Калькулятор подільника напруги

Що таке дільник напруги?

Дільник напруги — це проста схема з двох послідовно з'єднаних резисторів, що створює вихідну напругу, яка є часткою вхідної. Формула: Vвих = Vвх × R2 / (R1 + R2), де R1 — верхній резистор (підключений до входу), R2 — нижній резистор (підключений до землі). Вихід знімається на з'єднанні між двома резисторами.

Дільники напруги — одні з найфундаментальніших схем в електроніці. Вони використовуються для масштабування напруг при вимірюванні (зчитування 12-вольтової батареї АЦП мікроконтролера на 3,3 В), встановлення точок зміщення в підсилювальних схемах, формування опорних напруг і узгодження рівнів між різними доменами напруги.

Формула дільника напруги

Vвих = Vвх × R2 / (R1 + R2). Вихід завжди менше вхідного. Щоб отримати рівно половину вхідної напруги, використайте рівні резистори (R1 = R2). Для третини вхідного — R2 = R1/2 (наприклад, R1 = 10 кОм, R2 = 5 кОм). Абсолютні значення резисторів не мають значення — лише співвідношення визначає вихідну напругу.

Як користуватися цим інструментом

Введіть вхідну напругу та бажану вихідну напругу (для пошуку значень резисторів) або два значення резисторів (для пошуку вихідної напруги). Калькулятор показує вихідну напругу, коефіцієнт ділення та струм, споживаний від джерела. Пропонуються стандартні значення резисторів, що найближче відповідають вашим вимогам.

Ефекти навантаження

Дільник напруги працює правильно лише тоді, коли навантаження, підключене до виходу, споживає незначний струм порівняно зі струмом, що протікає через сам дільник. Якщо опір навантаження занадто малий, він фактично шунтує R2, знижуючи вихідну напругу. Як практичне правило, опір навантаження повинен бути щонайменше в 10 разів більшим за R2 для похибки менше 10%.

Приклад розрахунку

Два резистори, R1 = 10 кОм зверху й R2 = 20 кОм на землю, ділять вхід 9 В. Вихід на R2: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) = 9 × 20 000 / 30 000 = 6 В. Поміняти їх місцями дало б натомість 3 В. Вихід задає відношення, а не абсолютні значення, — хоча абсолютні значення визначають споживаний струм.

Поширені помилки

Класична помилка — навантажувати дільник колом, опір якого зіставний з R2; навантаження споживає струм і тягне вихід нижче розрахованого значення. Дільник точний лише тоді, коли опір навантаження значно більший за R2. Інша — використовувати дуже великі резистори заради економії, що робить вихід шумним і чутливим до паразитної ємності.

Часті запитання

Чи можна використовувати дільник напруги як джерело живлення?

Ні. Дільник напруги — це не стабілізований блок живлення. Вихідна напруга змінюється зі струмом навантаження, і дільник постійно витрачає потужність через обидва резистори. Для живлення схем використовуйте стабілізатор напруги (наприклад, 7805 або LM317) або DC-DC перетворювач. Дільники напруги підходять лише для сигнальних застосувань із мінімальним споживанням струму.

Які значення слід використовувати для R1 та R2?

Для напруги важливе лише співвідношення, але абсолютні значення впливають на споживання і рівень шуму. Більші значення опору (діапазон 100 кОм) витрачають менше потужності, але більш чутливі до шуму. Менші значення (діапазон 1 кОм) більш завадостійкі, але споживають більше струму. Гарна відправна точка — 10–100 кОм для більшості сигнальних застосувань.

Чи може дільник напруги живити навантаження безпосередньо?

Лише дуже легке. Дільник підходить, щоб задати опорну напругу на високоімпедансний вхід, як-от АЦП чи операційний підсилювач, але він марнує потужність і просідає під навантаженням, тож не може бути джерелом живлення. Для реальних навантажень використовуйте стабілізатор напруги, який тримає вихід стабільним при зміні струму.