Wie genau funktioniert ein Serienspannungsteiler?

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Ich entschuldige mich, wenn dies auf einen Mangel an grundlegendem Verständnis des elektrischen Flusses zurückzuführen ist, was wahrscheinlich der Fall ist. Wenn ich mir das ansehe:

Ich verstehe nicht, warum Z2 in Vout berücksichtigt wird - soweit ich das beurteilen kann, sollte sich der Strom verzweigen, bevor ich zu Z2 komme. Geht der Strom direkt vom Eingang zur Erde und wird dann zurückgebunden und verteilt?

current

— JS
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Denken Sie an den Extremfall, in dem Z2 = 0 (Vout gegen Masse kurzgeschlossen) ist und Sie sehen, dass Z2 wichtig ist.

— Spehro Pefhany

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Wie genau funktioniert ein Serienspannungsteiler?

$Z_1$ $Z_2$ $Z_2$

Zeichnen wir die Schaltung neu, um die Reihenschaltung hervorzuheben:

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Dies ist eindeutig eine in Reihe geschaltete Schaltung und der Serienstrom ist gerecht

I = \frac{V_{i n}}{R_{1} + R_{2}}

$I = \frac{V_{in}}{R_1 + R_2}$

Nach dem Ohmschen Gesetz ist die Spannung an einem Widerstand ein Produkt aus dem Strom durch und dem Widerstand. Somit ist die Spannung an jedem Widerstand gegeben durch

V_{R 1} = I R_{1} = V_{i n} \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

$V_{R1} = I R_1 = V_{in}\frac{R_1}{R_1 + R_2}$

V_{R 2} = I R_{2} = V_{i n} \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}

$V_{R2} = I R_2 = V_{in}\frac{R_2}{R_1 + R_2}$

Dies ist eine Spannungsteilung und dieses Ergebnis hängt entscheidend von der Tatsache ab, dass die Widerstände in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen identischen Strom durch haben.

$R_2$ $V_{out}$

Möglicherweise zeichnen wir die Eingangsspannungsquelle nicht explizit wie in Ihrem Schaltplan.

$R_2$ $R_1$

$R_2$ $R_{EQ}$

R_{E Q} = R_{2} | | R_{L}

$R_{EQ} = R_2 || R_L$

$R_L$

— Alfred Centauri
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Ihre Argumentation ist ein Problem mit Spannungsteilern, aber nicht aus dem Grund, den Sie glauben.

Wenn wir annehmen, dass die an V _out angeschlossene Schaltung eine unendliche Impedanz hat, fließt der gesamte Strom von V _in durch Z ₁ und folglich durch Z ₂ . Während der Strom durch jeden der Widerstände fließt, entwickelt sich über ihnen eine Spannungsdifferenz, die proportional zum Verhältnis ihrer Widerstände zur Summe ist (Ohmsches Gesetz). Dieser Spannungsabfall vorhanden ist, ob wir es messen oder nicht, und es gilt V _out bei einer bestimmten Spannung über den Boden. Dies ist die Grundbedienung eines Spannungsteilers.

Das Problem , das Sie fast auf Berührung ist , dass V _out ist nicht unendliche Impedanz hat. Ein Teil des Stroms fließt aus dem Knoten in die angeschlossene Schaltung, und dies verringert den Spannungsabfall über Z ₂ . Aus diesem Grund können Spannungsteiler nicht als Spannungsregler für etwas Komplexeres als einen FET oder eine Diode verwendet werden.

— Ignacio Vazquez-Abrams
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Ein gutes Beispiel ist der Widerstandsspannungsteiler, der zum Vorspannen eines Transistorverstärkers verwendet wird. Dies ist ein klassisches Beispiel für einen geladenen Spannungsteiler. Es ist üblich, ein Widerstandsniveau so niedrig wie möglich zu verwenden (aufgrund des Eingangswiderstands der gesamten Schaltung). Der Grund ist folgender: Die Last (Eingangsimpedanz des BJT am Basisknoten und insbesondere die damit verbundenen Toleranzen) sollte das Teilungsverhältnis nicht zu stark beeinflussen.

— LvW

@LvW "Dieser Spannungsabfall existiert, ob wir ihn messen oder nicht" ist falsch. Nach der Quantenmechanik ist jeder Zustand vor der Messung möglich. Es würde also einen Zustand geben, in dem kein Spannungsabfall existiert.

— Samul

Samul - du bist kein Ingenieur, richtig?

— LvW

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Stellen Sie sich anhand der Wasseranalogie vor, Sie hätten einen Schlauch mit einem Durchmesser von 50 Fuß und einem halben Zoll an einem Schlauchlätzchen an einem Ende, das andere Ende ist verschlossen, und am Schlauchlätzchen befindet sich ein Manometer, am anderen Ende ein Schlauch Schlauch und ein anderer in der Mitte des Schlauchs.

Stellen Sie sich nun vor, dass das Schlauchlätzchen geöffnet ist und das Messgerät am Schlauchlätzchen 50 PSI anzeigt.

Da das andere Ende des Schlauchs verschlossen ist, kann kein Wasser durch den Schlauch fließen, und die anderen Anzeigen zeigen ebenfalls 50 PSI an.

Wenn ich zwei Widerstände in Reihe schalte, schließe ich ein Ende des Strings an eine 50-Volt-Stromversorgung an und lasse das andere Ende schweben. Die Voltmeter sind an das Stromversorgungsende des Strings, an die Verbindungsstelle der Widerstände und an die angeschlossen Das schwebende Ende der Saite zeigt alle 50 Volt an, da es keine Rückkehr zur Versorgung und daher keinen Ladungsfluss durch die Saite gibt.

Öffnen Sie jetzt den Schlauch.

Wasser fließt hindurch und da nichts das Wasser am nicht abgedeckten Ende zurückhält, zeigt diese Anzeige 0 PSI an.

Unter der Annahme , dass es keine Verluste hinter dem Latz, wird der Druck auf dem Latz bei 50 PSI bleiben und dann mit dem anderen Ende des Schlauches bei 0 PSI das Manometer in der Mitte des Schlauches muss 25 PSI lesen.

Mit zwei gleichwertigen Widerständen in der Saite fließt dann, wenn das schwebende Ende der Saite zur Versorgungsladung zurückgeführt wird, die Saite durch die Saite.

Unter der Annahme, dass am geladenen Ausgang der Versorgung kein Spannungsabfall auftritt, zeigt das Voltmeter an diesem Ende des Strings 50 Volt an, das am Rücklaufende des Strings Null Volt und das am Übergang der Widerstände wird 25 Volt lesen.

— EM-Felder
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Schönes Beispiel.

— James M. Lay

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Zuallererst müssen Sie erkennen, dass es kein Zurückprallen gibt. Strom aufgrund von Gleichspannungen ist immer unidirektional und in dem Stromkreis, aus dem Sie Stromflüsse gegeben haben

V_{i n} \to Z_{1} \to Z_{2} \to G N D

$V_{in} \rightarrow Z_1 \rightarrow Z_2 \rightarrow GND$

$V_{out}$

$V_{out}$ $ground$ $Z_2$

$Z_2$ $Z_{load}$ $Z_2$ $V_{out}$

V_{o u t} = V_{i n} \frac{Z_{2}}{Z_{1} + Z_{2}}

$V_{out} = V_{in} \frac{Z_2}{Z_1 + Z_2}$

$V_{out}$

— Raghunath V.
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