Калькулятор дільника напруги – Вихідна напруга та значення резисторів
Розрахуйте вихідну напругу, значення резисторів і струм для схем дільника напруги. Безкоштовний онлайн-калькулятор електроніки з миттєвими результатами. Без реєстрації.
Що таке дільник напруги?
Дільник напруги — одна з найпростіших і найкорисніших схем в електроніці: два резистори послідовно, що ділять напругу на меншу частку. Якщо вам потрібно 3,3 В від джерела 5 В або потрібно масштабувати вихід датчика для входу АЦП — дільник напруги є вашим вирішенням.
Формула вихідної напруги: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)
Де R1 — верхній резистор (між Vin і Vout), а R2 — нижній резистор (між Vout і землею). Відношення R2/(R1+R2) визначає, яка частка вхідного сигналу з'являється на виході.
Формули дільника напруги
| Знайти | Формула | Дано |
|---|---|---|
| Вихідна напруга | Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) | Vin, R1, R2 |
| R1 (верхній резистор) | R1 = R2 × (Vin/Vout − 1) | Vin, Vout, R2 |
| R2 (нижній резистор) | R2 = R1 × Vout / (Vin − Vout) | Vin, Vout, R1 |
| Струм через дільник | I = Vin / (R1 + R2) | Vin, R1, R2 |
| Розсіювана потужність | P = Vin² / (R1 + R2) | Vin, R1, R2 |
Приклад: Vin = 12 В, R1 = 10 кОм, R2 = 5 кОм: Vout = 12 × 5000/(10000+5000) = 12 × 0,333 = 4 В. Струм = 12/15000 = 0,8 мА. Потужність = 12²/15000 = 9,6 мВт.
Вибір значень резисторів
Вибір значень резисторів передбачає компроміси між споживанням потужності, ефектами навантаження та шумом:
- Малі значення опору (100 Ом – 1 кОм): мінімальний ефект навантаження, але великий струм і розсіювання потужності. Підходять для силових схем.
- Середні значення (1 кОм – 100 кОм): найкращий баланс для більшості застосувань. Поширені для інтерфейсів датчиків і зсуву рівнів логіки.
- Великі значення опору (100 кОм – 1 МОм): дуже малий споживаний струм, але схильні до шуму та навантажень від нижніх схем.
Для входів АЦП мікроконтролерів використовуйте сумарний опір 10 кОм – 100 кОм. Якщо ваше навантаження споживає значний струм (< 10× ток дільника), дільник напруги сам по собі не забезпечить стабільну вихідну напругу — використовуйте стабілізатор напруги або буфер на операційному підсилювачі.
Поширені застосування дільника напруги
| Застосування | Приклад | Примітки |
|---|---|---|
| Перетворення рівнів логіки | 5 В до 3,3 В для Arduino/ESP32 | Використовуйте резистори; для сигналів розгляньте двонаправлений зсувник рівнів |
| Масштабування датчиків | Датчик 0–10 В → АЦП 0–3,3 В | Відношення повинне відповідати діапазону датчика |
| Моніторинг напруги акумулятора | Акумулятор 12 В → вхід АЦП 3,3 В | Додайте розв'язуючий конденсатор на виходи |
| Генерація опорної напруги | Встановлення опорної напруги ОП | Використовуйте великий конденсатор для зменшення шуму |
| Потенціометр | Змінний дільник напруги | R2 змінний, дозволяє регулювати Vout |
💡 Чи знаєте ви?
- Потенціометр (змінний резистор) — по суті дільник напруги зі змінним відводом — саме тому його також називають «горщиком» (pot).
- Дільник напруги добре працює як джерело живлення лише тоді, коли опір навантаження значно більший за опір дільника. При великому навантаженні Vout суттєво падає.
- Дільники напруги використовуються практично в кожній схемі, що з'єднує сигнали високої напруги з мікроконтролерами і датчиками низької напруги.
Часті запитання
Чи можна використовувати дільник напруги для живлення пристрою?
Загалом ні — не для нічого, що споживає значний струм. Вихідна напруга дільника падає при споживанні струму, оскільки навантаження фактично стає R2 паралельно. Для живлення пристроїв використовуйте лінійний стабілізатор напруги (наприклад, LM7805) або імпульсний стабілізатор. Дільники напруги найкраще підходять для встановлення опорних напруг для входів з великим імпедансом, таких як виводи АЦП або входи операційних підсилювачів.
Як перетворити логіку 5 В на 3,3 В?
Використовуйте R1 = 1 кОм і R2 = 2 кОм: Vout = 5 × 2/(1+2) = 3,33 В. Це підходить для повільних сигналів, таких як I2C або GPIO. Для швидких сигналів (SPI, UART на великих бодових швидкостях) використовуйте спеціальний зсувник рівнів (наприклад, TXB0108 або 74LVC245). Метод дільника напруги вносить RC-затримку, що може спотворити швидкі сигнали.
Який допуск резисторів слід використовувати?
Для більшості застосувань дільника напруги рекомендуються резистори з допуском 1% (серія E96). Стандартні резистори 5% (E24) мають достатню варіацію, що реальна вихідна напруга може відрізнятися до 10% від розрахованої. Для прецизійних схем використовуйте підібрані резистори 0,1% або спеціалізовану мікросхему прецизійного дільника напруги.
Що таке ефект навантаження?
Коли ви підключаєте навантаження до виходу дільника напруги, опір навантаження з'являється паралельно з R2, зменшуючи ефективний R2 і тим самим знижуючи Vout. Похибка незначна, коли опір навантаження щонайменше в 10 разів більший за R2. Завжди перевіряйте, що вхідний імпеданс вашої схеми значно вищий за R2 для точного ділення напруги.