Was ist ein Widerstandsnetzwerk?
Ein Widerstandsnetzwerk bezieht sich auf eine Anzahl von Widerständen, die in einem bestimmten Muster konfiguriert sind. In diesen Netzwerken werden meistens Widerstände verwendet, die in Reihe geschaltet sind. Es gibt jedoch eine Reihe von Variationen, bei denen die Widerstände in parallelen oder seriell-parallelen Sequenzen geschaltet sind, die Leitern ähneln. In allen Fällen wirken die Widerstände in diesen Netzwerken als Spannungsteiler, die die an die Schaltung angelegte Spannung in kleinere Beträge aufteilen. In der Praxis werden Widerstandsnetzwerke verwendet, um Teilversorgungsspannungen in verschiedenen Schaltungen bereitzustellen oder Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandlungsfunktionen auszuführen.
Widerstände sind elektronische Bauteile, die dem Stromfluss widerstehen, indem sie ihre Spannung auf eine Art und Weise abbauen, die als Abfallen bezeichnet wird. Einfach ausgedrückt, ein Widerstand senkt einen Prozentsatz der Spannung eines Stromkreises. Dieser Prozentsatz entspricht dem Wert eines bestimmten Widerstands in Ohm im Vergleich zum Gesamtwiderstand der Schaltung. Zum Beispiel wird ein 10-Ohm-Widerstand 10% der Spannung in einer Schaltung, die einen Widerstandswert von 100 Ohm hat, senken.
Wenn ein Widerstandsnetzwerk fünf in Reihe geschaltete 1-Ohm-Widerstände aufweist und eine 5-Volt-Stromversorgung angeschlossen ist, würde jeder der fünf Widerstände ein Fünftel der 5 Volt oder 1 Volt abfallen. Auf diese Weise kann ein Widerstandsnetzwerk andere Schaltkreise mit Teilversorgungsspannungen versorgen. Da der Spannungsabfall an einem Widerstand gleich dem Widerstandswert in Ohm ist, ist in einem Widerstandsnetzwerk praktisch jede gewünschte Spannung möglich, die geringer ist als die angelegte Spannung.
Wenn zum Beispiel vier Widerstände in Reihe geschaltet wären, wobei drei 1 Ohm und der vierte 2 Ohm messen, wäre der Gesamtwiderstand der Schaltung 5 Ohm. Während die drei 1-Ohm-Widerstände jeweils 1 Volt abfallen, fällt der 2-Ohm-Widerstand 2 Volt ab. Durch Anschließen eines Stromkreises an diesen Punkt im Widerstandsnetzwerk wird eine 2-Volt-Stromquelle bereitgestellt.
Es gibt andere Verwendungen für Widerstandsnetzwerke. Wenn die Punkte zwischen den Widerständen im Netzwerk nicht zur Bereitstellung unterschiedlicher Spannungen verwendet werden, sondern alle zur Bereitstellung derselben Spannung verwendet werden, kann das Netzwerk zur Umwandlung von analogen Signalen in digitale Informationen verwendet werden. Dies wird erreicht, indem ein digitales Gate an jeden der Spannungspunkte im Netzwerk angeschlossen wird. Wenn ein analoges Signal angelegt wird, führt die Aufteilung der Spannung zu einer Reihe von eskalierenden hohen oder niedrigen Spannungen, abhängig vom Eingangssignal, das von den digitalen Gattern als ein oder aus gelesen wird. Die Gatter senden diese Informationen dann als Einsen oder Nullen an andere Schaltkreise und wandeln das analoge Signal in digitale Informationen um.
Widerstände können auch seriell-parallel konfiguriert werden, was als R-2R-Netzwerk bezeichnet wird. In dieser Konfiguration injizieren digitale Gatter Hoch- oder Niederspannung, die Einsen und Nullen darstellen, in die Punkte zwischen den Widerständen im Netzwerk. Dies bewirkt, dass der gesamte Spannungsabfall an den Widerständen im Netzwerk proportional zum Gesamteingang variiert, anstatt einfach mit den einzelnen Digitaleingängen ein- und ausgeschaltet zu werden. Die Ausgänge dieser Art von Netzwerken variieren ständig die analogen Signale, die von den digitalen Eingängen erzeugt werden.
Widerstandsnetzwerke werden häufig in der Elektronik eingesetzt. Obwohl sie für die Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandlung verwendet werden, werden sie häufiger als einfache Spannungsteiler für Leistungsfunktionen verwendet. Auf diese Weise helfen Widerstandsnetzwerke dabei, viele verschiedene Schaltkreise in verschiedenen Geräten mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen.