エレクトロニクスでは、分圧器のルールは単純で最も重要です 電子回路 、これは大きな電圧を小さな電圧に変更するために使用されます。 i / p電圧と2つの直列抵抗だけを使用して、o / p電圧を取得できます。ここで、出力電圧はi / p電圧の一部です。分圧器の最良の例は、2つの抵抗が直列に接続されていることです。抵抗器のペアにi / p電圧が印加されると、それらの間の接続からo / p電圧が現れます。一般に、これらの分圧器は、電圧の大きさを低減するため、または基準電圧を生成するために使用され、信号減衰器として低周波数でも使用されます。 DCおよび比較的低い周波数の場合、広い範囲で周波数応答が必要な抵抗器のみで構成されていれば、分圧器は適切に最適です。
分圧器のルールとは何ですか？
定義： エレクトロニクスの分野では、分圧器は基本的な回路であり、出力のように入力電圧の一部を生成するために使用されます。この回路は、2つの抵抗を使用して設計できます。それ以外の場合は、電圧源とともに任意の受動部品を使用します。回路内の抵抗は直列に接続できますが、電圧源はこれらの抵抗の両端に接続されます。この回路は分圧器とも呼ばれます。入力電圧は、回路内の2つの抵抗間で送信できるため、電圧の分割が行われます。
分圧器ルールをいつ使用するのですか？
分圧器の規則は、回路を解いて解を単純化するために使用されます。このルールを適用すると、単純な回路を完全に解決することもできます。この分圧器ルールの主な概念は、「電圧は、抵抗に正比例して直列に接続された2つの抵抗の間で分割されます。分圧器には、回路と方程式という2つの重要な部分があります。
異なる分圧器の回路図
分圧器には、一連の2つの抵抗の両端に電圧源が含まれています。以下に示すように、さまざまな方法で描かれたさまざまな電圧回路が表示される場合があります。しかし、これらは 異なる回路 常に同じである必要があります。
分圧器の回路図
上記の異なる分圧回路では、R1抵抗は入力電圧Vinに最も近く、抵抗R2は接地端子に最も近い。抵抗R2の両端の電圧降下は、回路の分圧電圧であるVoutと呼ばれます。
分圧器の計算
2つの抵抗R1とR2を使用して接続された次の回路を考えてみましょう。可変抵抗器が電圧源の間に接続されている場所。以下の回路で、R1は可変端子のすべり接点とマイナス端子の間の抵抗です。 R2は、正極端子とすべり接点の間の抵抗です。これは、2つの抵抗R1とR2が直列であることを意味します。
2つの抵抗を使用した分圧器ルール
オームの法則は、V = IR
上記の式から、次の式が得られます。
V1（t）= R1i（t）……………（I）
V2（t）= R2i（t）……………（II）
キルヒホフの電圧法則を適用する
KVLは、回路内の閉じたパスの周りの電圧の代数和がゼロに等しい場合を示します。
-V（t）+ v1（t）+ v2（t）= 0
V（t）= V1（t）+ v2（t）
したがって、
V（t）= R1i（t）+ R2i（t）= i（t）（R1 + R2）
したがって、
i（t）= v（t）/ R1 + R2……………。 （III）
IおよびII方程式にIIIを代入する
V1（t）= R1（v（t）/ R1 + R2）
V（t）（R1 / R1 + R2）
“ソフトスターターとは ”
V2（t）= R2（v（t）/ R1 + R2）
V（t）（R2 / R1 + R2）
上記の回路は、抵抗に正比例する2つの抵抗間の分圧器を示しています。この分圧器の規則は、3つ以上の抵抗で設計された回路に拡張できます。
3つの抵抗を使用した分圧器ルール
上記の2つの抵抗回路の分圧規則
V1（t）= V（t）R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2（t）= V（t）R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3（t）= V（t）R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4（t）= V（t）R4 / R1 + R2 + R3 + R4
分圧器の式
分圧器の規則式は、上記の回路の3つの値がわかっている場合、それらは入力電圧と2つの抵抗値を受け入れます。次の式を使用して、出力電圧を求めることができます。
Vault = Vin。 R2 / R1 + R2
上記の式は、Vout（o / p電圧）がVin（入力電圧）と2つの抵抗R1とR2の比率に正比例することを示しています。
抵抗分圧器
これは、設計と理解が非常に簡単でシンプルな回路です。パッシブ分圧回路の基本タイプは、直列に接続された2つの抵抗で構築できます。この回路は、分圧器の規則を使用して、すべての直列抵抗の両端の電圧降下を測定します。抵抗分圧回路を以下に示します。
抵抗分割回路では、R1とR2のような2つの抵抗が直列に接続されています。したがって、これらの抵抗器を流れる電流は同じになります。したがって、すべての抵抗膜に電圧降下（I * R）が発生します。
抵抗膜方式
電圧源を使用して、電圧供給がこの回路に適用されます。この回路にKVLとオームの法則を適用することにより、抵抗の両端の電圧降下を測定できます。したがって、回路内の電流の流れは次のように与えられます。
KVLを適用することにより
VS = VR1 + VR2
オームの法則によると
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I（R1 + R2）
I = VS / R1 + R2
オームの法則によれば、直列回路を流れる電流はI = V / Rです。したがって、電流の流れは両方の抵抗器で同じです。これで、回路内のR2抵抗の両端の電圧降下を計算できます。
IR2 = VR2 / R2
Vs /（R1 + R2）
VR2 = Vs（R2 / R1 + R2）
同様に、R1抵抗の両端の電圧降下は次のように計算できます。
IR1 = VR1 / R1
Vs /（R1 + R2）
VR1 = Vs（R1 / R1 + R2）
容量性分圧器
容量性分圧回路は、AC電源と直列に接続されたコンデンサの両端に電圧降下を生成します。通常、これらは、低出力電圧信号を提供するために非常に高い電圧を低減するために使用されます。現在、これらの仕切りは、タッチスクリーンベースのタブレット、モバイル、およびディスプレイデバイスに適用できます。
抵抗性分圧回路とは異なり、容量性分圧器は、コンデンサのリアクタンス（X）を使用してコンデンサ間の電圧分割を計算できるため、正弦波AC電源で動作します。C）これはAC電源の周波数に依存します。
容量性タイプ
容量性リアクタンスの式は次のように導き出すことができます。
Xc = 1 /2πfc
どこ：
Xc =容量性リアクタンス（Ω）
π= 3,142（数値定数）
ƒ=ヘルツで測定された周波数（Hz）
C =ファラッドで測定された静電容量（F）
各コンデンサのリアクタンスは、AC電源の電圧と周波数で測定でき、上記の式に代入して、すべてのコンデンサで同等の電圧降下を得ることができます。容量性分圧回路を以下に示します。
直列に接続されたこれらのコンデンサを使用することにより、電圧源に接続された後のリアクタンスの観点から、すべてのコンデンサのRMS電圧降下を決定できます。
Xc1 = 1 /2πfc1＆Xc2 = 1 /2πfc2
バツCT= XC1+ XC2
VC1= Vs（XC1/ バツCT）
VC2= Vs（XC2/ バツCT）
容量性分周器はDC入力を許可しません。
AC入力の簡単な容量式は次のとおりです。
Vault =（C1 / C1 + C2）.Vin
誘導分圧器
誘導分圧器はコイル間に電圧降下を発生させます。そうでない場合、インダクタはAC電源に直列に接続されます。それはコイルで構成されており、それ以外の場合は単一の巻線であり、o / p電圧が部品の1つから受け取られる場合は常に2つの部品に分離されます。
この誘導分圧器の最良の例は、2次巻線を備えたいくつかのタッピングポイントを含むオートトランスです。 2つのインダクタ間の誘導分圧器は、XLで示されるインダクタのリアクタンスを介して測定できます。
誘導型
誘導性リアクタンスの式は次のように導き出すことができます。
XL = 1 /2πfL
「XL」は、オーム（Ω）で測定された誘導性リアクタンスです。
π= 3,142（数値定数）
「ƒ」はヘルツ（Hz）で測定された周波数です
「L」はヘンリー（H）で測定されたインダクタンスです
2つのインダクタのリアクタンスは、AC電源の周波数と電圧がわかれば計算でき、分圧器の法則を通じてそれらを利用して、すべてのインダクタの両端の電圧降下を取得します。誘導分周器回路を以下に示します。
回路に直列に接続された2つのインダクタを使用することにより、電圧源に接続された後のリアクタンスの観点から、すべてのコンデンサのRMS電圧降下を測定できます。
バツL1=2πfL1＆XL2=2πfL2
バツLT = バツL1+ XL2
VL1 = Vs（ バツL1/ バツLT）
VL2 = Vs（ バツL2/ バツLT）
AC入力は、インダクタンスに基づく誘導分周器によって分割できます。
Vout =（L2 / L1 + L2）* Vin
この式は、相互作用しないインダクタの場合であり、単巻変圧器の相互インダクタンスによって結果が変化します。 DC入力は、抵抗分割器の規則に従って、要素の抵抗に基づいて分割できます。
分圧器の問題例
分圧器の例の問題は、上記の抵抗性、容量性、および誘導性の回路を使用することで解決できます。
1）。可変抵抗器の総抵抗が12Ωであると仮定しましょう。すべり接点は、抵抗が4Ωと8Ωに分かれる点に配置されています。可変抵抗器は2.5Vバッテリーの両端に接続されています。可変抵抗器の4Ωセクションの両端に接続された電圧計の両端に現れる電圧を調べてみましょう。
分圧器の規則によれば、電圧降下は次のようになります。
Vout = 2.5Vx4オーム/ 12オーム= 0.83V
2）。 2つのコンデンサC1-8uFとC2-20uFが回路に直列に接続されている場合、それらが80Hz RMS電源と80ボルトに接続されていると、すべてのコンデンサのRMS電圧降下を計算できます。
Xc1 = 1 /2πfc1
1/2×3.14x80x8x10-6=1/4019.2×10-6
= 248.8オーム
Xc2 = 1 /2πfc2
1/2×3.14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99.52オーム
XCT = XC1 + XC2
= 248.8 + 99.52 = 348.32
VC1 = Vs（XC1 / XCT）
80（248.8 / 348.32）= 57.142
VC2 = Vs（XC2 / XCT）
80（99.52 / 348.32）= 22.85
3）。 2つのインダクタL1〜8mHとL2〜15 mHを直列に接続すると、すべてのコンデンサのRMS電圧降下を計算でき、40ボルトの100HzRMS電源に接続すると計算できます。
XL1 =2πfL1
= 2×3.14x100x8x10-3 = 5.024オーム
XL2 =2πfL2
= 2×3.14x100x15x10-3
9.42オーム
XLT = XL1 + XL2
14.444オーム
VL1 = Vs（XL1 / XLT）
= 40（5.024 / 14.444）= 13.91ボルト
VL2 = Vs（XL2 / XLT）
= 40（9.42 / 14.444）= 26.08ボルト
除算器ネットワークの電圧タッピングポイント
回路内の電圧源Vsの両端に多数の抵抗が直列に接続されている場合、さまざまな電圧タッピングポイントをA、B、C、D、Eと見なすことができます。
回路の総抵抗は、8 + 6 + 3 + 2 = 19キロオームのようなすべての抵抗値を加算することで計算できます。この抵抗値は、電圧源（VS）を生成する回路全体の電流の流れを制限します。
抵抗器の両端の電圧降下を計算するために使用されるさまざまな式は、VR1 = VABです。
VR2 = VBC、VR3 = VCD、およびVR4 = VDE。
すべてのタッピングポイントでの電圧レベルは、GND（0V）端子を基準にして計算されます。したがって、「D」ポイントの電圧レベルはVDEと同等になり、「C」ポイントの電圧レベルはVCD + VDEと同等になります。ここで、ポイント「C」の電圧レベルは、2つの抵抗R3とR4の両端の2つの電圧降下の量です。
したがって、適切な抵抗値のセットを選択することにより、一連の電圧降下を発生させることができます。これらの電圧降下は、電圧のみから得られる相対的な電圧値を持ちます。上記の例では、電圧源の負端子（VS）が接地端子に接続されているため、すべてのo / p電圧値は正です。
分圧器のアプリケーション
ザ・ votlagedividerのアプリケーション 以下のものが含まれます。
- 分圧器は、回路内の特定の電圧を降下させることによって電圧が調整される場合にのみ使用されます。これは主に、エネルギー効率を必ずしも真剣に検討する必要がないようなシステムで使用されます。
- 私たちの日常生活では、最も一般的には分圧器がポテンショメータで使用されます。ポテンショメータの最良の例は、音楽システムやラジオトランジスタなどに取り付けられたボリュームチューニングノブです。ポテンショメータの基本設計には、上記の3つのピンが含まれています。その点で、2つのピンは電位差計の内側にある抵抗器に接続され、残りのピンは抵抗器上をスライドするワイピング接点に接続されています。誰かがポテンショメータのノブを変更すると、分圧器の規則に従って、安定した接点とワイピング接点の間に電圧が現れます。
- 分圧器は、信号のレベルを調整するために使用され、アンプ内のアクティブデバイスの電圧測定とバイアスを行います。マルチメータとホイートストンブリッジには分圧器が含まれています。
- 分圧器を使用して、センサーの抵抗を測定できます。分圧器を形成するために、センサーは既知の抵抗と直列に接続され、既知の電圧が分圧器の両端に印加されます。ザ・ アナログ-デジタルコンバーター マイクロコントローラのは、タップ電圧を測定できるように、分周器のセンタータップに接続されています。既知の抵抗を使用することにより、測定された電圧センサー抵抗を計算できます。
- 分圧器は、センサーの測定、電圧、論理レベルのシフト、および信号レベルの調整に使用されます。
- 一般に、抵抗分割器の規則は主に基準電圧を生成するために使用されます。それ以外の場合は電圧の大きさを減らすため、測定は非常に簡単です。さらに、これらは低周波数で信号減衰器として機能します
- 周波数とDCが極端に少ない場合に使用されます
- 負荷容量と高電圧測定を補償するために送電で使用される容量性分圧器。
これがすべてです 分圧について 回路のルール。このルールは、ACおよびDC電圧源の両方に適用されます。さらに、この概念に関する疑問や エレクトロニクスおよび電気プロジェクト 、下のコメントセクションにコメントしてフィードバックをお寄せください。ここにあなたへの質問があります、分圧器ルールの主な機能は何ですか？
