Jelenlegi osztó

1. ábra: Árammegosztást szemléltető elektromos áramkör vázlata. Jelölés R _{T _.} az R _X ellenállástól jobbra lévő áramkör teljes ellenállására utal .

Az elektronikában az áramosztó egy egyszerű lineáris áramkör , amely kimeneti áramot ( I _X ) állít elő, amely a bemeneti áram töredéke ( I _T ). Az áramfelosztás az áram elosztására utal az elosztó ágai között. Az ilyen áramkör különböző ágaiban az áramok mindig úgy oszlanak meg, hogy minimálisra csökkentsék az összes felhasznált energiát.

Az áramosztót leíró képlet formája hasonló a feszültségosztóéhoz . Az áramfelosztást leíró arány azonban a nevezett ágak impedanciáját a nevezőbe helyezi , ellentétben a feszültségosztással, ahol a figyelembe vett impedancia a számlálóban van. Ennek oka az, hogy a jelenlegi elosztókban a teljes energia minimálisra csökken, ami áramokat eredményez, amelyek a legkisebb impedanciájú utakon mennek keresztül, ezért fordított összefüggés van az impedanciával. Összehasonlításképpen, feszültségosztót használnak a Kirchhoff -féle feszültségtörvény (KVL) kielégítésére . A hurok körüli feszültségnek nulla összegűnek kell lennie, ezért a feszültségcsökkenéseket egyenletesen kell elosztani az impedanciával való közvetlen kapcsolatban.

Pontosabban, ha két vagy több impedancia párhuzamos, akkor a kombinációba belépő áram az impedanciájukkal fordított arányban oszlik meg közöttük ( Ohm törvénye szerint ). Ebből az is következik, hogy ha az impedanciák azonos értékűek, akkor az áram egyenlően oszlik meg.

Az általános képlet az I _X áramra egy R _X ellenállásban , amely párhuzamos más R _T ellenállású ellenállások kombinációjával : (lásd az 1. ábrát):

{\ displaystyle I_ {X} = {\ frac {R_ {T}} {R_ {X}+R_ {T}}} I_ {T} \}

ahol I _T az R _X kombinált hálózatába belépő teljes áramerősség párhuzamosan R _{T -vel} . Figyeljük meg, hogy ha R _T áll egy párhuzamos kombinációja az ellenállások, mondjuk R ₁ , R ₂ , ... stb , akkor a reciproka egyes ellenállást kell hozzá, hogy megtalálják a reciproka a teljes ellenállás R _T :

{\ displaystyle {\ frac {1} {R_ {T}}} = {\ frac {1} {R_ {1}}}+{\ frac {1} {R_ {2}}}+\ ldots+{\ frac {1} {R_ {n}}}}

Általános eset

Bár a rezisztív osztó a leggyakoribb, az áramosztó frekvenciafüggő impedanciákból készülhet . Általános esetben:

{\ displaystyle {\ frac {1} {Z_ {T}}} = {\ frac {1} {Z_ {1}}}+{\ frac {1} {Z_ {2}}}+\ ldots+{\ frac {1} {Z_ {n}}}}

és az aktuális I _{X -et} a következő adja:

{\ displaystyle I_ {X} = {\ frac {Z_ {T}} {Z_ {X}}} I_ {T} \,}

ahol Z _T a teljes áramkör egyenértékű impedanciájára utal.

Az Admittance használata

Ahelyett, hogy a impedanciák , a jelenlegi osztó szabály alkalmazható, mint a feszültségosztó szabály alól, ha bebocsátást (inverze impedancia) használunk.

{\ displaystyle I_ {X} = {\ frac {Y_ {X}} {Y_ {Total}}} I_ {T}}

Ügyeljen arra, hogy az Y _Total egyenes összeadás, nem pedig az inverzek fordított összege (mint egy szabványos párhuzamos ellenállásos hálózat esetén). Az 1. ábrán az aktuális I _X lenne

{\ displaystyle I_ {X} = {\ frac {Y_ {X}} {Y_ {Total}}} I_ {T} = {\ frac {\ frac {1} {R_ {X}}} {{\ frac { 1} {R_ {X}}}+{\ frac {1} {R_ {1}}}+{\ frac {1} {R_ {2}}}+{\ frac {1} {R_ {3}} }}}AZT}}

Példa: RC kombináció

2. ábra: Aluláteresztett RC áramosztó

A 2. ábrán egy egyszerű áramosztó látható, amely kondenzátorból és ellenállásból áll. Az alábbi képlet segítségével az ellenállás áramát a következőképpen adjuk meg:

{\ displaystyle I_ {R} = {\ frac {\ frac {1} {j \ omega C}} {R+{\ frac {1} {j \ omega C}}}} I_ {T}}

{\ displaystyle = {\ frac {1} {1+j \ omega CR}} I_ {T} \,}

ahol Z _C = 1/(jωC) a kondenzátor impedanciája és j a képzeletbeli egység .

A terméket τ = CR ismert, mint a időállandó az áramkör, és a frekvencia, amelyre ωCR = 1 az úgynevezett sarkában gyakorisága az áramkör. Mivel a kondenzátor impedanciája nulla magas frekvenciákon, végtelen impedanciája pedig alacsony frekvenciákon, az ellenállásban az áram az I _T DC értéken marad a frekvenciákon a sarokfrekvenciáig, ekkor a magasabb frekvenciáknál nulla felé csökken, mivel a kondenzátor hatékonyan lezár. áramkörbe kapcsolja az ellenállást. Más szóval, az áramosztó aluláteresztő szűrő az ellenállásban lévő áramhoz.

Betöltési hatás

3. ábra: Áramerősítő (szürke doboz), amelyet Norton forrás ( i _S , R _S ) hajt és R _L ellenállású terheléssel . Az áramelosztó a kék dobozban a bemenetnél ( R _S , R _in ) csökkenti az áramerősítést, ahogy a kimenet zöld dobozában lévő áramosztó is ( R _out , R _L )

Az erősítő nyeresége általában a forrástól és a terhelés lezárásától függ. Az áramerősítőkre és a vezetőképesség-erősítőkre rövidzárlatos kimeneti állapot jellemző, az áramerősítőkre és az ellenállási erősítőkre pedig ideális végtelen impedanciájú áramforrásokat használnak. Ha az erősítőt véges, nullától eltérő lezárással fejezik be, és/vagy nem ideális forrás vezérli, akkor a tényleges erősítés csökken a kimenet és/vagy a bemenet terhelési hatása miatt , ami kifejezésekkel is érthető a jelenlegi felosztásból.

A 3. ábra egy áramerősítő példát mutat. Az erősítő (szürke doboz) van bemeneti ellenállása R _in és kimeneti ellenállás R _ki és ideális áramerősítést A _i . Ideális áramvezérlővel (végtelen Norton -ellenállás) az összes i _S áramforrás az erősítő bemeneti _áramává válik. Egy Norton illesztőprogram esetében azonban a bemeneten áramosztó van kialakítva, amely a bemeneti áramot erre csökkenti

{\ displaystyle i_ {i} = {\ frac {R_ {S}} {R_ {S}+R_ {in}}} i_ {S} \,}

amely egyértelműen kisebb, mint i _S . Hasonlóképpen, a kimeneten lévő rövidzárlat esetén az erősítő i _o = A _i i _i kimeneti áramot szolgáltat a rövidzárlathoz. Ha azonban a terhelés nem nulla ellenállású R _L ellenállás, akkor a terhelésre szállított áramot az áramfelosztással az alábbi értékre csökkentjük:

{\ displaystyle i_ {L} = {\ frac {R_ {out}} {R_ {out}+R_ {L}}} A_ {i} i_ {i} \.}

Ötvözi ezeket az eredményeket, az ideális áramerősítést A _i valósul ideális vezető és rövidzárlat terhelés csökken a betöltött erősítés A _betöltött :

{\ displaystyle A_ {load} = {\ frac {i_ {L}} {i_ {S}}} = {\ frac {R_ {S}} {R_ {S}+R_ {in}}}}

{\ displaystyle {\ frac {R_ {out}} {R_ {out}+R_ {L}}} A_ {i} \.}

A fenti kifejezésben szereplő ellenállási arányokat terhelési tényezőknek nevezzük . A más típusú erősítők terhelésével kapcsolatos további részletekért lásd a betöltési effektust .

Egyoldalú és kétoldalú erősítők

4. ábra: Áramerősítő, mint kétoldalú kétportos hálózat; visszacsatolás a függő feszültségforráson keresztül β V/V

A 3. ábra és a hozzá kapcsolódó vita egyoldalú erősítőre vonatkozik. Egy általánosabb esetben, amikor az erősítőt két port jelzi, az erősítő bemeneti ellenállása a terhelésétől és a kimeneti ellenállástól függ a forrás impedanciájától. A terhelési tényezőknek ezekben az esetekben a valódi erősítő impedanciáit kell alkalmazniuk, beleértve ezeket a kétoldalú hatásokat. Például a 3. ábra egyoldalú áramerősítőjét figyelembe véve a megfelelő kétoldalú kétportos hálózat a 4. ábrán látható a h-paraméterek alapján . Ennek az áramkörnek az elemzését elvégezve az A _fb visszacsatolású áramerősítést találjuk

{\ displaystyle A_ {fb} = {\ frac {i_ {L}} {i_ {S}}} = {\ frac {A_ {betöltve}} {1+{\ beta} (R_ {L}/R_ {S }) A_ {betöltve}}} \.}

Azaz, az ideális áramerősítés A _i csökken nem csak a rakodási tényezők, ám a kétoldalú természet a két-port egy további faktor (1 + β (R _L / R _S ) A _betöltött ), amely jellemző a negatív visszacsatolású erősítő áramkörökre. A β (R _L / R _S ) tényező az β V / V feszültségnövelő feszültségvisszacsatoló forrás által biztosított áramvisszacsatolás. Például egy ideális áramforrásnál, ahol R _S = ∞ Ω, a feszültségvisszacsatolás nincs hatással, és R _L = 0 Ω esetén nulla terhelési feszültség van, ami ismét letiltja a visszacsatolást.

Hivatkozások és jegyzetek

^ Nilsson, James; Riedel, Susan (2015). Elektromos áramkörök . Edinburgh Gate, Anglia: Pearson Education Limited. o. 85. ISBN 978-1-292-06054-5.
^ "Aktuális osztóáramkörök | Osztóáramkörök és Kirchhoff törvényei. Elektronikai tankönyv" . Letöltve 2018-01-10 .
^ Sándor, Károly; Sadiku, Matthew (2007). Az elektromos áramkörök alapjai . New York, NY: McGraw-Hill. o. 392 . ISBN 978-0-07-128441-7.
^ A h-paraméteres két port az egyetlen kétport a négy szabványos választás közül, amelynek áramvezérelt áramforrása van a kimeneti oldalon.
^ Gyakran nevezik javító tényezőnek vagy érzékenységi tényezőnek .

Lásd még

Külső linkek

Elosztó áramkörök és Kirchhoff törvényei fejezet a Lessons In Electric Circuits Vol. 1 DC ingyenes e -könyvből és a Lessons In Electric Circuits sorozatból.
University of Texas: Jegyzetek az elektronikus áramkör elméletéről

[1] Nilsson, James; Riedel, Susan (2015). Elektromos áramkörök . Edinburgh Gate, Anglia: Pearson Education Limited. o. 85. ISBN 978-1-292-06054-5.

[2] "Aktuális osztóáramkörök | Osztóáramkörök és Kirchhoff törvényei. Elektronikai tankönyv" . Letöltve 2018-01-10 .

[3] Sándor, Károly; Sadiku, Matthew (2007). Az elektromos áramkörök alapjai . New York, NY: McGraw-Hill. o. 392 . ISBN 978-0-07-128441-7.

[4] A h-paraméteres két port az egyetlen kétport a négy szabványos választás közül, amelynek áramvezérelt áramforrása van a kimeneti oldalon.

[5] Gyakran nevezik javító tényezőnek vagy érzékenységi tényezőnek .

Languages

In other projects

Jelenlegi osztó - Current divider

Tartalom