Что такое делитель напряжения?
Делитель напряжения — одна из базовых схем в электронике: два резистора, включённых последовательно и подключённых к источнику питания. Выходной сигнал снимается с точки соединения резисторов и представляет собой меньшую, точно предсказуемую долю входного напряжения. Делители применяют для задания рабочих точек смещения, масштабирования сигналов датчиков до удобного диапазона, формирования опорных напряжений и подачи сигнала на аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Как пользоваться калькулятором
Введите входное напряжение питания Vin, верхний резистор R1 (между Vin и точкой выхода) и нижний резистор R2 (между точкой выхода и землёй). Калькулятор покажет выходное напряжение, снимаемое с R2, а также ток в последовательной цепи и суммарную мощность, рассеиваемую на резисторах.
Разбираем формулу
Выходное напряжение вычисляется по формуле $$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$$ Поскольку через R1 и R2 течёт один и тот же ток, напряжение распределяется прямо пропорционально сопротивлениям. Ток в цепи равен $$I = \frac{\text{Vin}}{\text{R1} + \text{R2}}$$ а суммарная мощность — $$P = \text{Vin} \cdot I$$ Учтите: формула справедлива для ненагруженного выхода (или нагрузки с очень высоким входным сопротивлением); реальная нагрузка, включённая параллельно R2, снижает Vout.
Пример расчёта
Пусть Vin = 12 В, R1 = 1000 Ом и R2 = 2000 Ом. Суммарное сопротивление равно 3000 Ом, поэтому ток составляет \(12 / 3000 = 4\) мА. Выходное напряжение: $$12 \times \frac{2000}{3000} = 8 \text{ В}$$ а суммарная мощность — \(12 \times 0{,}004 = 48\) мВт.
Частые вопросы
Влияет ли нагрузка на выходное напряжение? Да. Если подключить нагрузочный резистор параллельно R2, его нужно рассматривать как сопротивление, включённое параллельно с R2 — эффективное R2 уменьшается, и Vout падает. Для точности выбирайте сопротивления делителя значительно меньше сопротивления нагрузки.
Почему при меньших сопротивлениях расходуется больше мощности? Через меньшие резисторы при том же напряжении протекает больший ток, поэтому на них рассеивается больше мощности. Большие резисторы экономят энергию, но сильнее чувствительны к влиянию нагрузки.
Можно ли вычислить нужный резистор? Да, достаточно преобразовать формулу: для заданного Vout получаем \(\text{R1} = \text{R2} \cdot \frac{\text{Vin} - \text{Vout}}{\text{Vout}}\).
