- Nykyisen jakajapiirin toiminta
- Nykyisen jakajapiirin testaaminen laitteistossa
- Nykyiset jakajan sovellukset
Elektroniikkapiiriä suunniteltaessa on paljon tilanteita, joissa piiri vaatii erilaisia jännite- ja virtalähteiden arvoja. Esimerkiksi kun asetetaan esiasetettu jännite Op-Amp: lle, on hyvin yleistä käyttää potentiaalijakajapiiriä tarvittavien jännitearvojen saamiseksi. Mutta entä jos tarvitsemme tietyn virran arvon? Samoin kuin jännitteenjakaja, on olemassa toisen tyyppinen piiri, jota kutsutaan virranjakajaksi, jota voidaan käyttää jakamaan kokonaisvirta useaan suljetun piirin sisällä. Joten tässä opetusohjelmassa opimme rakentamaan yksinkertaisen virranjakajan piirin käyttämällä resistiivistä menetelmää (käyttämällä vain vastuksia). Huomaa, että on myös mahdollista tehdä virranjakaja induktoreilla ja molempien piirien toiminta on sama.
Nykyisen jakajapiirin toiminta
Vastus on elektroniikassa eniten käytetty passiivikomponentti, ja virranjakajan rakentaminen vastusten avulla on erittäin helppoa. Virranjakaja on lineaarinen piiri, joka jakaa piiriin virtaavan kokonaisvirran ja luo jaon tai tuottaa osan kokonaisvirrasta.
Mukaan nykyinen jakaja sääntö, läpi kulkevan virran rinnakkaiset haara piiri on yhtä suuri kuin tuotteen kokonaisvirran ja suhde vastakkaisen haaran resistenssin kokonaisvastus. Siten nykyisellä jakajasäännöllä voimme laskea haaran läpi kulkevan virran, jos tiedämme muiden haarojen kokonaisvirran ja vastuksen arvon. Ymmärrämme tästä enemmän edetessä.
Nykyinen jakaja voidaan rakentaa helposti käyttämällä KCL: ää (Kirchhoffin nykyinen laki) ja Ohmin lakia. Katsotaanpa, miten tämä jakautuminen tapahtuu rinnakkain kytkettyyn resistiiviseen piiriin.
Yllä olevassa kuvassa kaksi 1 ohmin vastusta on kytketty rinnakkain, mikä on R1 ja R2. Nämä kaksi vastusta jakavat vastuksen läpi kulkevan kokonaisvirran. Koska näiden kahden vastuksen välinen jännite on sama, kunkin vastuksen läpi kulkeva virta voidaan laskea käyttämällä virranjakajan kaavaa
Siten kokonaisvirta on I Yhteensä = I R1 + I R2 Kirchoffin nykyisen lain mukaan.
Nyt jokaisen vastuksen virran löytämiseksi käytämme Ohmin lakia I = V / R jokaisessa vastuksessa. Siinä tapauksessa, I R1 = V / R1 ja I R2 = V / R2
Siksi, jos käytämme näitä arvoja kohdassa I Total = I R1 + I R2, kokonaisvirta on
Kokonaisvirta = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Täten, V = I yhteensä (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I yhteensä (R1R2 / R1 + R2)
Joten, jos voimme laskea kokonaisvastuksen ja kokonaisvirran, niin käyttämällä yllä olevaa kaavaa voimme saada jaetun virran vastuksen kautta. Nykyinen jakaja sääntö kaavat ja laske nykyisen läpi R1 voidaan antaa
I R1 = V / R1 = I yhteensä I R1 = I yhteensä (R2 / (R1 + R2))
Samoin nykyiset jakajan sääntökaavat R2: n kautta kulkevalle virralle laskemiseksi voidaan antaa muodossa
I R2 = V / R2 = I yhteensä I R2 = I yhteensä (R1 / (R1 + R2))
Siksi, kun vastuksia on enemmän kuin kaksi, on laskettava kokonais- tai vastaava vastus saadaksesi selville jaetun virran jokaisessa vastuksessa kaavan avulla
I = V / R
Nykyisen jakajapiirin testaaminen laitteistossa
Katsotaanpa, kuinka tämä nykyinen jakaja toimii todellisessa skenaariossa.
Edellä olevassa kaaviossa on kolme vastusta, jotka on kytketty kiinteään tai vakiovirtaan 1A. Kaikkien vastusten luokitus on 1 Ohm. Siksi R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Tämä piiri testataan leipälaudalla kytkemällä vastukset yksi kerrallaan rinnakkaiskokoonpanossa 1A vakiovirtalähteen kanssa, joka on kytketty piirin yli. Voit myös tarkistaa tämän yksinkertaisen vakiovirtapiirin saadaksesi tietää, kuinka virtalähde toimii ja kuinka rakentaa yksi omasta. Alla olevassa kuvassa yksittäinen vastus on kytketty piirin poikki.
Virta näyttää 1A monimittarissa, kun se on kytketty vastuksen poikki. Seuraavaksi lisätään toinen 1 ohmin vastus. Virta laski puoleen, noin 500 mA kussakin vastuksessa, kuten alla on esitetty
Miksi näin on tapahtunut? Selvitetään nykyisen jakajan laskennan avulla. Kun kaksi 1 ohmin vastusta kytketään rinnakkain, vastaava vastus on -
R Vastaava = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ohmia
Siksi, kun kaksi 1 ohmin vastusta kytketään rinnakkain, ekvivalenttivastuksesta tuli 0,5 ohmia. Siten R1: n läpi kulkeva virta on
I R1 = I yhteensä (R- ekvivalentti / R1) I R1 = 1A (0,5 ohmia / 1 ohmia) = 0,5 ampeeria
Sama määrä virtaa kulkee toisen vastuksen läpi, koska R2 on sama 1 ohmin vastus ja virta on vakio 1A asti. Yleismittari näyttää noin 0,5 ampeeria, joka virtaa kahden vastuksen läpi.
Piiriin on nyt kytketty ylimääräinen 1 ohmin vastus. Yleismittari näyttää nyt noin 0,33 A virtaa, joka virtaa jokaisen vastuksen läpi.
Koska on olemassa kolme vastusta kytkettynä rinnakkain, selvitetään kolmen vastuksen vastaava vastus rinnakkain
R vastaava = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R vastaava = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R vastaava = 1/3 R vastaava = 0,33 Ohmia
Nyt jokaisen vastuksen läpi kulkeva virta, IR = I yhteensä (R- ekvivalentti / R1) IR = 1 ampeeri x (0,33 ohmia / 1 ohmia) IR = 0,33 ampeeria
Yleismittari näyttää, että kussakin vastuksessa virtaa noin 0,33 ampeeria, koska kaikkien vastusten arvo on 1 Ohm ja ne on kytketty piiriin, jossa virtavirta on kiinnitetty 1A: lla. Voit myös katsoa sivun lopussa olevaa videota tarkistaaksesi piirin toiminnan.
Nykyiset jakajan sovellukset
Virranjakajan pääasiallinen sovellus on tuottaa murto-osa piirissä käytettävissä olevasta kokonaisvirrasta. Joissakin tapauksissa komponentilla, jota käytetään virran kuljettamiseen, on kuitenkin raja, kuinka paljon virtaa tosiasiallisesti kulkee komponentin läpi. Ylivirta aiheuttaa lisääntynyttä lämmöntuottoa ja vähentää komponenttien elinajanodotetta. Käyttämällä virranjakajaa komponentin läpi kulkeva virta voidaan minimoida ja siten käyttää pienempää komponenttikokoa.
Esimerkiksi tapauksessa, jossa vaaditaan suurempaa vastuksen tehoa; Useiden vastusten lisääminen rinnakkain vähentää lämmöntuottoa ja pienemmät tehovastukset voivat tehdä saman työn.