Vout = (Vin * R₂) / (R₁ + R₂)
Vin = (Vout * (R₁ + R₂)) / R₂
R₁ = (Vin * R₂ / Vout) - R₂
R₂ = (Vout * R₁) / (Vin - Vout)
Vin = In voltage (V)
Vout = Out voltage (V)
R = Resistance (Ω)
Рассчитайте выходное напряжение с использованием правила делителя напряжения — это необходимо для проектирования электронных устройств.
"Схема, которая уменьшает напряжение, распределяя его между двумя резисторами, соединенными последовательно."
\( V_{out} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)
Где:
Vin: Входное напряжение (В)
Vout: Выходное напряжение (В)
R1, R2: Значения сопротивлений (Ом)
Примечание: Напряжение распределяется пропорционально сопротивлению — большее сопротивление получает большую часть напряжения.
Общее напряжение, подаваемое на схему, измеряется в вольтах (В).
Пример: 5 В от батареи или источника питания
Напряжение, падающее на резисторе R2, которое является желаемым выходом.
Это обычно используется для обеспечения опорных напряжений для датчиков, микроконтроллеров или усилителей.
Соотношение двух последовательных резисторов. Это определяет, как делится напряжение.
Примеры:
• Если R₁ = R₂ → Vout = Vin/2
• Если R₂ ≫ R₁ → Vout ≈ Vin
• Если R₁ ≫ R₂ → Vout ≈ 0
Когда резисторы соединены последовательно:
Они имеют одинаковый ток
Напряжение распределяется между каждым резистором
Общее напряжение: Vin = V₁ + V₂
Ток: I = Vin / (R₁ + R₂)
Напряжение на R₂: Vout = I × R₂
Обеспечение опорных напряжений для аналоговых схем
Уменьшение сигналов датчиков (например, термисторов, потенциометров)
Смещение транзисторов и операционных усилителей
Создание регулируемых источников напряжения
Обучение основам теории цепей в классах
Делитель напряжения подходит для обеспечения высокоомных нагрузок опорными напряжениями (таких как входы АЦП, неинвертирующие входы операционных усилителей или цепи смещения датчиков), но он не подходит в качестве источника питания для низкоомных нагрузок (таких как двигатели, светодиоды или микроконтроллеры).
Это связано с тем, что выходное напряжение значительно падает при потреблении тока нагрузкой, так как сопротивление нагрузки фактически образует параллельное соединение с R2, изменяя коэффициент деления. Для питания нагрузок вместо этого следует использовать стабилизатор напряжения (например, LDO или импульсный стабилизатор).
Существует два ключевых фактора, которые необходимо учитывать:
① Соотношение определяет напряжение — выходное напряжение зависит только от соотношения R1/R2, поэтому любая пара резисторов с одинаковым соотношением обеспечивает одинаковое значение Vout;
② Абсолютные значения влияют на потребляемый ток — меньшие значения резисторов потребляют больше тока от источника (что приводит к потерям мощности), в то время как большие значения делают выход более восприимчивым к помехам со стороны нагрузки.
Общепринятой инженерной практикой является поддержание тока делителя как минимум в 10 раз превышающим ток нагрузки для минимизации эффектов нагрузки. Для большинства применений на уровне сигналов хорошо подходят значения R1 и R2 в диапазоне от 1 кОм до 100 кОм.
Делители напряжения широко используются в:
① Сдвиг уровня — понижение сигнала более высокого напряжения для согласования с диапазонами входа АЦП (например, 12 В → 3,3 В для микроконтроллера);
② Подключение датчиков — считывание показаний резистивных датчиков, таких как термисторы, фоторезисторы и тензодатчики;
③ Смещение — установка рабочих точек по постоянному току для транзисторов и операционных усилителей;
④ Регулируемое напряжение — использование потенциометра в качестве R2 для создания источника регулируемого напряжения;
⑤ Цепи обратной связи — установка коэффициента усиления в схемах на операционных усилителях.
Вход
