वोल्टेज डिवाइडर

दो सीरीज़ प्रतिरोधकों से आउटपुट वोल्टेज ज्ञात करना

वोल्टेज डिवाइडर एक आपूर्ति वोल्टेज के आर-पार दो सीरीज़ प्रतिरोधकों का उपयोग करके उनके बीच के बिंदु पर एक छोटा, अनुमानित आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करता है। इनपुट वोल्टेज और दो प्रतिरोधक मान दर्ज करें, और यह कैलकुलेटर R1 और R2 के बीच लिया गया आउटपुट वोल्टेज, साथ ही R1 पर गिरा वोल्टेज और सर्किट में बहने वाली धारा ज्ञात करेगा।

यह एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे आम बिल्डिंग ब्लॉकों में से एक है: किसी सेंसर के कच्चे आउटपुट को सुरक्षित इनपुट रेंज में स्केल करना, एक स्थिर संदर्भ वोल्टेज बनाना, या दो अलग-अलग लॉजिक-लेवल के बीच सिग्नल को शिफ्ट करना — यह सब केवल दो प्रतिरोधकों के साथ।

सूत्र

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

R1 आपूर्ति वोल्टेज और आउटपुट टैप बिंदु के बीच होता है; R2 टैप बिंदु और ग्राउंड के बीच होता है। चूंकि दोनों प्रतिरोधक सीरीज़ में हैं, इसलिए दोनों से समान धारा प्रवाहित होती है, और दोनों वोल्टेज ड्रॉप हमेशा जुड़कर पूर्ण आपूर्ति वोल्टेज देते हैं।

हल किया गया उदाहरण

1000 ओम के R1 और 2000 ओम के R2 से होकर 12 वोल्ट की आपूर्ति:

1. आउटपुट वोल्टेज: 12 × (2000 ÷ 3000) = 8 वोल्ट।
2. R1 पर वोल्टेज: 12 − 8 = 4 वोल्ट।
3. धारा: 12 ÷ 3000 = 0.004 एम्पीयर (4 mA)।

दोनों ड्रॉप सही हैं: R1 पर 4V और R2 पर 8V जुड़कर पूर्ण 12V आपूर्ति देते हैं।

ध्यान रखने योग्य मुख्य बातें

• एक बुनियादी वोल्टेज डिवाइडर का आउटपुट वोल्टेज एक बार जब एक वास्तविक लोड आउटपुट टैप से धारा खींचता है तो ध्यान देने योग्य रूप से गिर जाता है। इस कैलकुलेटर का सूत्र एक आदर्श, बिना-लोड (ओपन-सर्किट) आउटपुट मानता है — R2 के समानांतर में एक वास्तविक लोड जोड़ना प्रभावी रूप से सर्किट में R2 के मान को बदल देता है, जो वास्तविक आउटपुट वोल्टेज को गणना किए गए आदर्श मान से नीचे खींच लेता है। एक सरल वोल्टेज डिवाइडर उच्च-प्रतिबाधा वाले लोड के लिए सबसे उपयुक्त है जो बहुत कम धारा खींचते हैं।
• पूर्ण प्रतिरोधक मान (केवल उनका अनुपात नहीं) यह निर्धारित करते हैं कि सर्किट लगातार कितनी धारा खींचता है, और इसलिए यह गर्मी के रूप में कितनी शक्ति बर्बाद करता है। समान अनुपात वाले दो प्रतिरोधक जोड़े समान आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करते हैं, लेकिन बहुत छोटे प्रतिरोध मानों का उपयोग करने वाला एक जोड़ा आनुपातिक रूप से अधिक धारा खींचता है और अधिक शक्ति बर्बाद करता है — प्रतिरोधक मान चुनने में इस शक्ति बर्बादी को सर्किट की एक जुड़े हुए लोड के प्रति संवेदनशीलता के मुकाबले संतुलित करना शामिल है।
• एक वोल्टेज डिवाइडर एक निष्क्रिय, विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक सर्किट है — यह केवल वोल्टेज को नीचे कर सकता है, कभी ऊपर नहीं। क्योंकि आउटपुट टैप हमेशा इनपुट वोल्टेज और ग्राउंड के बीच बैठता है, आउटपुट वोल्टेज कभी भी इनपुट वोल्टेज से अधिक नहीं हो सकता — वोल्टेज को ऊपर करने के लिए एक मौलिक रूप से अलग सर्किट (जैसे एक बूस्ट कनवर्टर) की आवश्यकता होती है, एक प्रतिरोधक डिवाइडर की नहीं।
• वोल्टेज डिवाइडर दो अलग-अलग वोल्टेज स्तरों के बीच एक सेंसर या लॉजिक सिग्नल को सुरक्षित रूप से इंटरफेस करने का एक सामान्य तरीका है। एक क्लासिक वास्तविक-दुनिया का उपयोग एक 5V माइक्रोकंट्रोलर सिग्नल को दूसरी चिप के लिए एक सुरक्षित 3.3V इनपुट में स्केल करना है, या इसके विपरीत — यह इस कैलकुलेटर द्वारा गणना किए गए समान सरल दो-प्रतिरोधक सूत्र के सबसे अधिक बार सामने आने वाले व्यावहारिक अनुप्रयोगों में से एक है।

सामान्य गलतियाँ

• R1 और R2 को आपस में बदल देना। R1 हमेशा इनपुट वोल्टेज और आउटपुट टैप बिंदु के बीच होता है, और R2 हमेशा टैप बिंदु और ग्राउंड के बीच होता है — कौन सा प्रतिरोधक कौन सा है इसे उलटने से इनपुट वोल्टेज का वह हिस्सा उलट जाता है जो वास्तव में आउटपुट पर दिखाई देता है।
• यह मान लेना कि एक वास्तविक लोड जुड़ने के बाद भी गणना किया गया आउटपुट वोल्टेज बना रहेगा। इस कैलकुलेटर का सूत्र एक आदर्श, बिना-लोड आउटपुट मानता है — एक वास्तविक लोड R2 के समानांतर धारा खींचता है, जो वास्तविक आउटपुट वोल्टेज को गणना किए गए मान से नीचे खींच लेता है जब तक कि लोड की प्रतिबाधा R2 से बहुत अधिक न हो।
• यह उम्मीद करना कि वोल्टेज डिवाइडर वोल्टेज को बढ़ा देगा। एक प्रतिरोधक डिवाइडर केवल वोल्टेज को घटा सकता है, कभी बढ़ा नहीं सकता — वोल्टेज बढ़ाने के लिए एक सक्रिय सर्किट जैसे बूस्ट कनवर्टर की आवश्यकता होती है, दो प्रतिरोधकों की नहीं।

जानने योग्य उपयोगी बातें

• ओम के नियम का उपयोग करके सीधे इस सर्किट द्वारा खींची गई धारा और कुल प्रतिरोध की जांच करना चाहते हैं? ओम का नियम कैलकुलेटर अन्य दो से वोल्टेज, धारा, या प्रतिरोध हल करता है।
• R1 और R2 का संयुक्त प्रतिरोध एक साथ चाहिए, या दो से अधिक प्रतिरोधकों वाला सर्किट चाहिए? सीरीज़ और पैरेलल प्रतिरोधक कैलकुलेटर सीरीज़ और पैरेलल संयोजनों को संभालता है।