Em eletrônica, a regra do divisor de tensão é uma regra simples e mais importante circuito eletronico , que é usado para transformar uma grande tensão em uma pequena tensão. Usando apenas uma tensão i / p e dois resistores em série, podemos obter uma tensão o / p. Aqui, a tensão de saída é uma fração da tensão i / p. O melhor exemplo de um divisor de tensão são dois resistores conectados em série. Quando a tensão i / p é aplicada ao par do resistor e a tensão o / p aparecerá a partir da conexão entre eles. Geralmente, esses divisores são usados para reduzir a magnitude da tensão ou para criar a tensão de referência e também usados em baixas frequências como um atenuador de sinal. Para DC e frequências relativamente baixas, um divisor de tensão pode ser apropriadamente perfeito se for feito apenas de resistores onde a resposta de frequência é necessária em uma ampla faixa.
Qual é a regra do divisor de tensão?
Definição: No campo da eletrônica, um divisor de tensão é um circuito básico, usado para gerar uma parte de sua tensão de entrada como uma saída. Este circuito pode ser projetado com dois resistores, caso contrário, quaisquer componentes passivos juntamente com uma fonte de tensão. Os resistores no circuito podem ser conectados em série, enquanto uma fonte de tensão é conectada através desses resistores. Este circuito também é chamado de divisor de potencial. A tensão de entrada pode ser transmitida entre os dois resistores no circuito para que a divisão da tensão ocorra.
Quando usar a regra do divisor de tensão?
A regra do divisor de tensão é usada para resolver circuitos para simplificar a solução. Aplicar esta regra também pode resolver circuitos simples completamente. O conceito principal desta regra do divisor de tensão é “A tensão é dividida entre dois resistores que são conectados em série em proporção direta à sua resistência. O divisor de tensão envolve duas partes importantes - o circuito e a equação.
Diferentes esquemas do divisor de tensão
Um divisor de tensão inclui uma fonte de tensão em uma série de dois resistores. Você pode ver os diferentes circuitos de tensão desenhados de maneiras diferentes que são mostradas abaixo. Mas estes circuitos diferentes deve ser sempre o mesmo.
Esquemas do divisor de tensão
Nos diferentes circuitos divisores de tensão acima, o resistor R1 está mais próximo da tensão de entrada Vin, e o resistor R2 está mais próximo do terminal de aterramento. A queda de tensão no resistor R2 é chamada de Vout, que é a tensão dividida do circuito.
Cálculo do divisor de tensão
Vamos considerar o seguinte circuito conectado usando dois resistores R1 e R2. Onde o resistor variável é conectado entre a fonte de tensão. No circuito abaixo, R1 é a resistência entre o contato deslizante da variável e o terminal negativo. R2 é a resistência entre o terminal positivo e o contato deslizante. Isso significa que os dois resistores R1 e R2 estão em série.
Regra do divisor de tensão usando dois resistores
A lei de Ohm afirma que V = IR
A partir da equação acima, podemos obter as seguintes equações
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Aplicação da lei de tensão de Kirchhoff
O KVL afirma que quando a soma algébrica da tensão em torno de um caminho fechado em um circuito é igual a zero.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Portanto
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Conseqüentemente
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Substituindo III nas equações I e 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)
O circuito acima mostra o divisor de tensão entre os dois resistores, que é diretamente proporcional à sua resistência. Essa regra do divisor de tensão pode ser estendida a circuitos projetados com mais de dois resistores.
Regra do divisor de tensão usando três resistores
Regra de divisão de tensão para circuitos acima de dois resistores
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
Equação do divisor de tensão
A equação da regra do divisor de tensão aceita quando você conhece os três valores no circuito acima, eles são a tensão de entrada e os dois valores do resistor. Usando a seguinte equação, podemos encontrar a tensão de saída.
Vault = Vin. R2 / R1 + R2
A equação acima afirma que o Vout (tensão o / p) é diretamente proporcional ao Vin (tensão de entrada) e a razão de dois resistores R1 e R2.
Divisor de tensão resistiva
Este é um circuito muito fácil e simples de projetar e compreender. O tipo básico de um circuito divisor de tensão passiva pode ser construído com dois resistores conectados em série. Este circuito usa a regra do divisor de tensão para medir a queda de tensão em cada resistor em série. O circuito divisor de tensão resistivo é mostrado abaixo.
No circuito divisor resistivo, os dois resistores como R1 e R2 são conectados em série. Portanto, o fluxo de corrente nesses resistores será o mesmo. Portanto, ele fornece uma queda de tensão (I * R) em cada resistivo.
Tipo Resistivo
Usando uma fonte de tensão, uma fonte de tensão é aplicada a este circuito. Aplicando KVL e a Lei de Ohms a este circuito, podemos medir a queda de tensão no resistor. Portanto, o fluxo de corrente no circuito pode ser dado como
Aplicando KVL
VS = VR1 + VR2
De acordo com a Lei de Ohm
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
O fluxo de corrente através do circuito em série é I = V / R de acordo com a Lei de Ohm. Portanto, o fluxo de corrente é o mesmo em ambos os resistores. Portanto, agora podemos calcular a queda de tensão através do resistor R2 no circuito
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Da mesma forma, a queda de tensão através do resistor R1 pode ser calculada como
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Divisores de tensão capacitivos
O circuito divisor de tensão capacitivo gera quedas de tensão nos capacitores que são conectados em série com uma fonte CA. Normalmente, eles são usados para reduzir tensões extremamente altas para fornecer um sinal de baixa tensão de saída. Atualmente, esses divisores são aplicáveis em tablets, celulares e dispositivos de exibição baseados em touchscreen.
Ao contrário dos circuitos divisores de tensão resistivos, os divisores de tensão capacitivos funcionam com uma fonte CA senoidal porque a divisão de tensão entre os capacitores pode ser calculada com a ajuda da reatância dos capacitores (XC) que depende da frequência da alimentação CA.
Tipo Capacitivo
A fórmula de reatância capacitiva pode ser derivada como
Xc = 1 / 2πfc
Onde:
Xc = Reatância Capacitiva (Ω)
π = 3.142 (uma constante numérica)
ƒ = Frequência medida em Hertz (Hz)
C = Capacitância medida em Farads (F)
A reatância de cada capacitor pode ser medida pela tensão, bem como pela frequência da fonte CA e substituí-los na equação acima para obter as quedas de tensão equivalentes em cada capacitor. O circuito divisor de tensão capacitivo é mostrado abaixo.
Ao usar esses capacitores conectados em série, podemos determinar a queda de tensão RMS em cada capacitor em termos de sua reatância, uma vez que eles estejam conectados a uma fonte de tensão.
Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Divisores capacitivos não permitem entrada DC.
Uma equação capacitiva simples para uma entrada CA é
Vault = (C1 / C1 + C2) .Vin
Divisores de tensão indutiva
Os divisores de tensão indutivos criarão quedas de tensão nas bobinas, caso contrário, os indutores serão conectados em série em uma fonte CA Ele consiste em uma bobina, de outra forma, enrolamento único, que é separada em duas partes, sempre que a tensão o / p é recebida de uma das partes.
O melhor exemplo desse divisor de tensão indutivo é o autotransformador, incluindo vários pontos de derivação com seu enrolamento secundário. Um divisor de tensão indutivo entre dois indutores pode ser medido por meio da reatância do indutor indicado com XL.
Tipo Indutivo
A fórmula de reatância indutiva pode ser derivada como
XL = 1 / 2πfL
‘XL’ é uma reatância indutiva medida em Ohms (Ω)
π = 3.142 (uma constante numérica)
‘Ƒ’ é a frequência medida em Hertz (Hz)
‘L’ é uma indutância medida em Henries (H)
A reatância dos dois indutores pode ser calculada uma vez que conhecemos a frequência e a tensão da fonte CA e as utilizamos por meio da lei do divisor de tensão para obter a queda de tensão em cada indutor, conforme mostrado abaixo. O circuito divisor de tensão indutiva é mostrado abaixo.
Usando dois indutores conectados em série no circuito, podemos medir as quedas de tensão RMS em cada capacitor em termos de sua reatância, uma vez que estejam conectados a uma fonte de tensão.
XL1= 2πfL1 & XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
A entrada CA pode ser dividida por divisores indutivos com base na indutância:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Esta equação é para indutores que não interagem e a indutância mútua em um autotransformador mudará os resultados. A entrada CC pode ser dividida com base na resistência dos elementos de acordo com a regra do divisor resistivo.
Problemas de exemplo de divisor de tensão
Os problemas do exemplo do divisor de tensão podem ser resolvidos usando os circuitos resistivos, capacitivos e indutivos acima.
1). Vamos assumir que a resistência total de um resistor variável é 12 Ω. O contato deslizante é posicionado em um ponto onde a resistência é dividida em 4 Ω e 8Ω. O resistor variável é conectado a uma bateria de 2,5 V. Vamos examinar a tensão que aparece através do voltímetro conectado na seção 4 Ω do resistor variável.
De acordo com a regra do divisor de tensão, as quedas de tensão serão,
Vout = 2,5Vx4 Ohms / 12Ohms = 0,83V
2). Quando os dois capacitores C1-8uF e C2-20uF estão conectados em série no circuito, as quedas de tensão RMS podem ser calculadas em cada capacitor quando eles estão conectados a uma fonte RMS de 80 Hz e 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). Quando os dois indutores L1-8 mH e L2-15 mH estão conectados em série, podemos calcular a queda de tensão RMS em cada capacitor, uma vez que eles estejam conectados a 40 volts, alimentação RMS de 100 Hz.
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
Pontos de Tapping de Tensão em uma Rede Divisória
Quando o número de resistores é conectado em série através de uma fonte de tensão Vs em um circuito, vários pontos de derivação de tensão podem ser considerados como A, B, C, D e E
A resistência total no circuito pode ser calculada somando todos os valores de resistência como 8 + 6 + 3 + 2 = 19 quilo-ohms. Este valor de resistência restringirá o fluxo de corrente em todo o circuito que gera a alimentação de tensão (VS).
As diferentes equações que são usadas para calcular a queda de tensão entre os resistores são VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD e VR4 = VDE.
Os níveis de tensão em cada ponto de derivação são calculados em relação ao terminal GND (0V). Portanto, o nível de tensão no ponto 'D' será equivalente a VDE, enquanto o nível de tensão no ponto 'C' será equivalente a VCD + VDE. Aqui, o nível de tensão no ponto 'C' é a quantidade de duas quedas de tensão em dois resistores R3 e R4.
Portanto, ao selecionar um conjunto apropriado de valores de resistor, podemos fazer uma série de quedas de tensão. Essas quedas de tensão terão um valor de tensão relativo que é obtido apenas a partir da tensão. No exemplo acima, cada valor de tensão o / p é positivo, pois o terminal negativo da fonte de tensão (VS) está conectado ao terminal de aterramento.
Aplicações do divisor de tensão
O aplicações do divisor de votação inclui o seguinte.
- O divisor de tensão é usado apenas onde a tensão é regulada pela queda de uma tensão específica em um circuito. É usado principalmente em sistemas onde a eficiência energética não deve necessariamente ser considerada seriamente.
- Em nossa vida diária, mais comumente o divisor de tensão é usado em potenciômetros. Os melhores exemplos de potenciômetros são o botão de ajuste de volume conectado aos nossos sistemas de música e transistores de rádio, etc. O projeto básico do potenciômetro inclui três pinos que são mostrados acima. Nela dois pinos são conectados ao resistor que está dentro do potenciômetro e o pino restante é conectado por um contato de limpeza que desliza sobre o resistor. Quando alguém altera o botão do potenciômetro, a tensão aparecerá nos contatos estáveis e no contato de limpeza de acordo com a regra do divisor de tensão.
- Divisores de tensão são usados para ajustar o nível do sinal, para medição de tensão e polarização de dispositivos ativos em amplificadores. Um multímetro e uma ponte de Wheatstone incluem divisores de tensão.
- Divisores de tensão podem ser usados para medir a resistência do sensor. Para formar um divisor de tensão, o sensor é conectado em série com uma resistência conhecida e a tensão conhecida é aplicada ao divisor. O conversor analógico para digital do microcontrolador é conectado à derivação central do divisor para que a tensão da derivação possa ser medida. Usando a resistência conhecida, a resistência do sensor de tensão medida pode ser calculada.
- Os divisores de tensão são usados na medição do sensor, tensão, alteração do nível lógico e ajuste do nível do sinal.
- Geralmente, a regra do divisor de resistor é usada principalmente para produzir as tensões de referência, de outra forma reduzindo a magnitude da tensão de forma que a medição seja muito simples. Além disso, eles funcionam como atenuadores de sinal em baixa frequência
- É usado no caso de extremamente menos frequências e DC
- Divisor de tensão capacitivo usado na transmissão de energia para compensar a capacitância da carga e medição de alta tensão.
Isso é tudo sobre a divisão de voltagem regra com circuitos, esta regra é aplicável para fontes de tensão CA e CC. Além disso, quaisquer dúvidas sobre este conceito ou projetos eletrônicos e elétricos , dê sua opinião comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função principal da regra do divisor de tensão?
