Термин: Делитель напряжения резисторный

Резисторный делитель напряжения относится к простой пассивной цепи, предназначенной для деления напряжения между источником сигнала и нагрузочной цепью. Рассмотрим далее применение делителя напряжения на примере задачи измерения напряжения.

В задаче измерения напряжения нагрузочной цепью является входное сопротивление R_вх вольтметра V, а источник напряжение имеет известное выходное сопротивление и ЭДС U_вых. Делитель напряжение делит напряжение источника напряжения или, если смотреть с другой стороны, умножает входной диапазон вольтметра.  Теоретически коэффициент передачи К = V / U_вых звена делителя напряжения, состоящего из резисторов R₁ и R₂, не может быть больше единицы (где V - это измеренное вольтметром напряжение). 

Как следует из эквивалентной схемы измерительной цепи, приведённой на рисунке, параметры R_вх и R_вых могут влиять на коэффициент передачи делителя, и общая формула коэффициента передачи напряжения делителя:

K = (R₂ || R_вх) / (R_вых + R₁ + (R₂ || R_вх)), 

где  R₂ || R_вх =  R₂*R_вх/(R₂+R_вх) – это сопротивление параллельно включенных резисторов R₂ и R_вх.

При этом, сопротивление нагрузки выхода источника напряжения равно R₁ + (R₂ || R_вх).

Выходное сопротивление делителя (относительно для входа вольтметра) будет равно R₂ || (R_вых+ R₁), согласно смыслу операции ||, пояснённому  выше.

Рассмотренный на рисунке выше делитель соединяет выход напряжения с общей землёй с входом с общей землёй. Но приведённые выше формулы справедливы также и для дифференциального входа, дифференциального выхода и дифференциального делителя напряжения, как показано на рисунке ниже: 

Здесь R_вых и  R_вх – эти сопротивления и все выкладки выше будут относится к дифференциальному сигналу. Для синфазного постоянного напряжения данный дифференциальный выход, согласно  приведённой эквивалентной схемы, имеет выходное сопротивление R_вых/4 (данная модель не описывает дифференциальный выход с разделительными конденсаторами в цепи фаз или любой другой выход напряжения, не обеспечивающий малое выходное сопротивление для синфазной составляющей постоянного тока).

Очевидно, что погрешность коэффициента деления будет зависеть от точностей и нестабильности входящий в схему параметров.

При выборе типа резисторов R₁ и R₂ при профессиональном проектировании прецизионного  делителя напряжения учитываются следующие характеристики резисторов: точность, термостабильность, мощность, долговременная нестабильность. В расчёт также берутся условия эксплуатации оборудования: температурный диапазон, фактическая мощность рассеяния резистора (для оценки собственного прогрева резистора), внешние факторы воздействия (перенапряжение, перегрев и другие факторы, связанные условиями эксплуатации).

Теоретически делитель можно считать термокомпенсированным преобразователем в случае, если оба плеча делителя (R_вых + R₁  и  R₂ || R_вх) находятся при одной температуре (физически связаны) и имеют одинаковый ТКС. А практически термокомпенсация технически возможна, если R_вых пренебрежимо мало,  R_вх пренебрежимо велико (их ТКС не влияют), а практическое значение имеет равенство ТКС  R₁  и  R₂.  Для  прецизионного деления сигнала применяют резисторные сборки с согласованной термостабильностью входящих в сборку резисторов, что позволяет получить значительно лучшую термостабильность коэффициента передачи делителя, по сравнению с термостабильностью входящих в делитель резисторов.

В низкоомных, сильнотоковых, а также в прецизионных делителях учитывают также сопротивления проводов и ТКС проводов.

В высокочастотных делителях напряжения учитывают импедансы входящих элементов, поскольку на высоких частотах резистор имеет также реактивную составляющую, зависящую от типа (технологии, конструкции) этого резистора.

Как правило, современные резисторы являются достаточно линейными элементами, что позволяет осуществлять линейное преобразование сигнала с помощью схем резисторных делителей.