Калькулятор делителя напряжения

Рассчитывает выходное напряжение, ток и рассеиваемую мощность в резистивных делителях напряжения.

Введите входное напряжение и два сопротивления, чтобы найти выходное напряжение, ток в цепи и мощность, рассеиваемую на каждом резисторе.

Калькулятор делителя напряжения
Рассчитывает выходное напряжение, ток и рассеиваемую мощность в резистивных делителях напряжения.

О калькуляторе делителя напряжения

Делитель напряжения — одна из самых фундаментальных схем в электронике. Он состоит из двух резисторов, соединённых последовательно между источником питания и землёй, а выходное напряжение снимается с узла между ними. Схема делит входное напряжение на меньшее выходное в прямой пропорции к значениям сопротивлений, следуя закону Ома и правилам для последовательных резисторов. Основная формула: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). Это выражение можно вывести в два шага: общий ток через последовательную цепь равен I = Vin / (R1 + R2) по закону Ома, а напряжение на R2 равно I × R2. Подстановка даёт формулу делителя. Поскольку R2 стоит и в числителе, и в знаменателе, выходное напряжение всегда меньше входного (при положительных сопротивлениях). При равных резисторах получается ровно половина питающего напряжения, а при разных значениях выход меняется пропорционально. Делители напряжения используются повсюду в электронике. В схемах сопряжения датчиков сигнал 0–5 В часто масштабируют до 0–3.3 В для АЦП микроконтроллера, выбирая R1 = 2.2 kΩ и R2 = 3.3 kΩ. В схемах смещения транзисторов делитель задаёт базовое напряжение, определяющее рабочую точку биполярного транзистора. В аудиоаппаратуре потенциометры — это непрерывно регулируемые делители напряжения, управляющие громкостью. Для сдвига уровней цифровой логики также часто используют делитель из двух резисторов, чтобы преобразовать логический выход 5 В к порогу 3.3 В принимающего устройства. Рассеиваемая мощность — критически важный параметр проектирования. Каждый резистор рассеивает P = I² × R ватт, а суммарная мощность равна Vin² / (R1 + R2). Малые номиналы сопротивления улучшают устойчивость к токам нагрузки, но приводят к большему расходу мощности. Всегда проверяйте, что рассчитанная мощность существенно ниже номинальной мощности резистора — распространённое правило безопасности: снижать нагрузку минимум на 50 %, так что резистор 250 мВт не должен работать выше 125 мВт в непрерывном режиме. Формула делителя без нагрузки точно справедлива для идеального источника напряжения и идеальных резисторов. На практике любая нагрузка, подключённая параллельно R2, уменьшает эффективное нижнее сопротивление и тянет Vout ниже значения без нагрузки. Для точной работы под нагрузкой убедитесь, что сопротивление нагрузки как минимум в 10 раз больше R2, либо учитывайте параллельное соединение в проекте.

Примеры делителя напряжения

Три практические схемы делителя, показывающие работу формулы.

Vin / R1 / R2VoutПримечание
10 V, R1 = 1 kΩ, R2 = 1 kΩ5 VРавные резисторы всегда дают ровно половину входного напряжения. Ток = 5 mA, общая мощность = 50 mW.
5 V, R1 = 2.2 kΩ, R2 = 3.3 kΩ3 VКлассическое преобразование уровня с 5 V до 3 V, используемое при подключении датчиков 5 V к входам АЦП микроконтроллеров 3.3 V.
12 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 5 kΩ4 VR2 / (R1 + R2) = 5/15 = 1/3, значит Vout = 12 × 1/3 = 4 V. Общая мощность = 9.6 mW при 0.8 mA.

Как пользоваться калькулятором делителя напряжения

  1. Введите напряжение питания (Vin) — напряжение, приложенное ко всей последовательной цепочке R1 + R2.
  2. Введите значение R1, верхнего резистора между источником питания и узлом выхода.
  3. Введите значение R2, нижнего резистора между узлом выхода и землёй.
  4. Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть выходное напряжение, ток цепи и мощность на каждом резисторе.
  5. Используйте кнопки примеров, чтобы загрузить типовые схемы делителя, или нажмите «Сбросить», чтобы начать заново.

FAQ по калькулятору делителя напряжения

Какова формула делителя напряжения?
Формула: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). Она напрямую следует из закона Ома: через оба последовательно соединённых резистора течёт один и тот же ток, поэтому напряжение на каждом пропорционально его сопротивлению. R2 в числителе и сумма (R1 + R2) в знаменателе задают долю питания на выходе.
Почему подключение нагрузки меняет выходное напряжение?
Любой резистор нагрузки Rload, подключённый параллельно R2, образует с R2 параллельную комбинацию и уменьшает эффективное нижнее сопротивление ниже R2. Это снижает отношение R2_eff / (R1 + R2_eff) и уменьшает Vout. Чтобы минимизировать ошибку от нагрузки, выберите Rload ≥ 10 × R2 или используйте буфер на операционном усилителе, чтобы выход делителя видел почти бесконечное входное сопротивление.
Как выбрать R1 и R2 для заданного выходного напряжения?
Начните с отношения Vout / Vin = R2 / (R1 + R2). Выберите R2 исходя из допустимого потребления тока, затем вычислите R1 = R2 × (Vin / Vout − 1). Например, чтобы получить 3.3 V из 5 V, Vout/Vin = 0.66, поэтому R1 = R2 × (1/0.66 − 1) ≈ 0.515 × R2. Если взять R2 = 10 kΩ, получится R1 ≈ 5.15 kΩ — округлите до ближайшего стандартного номинала.
Какой нужен номинал мощности резистора?
Каждый резистор рассеивает P = I² × R, где I = Vin / (R1 + R2). Выбирайте резистор с номинальной мощностью как минимум вдвое больше расчётной рассеиваемой мощности. Например, если расчёт показывает 80 mW, используйте резистор 1/4 W (250 mW) с достаточным запасом безопасности.
Может ли делитель напряжения отдавать значительный ток в нагрузку?
Не без ухудшения точности. Делитель напряжения предназначен для сигналов и смещения, а не для питания нагрузки. Если ток нагрузки сравним с током покоя делителя (I = Vin / (R1 + R2)), выходное напряжение просядет. Для средних токов нагрузки используйте стабилизатор напряжения или буфер на операционном усилителе.