Jak wybrać wartość rezystora w dzielniku napięcia?

Rozumiem, że napięcie wyjściowe jest określone przez stosunek dwóch wartości rezystorów i że jeśli oba rezystory są takie same, napięcie wyjściowe będzie dokładnie takie samo dla wszystkich; ale jaka jest podstawa wyboru wartości rezystora? istnieje potrzeba rozważenia prądu wyjściowego, aby wybrać wartość rezystora.

Główny punkt jest obecny.

Spójrz na ten obwód. Umieść wskaźnik myszy nad symbolem ziemi, a zobaczysz, że prąd wynosi 25 mA. Teraz spójrz na tym torze, a zobaczysz, że prąd wyjściowy wynosi .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Zobaczmy teraz, jak obwody zachowują się pod obciążeniem. Oto pierwszy obwód z obciążeniem. Jak widać, prąd o wartości 2,38 mA przepływa przez rezystor obciążenia po prawej stronie, a napięcie na nim nie jest już oczekiwanym 2,5 V, ale zamiast tego 2,38 V (ponieważ dwa dolne rezystory są równoległe). Jeśli spojrzymy na drugi obwód tutaj, zobaczymy, że teraz górny rezystor spada wokół całego 5 V, podczas gdy dwa dolne rezystory mają napięcie 4,99 mV. Jest tak, ponieważ zmieniono tutaj współczynnik rezystorów. Ponieważ dwa dolne rezystory są teraz równoległe i mamy jeden rezystor o znacznie większej rezystancji niż drugi, ich łączny opór jest znikomy w porównaniu z rezystancją tylko prawego dolnego rezystora (można to sprawdzić za pomocą wzorów rezystorów równoległych). Więc teraz napięcie wyjściowe znacznie różni się od 2,5 V, które otrzymujemy w przypadku stanu bez obciążenia.

Spójrzmy teraz na odwrotną sytuację: dwa małe rezystory w dzielniku napięcia i jeden duży jak obciążenie tutaj . Ponownie połączona rezystancja dwóch niższych rezystorów jest mniejsza niż rezystancja mniejszego rezystora dwóch. W tym przypadku jednak nie ma to większego wpływu na napięcie widziane przez obciążenie. Nadal ma napięcie 2,5 V i jak dotąd wszystko jest w porządku.

Chodzi więc o to, aby przy określaniu rezystancji rezystorów należy wziąć pod uwagę rezystancję wejściową obciążenia, a dwa rezystory dzielnika napięcia powinny być jak najmniejsze.

$2.5 \mbox{ }\mu A$

Daje to nam dwa przeciwne wymagania posiadania możliwie małych rezystorów, aby uzyskać lepszą regulację napięcia na wyjściu i tak dużych, jak to możliwe, aby uzyskać jak najmniejszy zmarnowany prąd. Aby uzyskać prawidłową wartość, powinniśmy zobaczyć, jakiego napięcia potrzebujemy na obciążeniu, jak precyzyjnie musi być i uzyskać rezystancję wejściową obciążenia i na podstawie tego obliczyć rozmiar rezystorów, które musimy uzyskać, aby obciążenie miało akceptowalne obciążenie Napięcie. Następnie musimy eksperymentować z wyższymi wartościami rezystora dzielnika napięcia i zobaczyć, jak wpłyną na nie napięcie, i znaleźć punkt, w którym nie możemy mieć większej zmienności napięcia w zależności od rezystancji wejściowej. W tym momencie (ogólnie) mamy dobry wybór rezystorów dzielników napięcia.

Kolejną kwestią, którą należy wziąć pod uwagę, jest ocena mocy rezystorów. Jest to korzystne dla rezystorów o większej rezystancji, ponieważ rezystory o niższej rezystancji rozproszą więcej mocy i więcej się nagrzeją. Oznacza to, że będą musiały być większe (i zwykle droższe) niż rezystory o większej rezystancji.

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

Dzielnik napięcia sam w sobie jest bezużyteczny. Dzielnik musi włożyć coś w coś wyjściowego. Czasami coś to jest korekcją polaryzacji w obwodzie wzmacniacza operacyjnego, a czasem napięcie sprzężenia zwrotnego na regulatorze napięcia. Istnieją tysiące rzeczy, które dzielnik może karmić.

Cokolwiek dzielnik karmi, zacznie pobierać prąd. Czasami nazywa się to „prądem wejściowym”. Innym razem nie jest to tak naprawdę określone ani znane. Czasami prąd płynie „z” dzielnika, a czasem płynie „do” dzielnika. Prąd ten może zepsuć dokładność dzielnika, ponieważ prąd będzie przepływał przez jeden rezystor bardziej niż drugi. Im więcej prądu wejściowego, tym większa dokładność dzielnika.

Oto bardzo ogólna zasada: prąd płynący przez dwa rezystory (przy założeniu braku prądu wejściowego) powinien być 10 do 1000 razy większy niż prąd wejściowy. Im więcej prądu przepływa przez te rezystory, tym mniej prądu wejściowego wpłynie na różne rzeczy.

Tak więc za każdym razem, gdy masz dzielnik, próbujesz zrównoważyć dokładność z zużyciem energii. Wyższy prąd (rezystory o niższej wartości) zapewni lepszą dokładność kosztem zwiększonego zużycia energii.

W wielu przypadkach przekonasz się, że prąd wejściowy jest tak wysoki, że sam dzielnik napięcia nie zadziała. W przypadku tych obwodów można zastosować dzielnik zasilający wzmacniacz operacyjny ustawiony jako „bufor wzmocnienia jedności”. W ten sposób rezystory mogą mieć dość wysokie wartości i nie mogą mieć na nie wpływu prąd wejściowy reszty obwodu.

AndrejaKo i David udzielili dobrych odpowiedzi, więc nie trzeba ich tutaj powtarzać.

David wspomina o buforze wzmocnienia jedności.

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

Wejście FET opamp ma znacznie mniejszy prąd polaryzacji wejścia, często w celu PA .

Jeżeli dzielnik ma dostarczać ułamek napięcia sygnału na wejście ADC, to w projekcie występuje jeszcze jedna obawa: w przetwornicach SAR dla stałej częstotliwości próbkowania istnieje maksymalna dopuszczalna impedancja zewnętrzna podłączona na wejściu ADC; w celu naładowania kondensatora próbki odpowiednim napięciem przed następną próbką. W przeciwnym razie pomiar jest bezużyteczny. W tym przypadku impedancja (rezystancja) jest tworzona przez równoległość dwóch rezystorów dzielących (Thevenin).

Należy pamiętać o prawie Ohma, E = IR, a rozpraszanie mocy przez rezystor wynosi V ^ 2 / R. Zatem twoją opornością na prawo Ohma będzie górny rezystor (R1), a kombinacja rezystorów zostanie wykorzystana w obliczeniach rozpraszania mocy. Na tej podstawie możesz wykonać obliczenia dla R1. Następnie można obliczyć R2 na podstawie napięć wejściowych i wyjściowych oraz wybranej wartości R1. Osobiście używam tego kalkulatora internetowego, aby ułatwić mi życie.