分壓器的基本原理和規(guī)則是什么？

介紹

甲分壓器是用于創(chuàng)建一個(gè)電壓小于或等于輸入電壓的無(wú)源線性電路。它是由高壓臂和低壓臂組成的轉(zhuǎn)換裝置。測(cè)得的高壓作用在器件上，輸出電壓從低壓臂得到。高低壓臂的元件通常是電阻器和電容器。相應(yīng)的器件稱(chēng)為電阻分壓器、電容分壓器和阻容分壓器。分壓器是電子學(xué)中最基本的電路之一。

什么是分壓器？（分壓規(guī)則）

目錄

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一、分壓器概述1.1 分壓器結(jié)構(gòu)

分壓器是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的專(zhuān)用儀器，測(cè)量直流高壓和交流高壓。分壓器采用平衡等電位屏蔽結(jié)構(gòu)，體內(nèi)采用優(yōu)質(zhì)電子元件。使其具有測(cè)試準(zhǔn)確、線性好、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、顯示直觀等特點(diǎn)。

圖 1. 分壓器電路

1.2 分壓電路

電壓通常包含兩個(gè)重要的術(shù)語(yǔ)：電動(dòng)勢(shì)(EMF) 和電位差 (PD)。當(dāng)某物提供電壓時(shí)，例如電池，由于電動(dòng)勢(shì)，它會(huì)提供沿電路拉動(dòng)電子所需的力。當(dāng)元件消耗電路中的電壓時(shí)，其上的電壓降量稱(chēng)為電位差。一些關(guān)于電壓的規(guī)則可以幫助電路設(shè)計(jì)，包括：
1) 串聯(lián)電壓累積。
2）并聯(lián)電壓始終相同。
3）元件中的PD與其電阻成正比。
4) 極性是決定性的。
5) 電路周?chē)?EMF 之和等于 PD 之和。
串聯(lián)電壓總是累積的規(guī)則會(huì)影響 EMF 和 PD。如果電池串聯(lián)連接，它們的電壓會(huì)相加。如果有串聯(lián)元件，則可以應(yīng)用此規(guī)則，其組合 PD 為輸出電壓。雖然很容易識(shí)別電位差，但一定要密切注意電源的極性。因?yàn)殡姵胤聪驕p去組合電壓。

圖 2. 一系列電壓相加的示例

并聯(lián)電壓始終相同。這就是為什么將不同電壓的電池并聯(lián)連接不是一個(gè)好主意的原因之一。例如，當(dāng)兩個(gè)不同電壓的電池并聯(lián)時(shí)，電壓較大的電池會(huì)嘗試給較小的電池充電，這可能會(huì)損壞它。

圖 3. 并聯(lián)電壓電路示例

我們知道串聯(lián)電壓相加，并聯(lián)電壓相同。還有一些問(wèn)題。串聯(lián)電路中元件之間的電壓如何分離？什么決定了每個(gè)組件的電壓？分壓（稱(chēng)為電位差）由元件的電阻與串聯(lián)電路的電阻之比決定。這與電壓規(guī)則直接相關(guān)：
元件上的 PD 值與其電阻成正比。

基本上，這意味著元件的電阻越大（與串聯(lián)電路相比），其電位差就越大。事實(shí)上，元件上的電壓等于

當(dāng)考慮經(jīng)典的分壓電路時(shí)，公式通常寫(xiě)為

下面是一個(gè)典型的分壓器電路，從 5V 電源提供大約 3.3V：（
該電路可用于將 5V 輸出設(shè)備連接到微控制器上的 3.3V 輸入，例如粒子光子。）

圖 4. 經(jīng)典分壓器電路示例

當(dāng)電壓 (EMF) 施加到電路時(shí)，串聯(lián)元件上所有電位差的總和將等于 EMF。例如，電池提供的電壓將在串聯(lián)的組件之間分配，所有這些分壓的總和將等于電池的電壓。

圖 5. 串聯(lián)電壓電路

Ⅱ 分壓器的種類(lèi)

1. 根據(jù)應(yīng)用
a) 實(shí)驗(yàn)室
b) 電力系統(tǒng)

2.按被測(cè)電壓
a)交流分壓器
有電阻式和電容式兩種。電阻型由適合測(cè)量低頻交流電壓的無(wú)感電阻元件組成。電容型由電容元件組成。基本不耗電，可用于更高電壓的測(cè)量。測(cè)量電壓范圍從數(shù)千伏到數(shù)百萬(wàn)伏。所以它的應(yīng)用范圍很廣。
b) 脈沖分壓器
脈沖電壓是一種變化快、諧波成分多的非周期性脈沖電壓. 為了準(zhǔn)確測(cè)量其波形和幅度，要求脈沖分頻器具有良好的響應(yīng)特性。共有三種類(lèi)型：電阻式、電容式和電阻-電容式。
c) 直流分壓器
它由二（組）電阻元件組成，通常用高阻電壓表測(cè)量低壓臂上的電壓。

圖 6. 高壓分壓器

3、根據(jù)分壓器的原理
a) 電容
分壓器 用于測(cè)量脈沖電壓的電容分壓器可分為兩種。一個(gè)分壓器的高壓臂由多個(gè)高壓電容器堆疊而成，另一個(gè)分壓器的高壓臂只有一個(gè)電容器。
前者的分壓器多裝配有絕緣外殼的油紙絕緣脈沖電容器，要求該電容器的電感較小，能承受短路放電。高壓油紙電容器由多個(gè)元件串聯(lián)和并聯(lián)組裝而成。每個(gè)元件不僅具有電容，還具有串聯(lián)的固有電感和接觸電阻，以及并聯(lián)的絕緣電阻。當(dāng)然，每個(gè)組件都有對(duì)地的雜散電容。這種分壓器應(yīng)該看成是分布式參數(shù)，所以稱(chēng)為分布式電容分壓器。

分布式電容分壓器由多個(gè)脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒(méi)有波形誤差。至于幅度誤差，用標(biāo)準(zhǔn)分壓器校準(zhǔn)后可以完全消除。但是在測(cè)量陡波時(shí)，由于電容分壓器的電容比分壓器屏蔽環(huán)的雜散電容大很多，響應(yīng)時(shí)間也長(zhǎng)很多。所以在測(cè)量陡波方面，電容分壓器的響應(yīng)特性不如屏蔽電阻分壓器。單電容分壓器不耗能，無(wú)發(fā)熱煩惱。對(duì)于測(cè)量波前和半峰時(shí)間較長(zhǎng)的波，電容分壓器優(yōu)于電阻分壓器。此外，
集中式電容器分壓器的高壓臂可以使用充有壓縮氣體的標(biāo)準(zhǔn)電容器。這種電容器的電容值非常準(zhǔn)確穩(wěn)定，介質(zhì)損耗小。因?yàn)槭瞧帘蔚?，所以電容值不受周?chē)矬w的影響。在工頻測(cè)量中，它得到了非常普遍的應(yīng)用。但作為沖擊電容分壓器使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。即疊加高頻振蕩。

b) 電阻分壓器
其內(nèi)阻為純電阻，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它在測(cè)量瞬態(tài)脈沖電壓時(shí)產(chǎn)生的誤差與電阻值與雜散電容的乘積有關(guān)對(duì)地，因此應(yīng)盡量減少雜散電容對(duì)地的大小和影響，電阻分壓器應(yīng)減少電感。

c) 阻容分壓器
阻容分壓器按接線方式可分為串聯(lián)式分壓器和并聯(lián)式分壓器。
電阻電容串聯(lián)分壓器也稱(chēng)為阻尼電容分壓器。最近，高壓分壓器屬于這種類(lèi)型?？朔穗娙蓦娐返臍堄嚯姼校乐狗謮浩髡袷?，性能優(yōu)良。根據(jù)加阻尼的不同，RC串聯(lián)分壓器可分為高阻尼分壓器和低阻尼分壓器兩種。高阻尼電容分壓器不能用作沖擊電壓發(fā)生器的負(fù)載（調(diào)波）電容。它僅用作測(cè)量電壓的轉(zhuǎn)換裝置。低阻尼電容分壓器的串聯(lián)阻尼電阻很小，它的接法不會(huì)造成測(cè)試電路中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波的困難。也可用作負(fù)載電容，是通用的分壓器。從易用性的角度來(lái)看，它比高阻尼電容分壓器更具優(yōu)勢(shì)。從響應(yīng)特性來(lái)看，它不如高阻尼電容分壓器，因?yàn)樗舶袷帯?br />從理論上講，當(dāng)電壓快速變化時(shí)，分壓比主要由電容決定；當(dāng)變化緩慢時(shí)，由電阻決定。裝置電阻絲正負(fù)極緊緊纏繞在瓷管上，并與各電容器并聯(lián)。實(shí)踐證明，選擇的電阻值不能太小，否則會(huì)影響發(fā)電機(jī)的輸出負(fù)載，所以一般選擇的比較大。但是，效果很小。它類(lèi)似于沒(méi)有電阻的純電容分壓器。

圖 7. 分壓器電流

三、分壓器特性3.1 分壓器基礎(chǔ)

1）分壓器采用高精度電阻電容組裝，特殊工藝灌封，干式密封，不存在漏油問(wèn)題。
2）高輸入阻抗：降低測(cè)試電流，功耗小，產(chǎn)品體積小，重量輕，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高。
3）分壓器、多值千伏表、專(zhuān)用電纜均置于鋁合金箱體內(nèi)，安全可靠，便于攜帶和運(yùn)輸。
4）多值千伏表可直接讀取直流平均值、交流峰值、有效值、峰值等電壓值。
5）150KV以上采用有機(jī)復(fù)合絕緣護(hù)套，增加了表面爬電距離，大大降低了產(chǎn)品的高度。因此該設(shè)備使用和攜帶更加方便。

3.2 分壓電路的兩大要點(diǎn)

1）輸入端
需要分析輸入信號(hào)電壓從哪里輸入到分壓電路，具體的輸入電流回路是什么。電路分析中確定電流回路的方法如下：從信號(hào)電壓的輸入端開(kāi)始，至少跟隨兩個(gè)元件（不一定是電阻器）到地。
2) 輸出端子
分壓電路輸出的信號(hào)電壓必須送到下一級(jí)電路。理論上，下一級(jí)電路的輸入是輸出端。但是，有時(shí)很難分析下一級(jí)電路的輸入端。所以你可以用更簡(jiǎn)單的方法來(lái)分析：找出分壓電路中的所有元件，從地線到上端分析，然后找出某個(gè)元件與其他電路相連。該連接點(diǎn)是分壓電路的輸出端，也是分壓電路的輸出電壓。
在分析分壓電路的過(guò)程中，往往需要弄清楚輸出電壓的大小。
輸出電壓的計(jì)算方法：Uo=R2/R1+R2·Ui
其中 Ui 是輸入電壓，Uo 是輸出電壓。
輸出電壓小于輸入電壓，因?yàn)榉謮浩麟娐窌?huì)衰減輸入信號(hào)電壓。即改變Rl或R2電阻的大小可以改變輸出電壓Uo。

3.3 公共分壓器特性

電阻分壓器
(1)用溫度系數(shù)小的康銅線或溫度系數(shù)小的高電阻的卡馬線繞制時(shí)，其溫度穩(wěn)定性高，運(yùn)行時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也高。
(2)采用壓阻分壓器結(jié)構(gòu)，其響應(yīng)特性可能比較高。
電容分壓器
(1) 分布式電容分壓器由多個(gè)脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒(méi)有波形誤差。
(2)集中式電容器分壓器的高壓臂可采用充有壓縮氣體的標(biāo)準(zhǔn)電容器。這種電容器的電容值非常準(zhǔn)確穩(wěn)定，介質(zhì)損耗小。因?yàn)槭瞧帘蔚?，所以電容值不受周?chē)h(huán)境的影響。
阻容分壓器
高阻尼電容分壓器不能用作沖擊電壓發(fā)生器的負(fù)載（調(diào)波）電容。它僅用作測(cè)量電壓的轉(zhuǎn)換裝置。低阻尼電容分壓器的串聯(lián)阻尼電阻很小，它的接入不會(huì)使測(cè)試電路中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波變得困難。它也可以用作負(fù)載電容器，它是一個(gè)通用的分壓器。

3.4 分壓公式

你如何計(jì)算分壓器？在串聯(lián)電路中，電壓分布與電阻的大小成正比，即電阻越大，電壓分布越大；反之，電阻越小，電壓分布越小。分壓器產(chǎn)生的輸出電壓 (Vout) 是其輸入電壓 (Vin) 的一小部分。
在串聯(lián)電路中，導(dǎo)體兩端的電壓與其電阻成正比。

通過(guò)I1 = I2，U1 / R1 = U2 / R 2是

使用Apogee的分壓器計(jì)算器給定輸入（或源）電壓和電阻值，有助于確定分壓器電路的輸出電壓。只需輸入幾個(gè)值，此工具將立即為您顯示圖解結(jié)果。

Ⅳ 分壓規(guī)則

在使用和測(cè)試分壓器時(shí)，應(yīng)注意以下規(guī)則：
1) 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)不應(yīng)有雜物，以免影響測(cè)量精度。
2）地線必須連接牢固，以保證安全的操作距離。
3）試驗(yàn)結(jié)束后，必須完全放電。
4) 嚴(yán)禁使用超額定電壓。
5) 確保設(shè)備表面清潔，存放于陰涼干燥處。

Ⅴ 分壓電位器

電位器是一個(gè)壓敏電阻，可用于創(chuàng)建可調(diào)分壓器。其絕對(duì)電阻值不會(huì)影響輸出電壓，輸出電壓與輸入電壓成正比。常用的電位器阻值精度和溫度系數(shù)較差。但是，只要電位器的阻值一致，電壓就會(huì)平分。假設(shè)滑塊連接到高阻抗電路，滑塊的接觸電阻不會(huì)影響輸出電壓?；瑒?dòng)片接觸電阻是滑動(dòng)片接觸點(diǎn)處的值。
當(dāng)電位器作為可變電阻時(shí)，其阻值精度和溫度系數(shù)都會(huì)影響電路。滑塊的接觸電阻會(huì)影響電路的電阻，滑塊的接觸電阻會(huì)隨著位置、溫度、振動(dòng)和時(shí)間的變化而變化。

Ⅵ 分壓器與變壓器的主要區(qū)別

1）變壓器通過(guò)磁通量的變化引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)改變交流電壓。電容分壓器在充放電過(guò)程中通過(guò)容抗改變交流電壓。
2）變壓器可以升壓或降壓；電容分壓器不能升壓。
3）理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化；而在空載時(shí)分壓器的輸入功率不變。
4）理想變壓器工作時(shí)，通過(guò)鐵芯的磁通量是恒定的。線圈兩端的電壓遵循法拉第電磁感應(yīng)定律，另外，分壓器工作時(shí)，其回路電流是一個(gè)恒定值。

關(guān)于分壓器規(guī)則和公式的常見(jiàn)問(wèn)題

1. 什么是分壓規(guī)則公式？
使用分壓比規(guī)則，我們可以看到最大的電阻產(chǎn)生最大的 I*R 壓降。因此，R1 = 4V 且 R2 = 8V。應(yīng)用基爾霍夫電壓定律表明，電阻電路周?chē)碾妷航悼偤颓『玫扔陔娫措妷?，因?yàn)?4V + 8V = 12V。

2. 分壓器的用途是什么？
分壓器可用于降低非常高的電壓，以便可以通過(guò)電壓表進(jìn)行測(cè)量。高壓施加在分壓器上，分壓器輸出（輸出在儀表輸入范圍內(nèi)的較低電壓）由儀表測(cè)量。

3. 什么是分壓器方程？
分壓器公式/等式
R2 / R1 + R2 = 比率確定按比例縮小電壓的比例因子。例如，Vin = 100，R1=20，R2=10。

4. 什么是分壓規(guī)則？
在電子學(xué)中，分壓法則是一種簡(jiǎn)單且最重要的電子電路，用于將大電壓變?yōu)樾‰妷骸?..當(dāng)在電阻對(duì)上施加 i/p 電壓時(shí)，o/p 電壓將從它們之間的連接中出現(xiàn)。

5. 分壓器是如何工作的？
分壓器可用于降低非常高的電壓，以便可以通過(guò)電壓表進(jìn)行測(cè)量。高壓施加在分壓器上，分壓器輸出（輸出在儀表輸入范圍內(nèi)的較低電壓）由儀表測(cè)量。