Напряжения. Общие сведения.
Делителем напряжения называют электрическую цепь, в которой элементы (резисторы, конденсаторы и индуктивности), соединенными последовательно. На рис. 5 а изображен делитель из двух сопротивлений. Напряжение источника сигнала U делится на два напряжения UR1 и UR2, которые по Закону Ома пропорциональны току I, протекающему через эти сопротивления.
Пользуясь вторым законом Кирхгофа и законом Ома, можно записать следующие уравнения:
Меняя значения сопротивления R1 и R2, можно изменять напряжения на этих элементах (UR1 и UR2).
В электронных устройствах делитель напряжения изображают в виде Г-образного четырехполюсника (рис. 5 б). Напряжение источника U1 называют входным напряжением Uвх = U1. Напряжение U2 на сопротивлении R2 называют выходным напряжением Uвых = U2 четырехполюсника (делителя), т.к. оно используется для дальнейшего преобразования.
![]() |
О свойствах делителя напряжения принято судить по параметру, называемому коэффициентом передачи по напряжению.
Коэффициентом передачи по напряжению KU цепи называют отношение выходного напряжения к входному
![]() |
Таким образом, коэффициент передачи Г-образного делителя напряжения в режиме холостого хода на выходе (сопротивление нагрузки RН = ¥) равен:
(5)
Коэффициент передачи по напряжению пропорционален сопротивлению, на котором измеряется напряжение, и обратно пропорционален сумме двух сопротивлений делителя.
Коэффициент передачи KU (для краткости слова «по напряжению » в дальнейшем тексте будем опускать) является важнейшей характеристикой цепи, так как дает возможность рассчитать напряжение на выходе делителя по известному напряжению на входе:
|
Uвых = Ku∙Uвх.
Как видно из (5), коэффициент передачи не зависит от входного напряжения и определяется только параметрами элементов (сопротивлениями), из которых собрана цепь, а также от способа их соединения.
Частные случаи:
а) R1 = 0, KU = 1 или R2 = ¥, KU = 1.– выходное напряжение равно входному;
б) R1 = ¥, KU = 0 или R2 = 0, KU = 0 – выходное напряжение равно нулю.
Рис.6.
Задание 3. Исследовать влияние величины R1 на коэффициент передачи по напряжениюпри R2 = const.
3.1.Собрать цепь по схеме рис.6.
3.2. Установить R2 = 2 кОм, U = 1 В и параметры вольтметра: DC, RU = 10 МОм.
3.3. Измерить вольтметрами величину напряжения UR1 и выходного напряжения U2 при разных значениях R1, указанных в таблице 4. Результат измерений записать в таблицу 4.
Таблица 4
R1, кОм | 0.1 | 0.2 | 0.5 | |||||||
UR1, В | ||||||||||
UR2, В | ||||||||||
KU |
3.4. Подсчитать значение коэффициента передачи KU при заданных значениях R1 и записать в таблицу 4.
3.5. Построить зависимости: UR1 = f(R1), UR2 = f(R1), KU = f(R1) при R2 = const.
Оценить влияние величины R1 на коэффициент передачи по напряжению.
Задание 4. Исследовать влияние величины R2 на коэффициент передачи по напряжениюпри R1 = const.в схеме по рис. 6.
4.1. Установить R1 = 1 кОм.
4.2. Измерить вольтметрами величину напряжения UR1 и выходного напряжения U2 при разных значениях R2, указанных в таблице 5. Результат измерений записать в таблицу 5.
Таблица 5
R2, кОм | 0.1 | 0.2 | 0.5 | |||||||
UR1, В | ||||||||||
U2, В | ||||||||||
KU |
4.3. Подсчитать значение коэффициента передачи KU при заданных значениях R2 и записать в таблицу 5.
|
4.4. Построить зависимости: UR1 = f(R2), UR2 = f(R2), KU = f(R2) при R1 = const.
Оценить влияние величины R2 на коэффициент передачи по напряжению.
4.5. Сравнить построенные зависимости по пп. 3.5 и 4.4 и определить, при каких значениях R1 и R2 KU = 0,5.