Diviseur de tension: appareil, principe de fonctionnement, objectif

Souvent, lors de la conception d'un circuit électronique, il devient nécessaire d'obtenir un point avec un certain niveau de signal. Par exemple, créez un point de référence ou une tension de polarisation, alimentez un consommateur de faible puissance en abaissant son niveau et limitez le courant. C'est dans de tels cas que vous devez utiliser un diviseur de tension. Nous vous dirons ce que c'est et comment le calculer dans cet article.

Définition

Un diviseur de tension est un appareil ou un appareil qui abaisse la tension de sortie par rapport à l'entrée, proportionnellement au coefficient de transmission (il sera toujours inférieur à zéro). Il a obtenu ce nom parce qu'il représente deux ou plusieurs sections connectées en série de la chaîne.

Ils sont linéaires et non linéaires. Dans ce cas, les premiers sont actifs ou réactants, dans lesquels le coefficient de transfert est déterminé par le rapport de

La loi d'Ohm. Les diviseurs non linéaires prononcés incluent des stabilisateurs de tension paramétriques. Voyons comment fonctionne cet appareil et pourquoi il est nécessaire.

Types et principe d'action

Il est à noter d'emblée que le principe de fonctionnement du diviseur de tension est généralement le même, mais dépend des éléments qui le composent. Il existe trois principaux types de circuits linéaires :

• résistif;
• capacitif;
• inductif.

Le diviseur le plus courant sur les résistances, en raison de sa simplicité et de sa facilité de calcul. En utilisant son exemple, nous examinerons les informations de base sur cet appareil.

Tout diviseur de tension a Uinput et Uoutput s'il se compose de deux résistances, s'il y a trois résistances, alors il y aura deux tensions de sortie, et ainsi de suite. N'importe quel nombre d'étapes de division peut être effectué.

Uinput est égal à la tension d'alimentation, Uoutput dépend du rapport des résistances dans les bras du diviseur. Si nous considérons un circuit avec deux résistances, alors l'épaulement d'amortissement supérieur, ou comme on l'appelle aussi, sera R1. L'épaule inférieure ou de sortie sera R2.

Supposons que nous ayons une alimentation de 10V, la résistance R1 est de 85 ohms et la résistance R2 est de 15 ohms. Il est nécessaire de calculer Uoutput.

Puis:

U = I * R

Puisqu'ils sont connectés en série, alors :

U1 = I * R1

U2 = I * R2

Ensuite, si vous ajoutez les expressions :

U1 + U2 = je (R1 + R2)

Si on exprime le courant à partir d'ici, on obtient :

En remplaçant l'expression précédente, nous avons la formule suivante :

Comptons pour notre exemple :

Le diviseur de tension peut également être réalisé sur des réactances :

• au condensateurs (capacitif);
• sur inducteurs (inductifs).

Ensuite, les calculs seront similaires, mais les résistances sont calculées à l'aide des formules ci-dessous.

Pour les condensateurs :

Pour l'inductance :

Une caractéristique et une différence entre ces types de diviseurs est qu'un diviseur résistif peut être utilisé dans les circuits alternatifs et dans les circuits courant continu, et capacitif et inductif uniquement dans les circuits à courant alternatif, car ce n'est qu'alors que leur réactif la résistance.

Intéressant! Dans certains cas, un diviseur capacitif fonctionnera dans les circuits à courant continu, un bon exemple est l'utilisation d'une telle solution dans le circuit d'entrée des alimentations informatiques.

L'utilisation de la réactance est due au fait que lors de leur fonctionnement, ils ne dégagent pas une telle quantité de chaleur que lors de l'utilisation de résistances actives (résistances) dans les structures

Exemples d'utilisation dans un schéma

Il existe de nombreux circuits où des diviseurs de tension sont utilisés. Par conséquent, nous allons donner plusieurs exemples à la fois.

Disons que nous concevons un étage amplificateur, sur transistor, qui fonctionne en classe A. Sur la base de son principe de fonctionnement, nous devons définir une telle tension de polarisation (U1) sur la base du transistor, de sorte que son point de fonctionnement se trouve sur un segment linéaire de la caractéristique I - V, tandis que le courant traversant le transistor n'est pas excessif. Disons que nous devons fournir un courant de base de 0,1 mA avec U1 de 0,6 volts.

Ensuite, nous devons calculer la résistance dans les bras du diviseur, et c'est le calcul inverse par rapport à ce que nous avons donné ci-dessus. Tout d'abord, trouvez le courant à travers le diviseur. Pour que le courant de charge n'affecte pas beaucoup la tension sur ses épaules, nous réglons le courant à travers le diviseur d'un ordre de grandeur supérieur au courant de charge dans notre cas, 1 mA. Que l'alimentation soit de 12 volts.

Alors la résistance totale du diviseur est égale à :

Rd = Upuissance / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm

R2 / R = U2 / U

Ou:

R2 / (R1 + R2) = U2 / Upuissance

10/20=3/6

20*3/6=60/6/10

R2 = (R1 + R2) * U1 / Upuissance = 12000 * 0,6 / 12 = 600

R1 = 12000-600 = 11400

Vérifions les calculs :

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Volts.

L'épaule supérieure correspondante s'éteindra

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 Volts.

Mais ce n'est pas tout le calcul. Pour un calcul complet du diviseur, il est nécessaire de déterminer la puissance des résistances afin qu'elles ne grillent pas. A un courant de 1 mA, la puissance sera libérée sur R1 :

P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watt

Et sur R2 :

P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 Watt

Ici, c'est négligeable, mais imaginez de quelle puissance les résistances auraient besoin si le courant du diviseur était de 100 mA ou 1 A ?

Pour le premier cas :

P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt

P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt

Pour le deuxième cas :

P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watts

P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watt

C'est déjà des chiffres considérables pour l'électronique, y compris pour une utilisation dans les amplificateurs. Ce n'est pas efficace, par conséquent, des circuits à impulsions sont actuellement utilisés, bien que des circuits linéaires continuent utilisé soit dans des constructions amateurs, soit dans des équipements spécifiques avec des conditions.

Le deuxième exemple est un diviseur pour former Uref pour une diode Zener réglable TL431. Ils sont utilisés dans la plupart des alimentations et chargeurs bon marché pour téléphones portables. Vous pouvez voir le schéma de connexion et les formules de calcul ci-dessous. A l'aide de deux résistances, un point avec une Uref de 2,5 volts est créé ici.

Un autre exemple est la connexion de toutes sortes de capteurs à des microcontrôleurs. Considérons plusieurs schémas pour connecter des capteurs à l'entrée analogique du microcontrôleur AVR populaire, en utilisant la famille de cartes Arduino comme exemple.

Les instruments de mesure ont différentes plages de mesure. Cette fonction est également réalisée à l'aide d'un groupe de résistances.

Mais le champ d'application des diviseurs de tension ne s'arrête pas là. C'est ainsi que les volts supplémentaires sont éteints lorsque le courant est limité à travers la LED, la tension est également répartie entre les ampoules de la guirlande et vous pouvez également alimenter une charge de faible puissance.

Diviseurs non linéaires

Nous avons mentionné qu'un stabilisateur paramétrique appartient aux diviseurs non linéaires. Dans sa forme la plus simple, il se compose d'une résistance et d'une diode Zener. Pour une diode Zener, le symbole schématique ressemble à une diode semi-conductrice conventionnelle. La seule différence est la présence d'un élément supplémentaire sur la cathode.

Le calcul est basé sur la stabilisation U de la diode Zener. Ensuite, si nous avons une diode Zener de 3,3 volts et que l'alimentation U est de 10 volts, le courant de stabilisation est pris de la fiche technique vers la diode Zener. Par exemple, qu'il soit égal à 20 mA (0,02 A) et que le courant de charge soit de 10 mA (0,01 A).

Puis:

R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 Ohm

Voyons comment fonctionne un tel stabilisateur. La diode Zener est incluse dans le circuit en connexion inverse, c'est-à-dire que si Uoutput est inférieur à Ustabilization, le courant ne la traverse pas. Lorsque Upower atteint l'Ustabilisation, une avalanche ou un claquage en tunnel de la jonction PN se produit et un courant commence à la traverser, appelé courant de stabilisation. Elle est limitée par la résistance R1, qui atténue la différence entre Uinput et Ustabilization. Lorsque le courant de stabilisation maximum est dépassé, un claquage thermique se produit et la diode Zener grille.

Soit dit en passant, vous pouvez parfois implémenter un stabilisateur sur les diodes. La tension de stabilisation sera alors égale à la chute directe des diodes ou à la somme des chutes du circuit de diodes. Réglez le courant adapté au calibre des diodes et aux besoins de votre circuit. Cependant, cette solution est rarement utilisée. Mais un tel dispositif à base de diodes s'appelle mieux un limiteur, pas un stabilisateur. Et une variante du même circuit pour les circuits AC. Cela limitera l'amplitude du signal AC à une chute directe de 0,7V.

Nous avons donc compris ce qu'est un diviseur de tension et à quoi il sert. Il y a encore plus d'exemples où l'une des variantes des circuits considérés est appliquée, même un potentiomètre en essence est un diviseur avec un ajustement en douceur du coefficient de transmission, et est souvent utilisé en tandem avec une constante résistance. Dans tous les cas, le principe de fonctionnement, de sélection et de calcul des éléments reste inchangé.

Enfin, nous vous recommandons de regarder la vidéo, qui examine de plus près le fonctionnement de cet élément et en quoi il consiste :

Matériaux associés :

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