Mạch chia áp là gì?
Mạch chia áp (voltage divider) là một trong những mạch cơ bản nhất của điện tử: hai điện trở mắc nối tiếp đặt ngang qua nguồn điện áp. Điện áp ra được lấy ở điểm nối giữa hai điện trở, tạo ra một phần nhỏ và có thể tính toán trước của điện áp vào. Mạch chia áp được dùng để đặt điểm phân cực (bias), thu nhỏ tín hiệu cảm biến về dải đo phù hợp, tạo điện áp tham chiếu và cấp tín hiệu cho bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC).
Cách sử dụng máy tính này
Nhập điện áp nguồn (đầu vào) Vin, điện trở phía trên R1 (nằm giữa Vin và nút đầu ra), và điện trở phía dưới R2 (nằm giữa nút đầu ra và mass). Công cụ sẽ trả về điện áp đầu ra đo trên R2, cùng với dòng điện vòng nối tiếp và tổng công suất tiêu tán trên các điện trở.
Giải thích công thức
Điện áp đầu ra được tính theo công thức $$V_{out} = \text{Vin} \cdot \frac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$$ Vì R1 và R2 cùng dẫn một dòng điện, nên điện áp được chia tỉ lệ thuận với giá trị điện trở. Dòng điện vòng là \(I = \frac{\text{Vin}}{\text{R1} + \text{R2}}\), và tổng công suất là \(P = \text{Vin} \cdot I\). Lưu ý rằng công thức này giả định đầu ra không có tải (hoặc nối với đầu vào có trở kháng rất cao); một tải thực mắc song song với R2 sẽ làm Vout giảm xuống.
Ví dụ minh họa
Giả sử Vin = 12 V, R1 = 1000 Ω và R2 = 2000 Ω. Tổng điện trở là 3000 Ω, nên dòng điện bằng \(12 / 3000 = 4 \text{ mA}\). Điện áp đầu ra là \(12 \times 2000 / 3000 = 8 \text{ V}\), và tổng công suất là \(12 \times 0{,}004 = 48 \text{ mW}\).
Câu hỏi thường gặp
Tải có ảnh hưởng đến điện áp đầu ra không? Có. Nếu bạn nối một điện trở tải ngang qua R2, hãy coi nó mắc song song với R2 — giá trị R2 hiệu dụng giảm đi, kéo theo Vout giảm. Để chính xác, hãy chọn các điện trở chia áp có giá trị nhỏ hơn nhiều so với tải.
Vì sao điện trở càng nhỏ càng hao phí công suất? Điện trở nhỏ hơn sẽ rút dòng lớn hơn ở cùng một mức điện áp, nên tiêu tán nhiều công suất hơn. Điện trở lớn giúp tiết kiệm công suất nhưng lại nhạy cảm hơn với hiện tượng sụt áp do tải.
Tôi có thể giải ngược để tìm giá trị điện trở không? Hãy biến đổi công thức: \(R1 = R2 \times (\text{Vin} - \text{Vout}) / \text{Vout}\) để đạt được Vout mong muốn.
