Yksittäiset vastukset voidaan liittää yhteen joko sarjayhteydellä, rinnakkaisliitännällä tai molempien sarjojen ja rinnakkaisten yhdistelmillä monimutkaisempien vastusverkkojen tuottamiseksi ekvivalenttivastus on matemaattinen yhdistelmä yksittäisiä vastuksia, jotka on kytketty yhteen.
Vastus ei ole vain elektroninen perusosa, jota voidaan käyttää jännitteen muuntamiseen virraksi tai virran jännitteeksi, vaan myös oikein sen arvoa säätämällä muunnetulle virralle ja / tai jännitteelle voidaan asettaa eri painotus, jonka avulla sitä voidaan käyttää jännitteen vertailupiireissä ja sovelluksissa.
Sarjassa tai monimutkaisissa vastusverkoissa olevat vastukset voidaan korvata yhdellä yksittäisellä vastaava vastus, REQ tai impedanssi, ZEQ ja riippumatta vastusverkon yhdistelmästä tai monimutkaisuudesta, kaikki vastukset noudattavat samoja perussääntöjä kuin Ohmin laki ja Kirchhoffin C ircuit-lait.
Sarjan vastukset
Vastusten sanotaan olevan kytketty sarjaan, kun ne on ketjutettu yhteen linjaan. Koska kaikella ensimmäisen vastuksen läpi kulkevalla virralla ei ole muuta tapaa mennä, sen on myös kuljettava toisen vastuksen ja kolmannen ja niin edelleen. Sitten sarjassa olevilla vastuksilla on yhteinen virta, joka kulkee niiden läpi, koska yhden vastuksen läpi kulkevan virran täytyy myös kulkea muiden läpi, koska se voi kulkea vain yhden polun.
Sitten virran määrä, joka virtaa sarja vastuksia sarjassa on sama kaikissa sarjavastusverkon pisteissä. Esimerkki:
Seuraavassa esimerkissä kaikki vastukset R1, R2 ja R3 on kytketty yhdessä sarjoina pisteiden A ja B välillä, joissa on yhteinen virta, virtaan niiden läpi.
Sarjan vastuspiiri
Koska vastukset on kytketty sarjaan, sama virta kulkee ketjun kaikkien vastusten ja kokonaisvastuksen läpi, piirin RT on oltava yhtä suuri kuin kaikkien lisättyjen vastusten summa yhdessä. Tämä on
ja ottamalla vastusten yksittäiset arvot yksinkertaisessa esimerkissämme Yllä oleva vastaava kokonaisresistanssi REQ on siis annettu seuraavasti:
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
Joten näemme, että voimme korvata kaikki kolme yllä olevaa yksittäistä vastusta vain yhdellä ”vastaavalla” vastuksella, jonka arvo on 9 kΩ.
Jos neljä, viisi tai jopa enemmän vastusta on kytketty yhteen sarjapiirissä, piirin kokonaisvastus tai vastaava resistanssi, RT olisi silti kaikkien yhteen kytkettyjen ja sarjaan lisättyjen vastusten summa , sitä suurempi ekvivalenttivastus (riippumatta niiden arvosta).
Tämä kokonaisresistanssi tunnetaan yleisesti nimellä ekvivalenttivastus ja se voidaan määritellä seuraavasti: ”yksi vastuksen arvo, joka voi korvata minkä tahansa määrän vastuksia sarjassa ilman alteriinia g virran tai jännitteen arvot piirissä ”. Sitten yhtälö, joka on annettu piirin kokonaisresistanssin laskemiseksi yhdistettäessä vastuksia sarjaan, on seuraava:
Sarjan vastusyhtälö
Huomaa, että kokonais- tai vastaavalla resistanssilla RT on sama vaikutus piiriin kuin alkuperäisellä vastusyhdistelmällä, koska se on yksilön algebrallinen summa vastukset.
 |
Jos kaksi vastusta tai impedanssia sarjassa ovat samanarvoisia ja samanarvoisia, niin kokonais- tai vastaava vastus, RT on yhtä suuri kuin yhden vastuksen arvo kaksinkertainen. Tämä on yhtä suuri kuin 2R ja kolmelle yhtä suurelle vastukselle sarjassa, 3R jne. |
 |
Jos kaksi vastusta tai sarjassa olevat impedanssit ovat eriarvoisia ja eri arvoisia, tällöin kokonaisresistanssi tai vastaava resistanssi RT on yhtä suuri kuin kahden vastuksen matemaattinen summa. Se on yhtä suuri kuin R1 + R2. Jos vähintään kolme epätasaista (tai yhtä suurta) vastusta kytketään sarjaan, vastaava vastus on: R1 + R2 + R3 +… jne. |
Yksi tärkeä asia, joka on syytä muistaa sarjaverkkojen vastuksista, jotta voit varmistaa, että matematiikka on oikein. Kahden tai useamman sarjaan kytketyn vastuksen kokonaisvastus (RT) on aina SUUREMPI kuin ketjun suurimman vastuksen arvo. Yllä olevassa esimerkissä RT = 9kΩ, jossa suurimpana vastuksena on vain 6kΩ.
Sarjan vastuksen jännite
Jokaisen sarjaan kytketyn vastuksen jännite noudattaa erilaisia sääntöjä kuin sarjavirran jännite. Yllä olevasta piiristä tiedämme, että vastusten koko syöttöjännite on yhtä suuri kuin potentiaalierojen R1, R2 ja R3 summa, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V.
Ohmin lakia käyttämällä , yksittäisten vastusten jännite voidaan laskea seuraavasti:
Jännite R1: n yli = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
Jännite R2: n yli = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
Jännite R3: n yli = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
jolloin kokonaisjännite VAB on (1V + 2V + 6V) = 9V, joka on yhtä suuri kuin syöttöjännitteen arvo. Sitten vastusten potentiaalierojen summa on yhtä suuri kuin yhdistelmän potentiaalierojen kokonaismäärä ja esimerkissämme tämä on 9 V.
Yhtälö, joka on annettu laskettaessa kokonaisjännite sarjapiirissä, joka on kaikkien yhteen laskettujen yksittäisten jännitteiden summa annetaan seuraavasti:
Sitten sarjavastus verkkoja voidaan ajatella myös ”jännitteenjakajina” ja sarjavastusvirtapiirissä, jossa on N resistiivistä komponenttia, on N-eri jännitteet sen yli samalla kun ylläpidetään yhteistä virtaa.
Käyttämällä Ohmin lakia joko jännite, minkä tahansa sarjaan kytketyn piirin virta tai vastus voidaan helposti löytää ja sarjapiirin vastus voidaan vaihtaa vaikuttamatta kunkin vastuksen kokonaisvastukseen, virtaan tai tehoon.
Sarjan esimerkin 1 vastukset
Laske Ohms-lakia käyttämällä vastaava sarjaresistanssi, sarjavirta, jännitehäviö ja teho kukin vastus seuraavissa vastuksissa sarjapiirissä.
Kaikki tiedot löytyvät käyttämällä Ohmin lakia ja helpottaaksemme elämää hieman, voimme esittää nämä tiedot taulukkomuodossa.
Sitten yllä olevalle piirille RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V ja PT = 2.4W
Jännitteenjakajapiiri
Yllä olevasta esimerkistä voidaan nähdä, että vaikka syöttöjännite on 12 volttia, sarjan eri vastusten yli ilmestyy erilaisia jännitteitä tai jännitehäviöitä verkkoon. Tällaisten sarjassa olevien vastusten liittämisellä yhteen tasavirtalähteeseen on yksi suuri etu, jokaisessa vastuksessa esiintyy erilaisia jännitteitä, mikä tuottaa erittäin kätevän piirin, jota kutsutaan Voltage Divider Networkiksi. vastus sarjassa ketjussa, jossa jännitehäviön määrä määräytyy vastusten arvon perusteella, ja kuten nyt tiedämme, sarjavastusvirtapiirin läpi kulkeva virta on yhteinen kaikille vastuksille. Joten suuremmalla vastuksella on suurempi jännitehäviö sen yli, kun taas pienemmällä vastuksella on pienempi jännitehäviö sen yli.
Edellä esitetty sarjaresistiivinen piiri muodostaa yksinkertaisen jännitteenjakajaverkon, jossa oli kolme jännitettä 2 V, 4V ja 6V tuotetaan yhdestä 12 V: n virtalähteestä. Kirchhoffin jännitelaki toteaa, että ”suljetussa piirissä oleva syöttöjännite on yhtä suuri kuin kaikki piirin ympärillä olevat jännitehäviöt (I * R)”, ja tätä voidaan käyttää hyvään vaikutukseen.
Jännite Jakosäännön avulla voimme käyttää resistanssin suhteellisuuden vaikutuksia kunkin vastuksen potentiaalieron laskemiseen sarjapiirin läpi virtaavasta virrasta riippumatta. Tyypillinen ”jännitteenjakajapiiri” on esitetty alla.
Jännitteenjakaja Verkko
Esitetty piiri koostuu vain kahdesta vastuksesta, R1 ja R2, jotka on kytketty yhteen sarjaan syöttöjännitteen yli Vin. Virtalähteen jännitteen toinen puoli on kytketty vastukseen R1 ja jännitelähtö Vout otetaan vastuksen R2 poikki. Tämän lähtöjännitteen arvo annetaan vastaavalla kaavalla.
Jos piiriin kytketään sarjaan enemmän vastuksia, niin jokaisen vastuksen yli ilmestyy vuorotellen eri jännitteitä niiden vastuksen R suhteen (Ohmin laki). I * R) -arvot, jotka tarjoavat erilaisia, mutta pienempiä jännitepisteitä yhdestä syötteestä.
Joten jos sarjaketjussa olisi vähintään kolme vastusta, voimme silti käyttää jo tuttua potentiaalijakajakaavaa jännitteen löytämiseen pudota jokaisen yli. Harkitse alla olevaa virtapiiriä.
Yllä oleva potentiaalijakajapiiri osoittaa, että neljä yhteen kytkettyä vastusta on sarja. Pisteiden A ja B jännitehäviö voidaan laskea potentiaalijakajakaavalla seuraavasti:
Voimme käyttää myös sama idea ryhmälle vastuksia sarjaketjussa. Esimerkiksi, jos halusimme löytää jännitehäviön sekä R2: sta että R3: sta yhdessä, korvattaisimme niiden arvot kaavan ylimmässä osoittajassa ja tässä tapauksessa saatu vastaus antaisi meille 5 volttia (2V + 3V).
Tässä hyvin yksinkertaisessa esimerkissä jännitteet toimivat hyvin siististi, kun jännitteen pudotus vastuksen yli on verrannollinen kokonaisvastukseen ja koska kokonaisvastus (RT) tässä esimerkissä on 100Ω tai 100 %, vastus R1 on 10% RT: stä, joten 10% lähdejännitteestä VS ilmestyy sen yli, 20% VS: stä vastuksen R2 yli, 30% vastuksen R3 yli ja 40% syöttöjännitteestä VS vastuksen R4 yli. Kirchhoffin jännitelain (KVL) soveltaminen suljetun silmukan polun ympärillä vahvistaa tämän.
Oletetaan nyt, että haluamme käyttää yllä olevaa kahta vastuksen potentiaalijakajapiiriä tuottamaan pienempi jännite suuremmasta syöttöjännitteestä tehoon ulkoinen elektroninen piiri. Oletetaan, että meillä on 12 V: n tasavirtalähde ja virtapiiri, jonka impedanssi on 50Ω, vaatii vain 6 V: n jännitteen, puolet jännitteestä. 12 V: n poikki tekee tämän erittäin hyvin, kunnes yhdistämme kuormituspiirin verkkoon. Tämä johtuu siitä, että R2: n kautta rinnakkain kytketyn vastuksen RL kuormitusvaikutus muuttaa kahden sarjaresistanssin suhdetta muuttamalla niiden jännitehäviötä, ja tämä osoitetaan alla.
Sarjan esimerkin 2 vastukset
Laske X: n ja Y: n jännitehäviöt
a) Ilman RL-liitäntää
b) Kun RL on kytketty
Kuten ylhäältä näet, lähtöjännite Vout ilman kuormitusvastusta kytkettynä antaa meille vaaditun lähtöjännitteen 6 V, mutta saman lähtöjännitteen Voutilla kuormituksen aikana on kytketty putoaa vain 4V: iin (vastukset rinnakkain).
Sitten voimme nähdä, että kuormitettu jännitteenjakajaverkko muuttaa lähtöjännitettä tämän kuormituksen vaikutuksen seurauksena, koska lähtöjännite Vout määritetään R1: n ja R2: n suhde. Kuormituksen vastuksen kasvaessa RL kasvaa kohti ääretöntä (∞), tämä kuormitusvaikutus pienenee ja lähtöön kohdistuvan kuorman lisääminen ei vaikuta Vout / Vs-jännitesuhteeseen. Silloin mitä suurempi kuormitusimpedanssi on, sitä vähemmän kuormitusvaikutus on lähtöön.
Signaalin tai jännitetason alentamisen vaikutus tunnetaan vaimennuksena, joten jännitteenjakajaverkkoa käytettäessä on oltava varovainen. Tämä kuormitusvaikutus voidaan kompensoida käyttämällä potentiometriä kiinteän vastuksen sijasta ja säätämällä vastaavasti. Tämä menetelmä kompensoi myös potentiaalijakajan erilaisten toleranssien suhteen vastusten rakenteessa.
Muuttuva vastus, potentiometri tai potti, kuten sitä yleisemmin kutsutaan, on hyvä esimerkki monivastuksen jännitteenjakajasta yhden yksikön sisällä. paketti, koska sen voidaan ajatella olevan tuhansia minivastuksia sarjassa. Tässä kiinteä jännite syötetään kahden ulomman kiinteän liitännän yli ja muuttuva lähtöjännite otetaan pyyhkimen liittimestä. Monikierrospotit mahdollistavat tarkemman lähtöjännitteen ohjauksen.
Jännitteenjakajapiiri on yksinkertaisin tapa tuottaa matalampi jännite suuremmasta jännitteestä, ja se on potentiometrin peruskäyttömekanismi.
Sen lisäksi, että jännitteenjakaavaa käytetään pienemmän syöttöjännitteen laskemiseen, sitä voidaan käyttää myös analysoimaan monimutkaisempia resistiivisiä piirejä, jotka sisältävät sekä sarja- että rinnakkaisia haaroja. Jännite- tai potentiaalijakajakaavaa voidaan käyttää määrittämään jännitepudotukset suljetun tasavirtaverkon ympärillä tai osana erilaisia piirianalyysilakeja, kuten Kirchhoffin tai Theveninin lauseita.
Sarjassa olevien vastusten sovellukset
Olemme nähneet, että sarjan vastuksia voidaan käyttää tuottamaan erilaisia jännitteitä toisilleen, ja tämän tyyppinen vastusverkko on erittäin hyödyllinen jännitteenjakajaverkon tuottamiseksi. Jos korvataan yksi yllä olevan jännitteenjakajapiirin vastuksista anturilla, kuten termistori, valovastus (LDR) tai jopa kytkin, voimme muuntaa havaitun analogisen määrän sopivaksi sähköiseksi signaaliksi, joka voidaan mitattu.
Esimerkiksi seuraavan termistoripiirin resistanssi on 10KΩ lämpötilassa 25 ° C ja vastus 100Ω lämpötilassa 100 ° C. Laske lähtöjännite (Vout) molemmille lämpötiloille.
Termistoripiiri
25 ° C: ssa
100 ° C: ssa
Joten muuttamalla kiinteä 1KΩ -vastus, R2 yllä olevassa yksinkertaisessa piirissämme vaihtuvaksi vastukseksi tai potentiometriksi, tietyksi lähtöjännitteen asetuspiste voidaan saada laajemmalta lämpötila-alueelta.
Vastukset sarjassa Yhteenveto
Yhteenvetona. Kun kaksi tai useampia vastuksia on kytketty yhteen päästä päähän yhteen haaraan, vastusten sanotaan olevan kytkettyinä sarjaan.Sarjassa olevat vastukset kuljettavat samaa virtaa, mutta niiden jännitehäviö ei ole sama kuin niiden yksittäiset vastusarvot luovat erilaisia jännitehäviöitä jokaisen vastuksen yli Ohmin lain mukaan (V = I * R). Sitten sarjapiirit ovat jännitteenjakajia.
Sarjavastusverkossa yksittäiset vastukset yhteenlaskettuina antavat sarjakombinaation vastaavan vastuksen (RT). Sarjapiirin vastukset voidaan vaihtaa vaikuttamatta kunkin vastuksen tai piirin kokonaisvastukseen, virtaan tai tehoon.
Seuraavassa vastuksia koskevassa oppaassa tarkastelemme vastusten liittämistä toisiinsa rinnakkain ja osoittavat, että kokonaisresistanssi on kaikkien yhteen laskettujen vastusten summa ja että jännite on yhteinen rinnakkaispiirille.
