Spannungsteiler gegen Widerstand in Reihe

Was ist der Unterschied zwischen einem Spannungsteiler und einem in Reihe geschalteten Widerstand?

So habe ich zum Beispiel eine Eingangsspannung von 12 V und zwei Widerstände in einem Spannungsteiler, R1 = 10 k und R2 = 10 k, sodass meine Spannung gleichmäßig auf 6 V aufgeteilt wird. Wie unterscheidet sich dies von einem in Reihe geschalteten Widerstand (R = 6k, I = 1mA)?

Wenn Sie 1 mA aus dem von Ihnen erwähnten Widerstandsteilerkreis ziehen, wird ein Volt ausgegeben (der obere Widerstand wird mit 1,1 mA durchflossen, wodurch 11 Volt abfallen; von 1,1 mA gehen 0,1 mA durch den unteren Widerstand, während der verbleibende Widerstand 1mA geht in Ihre Last). Der 6K-Widerstand würde 6 Volt abfallen lassen und somit 6 Volt in eine 100-mA-Last einspeisen.

Wenn entweder der Laststrom oder der Lastwiderstand ein bekannter konstanter Wert ist, kann ein Reihenwiderstand berechnet werden, der eine bekannte Eingangsspannung in eine beliebige bekannte niedrigere Lastspannung umwandelt. Wenn der Laststrom oder -widerstand nicht genau bekannt ist, kann die Lastspannung aufgrund von Abweichungen vom Ideal abweichen. Je größer der Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der Lastspannung ist, desto größer ist die Änderung der Lastspannung.

Durch Hinzufügen eines Lastwiderstands wird effektiv eine bekannte feste Last zusätzlich zu der potenziell variablen Last hinzugefügt. Angenommen, man hatte eine 12-Volt-Quelle und die vorgesehene Last betrug 10 uA +/- 5 uA bei 6 Volt. Wenn man nur einen Vorwiderstand mit einer Größe von 10 uA (600 K) verwenden würde, würde er nur 3 V bei 5 uA (Einspeisung von 9 Volt in die Last) und 9 V bei 15 uA (Einspeisung von 3 Volt in die Last) abfallen lassen. Das Hinzufügen eines 6,06-K-Widerstands parallel zur Last würde zu einer Gesamtstromaufnahme von ca. 1.000 mA +/- 0,005 mA führen, wobei der obere Widerstand auf 6 K geändert werden müsste. Da Änderungen des Laststroms den Gesamtstrom nur um ca. 0,5% beeinflussen würden, würden sie den Spannungsabfall des oberen Widerstands nur um ca. 0,5% beeinflussen.

Wenn die Quellenspannung stabil ist und der Ausgangsstrom klein ist, kann ein Spannungsteiler ein praktisches Mittel zum Erzeugen einer stabilen Spannung sein. Damit der Spannungsteiler eine stabile Spannung erzeugt, muss leider die durch den unteren Widerstand gelieferte (und damit verschwendete) Strommenge im Verhältnis zu der möglichen absoluten Änderung des Laststroms groß sein. Dies ist normalerweise kein Problem, wenn der Ausgangsstrom in der Größenordnung von Picoampere liegt, ist manchmal akzeptabel, wenn der Ausgangsstrom in der Größenordnung von Mikroampere liegt, und wird im Allgemeinen inakzeptabel, wenn der Ausgangsstrom in der Größenordnung von Ampere liegt.

$\Omega$

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Wie unterscheidet sich das von

"Anders als" in welcher Weise?

Zwei offensichtliche Unterschiede bestehen in der Ausgangsäquivalenzschaltung (vorausgesetzt, Sie meinen, dass der Mittelknoten des Spannungsteilers der Ausgang ist) und in der an die Eingangsspannung angelegten Last.

Der Ausgang des Spannungsteilers hat ein Thevenin-Äquivalent von 6 V mit einer Ausgangsimpedanz von 5 K. Der Ausgang des Widerstands + 1mA Stromquellenlast = 6V mit 6K Ausgangsimpedanz.

Die Last an der Versorgung für den Spannungsteiler beträgt 0,6 mA über eine Last von 20 K; Die Last an der Versorgung für den Widerstand + Stromquelle ist eine Stromquellenlast (Konstantstrom).

Einige Verwirrung hier denke ich, und auch einige gute Gedanken. Der Unterschied für die gestellte Frage ist vielleicht keiner, wenn Sie nur 6 Volt von den 12 Volt abfallen lassen möchten. Dies hängt von der Anwendung ab. Beides könnte in der richtigen Situation erfolgreich sein.

Im Teilerfall beträgt der Mittelpunkt 6 Volt, wenn die Last am Mittelpunkt keinen Strom aufnimmt, und im Einzelwiderstand mit 1 mA beträgt der Ausgang 6 Volt, wenn die Last genau 1 mA aufnimmt. Es handelt sich jedoch um zwei verschiedene Anwendungen, und beide sind nicht genau, wenn die Last im ersten Fall keine unendliche Impedanz oder im zweiten Fall 6 kOhm zur 12-V-Rückleitung (oder 1-mA-Stromsenke) aufweist.

Wenn Sie einen Spannungsteiler verwenden, um einen Spannungspegel von einem anderen zu erzeugen, können Sie dies mit einem Spannungsteiler tun. Sie müssen jedoch die Impedanz der Abschlusspunkte kennen, damit Sie den vollständigen Wert berechnen können Stromkreisspannungen und -ströme und ob Sie einen Abschluss als ideale Strom- oder Spannungsquelle behandeln können (so dass Sie dessen Impedanz ignorieren können). Unter der Annahme, dass der Teiler im Anfangsproblem zwischen einer 12-Volt-Quelle und ihrer Rückleitung liegt und die Spannungsquelle eine ausreichend niedrige Impedanz aufweist, um ignoriert zu werden, hängt die Antwort auf die Frage davon ab, wie hoch die Impedanz des Ausgangspunkts für eine der 12-Volt-Quellen ist oder die 12 Volt Rückleitung. Um die Spannung am Teilerausgangspunkt zu sehen,

Wenn die Lastimpedanzen mehrere Größenordnungen größer als 6 K sind, können Sie sie in den meisten Fällen ignorieren.

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