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CR · 分压

分压器

串联的两个电阻如何分配电源电压?只需记住一点:同一电流穿过两者,所以电压与电阻成正比。从电阻之比与电压之比完全相同的图景,学会为什么输出取走 R2 那一份的电源电压。

同一电流流过时电压按电阻比例分配

在 V_in = 12V 上把 R1 = 4kΩ 与 R2 串联,输出从 R2 两端取出。滑动 R2。上面的条是电阻分成 R1 与 R2 的份额,下面的条是按这一份额分得 V_in 的输出电压。两条的 R2 份额始终一样长。把 R2 调到使输出达到目标 8V。

第二个电阻 R2R2 = 2.0 kΩ
输出电压与分压比
V_out = 4.0 V · R2/(R1+R2) = 0.33
离 8V 很远

同一电流流过两个电阻

串联是一条不断的通路,所以同一电流 I = V_in/(R1+R2) 一起穿过两个电阻。由欧姆定律,每个电阻两端电压为 V1 = I·R1、V2 = I·R2。由于电流 I 对两者相同,两电压之比 V2/V1 正是电阻之比 R2/R1。大电阻分到大电压。电压与电阻成正比这一行,就是分压的全部。

输出是 R2 的那一份

从 R2 两端取输出,V_out = V2 = I·R2,代入 I = V_in/(R1+R2) 得 V_out = V_in·R2/(R1+R2)。这里分压比 R2/(R1+R2) 正是 R2 占总电阻的比例。当 R2 远大于 R1 时比接近 1,输出达到 V_in;当 R2 很小时比接近 0,输出几乎消失。增大 R2 就是增大 R2 那一份电压。

一种读取工具,也是分流的镜像

分压是串并联分析的基本工具:制造基准电压,或把大电压降到安全大小来读取。只有当输出取用的负载电流很小时,这个式子才照原样成立;负载重时分压比会动摇,所以考试以无负载分压为基准。在同一分析里,并联支路按电导比例分配电流的分流,正是这个分压的镜像。串联按电阻比分电压,并联按电导比分电流。

观察I = Vin(R1+R2)
串联时电流相同。
选择Vout = ?
输出是 R2 两端电压。
填空Vout = ?
分压是积除以和。
自己来VoutVin = ?
电压随电阻比例。

回到第一屏

R2 越大,输出条越长,在 R2 为 8kΩ 时达到 8V(R1 = 4,V_in = 12)。上面电阻条中 R2 占的份额,与下面输出条的长度始终相同。这是因为同一电流穿过两个电阻,电压按电阻成正比分配。分压比 R2/(R1+R2),即 R2 占总电阻的份额,决定了输出电压的全部。

串联的两个电阻通过同一电流,所以按电阻比分配电源电压。R2 两端的输出为 Vout = Vin·R2/(R1+R2),其中分压比 R2/(R1+R2) 是 R2 占总电阻的份额。当输出负载电流很小时成立,按电导比在并联中分配电流的分流是它的镜像。