Voltaj bölücüsündeki direnç değeri nasıl seçilir?

Çıkış voltajının iki direnç değeri arasındaki orana göre belirlendiğini ve her iki rezistörün aynı olması durumunda çıkış voltajının herkes için tamamen aynı olacağını biliyorum; ancak direnç değerlerini seçmenin temeli nedir? Direnç değerini seçmek için çıkış akımını dikkate almak gerekir.

Ana nokta güncel.

Bu devreye bir bak . Fare işaretçinizi, zemin sembolünün üzerine getirin; akımın 25 mA olduğunu göreceksiniz. Şimdi bu devreye bir bakın ve çıktı akımının olduğunu göreceksiniz .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Şimdi devrelerin yük altında nasıl davrandığını görelim. İşte yüke sahip ilk devre. Gördüğünüz gibi, sağdaki yük direncinden geçen 2.38 mA'lık bir akımdır ve üzerindeki voltaj artık beklenen 2.5 V değil, bunun yerine 2.38 V'dur (çünkü iki alt direnç paraleldir). Buradaki ikinci devreye göz atarsakŞimdi iki üst direnç 4,99 mV gerilime sahipken, üst direnç 5 V civarında düştüğünü göreceğiz. Bunun nedeni, direnç oranının burada değiştirilmiş olmasıdır. İki taban rezistörü şimdi paralel olduğundan ve bir tanesine diğerinden önemli ölçüde daha büyük bir dirence sahip olduğumuz için, onların sağ alt direncinin direncine kıyasla birleşik direnç önemsizdir (paralel direnç formülleri kullanarak kontrol edebilirsiniz). Şimdi voltaj çıkışı, yüksüz durumda aldığımız 2,5 V değerinden oldukça farklı.

İki gerilim bölücü küçük dirençler ve yük gibi büyük biri: Şimdi tersi duruma bir göz atalım burada . Yine, iki düşük rezistörün birleşik direnci, ikisinin küçük rezistörünün direncinden daha küçüktür. Ancak bu durumda bu, yükün gördüğü gerilime büyük bir etki yapmaz. Hala 2,5 V'luk bir voltaja sahip ve şimdiye kadar her şey yolunda.

Bu yüzden mesele, dirençlerin direncini belirlerken yükün girdi direncini hesaba katmalıyız ve iki voltaj bölücü direnç mümkün olduğu kadar küçük olmalıdır.

$2.5 \mbox{ }\mu A$

Bu bize çıkışta daha iyi voltaj regülasyonu elde etmek için mümkün olan en küçük dirençlere ve mümkün olan harcanan akımı mümkün olduğunca küçük elde etmek için mümkün olan en büyük dirençlere sahip olmak için iki karşıt gereklilik sunar. Bu nedenle, doğru değeri elde etmek için yük üzerinde hangi gerilime ihtiyacımız olduğunu, ne kadar hassas olması gerektiğini ve yükün giriş direncini almamız gerektiğini ve yükün kabul edilebilir olması için gereken dirençlerin boyutunu hesaplayana dayanarak hesaplamalıyız. Voltaj. Daha sonra daha yüksek voltaj bölücü direnç değerleri ile deney yapmamız ve voltajın onlardan nasıl etkileneceğini görmemiz ve giriş direncine bağlı olarak daha büyük voltaj değişiminin olamayacağı noktayı bulmamız gerekir. Bu noktada, (genel olarak) iyi bir voltaj bölücü direnç seçeneğine sahibiz.

Dikkate alınması gereken bir diğer nokta, dirençlerin güç derecesidir. Bu daha büyük dirençli dirençlerden yanadır, çünkü düşük dirençli dirençler daha fazla güç tüketir ve daha fazla ısınır. Bu, daha büyük direnç gösteren dirençlerden daha büyük (ve genellikle daha pahalı) olmaları gerektiği anlamına gelir.

$100 \mbox{ } k \Omega$$10 \mbox{ } k \Omega$$1 \mbox{ } k \Omega$

Bir voltaj bölücü kendi başına işe yaramaz. Bölücünün çıktısını bir şeye beslemesi gerekiyor. Bazen bir şey bir op-amp devresinde bir önyargı ayarlaması veya bazen bir voltaj regülatöründeki geri besleme voltajıdır. Bir bölücünün besleyebileceği binlerce şey var.

Bölücü her ne besliyorsa, akım alacaktır. Bazen buna "giriş akımı" denir. Diğer zamanlarda gerçekten tanımlanmış veya bilinmemektedir. Bazen akım bölücünün "dışına" akar ve bazen bölücüye "akar". Bu akım bölücünün doğruluğunu bozabilir, çünkü akım bir dirençten diğerinden daha fazla akacaktır. Giriş akımı ne kadar fazla olursa, bölücünün doğruluğu o kadar fazla etkilenir.

Burada çok kaba bir kural var: İki dirençten geçen akım (giriş akımı olmadığını varsayarak) giriş akımından 10 ila 1000 kat daha fazla olmalıdır. Bu dirençlerden ne kadar fazla akım geçiyorsa, giriş akımı o kadar az şey etkiler.

Böylelikle bölücünüz olduğu zaman doğruluğu ve güç tüketimini dengelemeye çalışıyorsunuzdur. Daha yüksek akım (daha düşük değerli dirençler), artan güç tüketimi pahasına size daha iyi doğruluk verecektir.

Çoğu durumda, giriş akımının o kadar yüksek olduğunu göreceksiniz ki, voltaj bölücü kendi kendine çalışmayacaktır. Bu devreler için, "birlik kazanç tamponu" olarak ayarlanmış bir op-amp besleyen bir ayırıcı kullanabilirsiniz. Bu şekilde dirençler oldukça yüksek değerler olabilir ve devrenin geri kalanının giriş akımından etkilenmez.

AndrejaKo ve David iyi cevaplar verdiler, bu yüzden onları burada tekrar etmeye gerek yok.

David, birlik kazanç tamponundan bahseder.

$\Omega$$\mu$$\Omega$

Bir FET giriş opampı, genellikle pA sırasına göre çok daha düşük bir giriş ön akımı akımına sahiptir .

Bölücünün sinyal voltajının bir kısmını bir ADC girişine sağlaması amaçlanıyorsa, tasarımda başka bir endişe var: SAR dönüştürücülerinde, sabit bir örnekleme hızı için, ADC girişine bağlı maksimum izin verilen bir dış empedans vardır; Numune kapasitörünü bir sonraki numuneden önce uygun voltajda şarj etmek için. Aksi takdirde, ölçüm işe yaramaz. Bu durumda, empedans (direnç) iki bölücü direnç (Thevenin) paralelinde oluşur.

Ohm kanunu, E = IR ve bir rezistansın güç harcamasının V ^ 2 / R olduğunu unutmayın. Böylece, Ohm yasasına karşı direnciniz üst direnç (R1) olacak ve dirençlerin kombinasyonu güç harcaması hesaplamasında kullanılacaktır. Buna dayanarak R1 için hesaplamalarınızı yapabilirsiniz. Ardından, giriş ve çıkış gerilimlerinden ve seçtiğiniz R1 değerinden R2'yi hesaplayabilirsiniz. Hayatımı kolaylaştırmak için şahsen bu çevrimiçi hesap makinesini kullanıyorum .