개별 저항기는 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 함께 연결하여보다 복잡한 저항 네트워크를 생성 할 수 있습니다. 등가 저항은 서로 연결된 개별 저항의 수학적 조합입니다.
저항은 전압을 전류로 또는 전류를 전압으로 변환하는 데 사용할 수있는 기본적인 전자 부품 일뿐만 아니라 올바르게 값을 조정하면 변환 된 전류 및 / 또는 전압에 다른 가중치를 적용하여 전압 레퍼런스 회로 및 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
직렬 또는 복잡한 저항 네트워크의 저항은 하나의 단일 저항으로 대체 될 수 있습니다. 등가 저항, REQ 또는 임피던스, ZEQ 및 저항 네트워크의 조합이나 복잡성에 관계없이 모든 저항은 옴의 법칙과 Kirchhoff의 C에 정의 된 것과 동일한 기본 규칙을 따릅니다. ircuit 법칙.
직렬 저항기
저항은 단일 라인에서 데이지 체인으로 연결될 때 “직렬”로 연결된다고합니다. 첫 번째 저항을 통해 흐르는 모든 전류는 다른 방법이 없기 때문에 두 번째 저항과 세 번째 저항도 통과해야합니다. 그런 다음 직렬로 연결된 저항은 하나의 저항을 통해 흐르는 전류가 하나의 경로 만 취할 수 있기 때문에 다른 저항을 통해 흘러야하므로 공통 전류가 흐르게됩니다.
그런 다음 a를 통해 흐르는 전류의 양 직렬 저항 세트는 직렬 저항 네트워크의 모든 지점에서 동일합니다. 예 :
다음 예에서는 저항 R1, R2 및 R3이 모두 연결되어 있습니다. 공통 전류로 지점 A와 B 사이에 직렬로 함께 흐르고 있습니다.
직렬 저항 회로
저항이 직렬로 함께 연결되면 동일한 전류가 체인의 각 저항과 총 저항을 통과하므로 회로의 RT는 추가 된 모든 개별 저항의 합과 같아야합니다. 함께. 즉
간단한 예에서 저항의 개별 값을 취함으로써 따라서 위의 총 등가 저항 REQ는 다음과 같이 주어집니다.
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
따라서 위의 세 개의 개별 저항을 모두 9kΩ 값을 갖는 하나의 “등가”저항기로 대체 할 수 있음을 알 수 있습니다.
4 개, 5 개 또는 그 이상의 저항이 모두 직렬 회로에 함께 연결되어있는 경우 회로의 총 또는 등가 저항은 RT는 여전히 함께 연결된 모든 개별 저항의 합이고 직렬에 추가 된 저항이 더 많을수록 , 등가 저항 (값에 관계없이)이 커집니다.
이 총 저항은 일반적으로 등가 저항으로 알려져 있으며 다음과 같이 정의 할 수 있습니다. “모든 저항을 대체 할 수있는 단일 저항 값 변경없이 연속으로 g 회로의 전류 또는 전압 값 “. 그런 다음 저항을 직렬로 연결할 때 회로의 총 저항을 계산하기 위해 주어진 방정식은 다음과 같습니다.
직렬 저항 방정식
총 또는 등가 저항, RT는 개별 저항의 대수 합계이므로 원래 저항 조합과 회로에 동일한 영향을 미칩니다. 저항.
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직렬로 연결된 두 개의 저항 또는 임피던스가 같고 값이 같으면 총 또는 등가 저항, RT는 한 저항 값의 두 배와 같습니다. 이는 2R과 동일하며 직렬, 3R 등의 3 개의 동일한 저항에 대해 동일합니다. |
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저항이 두 개인 경우 또는 직렬 임피던스가 같지 않고 값이 다른 경우 총 또는 등가 저항, RT는 두 저항의 수학적 합과 같습니다. 그것은 R1 + R2와 같습니다. 3 개 이상의 동일하지 않은 (또는 동일) 저항이 직렬로 연결된 경우 등가 저항은 R1 + R2 + R3 +… 등입니다. |
수학이 올바른지 확인하기 위해 직렬 네트워크의 저항에 대해 기억해야 할 한 가지 중요한 사항입니다. 직렬로 함께 연결된 두 개 이상의 저항의 총 저항 (RT)은 항상 체인에서 가장 큰 저항의 값보다 큽니다. 위의 예에서 RT = 9kΩ이고 가장 큰 저항은 6kΩ에 불과합니다.
직렬 저항기 전압
직렬로 연결된 각 저항기의 전압은 직렬 전류와 다른 규칙을 따릅니다. 위의 회로를 통해 저항의 총 공급 전압이 R1, R2 및 R3, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V 사이의 전위차의 합과 같다는 것을 알 수 있습니다.
옴의 법칙 사용 , 개별 저항기 양단의 전압은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
R1 양단 전압 = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
R2 양단 전압 = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
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R3의 전압 = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
(1V + 2V + 6V) = 9V의 총 전압 VAB를 제공합니다. 공급 전압의 값. 그런 다음 저항기 양단의 전위차의 합은 조합의 총 전위차와 같으며이 예에서는 9V입니다.
직렬 회로에서 총 전압을 계산하기 위해 주어진 방정식은 다음과 같습니다. 함께 더해진 모든 개별 전압의 합계는 다음과 같습니다.
그런 다음 직렬 저항 네트워크는 또한 “전압 분배기”로 생각할 수 있으며 N 개의 저항성 구성 요소가있는 직렬 저항 회로는 공통 전류를 유지하면서 N 개의 서로 다른 전압을 갖게됩니다.
옴의 법칙을 사용하여 전압, 직렬 연결된 회로의 전류 또는 저항을 쉽게 찾을 수 있으며 각 저항의 총 저항, 전류 또는 전력에 영향을주지 않고 직렬 회로의 저항을 교환 할 수 있습니다.
시리즈 예제 No1의 저항
옴 법칙을 사용하여 등가 직렬 저항, 직렬 전류, 전압 강하 및 전력을 계산합니다. 직렬 회로에서 다음 저항의 각 저항.
모든 데이터는 옴의 법칙을 사용하고 삶을 좀 더 쉽게 만들기 위해이 데이터를 표 형식으로 나타낼 수 있습니다.
그런 다음 위 회로의 경우 RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V 및 PT = 2.4W
전압 분배기 회로
위의 예에서 볼 수 있습니다. 공급 전압은 12V로 주어 지지만 서로 다른 전압 또는 전압 강하가 시리즈 내의 각 저항에 나타납니다. 회로망. 이와 같이 직렬로 연결된 저항을 단일 DC 전원에 연결하면 각 저항에 서로 다른 전압이 나타나 전압 분배기 네트워크라고하는 매우 편리한 회로를 생성합니다.
이 간단한 회로는 공급 전압을 각각에 비례 적으로 분할합니다. 저항 값에 의해 결정되는 전압 강하의 양을 가진 직렬 체인의 저항기, 그리고 우리가 지금 알다시피 직렬 저항 회로를 통과하는 전류는 모든 저항기에 공통입니다. 따라서 저항이 클수록 전압 강하가 커지고 저항이 작을수록 전압 강하가 작아집니다.
위에 표시된 직렬 저항 회로는 3 개의 전압 2V 인 간단한 전압 분배기 네트워크를 형성합니다. 4V 및 6V는 단일 12V 전원에서 생성됩니다. Kirchhoff의 전압 법칙에 따르면 “폐쇄 회로의 공급 전압은 회로 주변의 모든 전압 강하 (I * R)의 합과 동일”하며 이는 좋은 효과를내는 데 사용될 수 있습니다.
전압 나누기 규칙을 사용하면 직렬 회로를 통해 흐르는 전류에 관계없이 각 저항의 전위차를 계산하기 위해 저항 비례의 효과를 사용할 수 있습니다. 일반적인 “분압기 회로”가 아래에 나와 있습니다.
전압 분배기 네트워크
표시된 회로는 직렬로 함께 연결된 두 개의 저항 R1과 R2로 구성됩니다. 공급 전압 Vin에 걸쳐. 전원 공급 장치 전압의 한쪽은 저항 R1에 연결되고 전압 출력 Vout은 저항 R2 양단에서 가져옵니다. 이 출력 전압의 값은 해당 공식으로 제공됩니다.
더 많은 저항이 회로에 직렬로 연결되면 개별 저항 R과 관련하여 각 저항에 서로 다른 전압이 차례로 나타납니다 (옴의 법칙). I * R) 값은 하나의 단일 공급 장치에서 다르지만 더 작은 전압 포인트를 제공합니다.
따라서 직렬 체인에 세 개 이상의 저항이있는 경우에도 이제 익숙한 전위 분배기 공식을 사용하여 전압을 찾을 수 있습니다. 각각에 걸쳐 떨어집니다. 아래 회로를 고려하십시오.
위의 전위 분배기 회로는 함께 연결된 4 개의 저항이 직렬임을 보여줍니다. 지점 A와 B의 전압 강하는 다음과 같은 전위 분배기 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
직렬 체인의 저항 그룹에 동일한 아이디어. 예를 들어 R2와 R3의 전압 강하를 함께 찾으려면 공식의 맨 위 분자에서 해당 값을 대체하고이 경우 결과 답은 5V (2V + 3V)를 제공합니다.
이 매우 간단한 예에서는 저항의 전압 강하가 총 저항에 비례하고 총 저항이이 예에서 (RT)가 100Ω 또는 100과 같으므로 전압이 매우 깔끔하게 작동합니다. %, 저항 R1은 RT의 10 %이므로 소스 전압 VS의 10 %, 저항 R2에 VS의 20 %, 저항 R3에 30 %, 저항 R4에 공급 전압 VS의 40 %가 나타납니다. 폐 루프 경로에 Kirchhoff의 전압 법칙 (KVL)을 적용하면이를 확인할 수 있습니다.
이제 위의 두 저항 전위 분배기 회로를 사용하여 더 큰 공급 전압에서 전력으로 더 작은 전압을 생성한다고 가정 해 보겠습니다. 외부 전자 회로. 12V DC 전원이 있고 임피던스가 50Ω 인 회로에는 전압의 절반 인 6V 전원 만 필요하다고 가정합니다.
각각 50Ω의 두 개의 동일한 값 저항을 전위 분배기 네트워크로 함께 연결합니다. 12V를 통해 부하 회로를 네트워크에 연결할 때까지이 작업을 매우 훌륭하게 수행합니다. 이는 R2에 병렬로 연결된 저항기 RL의 부하 효과가 두 직렬 저항의 비율을 변경하여 전압 강하를 변경하기 때문입니다. 이것은 아래에 설명되어 있습니다.
시리즈 예제 No2의 저항
X와 Y의 전압 강하 계산
a) RL이 연결되지 않은 경우
b) RL이 연결된 경우
위에서 볼 수 있듯이 부하 저항이 연결되지 않은 출력 전압 Vout은 6V의 필요한 출력 전압을 제공하지만 부하가있을 때 Vout에서 동일한 출력 전압을 제공합니다. 4V로만 떨어집니다 (병렬 저항).
그러면 출력 전압 Vout이 다음과 같이 결정되기 때문에 부하 전압 분배기 네트워크가이 부하 효과의 결과로 출력 전압을 변경하는 것을 볼 수 있습니다. R1 대 R2의 비율. 그러나 부하 저항이 증가함에 따라 RL이 무한대 (∞)쪽으로 증가하면이 부하 효과가 감소하고 Vout / Vs의 전압 비율은 출력에 부하를 추가해도 영향을받지 않습니다. 그러면 부하 임피던스가 높을수록 출력에 대한 부하 효과가 줄어 듭니다.
신호 또는 전압 레벨을 줄이는 효과를 감쇠라고하므로 전압 분배기 네트워크를 사용할 때주의해야합니다. 이 부하 효과는 고정 값 저항 대신 전위차계를 사용하여 보상하고 그에 따라 조정할 수 있습니다. 이 방법은 또한 저항 구조의 다양한 허용 오차에 대해 전위 분배기를 보상합니다.
더 일반적으로 불리는 가변 저항기, 전위차계 또는 포트는 단일 내에서 다중 저항 전압 분배기의 좋은 예입니다. 직렬로 연결된 수천 개의 미니 저항기로 생각할 수있는 패키지입니다. 여기서 고정 전압은 두 개의 외부 고정 연결에 적용되고 가변 출력 전압은 와이퍼 단자에서 가져옵니다. 멀티 턴 포트는 더 정확한 출력 전압 제어를 허용합니다.
전압 분배기 회로는 더 높은 전압에서 더 낮은 전압을 생성하는 가장 간단한 방법이며 전위차계의 기본 작동 메커니즘입니다.
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전압 분배기 공식은 더 낮은 공급 전압을 계산하는 데 사용될뿐만 아니라 직렬 및 병렬 분기를 모두 포함하는 더 복잡한 저항성 회로의 분석에도 사용할 수 있습니다. 전압 또는 전위 분배기 공식을 사용하여 폐쇄 된 DC 네트워크 주변의 전압 강하를 결정하거나 Kirchhoff 또는 Thevenin 정리와 같은 다양한 회로 분석 법칙의 일부로 사용할 수 있습니다.
직렬 저항의 응용
직렬 저항을 사용하여 서로 다른 전압을 생성 할 수 있으며 이러한 유형의 저항 네트워크는 전압 분배기 네트워크를 생성하는 데 매우 유용합니다. 위의 전압 분배기 회로에있는 저항 중 하나를 서미스터, 광 의존 저항 (LDR) 또는 스위치와 같은 센서로 교체하면 감지되는 아날로그 양을 적절한 전기 신호로 변환 할 수 있습니다. 예를 들어 다음 서미스터 회로의 저항은 25 ° C에서 10KΩ이고 저항은 100 ° C에서 100Ω입니다. 두 온도에 대한 출력 전압 (Vout)을 계산합니다.
서미스터 회로
25 ° C
100 ° C
따라서 위의 간단한 회로에서 고정 1KΩ 저항 R2를 가변 저항 또는 전위차계로 변경하여 출력 전압 설정 값은 더 넓은 온도 범위에서 얻을 수 있습니다.
직렬 저항기 요약
요약하자면. 두 개 이상의 저항이 단일 분기에서 종단 간 함께 연결되면 저항이 직렬로 함께 연결된다고합니다.직렬 저항은 동일한 전류를 전달하지만 각 저항 값은 옴의 법칙 (V = I * R)에 따라 각 저항에 서로 다른 전압 강하를 생성하므로 전압 강하가 동일하지 않습니다. 그런 다음 직렬 회로는 전압 분배기입니다.
직렬 저항 네트워크에서 개별 저항은 직렬 조합의 등가 저항 (RT)을 제공하기 위해 함께 추가됩니다. 직렬 회로의 저항은 각 저항이나 회로의 전체 저항, 전류 또는 전력에 영향을주지 않고 상호 교환 할 수 있습니다.
저항에 대한 다음 자습서에서는 저항을 병렬로 연결하는 방법을 살펴보고 총 저항이 함께 추가 된 모든 저항의 역합이며 전압이 병렬 회로에 공통임을 보여줍니다.
