나는 자율적이며, 이것은 옴의 법칙을 더 잘 이해하기위한 약간의 생각 실험입니다.
매우 간단한 전압 분배기가 있습니다. 15V DC 입력이 주어지면 3 개의 4.7KΩ 저항 각각이 전압을 33 % 차단합니다. 나는 약간의 실험을 시작했고, 회로에 어떤 전압을 적용하더라도 저항은 항상 전압과 전류를 각각 33 % 줄인다는 것을 발견했다.
그러나 동일한 회로를 만들고 싶고 필요한 저항을 모른다고 가정 해 봅시다.
15V 입력과 10V, 5V 및 0V의 원하는 출력이 주어지면 사용에 필요한 저항을 어떻게 계산합니까? 비례 강하가없는 전압 분배기를 만들 수 있습니까 (예 : 동일한 회로에서 14V, 12V, 5V 및 0V를 원한다고 가정 해 봅시다)? 그리고 그 수학은 어떻게 작동합니까? 내가 붙어있는 곳은 입력 전압, 출력 전압 또는 전압 변화를 V 값으로 사용할지 여부입니다.
답변:
다음은 문제를 이해하고 원하는 솔루션에 도달하는 한 가지 방법입니다.
이 프로세스를 수행함으로써, 임의의 직렬 저항 네트워크의 각 지점에서의 전압은인가 된 전압 V (이 경우 15 볼트) 또는 그로 인한 흐르는 전류가 알려진 경우 계산 될 수있다.
이제 어떤 저항을 사용할지 어떻게 결정합니까? 글쎄, 총 저항을 너무 작게 만들면 전류가 높아져 잠재적으로 저항이나 전원 공급 장치가 타거나 공급 전압이 떨어질 수 있습니다. 마찬가지로, 너무 높은 저항을 사용하면 너무 적은 전류가 흐르게되므로 실제 전자 장치에 존재하는 다른 노이즈 효과로 인해 여러 원인으로 인해 판독 값이 엉망이됩니다.
원하는 숫자를 골라 테스트 포인트 전압의 비율로 나눕니다. 전압이 각각 33 % 일 필요가없는 것처럼 저항이 같을 필요는 없습니다. 원하는 비율로 계산하십시오.
이것이 도움이 되었기를 바랍니다.
"15V 입력과 10V, 5V 및 0V의 원하는 출력을 제공하려면 필요한 저항을 어떻게 계산해야합니까?"
제시 한 예와 같이 여러 노드가있는 경우 기본 저항 분배기로 단순화하고 첫 번째 전압을 찾으십시오. 또는 전압이 제공되면이 방정식을 재배치하여 관심없는 저항기를 관심없는 저항기와 관련하여 풀 수 있습니다.
단순화를 위해 10V 노드의 예에서 관심있는 저항은 R2와 R3의 조합으로, 관심없는 저항은 R1로 남겨 둡니다. (R2 + R3)과 R1 사이의 비율을 찾으면 R2와 R3의 비율을 찾으십시오. 이 경우,이 두 개를 다른 분배기로 볼 수 있으며 입력 전압은 방금 출력 전압으로 사용한 첫 번째 노드 전압입니다. 이 방법을 따르면 R1은 3 분의 1 (R2 + R3)이고 R2는 R3과 같습니다. 옴의 법칙 V = IR에 따라 동일한 전류 흐름, 각 저항 수단에 걸친 동일한 강하 및 동일한 저항이 주어지면 의미가 있습니다.
"비례적인 강하가없는 전압 분배기를 만들 수 있습니까 (예 : 동일한 회로에서 14V, 12V, 5V 및 0V를 원한다고 가정 해 봅시다)"
이것은 이전과 동일한 프로세스이지만 다른 전압을 연결하기 만하면됩니다. 첫 번째 노드의 경우 :
따라서 R2와 R3의 조합은 R1 단독보다 6 배 더 큽니다. 두 번째 노드의 경우 :
마지막으로, 이것은 대부분의 학생들에게 가장 어려운 부분입니다. 저항기 값만 선택하면됩니다. 이것은 전기 공학의 공학 부분이므로 결정해야합니다. 대부분의 저항이 클수록 더 어렵지 않습니다. 더 큰 저항은 필요한 전압을 계속 제공하면서 전류 흐름을 줄입니다.
실제로 전압 분배기를 사용할 때 몇 가지 다른 고려 사항이 있습니다. 기본 기준 전압 또는 단일 방향으로 신호 전압을 비례 적으로 내리는 데 좋습니다. 예를 들어, 전압 분배기가 신호에 대한 감쇠 계수와 같은 역할을하기 때문에 마이크로 컨트롤러의 경우 5V 신호가 3.3V로 낮아지면 모든 것이 동일한 양만큼 감소합니다.
어떤 종류의 장치에 전압을 공급하는 경우 항상 일정하다는 가정하에 전류 소모를 저항으로 모델링 할 수 있습니다 (R = V / I). 이 장치 저항 또는 부하는 일반적으로 관심있는 저항이거나 관심있는 저항과 평행합니다. 그러나 부하의 전류 인출에 따라 노드 전압이 변경되므로 언제든지 권장하지 않습니다.
"그리고 그 수학은 어떻게 작동합니까?"
위의 방정식을 참조하십시오.
수학은 간단한 선형 비율 중 하나입니다. 핵심은 모든 저항에 동일한 전류 (I)가 흐르고 I = V / R이라는 것입니다. 전류를 보는 한 가지 방법은 "옴 당 볼트"입니다. 분배기의 각 저항 저항은 다른 모든 저항과 동일한 수의 볼트를 얻습니다. 따라서 전압 강하는 저항의 비율을 따릅니다. 각 저항의 전압은 "옴 당 볼트"(전류, 모든 곳에서 동일)에 해당 저항에 곱한 값입니다. 저항의 비율이 4 : 3 : 1이면 전압의 비율은 4 : 3 : 1입니다. 단순한.
전압 분배기는 부하로 인해 방해를받습니다. 디바이더를 따라 다양한 전압 탭에서 전류를 끌어 오기 시작하면 전압이 변경됩니다. 분배기의 어느 곳에서나 전류가 더 길기 때문입니다.
저항이 낮은 전압 분배기는 저항이 높은 전압 분배기보다 쉽게 방해받지 않지만 더 많은 전류를 소비합니다.
Kaz가 옳습니다. 15가 있고 14V, 12V, 5V 및 0V를 원하는 경우 각 저항 강하는 1,2,7,5 [V}이므로 저항 비율은 동일합니다. 그런 다음 모든 값을 더하고 모든 값의 비율을 취하여 각각에 대해 동일한 전류를 선택하십시오. (외부 하중이 없다고 가정)
따라서 1mA가 공유되기 때문에 각 R = 1 + 2 + 7 + 5 [Kohm] = 15 KOhm에 대해. 예를 들어 30uA를 선택하면 R = 15V / 30uA = 0.5MΩ 이고 각 값은 {1/15, 2/15, 7/15, 5/15} * 0.5MΩ입니다. 즉, 결과는 V + ~ 33KΩ, 67KΩ, 233KΩ, 167KΩ입니다. 접지 (~ * 0.5 * MΩ 까지 추가 )
따라서 총 전류를 선택하면 전압 강하는 R에 비례하며 물론 동일한 강하는 동일한 저항입니다.
옴의 법칙을 연구하고 완전히 이해하기 위해 수학을 수행해야하지만, 기본 이론을 얻은 후에 검사를 수행하여이를 수행 할 수도 있습니다. 원래 회로에서 + 5V는 입력 전압의 1/3이므로 R3은 전체 저항의 1/3이어야합니다 (예 : R1 + R2 + R3). 마찬가지로 10V는 입력 전압의 2/3이므로 R2 + R3은 전체 저항의 2/3이어야합니다. 총 저항이 얼마나 커야하는지 결정하기 만하면됩니다. 세 가지 값만 나오면됩니다. 총 저항이 4700 옴인 경우 R3은 4700/3 또는 1533입니다. R2 + R3은 4700 * 2/3 또는 3066이므로 $ 2는 1533입니다. R1은 나머지, 4700-1533-1533 또는 1534입니다 (예, 반올림으로 인해 1 씩 꺼짐).
또는 R3에 대해 특정 저항이 필요한 경우 여기에서 시작할 수 있습니다. 총 저항은 3 * R3이며, 위와 같이 R2 및 R1의 값을 계산할 수 있습니다.
다른 전압이 필요할 때는 해당 분수를 적용하십시오. 14V, 12V 및 5V의 예를 들어 봅시다 (사소하기 때문에 0V는 무시하고 있습니다). 원래 예제에서 두 개 대신 세 개의 전압이 필요하기 때문에 원래 세 개 대신 세 개의 저항이 필요합니다. 5V는 입력 전압의 1/3이므로 R4는 전체 저항의 1/3입니다. 12V는 입력 전압의 4/5이므로 R3 + R4는 전체 저항의 4/5입니다. 14V는 입력 전압의 14/15이므로 R2 + R3 + R4는 입력 전압의 14/15입니다. 다시 총 저항을 선택하면 개별 값이 떨어집니다.