分圧回路とは？
分圧回路（ボルテージディバイダ）は、電子回路の中でも最も基本的な回路のひとつです。電源電圧に対して2本の抵抗を直列に接続し、2本の抵抗の接続点（中点）から出力を取り出すことで、入力電圧を一定の割合で小さくした、予測可能な電圧が得られます。バイアス点の設定、センサ信号を読み取りやすい範囲へのスケーリング、基準電圧の生成、AD変換器（ADC）への入力など、さまざまな用途で活躍します。
このツールの使い方
入力（電源）電圧Vin、上側の抵抗R1（VinとⅤ出力ノードの間）、下側の抵抗R2（出力ノードとグラウンドの間）を入力してください。R2の両端に現れる出力電圧に加えて、直列回路に流れるループ電流、そして抵抗で消費される電力の合計を計算して表示します。
計算式の解説
出力電圧は次の式で求められます。
$$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$$R1とR2には同じ電流が流れるため、電圧は抵抗値に比例して分配されます。ループ電流は
$$I = \frac{\text{Vin}}{\text{R1} + \text{R2}}$$消費電力の合計は
$$P = \text{Vin} \cdot I$$です。なお、この式は出力に負荷がつながっていない（または非常に高いインピーダンスの入力を駆動している）ことを前提としています。実際の負荷がR2と並列に入ると、Voutは低下します。
計算例
たとえば \(\text{Vin} = 12\ \text{V}\)、\(\text{R1} = 1000\ \Omega\)、\(\text{R2} = 2000\ \Omega\) の場合を考えます。合成抵抗は \(3000\ \Omega\) なので、電流は \(12 / 3000 = 4\ \text{mA}\) となります。出力電圧は \(12 \times 2000 / 3000 = 8\ \text{V}\)、消費電力の合計は \(12 \times 0.004 = 48\ \text{mW}\) です。
よくある質問
負荷をつなぐと出力に影響しますか？ はい、影響します。R2の両端に負荷抵抗を接続すると、その負荷はR2と並列になり、実効的なR2が小さくなってVoutが下がります。精度を確保したい場合は、分圧用の抵抗値を負荷よりもじゅうぶん小さく設定しましょう。
抵抗値が小さいほど電力を多く消費するのはなぜ？ 同じ電圧でも抵抗値が小さいほど大きな電流が流れるため、消費される電力も大きくなります。抵抗値を大きくすれば消費電力は抑えられますが、その分、負荷の影響を受けやすくなります。
抵抗値を逆算することもできますか？ 式を変形すれば求められます。目標のVoutに対して、\(\text{R1} = \text{R2} \cdot \dfrac{\text{Vin} - \text{Vout}}{\text{Vout}}\) で計算できます。
