¿Cómo calculo la resistencia necesaria para un divisor de voltaje?

Question

Soy autodidacta, y esto es un poco de un experimento para mí comprender la Ley de Ohm mejor.

Tengo una muy simple divisor de tensión. Dado un 15V DC de entrada, cada una de las tres resistencias de 4.7 KΩ corta la tensión de un 33%. Empecé a hacer un poco de experimentación, y descubrió que no importa lo que me tensión aplicada al circuito, las resistencias siempre corte el voltaje y el amperaje en un 33% cada uno.

Pero digamos que yo quería crear el mismo circuito y no sabía la resistencia necesaria?

Dado un 15V de entrada y salidas deseadas de 10 V, 5V y 0V, ¿cómo puedo calcular la resistencia necesaria para el uso? Es posible crear una tensión divder que no tiene proporcional gotas (por ejemplo, digamos que a partir de este mismo circuito, quiero 14V, 12V, 5V y 0V)? Y ¿cómo es que el trabajo de matemáticas? Yo creo que donde estoy pegado es si va a utilizar el voltaje de entrada, voltaje de salida, o el cambio en el voltaje como la V de valor.

Answer 1

Aquí es una manera de entender el problema y llegar así a las soluciones que buscan:

1. Usted tiene un voltaje V aplicado a través de una "caja negra", que consta de una serie de resistencias R1, R2 y R3 en este caso. Las resistencias están en serie, de modo que se suman, así, la Caja Negra tiene un acumulado de resistencia de R = R1 + R2 + R3.
2. Un voltaje aplicado a través de una resistencia provoca una corriente de flujo, por lo tanto: I = V / R.
3. Desde la constituyente, las resistencias están en serie, la MISMA cantidad de corriente que debe fluir a través de cada uno de ellos. No hay ninguna ruta alternativa para que la corriente fluya de V+ a tierra.
4. Una corriente a través de una resistencia implica un voltaje a través de dicho resistencia, por la misma fórmula anterior, por lo tanto: V(r1) = I * R1. Que es la diferencia de potencial entre los dos extremos de la resistencia R1.
5. Del mismo modo, V(r2) = I * R2, y así sucesivamente.
6. Evidentemente, una de estas resistencias, R3, tiene un extremo al potencial de tierra, es decir, de 0 voltios. Por lo tanto, el voltaje desde allí hasta el otro extremo de la resistencia es V(r3). El voltaje en el lado superior del punto de medición es V(r3) + V(r2), ya que los voltajes se suman, y como se indicó anteriormente, la referencia a tierra.

Siguiendo este proceso, los voltajes en cada uno de los puntos de cualquier resistencia en serie de la red puede ser calculada si el voltaje aplicado V (15 voltios en este caso) o la corriente que fluye debido a ello, se sabe.

Ahora, ¿cómo decidir qué resistencias a utilizar? Bien, hacen el total de la resistencia muy pequeña, y la corriente será alta, potencialmente, la grabación de las resistencias o la fuente de alimentación, o causar la tensión de alimentación a decaer, dependiendo de cómo el ideal que estamos asumiendo que las cosas sean. Del mismo modo, el uso de muy alta resistencia, y muy poco corriente de flujo, por lo tanto las lecturas serán inundados por otros efectos de ruido que existen en la práctica de la electrónica de diversas causas.

Así que escoja un número que te gusta, y se divide en la proporción que desea que la prueba de punto de voltajes. Las resistencias no tiene que ser igual, así como los voltajes no necesitan estar en un 33% cada uno - calcular para cualquier relación que usted desea.

Espero que esto ayudó.

Answer 2

"Un 15V de entrada y salidas deseadas de 10 V, 5V y 0V, ¿cómo puedo calcular la resistencia necesaria para el uso?"

Creo que es una buena manera de hacerlo es buscar en un conjunto a la vez. El estándar de divisor de voltaje de la ecuación es bastante simple, $$\text{Voltage across resistor of interest} = \frac{(\text{Resistor of Interest})}{(\text{Resistor of Interest + Resistor Not of Interest})} * V_{input}$$

Cuando hay varios nodos, como en el ejemplo que he dado, sólo la simplificación de los básicos de divisor de resistencia y encontrar la primera tensión. Alternativamente, si se nos da voltajes, podemos reordenar esta ecuación a resolver para la resistencia de interés en términos de la resistencia no es de su interés.

$$\text{Resistor of Interest} = \frac{1}{({V_{input}}\div{\text{Voltage across resistor of interest}})-1}*\text{Resistor Not of Interest}$$

Para simplificar, en su ejemplo, para la 10V nodo, la resistencia de interés es la combinación de R2 y R3, dejando a la resistencia no es de su interés como R1. Una vez que hayas encontrado tu cociente entre (R2+R3) R1 y puede mover para encontrar el coeficiente de R2 y R3. En este caso podemos ver los dos como otro divisor y el voltaje de entrada es que el primer nodo de tensión que he usado como su voltaje de salida. Siguiendo este método, usted encontrará que R1 es un tercio (R2+R3) y que R2 es la misma que en R3. Tiene sentido que da igual el flujo de corriente, idéntica a la de la gota a través de cada resistor de los medios y de idéntica resistencia, siguiendo la ley de Ohm V=IR.

"Es posible crear una tensión divder que no tiene proporcional gotas (por ejemplo, digamos que a partir de este mismo circuito, quiero 14V, 12V, 5V y 0V)?"

Este va a ser el mismo proceso que antes, pero simplemente enchufe en diferentes voltajes. Para el primer nodo:

$$\text{(R2+R3)} = (\frac{1}{(14V\div12V)-1})*\text{R1}=6*R1$$

Así que la combinación de R2 y R3 es seis veces mayor que R1 solo. Para el segundo nodo:

$$\text{(R2)} = (\frac{1}{(12V\div5V)-1})*\text{R3}=0.71*R3$$

Por último, y esta es la parte más difícil para la mayoría de los estudiantes, solo tienes que elegir un valor de la resistencia. Esta es la parte de la ingeniería de ingeniería eléctrica, usted tiene que tomar una decisión. Este no es demasiado difícil, la mayor parte de las grandes resistencias son mejores. Grandes resistencias reducirá el flujo de corriente, mientras que todavía proporciona los voltajes que usted necesita.

Hay varias otras consideraciones cuando se utiliza un divisor de voltaje en la práctica. Estos son de gran básica para los voltajes de referencia o proporcionalmente por derribar una señal de voltaje en una sola dirección. Por ejemplo, una señal de 5V de ser llevado a 3.3 V para un microcontrolador funciona bien, porque en un divisor de tensión actúa como un coeficiente de atenuación de la señal, todo se reduce en la misma cantidad.

Si usted está demostrando que el voltaje de un dispositivo de algún tipo, puede a veces el modelo que el consumo de corriente como una resistencia, asumiendo que es siempre constante (R=V/I). Este dispositivo de resistencia, o de la carga, es generalmente la resistencia de interés o en paralelo a la resistencia de interés. Yo no recomendaría este en cualquier tiempo, sin embargo como el nodo de tensión va a cambiar dependiendo de la corriente de la carga.

"Y ¿cómo es que el trabajo de matemáticas?"

Ver ecuaciones anteriores.

Answer 3

La matemática es una de lineal simple proporciones. La clave está en que la misma corriente (I) que fluye a través de todas las resistencias, y I = V/R. Entonces, una manera de mirar actual es que es "voltios por ohm". Cada uno de los ohmios de la resistencia en el divisor recibe el mismo número de voltios, como todos los demás ohm. El voltaje cae por lo tanto, seguir las proporciones de las resistencias. El voltaje en cada resistencia es la "voltios por ohm" (la actual, la misma en todas partes) multiplicado por su ohmios. Si la relación de las resistencias es de 4:3:1, a continuación, la relación de los voltajes es de 4:3:1. Simple.

Divisores de voltaje están perturbados por las cargas. Tan pronto como usted comience a dibujar la corriente de los diversos voltaje de grifos a lo largo del divisor, el voltaje que va a cambiar. Esto es debido a que la corriente es entonces más largo sea el mismo en todas partes en el divisor.

Divisores de voltaje con menores resistencias son menos disturbados ("rígida") de divisores de voltaje con mayores resistencias, pero dibujar más actual.

Answer 4

Kaz tiene derecho. Si usted tiene 15 y quiero 14V, 12V, 5V y 0V, cada resistor de caída es 1,2,7,5 [V} por lo que la resistencia de los coeficientes de la misma. luego se suman todos los valores y tomar una relación de todos ellos para elegir la corriente es la misma para cada uno. (suponiendo que no hay carga externa)

Por tanto, para cada I = 1+2+7+5 [Kohm] = 15 KOhm desde 1mA es compartida.. Para elegir cualquiera de los otros simplemente la escala de las resistencias de igual a igual. por ejemplo, elegir 30uA por lo que R = 15V/30uA = 0.5 MΩ y cada valor es {1/15, 2/15, 7/15, 5/15 } * 0.5 MΩ es decir, el resultado es V+ a 33KΩ, entonces 67KΩ, 233KΩ, 167KΩ a la tierra ( que suman ~*0.5*MΩ)

Así que elige total actual, luego de la caída de tensión es proporcional a R y, por supuesto, igual de caída es igual resistencias.

Answer 5

Mientras que usted debe trabajar a través de la ley de Ohm y hacer los cálculos para una comprensión completa, también puede hacerlo a través de una inspección, que se realiza después de haber conseguido la teoría subyacente. En el circuito original, +5V es de 1/3 de la tensión de entrada, por lo R3 debe ser 1/3 de la resistencia total (es decir, R1 + R2 + R3). Del mismo modo, 10V es de 2/3 de la tensión de entrada, por lo R2 + R3 debe ser 2/3 de la resistencia total. Todo lo que necesitas hacer ahora es decidir el tamaño de la resistencia total que debe ser, y los tres valores caen. Si la resistencia total es de 4700 ohmios, entonces R3 es 4700/3, o de 1533; R2 + R3 es 4700 * 2 / 3 o 3066, por lo que $2 es de 1533; y R1 es el resto, 4700 - 1533 - 1533 o 1534 (sí, por una causa de redondeo).

O si necesita una resistencia específica, por ejemplo, R3, se puede iniciar: la resistencia total es de 3 * R3, y de que usted puede calcular los valores de R2 y R1, tal como se dijo anteriormente.

Cuando usted necesita otros voltajes, sólo hay que aplicar las fracciones correspondientes. Vamos a hacer el ejemplo de 14V, 12V y 5V (estoy ignorando 0V porque es trivial). Puesto que usted quiere los tres voltajes en lugar de los dos en el ejemplo original, necesitas cuatro resistencias en lugar de los tres en el original. 5V es de 1/3 de la tensión de entrada, por lo R4 sería 1/3 de la resistencia total. 12V es 4/5 de la tensión de entrada, por lo R3 + R4 sería 4/5 de la resistencia total. Y 14V es el 14/15 de la tensión de entrada, por lo R2 + R3 + R4 sería 14/15 de la tensión de entrada. De nuevo, escoger la resistencia total, y los valores individuales de otoño.