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)
Tính toán điện áp đầu ra sử dụng quy tắc chia điện áp — thiết yếu cho thiết kế điện tử.
"Mạch giảm điện áp bằng cách chia nó qua hai điện trở nối tiếp."
\( V_{out} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)
Trong đó:
Vin: Điện áp đầu vào (V)
Vout: Điện áp đầu ra (V)
R1, R2: Giá trị điện trở (Ω)
Lưu ý: Điện áp được chia tỷ lệ với điện trở — điện trở cao hơn nhận được nhiều điện áp hơn.
Điện áp tổng cung cấp cho mạch, đo bằng volt (V).
Ví dụ: 5 V từ pin hoặc nguồn điện
Điện áp giảm trên điện trở R2, đây là điện áp đầu ra mong muốn.
Đây thường được sử dụng để cung cấp điện áp tham chiếu cho các cảm biến, bộ vi điều khiển hoặc bộ khuếch đại.
Tỷ lệ của hai điện trở nối tiếp. Điều này xác định cách điện áp được chia.
Ví dụ:
• Nếu R₁ = R₂ → Vout = Vin/2
• Nếu R₂ ≫ R₁ → Vout ≈ Vin
• Nếu R₁ ≫ R₂ → Vout ≈ 0
Khi các điện trở được kết nối nối tiếp:
Họ chia sẻ cùng một dòng điện
Điện áp được chia trên mỗi điện trở
Điện áp tổng: Vin = V₁ + V₂
Dòng điện: I = Vin / (R₁ + R₂)
Điện áp trên R₂: Vout = I × R₂
Cung cấp điện áp tham chiếu cho các mạch tương tự
Giảm tỷ lệ tín hiệu cảm biến (ví dụ: nhiệt điện trở, potentiometer)
Biasing transistors và amplifiers hoạt động
Tạo nguồn điện áp điều chỉnh được
Dạy lý thuyết mạch cơ bản trong lớp học
Bộ chia điện áp phù hợp để cung cấp điện áp chuẩn cho các tải trở kháng cao (như đầu vào ADC, đầu vào không đảo của op-amp, hoặc phân cực cảm biến), nhưng nó không phù hợp làm nguồn điện cho các tải trở kháng thấp (như động cơ, đèn LED, hoặc vi điều khiển).
Điều này là do điện áp đầu ra sẽ sụt giảm đáng kể khi tải tiêu thụ dòng điện, vì điện trở tải thực chất tạo thành một tổ hợp song song với R2, làm thay đổi tỷ số chia. Để cấp nguồn cho tải, hãy sử dụng bộ điều chỉnh điện áp (ví dụ: LDO hoặc bộ ổn áp xung) để thay thế.
Có hai yếu tố then chốt cần xem xét:
① Tỷ lệ quyết định điện áp — điện áp đầu ra chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ R1/R2, do đó bất kỳ cặp điện trở nào có cùng tỷ lệ đều cho ra cùng một giá trị Vout;
② Giá trị tuyệt đối ảnh hưởng đến dòng tiêu thụ — giá trị điện trở nhỏ hơn sẽ lấy nhiều dòng điện hơn từ nguồn (gây lãng phí công suất), trong khi giá trị lớn hơn khiến đầu ra dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu tải hơn.
Một thông lệ kỹ thuật phổ biến là duy trì dòng điện qua mạch chia áp ít nhất gấp 10 lần dòng điện tải nhằm giảm thiểu hiệu ứng tải. Đối với hầu hết các ứng dụng cấp tín hiệu, các điện trở R1 và R2 trong khoảng từ 1kΩ đến 100kΩ sẽ hoạt động hiệu quả.
Bộ chia điện áp được sử dụng rộng rãi trong:
① Dịch mức — giảm tín hiệu điện áp cao hơn để phù hợp với dải đầu vào của ADC (ví dụ: 12V → 3.3V cho vi điều khiển);
② Kết nối cảm biến — đọc các cảm biến điện trở như nhiệt điện trở, quang điện trở và cảm biến đo biến dạng;
③ Phân cực — thiết lập điểm làm việc một chiều cho transistor và bộ khuếch đại thuật toán;
④ Điện áp điều chỉnh được — sử dụng chiết áp làm R2 để tạo ra nguồn điện áp biến thiên;
⑤ Mạng hồi tiếp — thiết lập hệ số khuếch đại trong các mạch bộ khuếch đại thuật toán.
Đăng nhập
