分壓器是用于創(chuàng)建一個電壓小于或等于輸入電壓的無源線性電路。它是由高壓臂和低壓臂組成的轉(zhuǎn)換裝置。測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。

一、分壓器概述

1.1 分壓器結(jié)構(gòu)

分壓器是現(xiàn)場測量的專用儀器，測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、操作簡單、顯示直觀等特點。

圖 1. 分壓器電路

1.2 分壓電路

電壓通常包含兩個重要的術(shù)語：電動勢(EMF) 和電位差 (PD)。當(dāng)某物提供電壓時，例如電池，由于電動勢，它會提供沿電路拉動電子所需的力。當(dāng)元件消耗電路中的電壓時，其上的電壓降量稱為電位差。一些關(guān)于電壓的規(guī)則可以幫助電路設(shè)計，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。
2. 極性是決定性的。
3. 電路周圍的 EMF 之和等于 PD 之和。
   串聯(lián)電壓總是累積的規(guī)則會影響 EMF 和 PD。如果電池串聯(lián)連接，它們的電壓會相加。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。雖然很容易識別電位差，但一定要密切注意電源的極性。因為電池反向減去組合電壓。

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)連接不是一個好主意的原因之一。例如，當(dāng)兩個不同電壓的電池并聯(lián)時，電壓較大的電池會嘗試給較小的電池充電，這可能會損壞它。

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？什么決定了每個組件的電壓？分壓（稱為電位差）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。事實上，元件上的電壓等于

當(dāng)考慮經(jīng)典的分壓電路時，公式通常寫為

下面是一個典型的分壓器電路，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，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

二、分壓器的種類

1. 根據(jù)應(yīng)用
   a) 實驗室
   b) 電力系統(tǒng)

2.按被測電壓
a)交流分壓器
有電阻式和電容式兩種。電阻型由適合測量低頻交流電壓的無感電阻元件組成。電容型由電容元件組成?；静缓碾?，可用于更高電壓的測量。測量電壓范圍從數(shù)千伏到數(shù)百萬伏。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 用于測量脈沖電壓的電容分壓器可分為兩種。一個分壓器的高壓臂由多個高壓電容器堆疊而成，另一個分壓器的高壓臂只有一個電容器。

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元件串聯(lián)和并聯(lián)組裝而成。每個元件不僅具有電容，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，每個組件都有對地的雜散電容。這種分壓器應(yīng)該看成是分布式參數(shù)，所以稱為分布式電容分壓器。

分布式電容分壓器由多個脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒有波形誤差。至于幅度誤差，用標(biāo)準(zhǔn)分壓器校準(zhǔn)后可以完全消除。但是在測量陡波時，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)時間也長很多。所以在測量陡波方面，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，無發(fā)熱煩惱。對于測量波前和半峰時間較長的波，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。因為是屏蔽的，所以電容值不受周圍物體的影響。在工頻測量中，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，會出現(xiàn)一些問題。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)簡單、使用方便、穩(wěn)定性好等特點。它在測量瞬態(tài)脈沖電壓時產(chǎn)生的誤差與電阻值與雜散電容的乘積有關(guān)對地，因此應(yīng)盡量減少雜散電容對地的大小和影響，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)分壓器也稱為阻尼電容分壓器。最近，高壓分壓器屬于這種類型?？朔穗娙蓦娐返臍堄嚯姼?，防止分壓器振蕩，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，它的接法不會造成測試電路中產(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。從易用性的角度來看，它比高阻尼電容分壓器更具優(yōu)勢。從響應(yīng)特性來看，它不如高阻尼電容分壓器，因為它也包含振蕩。
從理論上講，當(dāng)電壓快速變化時，分壓比主要由電容決定；當(dāng)變化緩慢時，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)。實踐證明，選擇的電阻值不能太小，否則會影響發(fā)電機的輸出負(fù)載，所以一般選擇的比較大。但是，效果很小。它類似于沒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，不存在漏油問題。
2）高輸入阻抗：降低測試電流，功耗小，產(chǎn)品體積小，重量輕，性能穩(wěn)定，測量精度高。
3）分壓器、多值千伏表、專用電纜均置于鋁合金箱體內(nèi)，安全可靠，便于攜帶和運輸。
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以上采用有機復(fù)合絕緣護套，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

1）輸入端
需要分析輸入信號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：從信號電壓的輸入端開始，至少跟隨兩個元件（不一定是電阻器）到地。
2) 輸出端子
分壓電路輸出的信號電壓必須送到下一級電路。理論上，下一級電路的輸入是輸出端。但是，有時很難分析下一級電路的輸入端。所以你可以用更簡單的方法來分析：找出分壓電路中的所有元件，從地線到上端分析，然后找出某個元件與其他電路相連。該連接點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程中，往往需要弄清楚輸出電壓的大小。
輸出電壓的計算方法：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，因為分壓器電路會衰減輸入信號電壓。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，其溫度穩(wěn)定性高，運行時的長期穩(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脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒有波形誤差。
(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。因為是屏蔽的，所以電容值不受周圍環(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，它的接入不會使測試電路中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波變得困難。它也可以用作負(fù)載電容器，它是一個通用的分壓器。

3.4 分壓公式

你如何計算分壓器？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I1 = I2，U1 / R1 = U2 / R 2是

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

四、分壓規(guī)則

在使用和測試分壓器時，應(yīng)注意以下規(guī)則：

1. 測試現(xiàn)場不應(yīng)有雜物，以免影響測量精度。
   2）地線必須連接牢固，以保證安全的操作距離。
   3）試驗結(jié)束后，必須完全放電。
2. 嚴(yán)禁使用超額定電壓。
3. 確保設(shè)備表面清潔，存放于陰涼干燥處。

五、分壓電位器

電位器是一個壓敏電阻，可用于創(chuàng)建可調(diào)分壓器。其絕對電阻值不會影響輸出電壓，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，電壓就會平分。假設(shè)滑塊連接到高阻抗電路，滑塊的接觸電阻不會影響輸出電壓?；瑒悠佑|電阻是滑動片接觸點處的值。

當(dāng)電位器作為可變電阻時，其阻值精度和溫度系數(shù)都會影響電路?；瑝K的接觸電阻會影響電路的電阻，滑塊的接觸電阻會隨著位置、溫度、振動和時間的變化而變化。

六、分壓器與變壓器的主要區(qū)別

1）變壓器通過磁通量的變化引起感應(yīng)電動勢來改變交流電壓。電容分壓器在充放電過程中通過容抗改變交流電壓。
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；而在空載時分壓器的輸入功率不變。
4）理想變壓器工作時，通過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，其回路電流是一個恒定值。

關(guān)于分壓器規(guī)則和公式的常見問題

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，電阻電路周圍的電壓降總和恰好等于電源電壓，因為 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，以便可以通過電壓表進行測量。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)在電阻對上施加 i/p 電壓時，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，以便可以通過電壓表進行測量。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）由儀表測量。