Napěťový Dělič

Zjištění Výstupního Napětí Ze Dvou Sériových Rezistorů

Napěťový dělič používá dva rezistory v sérii napříč napájecím napětím k vytvoření menšího, předvídatelného výstupního napětí v bodě mezi nimi. Zadejte vstupní napětí a hodnoty obou rezistorů a tato kalkulačka najde výstupní napětí odebrané mezi R1 a R2, spolu s napětím na R1 a proudem tekoucím obvodem.

Toto je jeden z nejběžnějších stavebních prvků v analogové elektronice: škálování syrového výstupu senzoru do bezpečného vstupního rozsahu, vytvoření stabilního referenčního napětí nebo posun signálu mezi dvěma různými logickými úrovněmi — to vše jen s dvěma rezistory.

Vzorec

$$V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}$$

R1 se nachází mezi napájecím napětím a výstupním odbočným bodem; R2 se nachází mezi odbočným bodem a zemí. Protože jsou oba rezistory v sérii, protéká jimi stejný proud a oba úbytky napětí se vždy sečtou na celkové napájecí napětí.

Vypočítaný příklad

Napájení 12V přes R1 o hodnotě 1000 Ω a R2 o hodnotě 2000 Ω:

1. Výstupní napětí: 12 × (2000 ÷ 3000) = 8 V.
2. Napětí na R1: 12 − 8 = 4 V.
3. Proud: 12 ÷ 3000 = 0,004 A (4 mA).

Oba úbytky souhlasí: 4V na R1 plus 8V na R2 se sčítá zpět na celé 12V napájení.

Klíčové Faktory ke Zvážení

• Výstupní napětí základního napěťového děliče znatelně poklesne, jakmile skutečná zátěž odebírá proud z výstupního odbočného bodu. Vzorec této kalkulačky předpokládá ideální výstup naprázdno (bez zátěže) — připojení skutečné zátěže paralelně k R2 efektivně změní hodnotu R2 v obvodu, což stáhne skutečné výstupní napětí pod vypočítanou ideální hodnotu. Jednoduchý napěťový dělič je nejlépe vhodný pro vysokoimpedanční zátěže, které odebírají velmi málo proudu.
• Absolutní hodnoty rezistorů (ne jen jejich poměr) určují, kolik proudu obvod průběžně odebírá, a proto kolik energie plýtvá jako teplo. Dva páry rezistorů se stejným poměrem produkují stejné výstupní napětí, ale pár používající mnohem menší hodnoty odporu odebírá úměrně víc proudu a plýtvá víc energie — volba hodnot rezistorů zahrnuje vyvážení tohoto plýtvání energie proti citlivosti obvodu na připojenou zátěž.
• Napěťový dělič je pasivní, čistě rezistivní obvod — může napětí pouze SNÍŽIT, nikdy zvýšit. Protože výstupní odbočný bod vždy leží mezi vstupním napětím a zemí, výstupní napětí nikdy nemůže překročit vstupní napětí — zvýšení napětí vyžaduje zásadně odlišný obvod (jako zvyšující měnič), ne rezistivní dělič.
• Napěťové děliče jsou běžný způsob bezpečného propojení signálu senzoru nebo logiky mezi dvěma odlišnými úrovněmi napětí. Klasické reálné použití je škálování signálu 5V mikrokontroléru dolů na bezpečný vstup 3,3V pro jiný čip, nebo naopak — toto je jedna z nejčastěji se vyskytujících praktických aplikací stejného jednoduchého vzorce se dvěma rezistory, který tato kalkulačka počítá.

Časté Chyby

• Záměna R1 a R2. R1 vždy leží mezi vstupním napětím a výstupním odbočným bodem, a R2 vždy leží mezi odbočným bodem a zemí — prohození toho, který rezistor je který, obrátí, jaká část vstupního napětí se skutečně objeví na výstupu.
• Předpoklad, že vypočítané výstupní napětí zůstane po připojení skutečné zátěže stejné. Vzorec této kalkulačky předpokládá ideální výstup bez zátěže — skutečná zátěž odebírá proud přes R2 paralelně, což stáhne skutečné výstupní napětí pod vypočítanou hodnotu, pokud impedance zátěže není mnohem vyšší než R2.
• Očekávání, že napěťový dělič zvýší napětí. Rezistivní dělič může napětí pouze snížit, nikdy ho zvýšit — zvýšení napětí vyžaduje aktivní obvod jako zvyšující měnič, ne dva rezistory.

Užitečné Informace

• Chcete rychle ověřit proud a celkový odpor, který tento obvod odebírá, přímo pomocí Ohmova zákona? Kalkulačka Ohmova Zákona řeší napětí, proud, nebo odpor ze zbývajících dvou hodnot.
• Potřebujete kombinovaný odpor R1 a R2 dohromady, nebo obvod s více než dvěma rezistory? Kalkulačka Rezistorů v Sérii a Paralelně zvládá sériové i paralelní kombinace.