電子回路を設計するとき、回路が異なる値の電圧および電流源を必要とする多くの状況があります。たとえば、オペアンプのプリセット電圧を設定する場合、必要な電圧値を取得するために分圧回路を使用するのが非常に一般的です。しかし、電流の特定の値が必要な場合はどうなりますか?分圧器と同様に、閉回路内で全電流をいくつかに分割するために使用できる分圧器と呼ばれる別のタイプの回路があります。したがって、このチュートリアルでは、抵抗法(抵抗のみを使用)を使用して単純な分流回路を構築する方法を学習します。インダクタを使用して分流器を作成することも可能であり、両方の回路の動作は同じになることに注意してください。
分流器回路の動作
抵抗器は電子機器で最も使用されている受動部品であり、抵抗器を使用して分流器を構築するのは非常に簡単です。分流器は、回路に流れる全電流を分割して分流を作成するか、全電流の一部を生成する線形回路です。
分流の法則によれば、回路の並列分岐を流れる電流は、合計電流と反対側の分岐抵抗の合計抵抗の比率の積に等しくなります。したがって、分流の法則を使用すると、他の分岐の合計電流と抵抗値がわかっている場合、分岐を流れる電流を計算できます。進むにつれて、これについてさらに理解していきます。
分流の法則は、KCL(キルヒホッフの現在の法則)とオームの法則を使用して簡単に構築できます。この分割が並列接続された抵抗回路にどのように行われるかを見てみましょう。
上の画像では、1オームの2つの抵抗、つまりR1とR2が並列に接続されています。これらの2つの抵抗器は、抵抗器を流れる合計電流を共有します。これら2つの抵抗器の両端の電圧は同じであるため、各抵抗器を流れる電流は、分流の法則を使用して計算できます。
したがって、総電流は、I合計= I R1 + I R2キルヒホッフの現行法に従って。
ここで、各抵抗器の電流を見つけるために、各抵抗器でオームの法則I = V / Rを使用します。このような場合には、
I R1 = V / R1およびIR2 = V / R2
したがって、これらの値をI Total = I R1 + I R2で使用すると、合計電流は次のようになります。
合計電流= V / R1 + V / R2 = V(1 / R1 + 1 / R2)
したがって、
V = I合計(1 / R1 + 1 / R2)-1 = I合計(R1R2 / R1 + R2)
したがって、総抵抗と総電流を計算できれば、上記の式を使用して、抵抗を流れる分周電流を得ることができます。電流分割ルール式R1を通る電流の計算には、として与えることができます
I R1 = V / R1 = I合計I R1 = Iの合計(R2 /(R1 + R2))
同様に、R2を流れる電流を計算するための分流の法則の式は次のように与えられます。
I R2 = V / R2 = I合計I R2 = Iの合計(R1 /(R1 + R2))
したがって、抵抗が2つを超える場合は、式を使用して各抵抗の分割電流を求めるために、合計抵抗または等価抵抗を計算する必要があります。
I = V / R
ハードウェアでの電流分流回路のテスト
この電流分割器が実際のシナリオでどのように機能するかを見てみましょう。
上記の回路図には、1Aの固定または定電流源に接続された3つの抵抗があります。すべての抵抗器の定格は1オームです。したがって、R1 = R2 = R3 = 1オーム。
この回路は、回路の両端に接続された1Aの定電流源を使用して、並列構成で抵抗を1つずつ接続することにより、ブレッドボードでテストされます。また、この単純な定電流回路をチェックして、電流源がどのように機能するか、および独自に電流源を構築する方法を学ぶこともできます。下の画像では、1つの抵抗が回路の両端に接続されています。
抵抗の両端に接続すると、電流はマルチメータで1Aを示します。次に、2番目の1オームの抵抗が追加されます。以下に示すように、電流は半分に低下し、各抵抗で約500mAになりました。
なぜこれが起こったのですか?現在の分流の計算を使用して調べてみましょう。1オームの2つの抵抗を並列接続すると、等価抵抗は-になります。
R相当=(1 /(1 / R1 + 1 / R2))=(1 /(1/1 + 1/1)= 0.5オーム
したがって、2つの1オームの抵抗を並列に接続すると、等価抵抗は0.5オームになります。したがって、R1を流れる電流は
I R1 = I合計(R相当/ R1)I R1 = 1A(0.5オーム/ 1オーム)= 0.5アンペア
R2は同じ1オームの抵抗であり、電流は1Aまで一定であるため、同じ量の電流が他の抵抗を流れています。マルチメータは、2つの抵抗を流れる約0.5アンペアを示しています。
これで、追加の1オーム抵抗が回路に接続されます。マルチメータは、各抵抗器に約0.33Aの電流が流れていることを示しています。
並列に接続された3つの抵抗器があるので、並列接続された3つの抵抗器の等価抵抗を調べてみましょう。
R相当=(1 /(1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3))R相当=(1 /(1/1 + 1/1 + 1/1))R相当= 1 / 3R相当= 0.33オーム
さて、各抵抗器を流れる電流は、
IR = I合計(R相当/ R1)IR = 1アンペアx(0.33オーム/ 1オーム)IR = 0.33アンペア
マルチメータは、すべての抵抗器の値が1オームであり、電流が1Aに固定されている回路に接続されているため、各抵抗器に約0.33アンペアが流れていることを示しています。ページの最後にあるビデオを見て、回路がどのように機能するかを確認することもできます。
現在のディバイダーアプリケーション
分流の法則の主な用途は、回路で利用可能な全電流の一部を生成することです。ただし、場合によっては、電流を流すために使用されるコンポーネントには、実際にコンポーネントを流れる電流の量に制限があります。過電流は熱放散を増加させるだけでなく、コンポーネントの平均寿命を縮めます。分流器を使用することにより、コンポーネントを流れる電流を最小限に抑えることができるため、より小さなコンポーネントサイズを使用できます。
たとえば、より大きな抵抗ワット数が必要な場合。複数の抵抗器を並列に追加すると、熱放散が減少し、ワット数の小さい抵抗器でも同じことができます。