Что такое делитель напряжения?
Делитель напряжения — одна из базовых схем в электронике: два резистора, соединённые последовательно и подключённые к источнику питания. Сигнал снимается с точки соединения резисторов, и на выходе получается часть входного напряжения. Такие делители применяют для масштабирования сигналов, задания рабочих точек смещения, формирования опорных напряжений, а также для считывания показаний датчиков — потенциометров, термисторов и других.
Как пользоваться калькулятором
Укажите входное напряжение Vin (питание, приложенное к обоим резисторам), номинал верхнего резистора R1 и нижнего резистора R2 (с него снимается выходной сигнал). Калькулятор рассчитает выходное напряжение, коэффициент деления, ток в цепи и суммарную рассеиваемую мощность.
Разбор формулы
Выходное напряжение вычисляется по формуле $$V_{out} = \text{V}_{in} \cdot \frac{\text{R}_2}{\text{R}_1 + \text{R}_2}$$ Поскольку через оба резистора течёт один и тот же ток, напряжение распределяется пропорционально сопротивлениям. Дробь \(\frac{\text{R}_2}{\text{R}_1 + \text{R}_2}\) — это коэффициент деления; умножьте его на \(V_{in}\), чтобы получить \(V_{out}\). Ток в цепи равен \(I = \frac{\text{V}_{in}}{\text{R}_1 + \text{R}_2}\), а рассеиваемая мощность — \(P = I^2(\text{R}_1 + \text{R}_2)\). Формула предполагает, что нагрузка на выходе пренебрежимо мала: сильная нагрузка, включённая параллельно R2, снизит Vout.
Пример расчёта
Пусть Vin = 9 В, R1 = 1000 Ом и R2 = 2000 Ом. Тогда $$V_{out} = 9 \times \frac{2000}{1000 + 2000} = 9 \times \frac{2000}{3000} = 9 \times 0{,}6667 = 6 \ \text{В}$$ Ток в цепи равен \(\frac{9}{3000} = 0{,}003 \ \text{А}\) (3 мА), а суммарная мощность — \(0{,}003^2 \times 3000 = 0{,}027 \ \text{Вт}\).
Частые вопросы
Почему реальное выходное напряжение ниже расчётного? Если подключить нагрузку параллельно R2, получится параллельное соединение, которое уменьшает эффективное сопротивление и снижает выходное напряжение. Старайтесь, чтобы выходное сопротивление делителя было намного меньше сопротивления нагрузки, либо используйте буфер на операционном усилителе.
Какой резистор R1, а какой R2? R2 — это резистор, с которого снимается выходной сигнал (между выходным узлом и землёй). R1 включён между входом и выходным узлом.
Можно ли поменять R1 и R2 местами? Да — при перестановке получится дополнительная дробь, и тогда \(V_{out} = \text{V}_{in} \cdot \frac{\text{R}_1}{\text{R}_1 + \text{R}_2}\).
