实验2：电阻器的分压作用
电阻器的分压作用
目标
1.理解电阻器的分压作用
2.根据实际要求，会计算分压电阻的阻值
3.会用电压法，测量总电压和分压的大小
仪器仪表
| 仪器 | 元器件 | 工具 |
|---|---|---|
| ADALM2000 | - 1kΩ 电阻×2 | - 面包板 |
| 万用表 | - 电位器 | - 导线 |
仿真工具
Circuit JS
理论
电路如图1所示，这是由电阻R1和R2构成的串联电路，在其 端口ab接入电压V，电路中的电流为I，则R1和R2上的端电压V1和V2分别为IR1和IR2，根据基尔霍夫电压定律，则有
由此可见，串联电阻R1和R2可将电压V分为两个分电压V1和V2，也就是电阻可以在电路中起到分压作用。由公式(1)，可得
可见，电阻的阻值越大，分得的电压越高。
类似的，若有n个电阻R1、R2、…… Rn串联，则有
实例
实例1：
利用串联电阻分压，可以为电路提供合适的工作电压。比如，当电路中需要一半的电源电压时，可以用两个等值的电阻，对电源电压分压，由此得到二分之一的电源电压，如图2所示。
问题来了，当接入负载时，如何保证二分之一电源电压不变呢？显然，负载的阻值越大，对二分之一电源电压的影响越小。因此，要么负载的阻值远远大于电阻R，此时我们可以忽略负载对二分之一电源电压的影响；要么在二分之一电源电压两端接入电压跟随器（电压跟随器——输入电阻很大，输出电阻很小，电压增益为1），再接入负载，以确保二分之一电源电压大小不变的传输到负载。两个分压电阻的阻值如何选取呢？
实例2：
利用电位器分压，可以实现输出电压的连续调节，如图所示。
输出电压Vo的最大值Vomax为，最小值为零，Vo可以在0到最大值间连续可调。
实例3：
这是利用集成运放和电阻分压实现的数控衰减器，如图所示。
图中R1R2、R3R4、R5R6、R7R8分别组成分压（衰减）器，并依次通过电压跟随器A2、A3、A4和A5的隔离，确保每一级衰减量的准确性。D0 ~ D3的取值为0000 ~ 1111，通过K0 ~ K3电子开关，对衰减器实现16种状态的控制。你还可以通过查阅资料，了解更多的电阻分压应用实例。
Circuit JS 仿真
1.利用两个等值电阻，对电压源V = 5V实现二分之一的分压，仿真电路图如图所示。图中电阻取值为千欧量级。
2.利用电位器，对电压源V = 5V实现0 ~ 2.5V的连续可调电压，仿真电路图如图所示。
V = 5V，电位器为1kΩ，滑动端在最下端时：
V=5V，电位器为1kΩ，滑动端在最上端时：
可见，对于实际电位器来说，其最大和最小阻值与理论值有差别，所以输出电压与理论值也有差别。
实验
1.二分之一电源电压分压
根据题目要求，选择电阻1kΩ，在面包板上插接好电路。连接ADALM2000的“V+”引脚,在软件Scopy上选择+5V电压，之后与面包板电路相连，选择数字万用表直流电压档，与面包板电路相连。用数字万用表电压档测量输入电压和分压电压，如图所示。
2.0 ~ 2.5V的连续可调电压
根据题目要求，选择电阻1kΩ和电位器，在面包板上插接好电路。连接ADALM2000的“V+”引脚，在软件Scopy上选择+5V电压，之后与面包板电路相连，用数字万用表电压档测量输入电压和分压电压，如图所示。测量分压时，缓慢旋转电位器手柄，观察数字电压表，读出所显示电压的最大值和最小值，并与理论值比较。
练习
电路如图所示，这是一款直流稳压电路，输出电压VO = 12V，图中R1、R2和R3构成一个对VO的分压电路，R2的滑动端分得VO的一部分，所以，又把R1、R2和R3称为采样电路。要求：R1、R2和R3取值kΩ量级，R2的滑动端电压为2 ~ 5V，试设计R1、R2和R3的阻值。
参考答案：取R1、R2和R3之和为12kΩ，所以R1 = 2kΩ，R2为3kΩ微调电阻，R3 =7kΩ（取标称值6.8kΩ）
Circuit JS仿真：
Circuit JS仿真：