Делитель напряжения на резисторах

Что такое делитель напряжения на резисторах

Делитель напряжения — это простейшая электронная схема из двух последовательных резисторов (R1 и R2), которая понижает входное напряжение Uin до требуемого выходного Uout. Действует по принципу пропорционального распределения напряжения, пропорционального сопротивления. Широко применяется для установки опорного напряжения, подключения аналоговых датчиков, уровней логики и в измерительных целях.

Как работает делитель напряжения

В схеме R1 подключен к источнику питания, R2 — к земле. Точка между ними формирует выход. Ток протекает через оба резистора, создавая падение напряжения на каждом. Напряжение на R2 и есть выходное. Чем больше сопротивление R2 относительно R1, тем больше доля напряжения падает на него, тем выше Uout. Без нагрузки схема работает линейно. При подключении нагрузки ее сопротивление влияет на результат.

Формулы расчета делителя напряжения

Базовая формула (без нагрузки)

Выходное напряжение рассчитывается по формуле:

Uout = Uin × R2 / (R1 + R2)

где:

• Uin — входное напряжение, В
• Uout — выходное напряжение, В
• R1 — верхний резистор, Ом
• R2 — нижний резистор, Ом

Это идеальный случай, когда выходной ток равен нулю или пренебрежимо мал.

Расчет с учетом нагрузки

Если нагрузка с сопротивлением Rн подключена параллельно R2, то их эквивалентное сопротивление уменьшается:

R2_экв = (R2 × Rн) / (R2 + Rн)

Тогда формула выходного напряжения превращается в:

Uout = Uin × R2экв / (R1 + R2экв)

Формула для подбора резисторов

Если известны Uin и желаемый Uout, для расчета одного резистора при заданном другом используйте:

R1 = R2 × (Uin / Uout − 1)

или

R2 = R1 / (Uin / Uout − 1)

Как пользоваться онлайн калькулятором делителя напряжения

Шаг 1: Ввод исходных данных

Укажите входное напряжение в вольтах (например, 12). Введите значения резисторов R1 и R2 в омах, килоомах или мегаомах. Выберите единицы измерения из выпадающего списка. Если нагрузка отсутствует, оставьте поле Rн пустым или поставьте очень большое значение (1 ГОм).

Шаг 2: Выбор типа расчета

Выберите, что нужно рассчитать:

• Выходное напряжение (по R1, R2)
• Значение резистора (по Uin, Uout и второму резистору)
• Подбор стандартных значений из ряда E12/E24

Шаг 3: Получение результата

Нажмите «Рассчитать». Калькулятор покажет Uout, ток через делитель, мощность на каждом резисторе и отклонение от заданного значения. Результаты округлены до 3 значащих цифр.

Примеры расчета делителя напряжения

Пример 1: Расчет выходного напряжения

Задача: Uin = 9 В, R1 = 10 кОм, R2 = 5 кОм. Какое напряжение на выходе?

Решение: Uout = 9 × 5000 / (10000 + 5000) = 9 × 5000 / 15000 = 3 В

Пример 2: Подбор резисторов

Задача: нужно получить Uout = 2,5 В от Uin = 5 В, R2 = 4,7 кОм.

Решение: R1 = 4700 × (5 / 2,5 − 1) = 4700 × 1 = 4,7 кОм

Используем два одинаковых резистора по 4,7 кОм.

Пример 3: Делитель с учетом нагрузки

Задача: Uin = 12 В, R1 = 1 кОм, R2 = 2 кОм, нагрузка Rн = 10 кОм.

Решение: R2_экв = (2000 × 10000) / (2000 + 10000) = 1667 Ом Uout = 12 × 1667 / (1000 + 1667) = 7,5 В (вместо 8 В без нагрузки)

Важные нюансы и практические советы

Мощность резисторов

Рассчитайте мощность: P = U² / R. Для R1 напряжение U1 = Uin − Uout. Для R2 — Uout. Всегда выбирайте резисторы с запасом в 1,5–2 раза. Например, при расчетной мощности 0,1 Вт используйте резистор на 0,25 Вт.

Точность и погрешность

Используйте резисторы с точностью не хуже 1–5%. Для высокоточных схем (АЦП, датчики) берите 0,1–0,5%. Учитывайте температурный дрейф. При необходимой точности 1% погрешность резисторов 5% сделает схему неработоспособной.

Входное сопротивление нагрузки

Правило: сопротивление нагрузки должно быть в 10–100 раз больше R2. Тогда погрешность меньше 1–10%. Если Rн = 10 × R2, погрешность составит около 9%. Для точной работы Rн > 100 × R2.

Ограничения и недостатки

Делитель на резисторах не stabilизирует напряжение. При изменении нагрузки или входного напряжения выход меняется. КПД низкий — весь ток рассеивается теплом. Нельзя использовать для питания мощных цепей. Максимальный выходной ток ограничен током через делитель. Для стабильного питания используйте стабилизаторы напряжения (LDO, DC-DC).

Где применяется делитель напряжения

Схема используется в:

• Измерительных мостах и датчиках (термисторы, фоторезисторы)
• Установке уровней логики для микроконтроллеров
• Аналоговых входах АЦП
• Смещении сигналов
• Простых регуляторах яркости светодиодов
• Аттенюаторах осциллографов

Заключение

Онлайн калькулятор делителя напряжения на резисторах экономит время и исключает ошибки. Всегда проверяйте расчеты практически и учитывайте реальные параметры компонентов. При правильном применении делитель — простой и эффективный инструмент для понижения напряжения в сигнальных цепях.

Дисклеймер

Представленные формулы и калькуляторы справедливы для идеальных резисторов при постоянном токе. В реальных схемах учитывайте погрешность компонентов, температуру, паразитные параметры и сопротивление источника питания. Для критичных применений выполняйте прототипирование и измерения. Авторы не несут ответственности за последствия использования расчетов без практической проверки.

Часто задаваемые вопросы

Смотрите также

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.