Beim Erstellen von elektrischen Stromkreisen ist es oft notwendig, die Spannung zu ändern. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen Spannungsteiler zu verwenden. Es kann verwendet werden, um die erforderliche Spannung von der Quelle zu erhalten. Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Spannungsteilung ist die serielle Verbindung von Widerständen.
Wenn die Widerstände in Reihe geschaltet werden, bleibt der durch den Stromkreis strömende Strom konstant und die Spannung wird proportional zu ihren Widerständen zwischen den Widerständen aufgeteilt. Dies ist das grundlegende Funktionsprinzip des Spannungsteilers.
Lassen Sie zwei Widerstände, R1 und R2, in Reihe geschaltet sein. Die Gesamtspannung in der Vin-Schaltung wird proportional zu ihren Widerständen zwischen ihnen aufgeteilt.
Die Formel zur Berechnung der Ausgangsspannung von Vout im Spannungsteiler lautet Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)). Wenn R1 = R2 ist, wird die Spannung in zwei Hälften geteilt. Wenn R2 > R1 ist, ist die Ausgangsspannung kleiner als der Eingang, und wenn R2 < R1 ist, ist die Ausgangsspannung größer als der Eingang.
Somit ermöglicht die serielle Verbindung der Widerstände im Spannungsteiler, die erforderliche Ausgangsspannung am Schaltungsausgang zu erhalten, indem die Ausgangsspannung zwischen den Widerständen aufgeteilt wird.
Funktionsprinzip des Spannungsteilers mit serieller Verbindung von Widerständen
Schauen wir uns ein Beispiel an: es gibt eine Ausgangsspannung U R und Widerstände R 1 und R 2 mit Widerstand R 1 und R 2 . Indem wir sie in Reihe anschließen, erhalten wir einen Spannungsteiler. Zwischen dem Punkt zwischen den Widerständen und dem Boden wird eine Ausgangsspannung von U out gebildet.
| Element | Bedeutung |
|---|---|
| Ausgangsspannung, U R | . |
| Widerstand des Widerstands R 1 | . |
| Widerstand des Widerstands R 2 | . |
| Ausgangsspannung, U out | . |
Die Formel wird verwendet, um die Ausgangsspannung von U out zu bestimmen:
U out = U R * (R 2 / (R 1 + R 2 ))
Daher hängt die Ausgangsspannung von U out von der Ausgangsspannung U R und dem Widerstandsverhältnis R 1 und R 2 ab . Ein Spannungsteiler kann verwendet werden, um die Spannung in einer Schaltung einzustellen oder um den gewünschten Spannungswert für ein bestimmtes Schaltungselement zu erhalten.
Was ist ein Spannungsteiler?
Das Hauptprinzip der Arbeit eines Spannungsteilers besteht darin, die Spannung zwischen Widerständen entsprechend ihrem Widerstand zu verteilen. Ein höherer Widerstand des Widerstands führt zu einem größeren Spannungsverlust, während ein Widerstand mit geringerem Widerstand einen geringeren Spannungsanteil erhält.
Als Ergebnis ermöglicht ein Spannungsteiler eine Ausgangsspannung, die durch das Widerstandsverhältnis der Widerstände bestimmt wird. Dies kann verwendet werden, um die gewünschte Spannung an Schaltungselementen wie Sensoren, analogen Signalen usw. einzustellen.
Eine der häufigsten Anwendungen eines Spannungsteilers besteht darin, ein analoges Signal mit geringerer Amplitude basierend auf dem Ausgangssignal zu erzeugen. Ein Spannungsteiler wird auch verwendet, um eine Spannung zu messen und ihren Wert in elektronischen Geräten zu regulieren.
Die Formel wird verwendet, um die Ausgangsspannung eines Spannungsteilers zu berechnen:
wobei Vout - ausgangsspannung, Vin - eingangsspannung, R1 und R2 - widerstände von Widerständen.
Wie funktioniert die serielle Verbindung von Widerständen?
Das Funktionsprinzip der seriellen Verbindung von Widerständen konzentriert sich darauf, dass der Gesamtwiderstand der Schaltung die Summe aller Widerstände der Widerstände ist. Dies kann durch das ohmsche Gesetz erklärt werden, das besagt, dass die Potentialdifferenz oder Spannung an einem Widerstand direkt proportional zum durch ihn strömenden Strom ist.
Wenn die Widerstände seriell miteinander verbunden sind, ist der Strom, der durch jeden Widerstand fließt, gleich. Der Gesamtwiderstand der Schaltung wird durch die Formel bestimmt:
wobei Rallgemein - gesamtschaltungswiderstand, R1, R2, . Rn - widerstände von in Reihe geschalteten Widerständen.
Die serielle Verbindung von Widerständen ermöglicht daher, den Gesamtwiderstand der Schaltung zu ändern, indem Widerstände hinzugefügt oder entfernt werden, was den Strom und die Spannung in der Schaltung beeinflusst.
Anwenden eines Spannungsteilers mit einer seriellen Verbindung von Widerständen
Die Hauptanwendung eines Spannungsteilers besteht darin, ein Unterspannungssignal zu erhalten. Zum Beispiel, wenn wir eine Spannungsquelle mit einem hohen Wert haben und ein Signal mit einer niedrigeren Spannung erhalten müssen, um es mit einem Mikrocontroller oder einem anderen empfindlichen Gerät zu verbinden. In diesem Fall ermöglicht es uns der Spannungsteiler, das Signal mit dem gewünschten Spannungswert zu erhalten.
Ein weiteres Beispiel für die Anwendung eines Spannungsteilers ist die Spannungsmessung. Angenommen, wir haben eine Spannungsquelle, deren Wert wir nicht kennen, und wir möchten sie mit einem Voltmeter messen. Durch den Anschluss eines Spannungsteilers an den zu messenden Bereich der Schaltung können wir einen reduzierten Spannungswert erhalten, der bereits mit einem Voltmeter gemessen werden kann.
Ein Spannungsteiler wird auch häufig in Geräten verwendet, um einen genauen Spannungswert einzustellen. In einer geregelten Stromversorgung kann beispielsweise ein Spannungsteiler verwendet werden, um die erforderliche Anschlussspannung einzustellen. Indem wir das Verhältnis der Widerstandswerte im Teiler ändern, können wir den gewünschten Spannungswert genau einstellen.
