Mạch phân áp, bộ chia điện áp

Mạch phân áp, bộ chia điện áp là gì?

Bây giờ chúng ta đến với chủ đề bộ chia điện áp, một trong những phần mạch điện tử phổ biến nhất. Cho chúng tôi xem bất kỳ mạch điện thực nào và chúng tôi sẽ cho bạn xem nửa tá bộ chia điện áp. Nói một cách rất đơn giản, bộ chia điện áp là một mạch, với một đầu vào điện áp nhất định, tạo ra một phần có thể đoán trước được của điện áp đầu vào là điện áp đầu ra. Bộ chia điện áp đơn giản nhất được thể hiện trên hình bên dưới.

Một lời giải thích quan trọng: khi các kỹ sư vẽ một mạch như thế này, thường giả định rằng V_in ở bên trái là điện áp mà bạn đang áp dụng cho mạch và V_out ở bên phải là điện áp đầu ra kết quả (được tạo ra bởi mạch) mà bạn đang đo (hoặc ít nhất là quan tâm đến). Bạn phải biết tất cả điều này (a) vì quy ước rằng các tín hiệu thường đi từ trái sang phải, (b) từ các tên gợi ý (“in”, “out”) của các tín hiệu và (c) từ sự quen thuộc với mạch như thế này. Điều này có thể khó hiểu lúc đầu, nhưng theo thời gian, nó trở nên dễ dàng

V_out là gì? Chà, dòng điện (giống nhau ở mọi nơi, giả sử không có “tải” trên đầu ra; tức là không có gì được kết nối qua đầu ra) là:

(Chúng tôi đã sử dụng định nghĩa về điện trở và định luật chuỗi.) Sau đó, đối với R₂,

Lưu ý rằng điện áp đầu ra luôn nhỏ hơn (hoặc bằng) điện áp đầu vào; đó là lý do tại sao nó được gọi là dải phân cách. Bạn có thể nhận được sự khuếch đại (nhiều đầu ra hơn đầu vào) nếu một trong các điện trở là âm. Điều này không điên rồ như nó nghe; có thể tạo ra các thiết bị có điện trở âm “tăng dần” (ví dụ: thành phần được gọi là điốt tiếp âm) hoặc thậm chí là điện trở âm thực sự. Tuy nhiên, những ứng dụng này khá chuyên biệt và bây giờ bạn không cần phải quan tâm.

Bộ chia điện áp thường được sử dụng trong các mạch để tạo ra một điện áp cụ thể từ một điện áp cố định (hoặc thay đổi) lớn hơn. Ví dụ, nếu V_in là điện áp thay đổi và R₂ là điện trở có thể điều chỉnh được (Hình 1.7A), bạn có “điều khiển âm lượng”; đơn giản hơn, tổ hợp R₁R₂ có thể được tạo ra từ một biến trở duy nhất, hoặc chiết áp (Hình 1.7B). Ứng dụng này và các ứng dụng tương tự là phổ biến, và chiết áp có nhiều kiểu khác nhau, một số kiểu được thể hiện trong Hình 1.8.

Tuy nhiên, bộ chia điện áp đơn giản thậm chí còn hữu ích hơn như một cách suy nghĩ về mạch: điện áp đầu vào và điện trở trên có thể đại diện cho đầu ra của bộ khuếch đại, và điện trở thấp hơn có thể đại diện cho đầu vào của mạch phía sau. Trong trường hợp này, phương trình bộ chia điện áp cho bạn biết có bao nhiêu tín hiệu đến đầu vào của giai đoạn cuối cùng đó. Tất cả điều này sẽ trở nên rõ ràng hơn sau khi bạn biết về một thực tế đáng chú ý (định lý Thevenin) sẽ được thảo luận ở phần sau. Tuy nhiên, trước tiên, hãy nói về nguồn điện áp và nguồn dòng điện