En électronique, la règle du diviseur de tension est un simple et le plus important circuit électrique , qui est utilisé pour changer une grande tension en une petite tension. En utilisant juste une tension i / p et deux résistances série, nous pouvons obtenir une tension o / p. Ici, la tension de sortie est une fraction de la tension i / p. Le meilleur exemple de diviseur de tension est que deux résistances sont connectées en série. Lorsque la tension i / p est appliquée sur la paire de résistances et que la tension o / p apparaîtra à partir de la connexion entre elles. Généralement, ces diviseurs sont utilisés pour réduire l'amplitude de la tension ou pour créer une tension de référence et également utilisés aux basses fréquences comme atténuateur de signal. Pour le courant continu et les fréquences relativement basses, un diviseur de tension peut être parfaitement parfait s'il est constitué uniquement de résistances où la réponse en fréquence est requise sur une large plage.
Quelle est la règle du diviseur de tension?
Définition: Dans le domaine de l'électronique, un diviseur de tension est un circuit de base, utilisé pour générer une partie de sa tension d'entrée comme une sortie. Ce circuit peut être conçu avec deux résistances, sinon des composants passifs avec une source de tension. Les résistances dans le circuit peuvent être connectées en série tandis qu'une source de tension est connectée à travers ces résistances. Ce circuit est également appelé diviseur de potentiel. La tension d'entrée peut être transmise entre les deux résistances dans le circuit de sorte que la division de tension ait lieu.
Quand utiliser la règle du diviseur de tension?
La règle du diviseur de tension est utilisée pour résoudre les circuits afin de simplifier la solution. L'application de cette règle peut également résoudre à fond des circuits simples. Le concept principal de cette règle de diviseur de tension est «La tension est divisée entre deux résistances qui sont connectées en série proportionnellement à leur résistance. Le diviseur de tension comprend deux parties importantes: le circuit et l'équation.
Différents schémas de diviseur de tension
Un diviseur de tension comprend une source de tension à travers une série de deux résistances. Vous pouvez voir les différents circuits de tension dessinés de différentes manières illustrées ci-dessous. Mais ceux-ci différents circuits devrait toujours être le même.
Schémas du diviseur de tension
Dans les différents circuits diviseurs de tension ci-dessus, la résistance R1 est la plus proche de la tension d'entrée Vin, et la résistance R2 est la plus proche de la borne de masse. La chute de tension aux bornes de la résistance R2 est appelée Vout qui est la tension divisée du circuit.
Calcul du diviseur de tension
Considérons le circuit suivant connecté en utilisant deux résistances R1 etR2. Où la résistance variable est connectée entre la source de tension. Dans le circuit ci-dessous, R1 est la résistance entre le contact glissant de la variable et la borne négative. R2 est la résistance entre la borne positive et le contact glissant. Cela signifie que les deux résistances R1 et R2 sont en série.
Règle du diviseur de tension utilisant deux résistances
La loi d'Ohm stipule que V = IR
À partir de l'équation ci-dessus, nous pouvons obtenir les équations suivantes
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Application de la loi de tension de Kirchhoff
Le KVL indique que lorsque la somme algébrique de tension autour d'un chemin fermé dans un circuit est égale à zéro.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Donc
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
D'où
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Substituer III dans les équations I et II
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Le circuit ci-dessus montre le diviseur de tension entre les deux résistances qui est directement proportionnel à leur résistance. Cette règle de diviseur de tension peut être étendue aux circuits conçus avec plus de deux résistances.
Règle de diviseur de tension utilisant trois résistances
Règle de division de tension pour plus de deux circuits de résistance
V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Équation du diviseur de tension
L'équation de la règle du diviseur de tension accepte lorsque vous connaissez les trois valeurs dans le circuit ci-dessus, ce sont la tension d'entrée et les deux valeurs de résistance. En utilisant l'équation suivante, nous pouvons trouver la tension de sortie.
Vault = Vin. R2 / R1 + R2
L'équation ci-dessus indique que le Vout (tension o / p) est directement proportionnel au Vin (tension d'entrée) et au rapport de deux résistances R1 et R2.
Diviseur de tension résistif
Il s'agit d'un circuit très facile et simple à concevoir et à comprendre. Le type de base d'un circuit diviseur de tension passif peut être construit avec deux résistances connectées en série. Ce circuit utilise la règle du diviseur de tension pour mesurer la chute de tension à travers chaque résistance série. Le circuit diviseur de tension résistif est illustré ci-dessous.
Dans le circuit diviseur résistif, les deux résistances telles que R1 et R2 sont connectées en série. Ainsi, le flux de courant dans ces résistances sera le même. Par conséquent, il fournit une chute de tension (I * R) à travers chaque résistif.
Type résistif
En utilisant une source de tension, une alimentation en tension est appliquée à ce circuit. En appliquant la loi KVL et Ohms à ce circuit, nous pouvons mesurer la chute de tension à travers la résistance. Ainsi, le flux de courant dans le circuit peut être donné comme
En appliquant KVL
VS = VR1 + VR2
Selon la loi d'Ohm
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Le flux de courant à travers le circuit série est I = V / R selon la loi d'Ohm. Ainsi, le flux de courant est le même dans les deux résistances. Alors maintenant, peut calculer la chute de tension à travers la résistance R2 dans le circuit
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
De même, la chute de tension aux bornes de la résistance R1 peut être calculée comme
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Diviseurs de tension capacitifs
Le circuit diviseur de tension capacitif génère des chutes de tension à travers des condensateurs qui sont connectés en série avec une alimentation en courant alternatif. Habituellement, ceux-ci sont utilisés pour réduire des tensions extrêmement élevées afin de fournir un signal de tension de sortie faible. Actuellement, ces diviseurs sont applicables dans les tablettes tactiles, les mobiles et les dispositifs d'affichage.
Contrairement aux circuits diviseurs de tension résistifs, les diviseurs de tension capacitifs fonctionnent avec une alimentation CA sinusoïdale car la division de tension entre les condensateurs peut être calculée à l'aide de la réactance des condensateurs (XC) qui dépend de la fréquence de l'alimentation CA.
Type capacitif
La formule de réactance capacitive peut être dérivée comme
Xc = 1 / 2πfc
Où:
Xc = réactance capacitive (Ω)
π = 3142 (une constante numérique)
ƒ = Fréquence mesurée en Hertz (Hz)
C = Capacité mesurée en Farads (F)
La réactance de chaque condensateur peut être mesurée par la tension ainsi que la fréquence de l’alimentation CA et les remplacer dans l’équation ci-dessus pour obtenir les chutes de tension équivalentes à travers chaque condensateur. Le circuit diviseur de tension capacitif est illustré ci-dessous.
En utilisant ces condensateurs qui sont connectés en série, nous pouvons déterminer la chute de tension RMS à travers chaque condensateur en termes de réactance une fois qu'ils sont connectés à une source de tension.
Xc1 = 1 / 2πfc1 et Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Les diviseurs capacitifs ne permettent pas l'entrée CC.
Une équation capacitive simple pour une entrée CA est
Voûte = (C1 / C1 + C2) .Vin
Diviseurs de tension inductifs
Les diviseurs de tension inductifs créeront des chutes de tension entre les bobines, sinon les inducteurs sont connectés en série sur une alimentation CA. Il se compose d'une bobine sinon un enroulement unique qui est séparé en deux parties partout où la tension o / p est reçue de l'une des parties.
Le meilleur exemple de ce diviseur de tension inductif est l'autotransformateur comprenant plusieurs points de prise avec son enroulement secondaire. Un diviseur de tension inductif entre deux inducteurs peut être mesuré à travers la réactance de l'inducteur désigné par XL.
Type inductif
La formule de réactance inductive peut être dérivée comme
XL = 1 / 2πfL
«XL» est une réactance inductive mesurée en Ohms (Ω)
π = 3142 (une constante numérique)
«Ƒ» est la fréquence mesurée en Hertz (Hz)
«L» est une inductance mesurée en Henries (H)
La réactance des deux inducteurs peut être calculée une fois que nous connaissons la fréquence et la tension de l'alimentation CA et que nous les utilisons via la loi du diviseur de tension pour obtenir la chute de tension à travers chaque inducteur est indiquée ci-dessous. Le circuit diviseur de tension inductif est illustré ci-dessous.
En utilisant deux inductances connectées en série dans le circuit, nous pouvons mesurer les chutes de tension RMS à travers chaque condensateur en termes de réactance une fois qu'ils sont connectés à une source de tension.
XL1= 2πfL1 et XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
L'entrée CA peut être divisée par des diviseurs inductifs basés sur l'inductance:
Vout = (L2/L1+L2)* Vin
Cette équation concerne les inducteurs qui ne sont pas en interaction et l'inductance mutuelle dans un autotransformateur changera les résultats. L'entrée CC peut se diviser en fonction de la résistance des éléments selon la règle du diviseur résistif.
Exemples de problèmes de diviseur de tension
Les problèmes d'exemple de diviseur de tension peuvent être résolus en utilisant les circuits résistifs, capacitifs et inductifs ci-dessus.
1). Supposons que la résistance totale d’une résistance variable soit de 12 Ω. Le contact glissant est positionné à un point où la résistance est divisée en 4 Ω et 8Ω. La résistance variable est connectée sur une batterie de 2,5 V. Examinons la tension qui apparaît aux bornes du voltmètre connecté à travers la section 4 Ω de la résistance variable.
Selon la règle du diviseur de tension, les chutes de tension seront,
Vout = 2,5 V x 4 Ohms / 12 Ohms = 0,83 V
2). Lorsque les deux condensateurs C1-8uF et C2-20uF sont connectés en série dans le circuit, les chutes de tension RMS peuvent être calculées à travers chaque condensateur lorsqu'ils sont connectés à une alimentation 80Hz RMS et 80 volts.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohms
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohms
XCT = XC1 + XC2
= 248,8 + 99,52 = 348,32
VC1 = Vs (XC1 / XCT)
80 (248,8 / 348,32) = 57,142
VC2 = Vs (XC2 / XCT)
80 (99,52 / 348,32) = 22,85
3). Lorsque les deux inductances L1-8 mH et L2-15 mH sont connectées en série, nous pouvons calculer la chute de tension RMS à travers chaque condensateur peut être calculée une fois qu'ils sont connectés à une alimentation de 40 volts, 100Hz RMS.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohms
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohms
XLT = XL1 + XL2
14,444 ohms
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volts
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volts
Points de prise de tension dans un réseau diviseur
Lorsque le nombre de résistances est connecté en série à travers une source de tension Vs dans un circuit, divers points de prise de tension peuvent être considérés comme A, B, C, D & E
La résistance totale dans le circuit peut être calculée en ajoutant toutes les valeurs de résistance comme 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-ohms. Cette valeur de résistance restreindra le flux de courant dans tout le circuit qui génère l'alimentation en tension (VS).
Les différentes équations utilisées pour calculer la chute de tension aux bornes des résistances sont VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD et VR4 = VDE.
Les niveaux de tension à chaque point de prise sont calculés par rapport à la borne GND (0V). Par conséquent, le niveau de tension au point «D» sera équivalent à VDE, tandis que le niveau de tension au point «C» sera équivalent à VCD + VDE. Ici, le niveau de tension au point «C» est la quantité des deux chutes de tension à travers deux résistances R3 et R4.
Ainsi, en sélectionnant un ensemble approprié de valeurs de résistance, nous pouvons faire une série de chutes de tension. Ces chutes de tension auront une valeur de tension relative obtenue uniquement à partir de la tension. Dans l'exemple ci-dessus, chaque valeur de tension o / p est positive car la borne négative (VS) de l'alimentation en tension est connectée à la borne de terre.
Applications du diviseur de tension
Le applications du diviseur de votlage inclure les éléments suivants.
- Le diviseur de tension n'est utilisé que là où la tension est régulée en faisant chuter une tension particulière dans un circuit. Il est principalement utilisé dans de tels systèmes où l'efficacité énergétique ne doit pas nécessairement être considérée sérieusement.
- Dans notre vie quotidienne, le diviseur de tension est le plus souvent utilisé dans les potentiomètres. Les meilleurs exemples pour les potentiomètres sont le bouton de réglage du volume attaché à nos systèmes de musique et transistors radio, etc. La conception de base du potentiomètre comprend trois broches qui sont illustrées ci-dessus. En ce que deux broches sont connectées à la résistance qui se trouve à l'intérieur du potentiomètre et la broche restante est connectée à un contact d'essuyage qui glisse sur la résistance. Lorsque quelqu'un change le bouton sur le potentiomètre, la tension apparaîtra à travers les contacts stables et le contact d'essuyage selon la règle du diviseur de tension.
- Les diviseurs de tension sont utilisés pour ajuster le niveau du signal, pour la mesure de tension et la polarisation des dispositifs actifs dans les amplificateurs. Un multimètre et un pont de Wheatstone comprennent des diviseurs de tension.
- Des diviseurs de tension peuvent être utilisés pour mesurer la résistance du capteur. Pour former un diviseur de tension, le capteur est connecté en série avec une résistance connue, et une tension connue est appliquée aux bornes du diviseur. Le Convertisseur analogique-numérique du microcontrôleur est connecté à la prise centrale du diviseur afin que la tension de prise puisse être mesurée. En utilisant la résistance connue, la résistance mesurée du capteur de tension peut être calculée.
- Les diviseurs de tension sont utilisés dans la mesure du capteur, de la tension, du décalage du niveau logique et du réglage du niveau du signal.
- En général, la règle du diviseur de résistance est principalement utilisée pour produire les tensions de référence, sinon en réduisant l'amplitude de la tension, de sorte que la mesure est très simple. De plus, ce sont des travaux comme atténuateurs de signal à basse fréquence
- Il est utilisé dans le cas de fréquences extrêmement faibles et DC
- Diviseur de tension capacitif utilisé dans la transmission de puissance pour compenser la capacité de charge et la mesure de haute tension.
C'est tout à propos de la division de tension règle avec les circuits, cette règle s'applique aux sources de tension CA et CC. De plus, tout doute concernant ce concept ou projets électroniques et électriques , veuillez donner votre avis en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la fonction principale de la règle du diviseur de tension?
