนย์กลางจะเป็น 6 โวลต์หากโหลดที่จุดกึ่งกลางไม่มีกระแสไฟฟ้าและในตัวต้านทานเดียวที่มี 1 mA เอาต์พุตจะเป็น 6 โวลต์หากโหลดมีค่าเท่ากับ 1 mA แต่มันเป็นแอปพลิเคชั่นที่แตกต่างกัน 2 แบบและจะไม่ถูกต้องหากโหลดไม่ได้เป็นอิมพีแดนซ์ไม่สิ้นสุดในกรณีแรกหรือ 6k Ohms ถึง 12 V return (หรือ 1 mA sink ปัจจุบัน) ในกรณีที่สอง

หากคุณกำลังจะใช้ตัวแบ่งแรงดันเพื่อสร้างแรงดันหนึ่งระดับจากอีกระดับคุณสามารถทำได้ด้วยตัวแบ่งแรงดัน แต่คุณต้องรู้ว่าอิมพิแดนซ์ของจุดสิ้นสุดคืออะไรเพื่อให้คุณสามารถคำนวณความสมบูรณ์ได้ แรงดันไฟฟ้าของวงจรและกระแสไหลและหากคุณสามารถรักษาการเลิกจ้างใด ๆ ในฐานะแหล่งกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ สมมติว่าตัวแบ่งในปัญหาเริ่มต้นคือระหว่าง 12 โวลต์แหล่งที่มาและผลตอบแทนและแรงดันไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่ำพอที่จะเพิกเฉยแล้วคำตอบสำหรับคำถามนั้นขึ้นอยู่กับสิ่งที่ความต้านทานของจุดส่งออกเป็นทั้ง 12 โวลต์ หรือผลตอบแทน 12 โวลต์ หากต้องการดูแรงดันที่จุดส่งออกตัวแบ่ง

หากความต้านทานโหลดมีขนาดของคำสั่งมากกว่า 6K ในกรณีส่วนใหญ่คุณสามารถเพิกเฉยได้

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}