Глава 3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

В электрических цепях самого различного назначения часто встречаются одинаковые соединения резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. С подобными «типовыми блоками» электронных цепей полезно познакомиться перед тем, как приступить к изучению сложных электронных цепей.

13. Делитель напряжения и мост сопротивлений

С делителем напряжения мы уже встречались, например при объяснении назначения добавочного сопротивления к вольтметру (см. рис. 8) или при разборе работы усилителя на управляемом резисторе (см. рис. 41). Схема делителя напряжения показана на рисунке 52. Само название этой цепи говорит о ее назначении — делить входное напряжение в соответствии с сопротивлением последовательно включенных резисторов Они образуют два плеча делителя. Очевидно, что если сопротивления резисторов равны, то напряжения на них тоже равны так как где ток делителя, зависящий, согласно закону Ома, от напряжения и сопротивления последовательно включенных резисторов,

Коэффициент деления входного напряжения

Из соотношения следует, что если то т.е. входное напряжение делится пополам. С уменьшением

Рис. 52. Схема делителя напряжения

Рис. 53. Схемы включения переменного резистора

сопротивления резистора уменьшается величина выходного напряжения. В случае, когда сопротивление резистора равно нулю, выходное напряжение тоже уменьшается до нуля. Если то выходное напряжение становится примерно равным входному напряжению, так как доля напряжения на становится незначительной.

Несколько сложнее работа нагруженного делителя, т. е. когда параллельно резистору подключается входное сопротивление нагрузки . В этом случае величина выходного напряжения зависит от сопротивления причем чем оно меньше, тем больше эта зависимость.

Рассмотрим два крайних случая: . В первом случае общее сопротивление параллельно соединенных резисторов и также становится равным нулю, следовательно, илых Во втором случае общее сопротивление параллельной цепи равно сопротивлению резистора как у ненагруженного делителя. При промежуточном значении сопротивления нагрузки выходное напряжение будет меняться от 0 до

Для того чтобы деление входного напряжения осуществлялось плавно, примерно пропорционально изменению резисторов должно выполняться условие

Переменные резисторы могут включаться в цепь как реостаты (рис. 53, а) и как потенциометры (рис. 53, б). В последнем случае крайние выводы соединяются с источником входного напряжения, а со среднего вывода (скользящего контакта) и одного из крайних выводов снимается выходное напряжение.

Из двух делителей напряжения можно составить более сложную цепь, которая называется мостом сопротивлений. Его можно изображать на схеме по-разному (рис. 54, а). Обычно используется схема, показанная на рисунке . К одной диагонали моста подключается постоянное напряжение. К другой

Рис. 54. Схема моста сопротивлений с различными способами расположения резисторов

Рис. 55. Мост сопротивлений с терморезистором

вольтметр, усилитель или какое-либо другое устройство, реагирующее на изменение напряжения. Напряжение в диагонали с — d зависит от соотношения между сопротивлениями резисторов. Если выполняется условие оно равно нулю, т.е., как говорят, мост сбалансирован. В частном случае это условие будет выполняться при равенстве всех четырех сопротивлений.

В чем же преимущество моста сопротивлений перед обычным делителем напряжения? Допустим, нужно сделать электронное устройство, реагирующее на изменение температуры. Терморезистор, имеющий при комнатной температуре сопротивление включается в одно из плеч делителя последовательно с резистором Если то при комнатной температуре выходное напряжение будет равно половине входного. С увеличением температуры сопротивление уменьшается, растет ток делителя и, соответственно, увеличивается напряжение на резисторе Если этот делитель включить в мост сопротивлений, предварительно заменив переменным резистором, то мост можно будет сбалансировать при разной температуре (рис. 55). Напряжение на выходе появится только при разбалансе моста с изменением температуры. Подобный мост сопротивлений в качестве датчика температуры мы будем использовать при сборке термореле (см. § 21).

Распределение напряжения в мосте сопротивлений, как и в делителе напряжения, зависит от сопротивления нагрузки.

Рис. 56. Схема для плавного изменения напряжения батареи

Рис. 57. Элементы цепи для определения тока срабатывания электромагнитного реле

Рис. 58. Резисторы, которые нужно включить в мост сопротивлений