Jednotlivé rezistory lze propojit buď sériovým zapojením, paralelním zapojením nebo kombinací sériového i paralelního zapojení, aby vznikly složitější rezistorové sítě, jejichž ekvivalentní odpor je matematická kombinace jednotlivých rezistorů spojených dohromady.
Rezistor není jen základní elektronická součástka, kterou lze použít k převodu napětí na proud nebo z proudu na napětí, ale také správně úpravou jeho hodnoty lze na převedený proud a / nebo napětí umístit jinou váhu, což umožňuje jeho použití v napěťových referenčních obvodech a aplikacích.
Rezistory v sérii nebo v komplikovaných rezistorových sítích lze nahradit jedním jediným ekvivalentní rezistor, REQ nebo impedance, ZEQ a bez ohledu na to, jaká je kombinace nebo složitost rezistorové sítě, všechny rezistory se řídí stejnými základními pravidly, jak jsou definována Ohmovým zákonem a Kirchhoffovým C ircuit Laws.
Rezistory v sérii
O rezistorech se říká, že jsou spojeny v „sérii“, když jsou navzájem propojeny do jednoho řádku. Protože veškerý proud protékající prvním rezistorem nemá jinou možnost, musí také projít druhým rezistorem a třetím atd. Potom mají rezistory v sérii společný proud protékající jimi, protože proud, který protéká jedním rezistorem, musí protékat i ostatními, protože může trvat pouze jednu cestu.
Pak množství proudu, které protéká sada odporů v sérii bude stejná ve všech bodech v sérii odporových sítí. Například:
V následujícím příkladu jsou všechny odpory R1, R2 a R3 připojeny společně v sérii mezi body A a B se společným proudem protékám jimi.
Obvod sériového odporu
Protože jsou rezistory zapojeny do série, prochází stejným proudem každý odpor v řetězci a celkový odpor, RT obvodu se musí rovnat součtu všech přidaných jednotlivých rezistorů spolu. To je
a převzetím jednotlivých hodnot rezistorů v našem jednoduchém příkladu výše, celkový ekvivalentní odpor, REQ se proto udává jako:
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
Vidíme tedy, že všechny tři jednotlivé rezistory výše můžeme nahradit pouze jedním „ekvivalentním“ rezistorem, který bude mít hodnotu 9 kΩ.
Pokud je v sériovém obvodu spojeno dohromady čtyři, pět nebo i více rezistorů, celkový nebo ekvivalentní odpor obvodu, bude RT stále součtem všech jednotlivých rezistorů spojených dohromady a více rezistorů přidaných do série , čím větší je ekvivalentní odpor (bez ohledu na jejich hodnotu).
Tento celkový odpor je obecně známý jako ekvivalentní odpor a lze jej definovat jako; „jediná hodnota odporu, která může nahradit libovolný počet odporů v sérii bez alterinu g hodnoty proudu nebo napětí v obvodu „. Potom je rovnice uvedená pro výpočet celkového odporu obvodu při zapojování rezistorů do série uvedena jako:
Rovnice rezistorů řady
Všimněte si, že celkový nebo ekvivalentní odpor RT má na obvod stejný účinek jako původní kombinace rezistorů, protože jde o algebraický součet jednotlivce odpory.
 |
Pokud jsou dva odpory nebo impedance v sérii stejné a stejné hodnoty, pak celkový nebo ekvivalentní odpor, RT se rovná dvojnásobku hodnoty jednoho rezistoru. To se rovná 2R a pro tři stejné rezistory v sérii, 3R atd. |
 |
Pokud dva odpory nebo impedance v sérii jsou nerovné a různých hodnot, pak se celkový nebo ekvivalentní odpor, RT rovná matematickému součtu dvou odporů. To se rovná R1 + R2. Pokud jsou zapojeny tři nebo více nerovných (nebo stejných) rezistorů do série, pak ekvivalentní odpor je: R1 + R2 + R3 +… atd. |
Jedním důležitým bodem, který si musíte pamatovat u rezistorů v sériových sítích, abyste zkontrolovali správnost své matematiky. Celkový odpor (RT) jakýchkoli dvou nebo více odporů zapojených do série bude vždy VĚTŠÍ než hodnota největšího odporu v řetězci. V našem příkladu výše RT = 9 kΩ, kde jako největší hodnota odporu je pouze 6 kΩ.
Napětí sériového rezistoru
Napětí na každém rezistoru zapojeném do série se řídí jinými pravidly, než jaké má sériový proud. Z výše uvedeného obvodu víme, že celkové napájecí napětí na rezistorech se rovná součtu potenciálních rozdílů napříč R1, R2 a R3, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V.
Použití Ohmova zákona , napětí na jednotlivých rezistorech lze vypočítat takto:
Napětí na R1 = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
Napětí na R2 = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
Napětí na R3 = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
udávající celkové napětí VAB (1V + 2V + 6V) = 9V, což se rovná hodnota napájecího napětí. Pak je součet potenciálních rozdílů napříč odpory roven celkovému potenciálovému rozdílu v kombinaci a v našem příkladu je to 9 V.
Rovnice uvedená pro výpočet celkového napětí v sériovém obvodu, což je součet všech jednotlivých napětí sečtených dohromady je uveden jako:
Pak sériový rezistor sítě lze také považovat za „děliče napětí“ a obvod sériového rezistoru s N odporovými součástmi bude mít na sobě N-různá napětí při zachování společného proudu.
Použitím Ohmova zákona buď napětí, lze snadno najít proud nebo odpor libovolného sériově zapojeného obvodu a odpor sériového obvodu lze zaměnit, aniž by to ovlivnilo celkový odpor, proud nebo výkon každého rezistoru.
Rezistory v sériovém příkladu č. 1
Pomocí Ohmova zákona vypočítejte ekvivalentní sériový odpor, sériový proud, pokles napětí a výkon pro každý rezistor v následujících rezistorech v sériovém obvodu.
Všechna data lze najít pomocí Ohmova zákona a abychom si trochu ulehčili život, můžeme tato data prezentovat v tabulkové formě.
Pak pro výše uvedený obvod RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V a PT = 2,4W
Obvod děliče napětí
Z výše uvedeného příkladu vidíme, že i když je napájecí napětí uvedeno jako 12 voltů, na každém rezistoru v sérii se objevují různá napětí nebo poklesy napětí. síť. Připojení rezistorů v sérii, jako je tato, na jedno stejnosměrné napájení má jednu hlavní výhodu, na každém rezistoru se objevují různá napětí, která vytvářejí velmi praktický obvod, který se nazývá síť děliče napětí.
Tento jednoduchý obvod rozděluje napájecí napětí úměrně na každý odpor v sériovém řetězci s tím, že velikost poklesu napětí je určena hodnotou rezistorů a jak nyní víme, proud v obvodu sériového rezistoru je společný pro všechny rezistory. Takže větší odpor bude mít na něm větší pokles napětí, zatímco menší odpor bude mít na něm menší pokles napětí.
Sériový odporový obvod zobrazený výše tvoří jednoduchou síť děliče napětí, byla tři napětí 2V, 4V a 6V jsou vyráběny z jednoho 12V zdroje. Kirchhoffův zákon o napětí uvádí, že „napájecí napětí v uzavřeném obvodu se rovná součtu všech poklesů napětí (I * R) kolem obvodu“, což lze dobře využít.
Napětí Pravidlo rozdělení nám umožňuje použít účinky proporcionality odporu k výpočtu rozdílu potenciálu napříč každým odporem bez ohledu na proud protékající sériovým obvodem. Typický „obvod děliče napětí“ je uveden níže.
Oddělovač napětí Síť
Zobrazený obvod se skládá pouze ze dvou odporů, R1 a R2 zapojených do série přes napájecí napětí Vin. Jedna strana napájecího napětí je připojena k rezistoru R1 a napěťový výstup Vout je odebírán z rezistoru R2. Hodnota tohoto výstupního napětí je dána odpovídajícím vzorcem.
Pokud je k obvodu připojeno více rezistorů v sérii, pak se na každém rezistoru postupně objeví různá napětí s ohledem na jejich individuální odpor R (Ohmův zákon I * R) hodnoty poskytující různé, ale menší napěťové body z jednoho napájecího zdroje.
Takže pokud jsme měli v sériovém řetězci tři nebo více odporů, můžeme k nalezení napětí použít náš nyní známý vzorec děliče potenciálů kapka přes každou z nich. Zvažte níže uvedený obvod.
Potenciální rozdělovač výše ukazuje čtyři odpory spojené dohromady je série. Úbytek napětí v bodech A a B lze vypočítat pomocí vzorce děliče potenciálů následujícím způsobem:
Můžeme také použít stejný nápad jako skupina odporů v sériovém řetězci. Například pokud bychom chtěli najít pokles napětí napříč R2 i R3 společně, dosadili bychom jejich hodnoty do horního čitatele vzorce a v tomto případě by nám výsledná odpověď dala 5 voltů (2V + 3V).
V tomto velmi jednoduchém příkladu napětí fungují velmi úhledně, protože pokles napětí na rezistoru je úměrný celkovému odporu a protože celkový odpor (RT) je v tomto příkladu roven 100Ω nebo 100 %, odpor R1 je 10% RT, takže se na něm objeví 10% zdrojového napětí VS, 20% VS na rezistoru R2, 30% na rezistoru R3 a 40% napájecího napětí VS na rezistoru R4. Potvrzuje to použití Kirchhoffova zákona o napětí (KVL) kolem uzavřené smyčky.
Nyní předpokládejme, že chceme použít výše uvedený obvod děliče potenciálu dvou rezistorů k výrobě menšího napětí z většího napájecího napětí na napájení externí elektronický obvod. Předpokládejme, že máme napájení 12 V DC a náš obvod, který má impedanci 50 Ω, vyžaduje pouze napájení 6 V, poloviční napětí.
Připojení dvou rezistorů stejné hodnoty, například 50 Ω, dohromady jako síť děliče potenciálu napříč 12V to udělá velmi pěkně, dokud nepřipojíme zátěžový obvod k síti. Je tomu tak proto, že zatěžovací účinek rezistoru RL zapojeného paralelně napříč R2 mění poměr dvou sériových odporů a mění jejich pokles napětí, což je ukázáno níže.
Rezistory v sériovém příkladu č. 2
Vypočítejte poklesy napětí na X a Y
a) Bez připojení RL
b) S připojením RL
Jak vidíte shora, výstupní napětí Vout bez připojeného zátěžového rezistoru nám dává požadované výstupní napětí 6 V, ale stejné výstupní napětí při Vout při zátěži je připojeno, klesne pouze na 4 V, (rezistory paralelně).
Pak vidíme, že síť s děličem nabitého napětí mění své výstupní napětí v důsledku tohoto zatěžovacího efektu, protože výstupní napětí Vout je určeno poměr R1 k R2. Jak však odpor zátěže, RL roste směrem k nekonečnu (∞), tento účinek zátěže se snižuje a poměr napětí Vout / Vs není přidáním zátěže na výstup ovlivněn. Čím vyšší je impedance zátěže, tím menší je zátěžový efekt na výstupu.
Účinek snížení úrovně signálu nebo napětí je známý jako útlum, takže při použití sítě s děličem napětí je třeba postupovat opatrně. Tento zatěžovací efekt lze kompenzovat použitím potenciometru místo rezistorů s pevnou hodnotou a podle toho upravit. Tato metoda také kompenzuje dělič potenciálu za různé tolerance konstrukce odporů.
Proměnný rezistor, potenciometr nebo pot, jak se běžněji nazývá, je dobrým příkladem multirezistorového děliče napětí v jednom balíček, jak lze považovat za tisíce mini rezistorů v sérii. Zde je přivedeno pevné napětí na dvě vnější pevná spojení a proměnné výstupní napětí je odebíráno ze svorky stěrače. Víceotáčkové hrnce umožňují přesnější řízení výstupního napětí.
Obvod děliče napětí je nejjednodušší způsob výroby nižšího napětí z vyššího napětí a je základním ovládacím mechanismem potenciometru.
Kromě výpočtu nižšího napájecího napětí lze vzorec děliče napětí použít také při analýze složitějších odporových obvodů obsahujících jak sériové, tak paralelní větve. Vzorec děliče napětí nebo potenciálu lze použít k určení úbytků napětí kolem uzavřené stejnosměrné sítě nebo jako součást různých zákonů o analýze obvodů, jako jsou Kirchhoffovy nebo Theveninovy věty.
Aplikace rezistorů řady
Viděli jsme, že rezistory řady lze použít k výrobě různých napětí napříč sebou a tento typ rezistorové sítě je velmi užitečný pro výrobu sítě děliče napětí. Pokud nahradíme jeden z rezistorů v obvodu děliče napětí výše senzorem, jako je termistor, rezistor závislý na světle (LDR) nebo dokonce přepínač, můžeme převést snímanou analogovou veličinu na vhodný elektrický signál, který lze měřeno.
Například následující obvod termistoru má odpor 10 KΩ při 25 ° C a odpor 100Ω při 100 ° C. Vypočítejte výstupní napětí (Vout) pro obě teploty.
Obvod termistoru
Při 25 ° C
Při 100 ° C
Takže změnou pevného rezistoru 1KΩ, R2 v našem jednoduchém obvodu výše, na variabilní rezistor nebo potenciometr, konkrétně nastavenou hodnotu výstupního napětí lze získat v širším teplotním rozsahu.
Rezistory v souhrnu sérií
Takže souhrnně. Když jsou dva nebo více rezistorů spojeny dohromady v jedné větvi, říká se, že rezistory jsou spojeny dohromady v sérii.Rezistory v sérii přenášejí stejný proud, ale pokles napětí na nich není stejný jako jejich jednotlivé hodnoty odporu vytvoří různé poklesy napětí na každém odporu, jak je stanoveno Ohmovým zákonem (V = I * R). Pak jsou sériové obvody děličem napětí.
V síti sériových rezistorů se jednotlivé rezistory sčítají, aby poskytly ekvivalentní odpor (RT) sériové kombinace. Rezistory v sériovém obvodu lze zaměnit, aniž by to ovlivnilo celkový odpor, proud nebo výkon každého rezistoru nebo obvodu.
V dalším kurzu o rezistorech se podíváme na paralelní připojení rezistorů a ukazují, že celkový odpor je vzájemný součet všech odporů sečtených dohromady a že napětí je společné pro paralelní obvod.
