Напряжение, ток и сопротивление
1.03. Делители напряжения
Мы приступаем к рассмотрению делителя напряжения, который используется в электронных схемах весьма широко. В любой настоящей схеме можно найти не меньше полдюжины делителей напряжения. Простейший делитель напряжения - это схема, которая для данного напряжения на входе создает на выходе напряжение, которое является некоторой частью входного. Простейший делитель представлен на рис. 1.5. Что такое Uвых? Предположим здесь и далее, что нагрузки на выходе нет, тогда ток определяется следующим образом:
I = Uвх/(R1 + R2).
Рис. 1.5. Делитель напряжения. Приложенное напряжение Uвх создает на выходе напряжение Uвых (меньшее приложенного).
(Мы воспользовались формулой для определения сопротивления резистора и правилом для последовательного соединения резисторов). Тогда для R2
Uвых = IR2 = UвхR2/(R1 + R2).
Обратите внимание, что выходное напряжение всегда меньше входного (или равно ему); поэтому мы говорим о делителе напряжения. Если одно из сопротивлений будет отрицательным, то можно получить усиление (т.е. выходное напряжение будет больше входного). Эта идея не так невероятна, как кажется на первый взгляд: вполне можно сделать устройство
Рис. 1.6 Регулируемый делитель напряжения может состоять из двух резисторов - с фиксированным сопротивлением и с переменным сопоставлением, или из потенциометра.
с отрицательными «приращениями» сопротивления (в качестве примера может служить туннельный диод) или просто с настоящим отрицательным сопротивлением (например, преобразователь с отрицательным импедансом, о котором мы поговорим позже). Однако эти примеры достаточно специфичны и не должны занимать сейчас ваше внимание.
Делители напряжения часто используют в схемах для того, чтобы получить заданное напряжение из большего постоянного (или переменного) напряжения. Например, если в качестве R2 взять резистор с регулируемым сопротивлением (рис. 1.6.а), то мы получим не что иное, как схему с управляемым выходом; более простым путем комбинацию R2 можно получить, если у вас есть один резистор с переменным сопротивлением, или потенциометр (рис. 1.6.б). Простой делитель напряжения играет важную роль и в тот момент, когда вы задумываете схему: входное напряжение и сопротивление верхней части резистора могут представлять собой, скажем, выход усилителя, а сопротивление нижней части резистора вход последующего каскада. В этом случае, воспользовавшись уравнением для делителя напряжения, можно определить, что поступит на вход последнего каскада. Все сказанное станет более понятным, когда чуть позже мы познакомим вас с одним интересным фактом (имеется в виду теорема об эквивалентном преобразовании схем). А сейчас немного отвлечемся от нашей темы и поговорим об источниках тока и напряжения.