Делитель напряжения

В данной заметке расскажем про делитель напряжения и покажем варианты с решениями.
Для снижения значения входного (питающего) напряжения применяют делитель напряжения на резисторах. В нём, анодное напряжение Uвых зависит от значения входного (питающего) напряжения Uвх и значения сопротивления резисторов.

Делитель напряжения – очень часто применяемое соединение резисторов. К примеру, переменный резистор, который применяется в виде регулятора громкости Ваших компьютерных колонок, считается делителем напряжения с изменяемыми сопротивлениями плеч, где он играет роль ограничителя амплитуды входного сигнала.

Так как, сопротивление нагрузки оказывает влияние на анодное напряжение Uвых делителя, для оснащения точности делителя напряжения, требуется выполнять правило (2): Значение резистора R2 должно быть примерно на 2 порядка меньше (в 100 раз) сопротивления нагрузки подключаемой к выходу делителя.
Если Вам не требуется большая точность, то данную разницу можно уменьшить до 10 раз.

Применяя закон Ома, и пренебрегая малым током нагрузки, делитель напряжения можно описать соотношением:

Преобразовывая указанную формулу так, как нам комфортно, можно определить:
1. Анодное напряжение Uвых по знаменитым значениям входного напряжения Uвх и сопротивлений резисторов R1, R2 :

Пример: Нужно установить анодное напряжение Uвых делителя при популярных напряжении источника тока Uвх = 50 В, и значениях R1 = 10 кОм и R2 = 500 Ом.
Решение: По формуле вычисляем Uвых = 50 * 500 / (10000 + 500) = 2,38 В.
2. Входное напряжение делителя Uвх , по знаменитым значениям анодного напряжения Uвых и сопротивлений резисторов R1, R2 :

Пример: Нужно установить входное напряжение Uвх делителя при нужных выходном напряжении Uвых = 4 В, и значениях R1 = 15 кОм и R2 = 3 кОм.
Решение: По формуле вычисляем Uвх = 4 * (15000 + 3000) / 3000 = 24 В.
3. Значение R1 по знаменитым значениям входного напряжения Uвх , анодного напряжения Uвых и сопротивления резистора R2 :

Пример: При помощи делителя напряжения нужно получить на нагрузке сопротивлением 50 кОм напряжение Uвых = 10 В от источника напряжением Uвх = 50 В.
Решение: Сопротивление резистора R2 должно быть в 100 раз меньше сопротивления нагрузки 50 кОм (см. правило 2). Выполняем данное условие: R2 = 500 Ом.
По формуле вычисляем R1 = 50 * 500 / 10 – 500 = 2000 Ом = 2 кОм
Не забудьте, что сам делитель потребляет ток от источника тока, в согласии с законом Ома (формула 1): Iдел = Uвх / (R1 + R2) = 50/(2000+500) = 0,02 А (20 мА).
Определим рассеиваемую мощность резисторов по формуле (3):
Для резистора R1 : P = 0,02 * 0,02 * 2000 = 0,8 Вт; по правилу (1) выбираем резистор мощностью P = 2 Вт;
Для резистора R2 : P = 0,02 * 0,02 * 500 = 0,2 Вт; по правилу (1) выбираем резистор мощностью P = 0,5 Вт.
4. Значение R1 и R2 по знаменитым значениям входного напряжения Uвх , анодного напряжения Uвых и входного (общего) сопротивления делителя Rобщ , где то = R1 + R2 :

Как понизить напряжение? Делитель напряжения | RadioProsto

Пример: Найти значения R1 и R2 делителя напряжения, если их сумма R1+R2 = 1кОм, при входном напряжении источника Uвх = 50 В и напряжении на выходе Uвых = 20 В.
Решение: По формуле (4) вычисляем R2 = 20 * 1000 / 50 = 400 Ом;
По формуле (5) вычисляем R1 = 1000 — 400 = 600 Ом;
Не забудьте, что сам делитель потребляет ток от источника тока, в согласии с законом Ома (формула 1): Iдел = Uвх / (R1 + R2) = 50/(600+400) = 0,05 А (50 мА).
Определим рассеиваемую мощность резисторов по формуле (3):
Для резистора R1 : P = 0,05 * 0,05 * 600 = 1,5 Вт; по правилу (1) выбираем резистор мощностью P = 2 Вт;
Для резистора R2 : P = 0,05 * 0,05 * 400 = 1 Вт; по правилу (1) выбираем резистор мощностью P = 2 Вт.
Напрашивается законный вопрос: Если есть делитель, значит должен быть и показатель деления? Разумеется!

Однако он Вам пригодится только тогда, когда вы будете иметь дело с другими элементами, к примеру преобразователем электрической энергии, а не резисторами.
В качестве R2 делителя напряжения может использоваться сама нагрузка с её внутренним сопротивлением. В этом случае, R2 указанное в формуле, приравняйте к сопротивлению нагрузки , и применяйте те же формулы, которые используются к двум независимым резисторам.

Тогда, правило (2) не применяется.
В следующей статье рассмотрим делитель тока.

Делитель напряжения на резисторах: формула расчета, калькулятор

Схема делителя напряжения считается простой, но одновременно фундаментальной электросхемой, которая наиболее часто применяется в электронике. Рабочий принцип ее прост: при входе подается очень высокое входное напряжение и потом оно превращается в намного ниже анодное напряжение при помощи пары резисторов.

Формула расчета анодного напряжения основывается на законе Ома и приведена ниже.

Резисторный делитель напряжения

Традиционная формула делителя напряжения

  • Uвх. — входное напряжение источника, В;
  • Uвых. — анодное напряжение, В;
  • R1 — сопротивление 1-го резистора, Ом;
  • R2 — сопротивление 2-го резистора, Ом.
Резисторный делитель напряжения

Схема традиционного делителя напряжения на 2 резистора
В калькулятор ниже введите любые три популярных значения Uвх., Uвых. и R1 и нажмите «Проссчитать», чтобы определить значение R2.

Упрощения

Есть несколько обобщений, которые нужно брать во внимание во время использования делителей напряжения. Это упрощения, которые облегчают оценку схемы деления напряжения.

Во-первых, если R2 и R1 равны, то анодное напряжение вдвое меньше входного напряжения. Это правильно независимо от значений резисторов.

Итак, если R1 = R2, то приобретаем следующее уравнение:

Формула делителя напряжения, если сопротивления равны
Второе, если R2 в десять раз больше чем R1, то анодное напряжение Uвых будет достаточно близко к Uвх., другими словами Uвх. ? Uвых.

А на R1 будет довольно мало напряжения.

Формула делителя напряжения, если R2 в десять раз больше R1
Во-третьих, если наоборот R1 в десять раз больше чем R2, то Uвых будет мелким если сравнивать с Uвх, другими словами будет стремиться до нуля.

Фактически все входное напряжение упадет в этом случае на R1.

Вы можете воспользоваться online калькулятором ниже, чтобы проверить как саму традиционную формулу делителя напряжения, представленную на рисунке 1, так и приведенные выше упрощения этой формулы.

Делитель напряжения

Делитель напряжения (доктрина)

Для того, чтобы разделить напряжение, нам потребуется два и более резисторов. Для начала рассмотрим вот подобный рисунок:
Наш схемка состоит из 2-ух резисторов, подключенных постепенно. На эти резисторы подается напряжение. Оно бывает как переменое, так и постоянное.

Назовем его U . Пропуская ток через эти резисторы, у нас тут же в дело вступит Закон Ома. Мы знаем, что если резисторы соединены постепенно, то их общее сопротивление будет равняться сумме их номиналов. Другими словами выходит, что
При последовательном соединении резисторов, сила тока – I , проходящая через каждый резистор одинакова – это есть закон последовательного соединения резисторов. Так, разобрались.

У нас каждый резистор обладает каким-то собственным сопротивлением. Отсюда напрашивается вывод из Закона Ома, что на каждом сопротивлении у нас будет какое-то собственное напряжение, которое зависит от сопротивления резистора.
На сопротивлении R1 у нас будет напряжение U1 , а на сопротивлении R2 у нас будет напряжение U2
Давайте определим значения U1 и U2 . Вы все учились в школе и сумеете без проблем решить эту уравнение. Умножаем, уменьшаем и в конце концов приобретаем, что
А вы знаете, что если сложить правые части уравнения, получаем U ? Не верите? Необходимо проверить! Отсюда приобретаем, что U=U1+U2 .
Короче говоря проще чайника: если резисторы включены в цепь постепенно, то на каждом резисторе напряжение падает (падает, значит на концах резистора есть это напряжение) и сумма падений стрессов на всех резисторах будет равняться напряжению источника (батарейки, трансформатора или какого-либо источника ЭДС). Мы разделили напряжение источника U на 2 различных напряжения U1 и U2 .
Для лучшего понимания необходимо рассмотреть еще одну цепь, которая состоит из n резисторов

Резисторный делитель напряжения

На схеме выше мы видим резисторы, которые соединены постепенно. Чему будет равняться Uобщ ? Так как резисторы соединены постепенно, стало быть, на каждом резисторе падает какое-то напряжение.

Сумма падений напряжения на всех резисторах будет равняться Uобщ . В нашем случае формула запишется как

Делитель напряжения (практика)

Итак у нас имеются вот такие два резистора и наш любимый мультиметр:

Резисторный делитель напряжения

Отмеряем сопротивление небольшого резистора, R1=109,7 Ом.

Резисторный делитель напряжения

Отмеряем сопротивление большого резистора R2=52,8 Ом.

Резисторный делитель напряжения

Выставляем на блоке питания ровно 10 Вольт. Отмеряем напряжение при помощи мультиметра (не обращаете внимание на показания трансформатора, он обладает бОльшей погрешностью, чем мультиметр).

Резисторный делитель напряжения

Цепляемся блоком питания за эти два резистора, запаянные постепенно. Напомню, что на блоке ровно 10 Вольт. Показания амперметра на блоке питания тоже немного неточны.

Силу тока мы будем вымерять при помощи мультиметра.

Резисторный делитель напряжения

Отмеряем напряжение на большом резисторе. На нем падает 3,21 Вольт.

Резисторный делитель напряжения

Отмеряем напряжение на маленьком резисторе. На нем падает 6,77 Вольт

Резисторный делитель напряжения

Ну что, с математикой думаю у всех в порядке. Складываем эти два значения напряжения 3,21+6,77 = 9,98 Вольт. А куда делись еще 0,02 Вольта?

Спишем на погрешность щупов и средств измерений. Вот отчетливый пример того, что мы смогли поделить напряжение на 2 различных напряжения.

Сила тока при последовательном соединении сопротивлений

Давайте же убедимся, что сила тока при последовательном соединении резисторов везде одинакова. 0,04 А или 40 мА.

Резисторный делитель напряжения
Резисторный делитель напряжения
Резисторный делитель напряжения

Переменный резистор в роли делителя напряжения

Для того, чтобы медленно разделять напряжение, у нас есть переменный резистор в роли делителя напряжения. Его также еще именуют потенциометром.

Резисторный делитель напряжения

Его обозначение на схеме смотрится вот так:

Резисторный делитель напряжения

Принцип такой: между 2-мя крайними контактами постоянное сопротивление. Сопротивление относительно среднего контакта в отношении к крайним может изменяться в зависимости от того, куда мы будем крутить крутилку этого переменного резистора.

Этот резистор рассчитывается на мощность 1Вт и имеет полное сопротивление 330 Ом. Давайте посмотрим, как он будет разделять напряжение.
Так как мощность маленькая , всего 1 Вт, то не будем загружать его высоким напряжением.

Формула мощности P=IU . Ток употребления из закона Ома I=U/R . Значит, этот переменный резистор может разделять лишь небольшое напряжение при маленьком сопротивлении нагрузки и наоборот. Основное, чтобы значение мощности этого резистора не вышло за грани.

Благодаря этому я буду разделять напряжение в 1 Вольт.
Для этого выставляем на блоке напряжение в 1 Вольт и цепляемся к нашему резистору по двум крайним контактам.

Резисторный делитель напряжения

Крутим крутилку в каком-нибудь произвольном направлении и останавливаем ее. Отмеряем напряжение между левым и средним контактом:

Резисторный делитель напряжения

Отмеряем напряжение между средним и правым контактом

Резисторный делитель напряжения

Суммируем напряжение и приобретаем 0,34+0,64=0,98 Вольт. 0,02 Вольта снова где нибудь затерялись, вероятнее всего на щупах, так как они тоже обладают сопротивлением.

Заключение

На данный момент делители напряжения делаются при помощи полностью остальных законов электроники. Это может быть полупроводниковые схемы либо даже схемы с применением микроконтроллеров.

Однако, если требуется быстро получить делитель напряжения и менять малую мощность напряжения или сигнала в электронике, то делитель напряжения на резисторах вам пригодится очень даже кстати.

Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, online калькулятор

Делитель напряжения — это обычная схема, которая дает возможность получить из большого напряжения пониженное напряжение.
Применяя всего лишь два резистора и входное напряжение, мы можем создать анодное напряжение, составляющее конкретную часть от входного.

Делитель напряжения считается одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения необходимо выделить два ключевых момента – это сама схема и формула расчета.

Схема делителя напряжения на резисторах

Схема делителя напряжения в себя включает входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но они все несут одинаковый функционал.

Резисторный делитель напряжения

Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате использования резисторного делителя напряжения.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Расчет делителя напряжения подразумевает, что нам известно, как минимум, три величины из вышеприведенной схемы: входное напряжение и сопротивление двоих резисторов. Зная эти величины, мы можем проссчитать анодное напряжение.

Формула делителя напряжения

Это простое упражнение, но довольно важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя построен на законе Ома.

Для того чтобы выяснить какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Например, что мы знаем значения Uin, R1 и R2.

Теперь на основании данных данных выведем формулу для Uout. Давайте начинаем с определения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 исходя из этого:

Резисторный делитель напряжения

Наша цель заключается в том, чтобы определить Uout, а это очень просто применяя закон Ома:

Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней.

Мы можем высказать предположение, что I1 равно I2. При этом наша схема станет смотреться так:

Резисторный делитель напряжения

Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на двоих резисторах R1 и R2.

Эти резисторы соединены постепенно, при этом их сопротивления суммируются:

И, на некоторое время, мы можем облегчить схему:

Резисторный делитель напряжения

Закон Ома в его наиболее простом вид: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:

Делитель напряжения-УРАААА…все работает))))

Это уравнение показывает, что анодное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.

Делитель напряжения — калькулятор online

Использование делителя напряжения на резисторах

В радиоэлектронике имеется очень много вариантов применения делителя напряжения. Вот лишь немногие варианты где вы можете выявить их.

Потенциометры

Потенциометр собой представляет переменный резистор, который его можно применять для создания регулируемого делителя напряжения.

Резисторный делитель напряжения

Внутри потенциометр собой представляет резистор и скользящий контакт, который делит резистор на 2 половины и передвигается между этими 2-мя частями. С наружной стороны, в основном, у потенциометра есть три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, тогда как 3-ий (центральный) подключен к скользящему контакту.

Резисторный делитель напряжения

Если контакты резистора подсоединения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет моделировать делитель напряжения.
Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение.

Если же установить ручку потенциометра в усредненное положение, то мы получаем половину входного напряжения.

Резистивные датчики

Большинство датчиков используемых в самых разных устройствах собой представляют резистивные устройства. Фоторезистор собой представляет переменный резистор, который изменяет собственное сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Также есть и остальные датчики, например датчики давления, ускорения и термисторы и др.

Также резистивный делитель напряжения помогает померять напряжение с помощью микроконтроллера (если есть наличие АЦП).

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Допустим, сопротивление фоторезистора меняется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при кромешной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением приблизительно 5,6 кОм, то мы можем получить большой диапазон изменения анодного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.

Резисторный делитель напряжения
Резисторный делитель напряжения

Как мы можем заметить, масштаб анодного напряжения при уровне освещения от яркого до темного выходит в районе 2,45 вольт, что считается прекрасным диапазоном для работы большинства АЦП.

Резисторный делитель напряжения

27 комментариев

Короче,делитель напряжения — это следящая ( сравнивающая ) цепочка в системах автоматизированного регулирования. Её можно заметить в регуляторах напряжеия генераторов.
Прекрасная статья, жаль, что про рассеиваемую мощность не сказано ни слова.
благодарю,понравилось.вопрос-схема где показаны способы присоединения делителей
правый(внизу) измеряют снимаемое (Uout) c
Uout и минуса входящего?
Просто и доступно описано, чтобы понимать даже ребенку.
За калькуляторы индивидуальное благодарю — довольно удобно!
К сожалению. Врет калькулятор безбожно!
Пытался проссчитать делитель с 6В на 2.5В.
Жаль нельзя скриншот вставить.
Результаты:
По формуле 1: R1 = 4.8K, R2 = 22K, Vin = 6В, Vout = 4.4В. (Значения резисторов взяты из результатов формулы 3)
По формуле2: Vin = 6В, Vout = 2.5В, R1+R2 = 26,4K. Результат: R1 = 666,667, R2 = 3,333K.

В сумме ну совсем не 26К, которые в начальных данных забиты.
По формуле3: Vin=6B, Vout = 2,5B, R2=22K. Результат: R1 = 4,4K. (во время расчета вручную 30800)
Т.е. результаты ну относительно недалеко не стояли. А как правило формулы должны сходные результаты давать.
Плюс ко всему, в формуле 1. R1 отмечено 4.8К, при этом Vout = 4.4В. Если показать R1 4.84, то результат уже 1.245.

Добавили 0.04К, а напряжение упало аж в 4 раза? А если добавить еще 0.004К, то на выходе уже 152 мВ.

Т.е. на порядок меньше предыдущего.
В общем не фонтан.

КАК СДЕЛАТЬ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ СВОИМИ РУКАМИ [РадиолюбительTV 69]

Читайте примечание внизу калькулятора…
вполне приличный калькулятор.благодарю.
Благодарю за замечательный и хороший калькулятор!

Проссчитать резистор R2 для анодного напряжения (Uout) и резистора R1-добавить для удобства расчетов
смысла формулы не пойму , почему в делителе необходимо множить собственно на R2, Ток течет от плюса к минусу чисто условно, он с подобным же успехом идет и наоборот, Впечатление , что формула хотя и верная но притянута за уши .
При умножении на R1 ты вычислишь разницу стрессов Uin-Uout
А как будет оказывать влияние на систему нагрузка? Она снизит сопротивление цепи.

Без учета нарузки это сферообразный конь в вакууме.

Урок №29. Делитель напряжения.

Сама идея создать калькуляторы хорошая.
Только вот с самого начала нужно вводить требование нагрузки. Без этого такие калькуляторы абсолютно бессмысленные, и годятся разве что для демонстрации закона Ома.
И хорошо бы сделать калькулятор на несколько коэффициентов деления, к примеру 1:1 — 1:10 — 1:100 — 1:1000, и разумеется с требованием входного сопротивления нагрузки.
И в этом же калькуляторе обязаны быть строки для отображения мощности рассеяния резисторов делителя.
И при этом нужно ещё иметь в виду температуру резисторов. Собственно, все проекты начинаются с задания диапазона рабочих температур.

А иначе во время работы эти все резисторы перекосит по сопротивлению совсем.
Вобщем, в подобном виде это не калькуляторы, а бессмысленные игрушки.
Блин, парни! Такие делители используются только для задания какого-либо опорного напряжения для компаратора либо для задания точки смещения транзистора.

В подобных условиях просто принимается что сопротивление нагрузки (т.е. входа этого самого компаратора) на порядки больше, и, исходя из этого сопротивление такой нагрузки практически не оказывает влияние на итоговый результат. Да и отклонение резисторов а еще температурный дрейф будут вносить большие искажения, чем сопротивление входа компаратора.

А если требуется более точное напряжение, то ставят точные стабилитроны или вобще специальную микросхему — ИОН (источник опорного напряжения). Но никто через такие делители не запитывает собственно полную нагрузку.

Частный случай такого делителя, это если взамен нижнего резистора ставится стабилитрон. Тогда расчёт по мощности упирается в возможную мощность стабилитрона, а мощность нагрузки должа быть намного меньше, т.е. аналогичным образом можно разве что подать питание на одну-две микросхемы маломощные.
прекрасная подборка, присоединюсь к уже озвученному, жаль нет расчёта по мощности )))
да кстати сколько ват рассеит резистор как сосчитать?
Тупит ваш калькулятор, у меня фактическая схема R1=260 Ом 10W, R2=120 Ом 5W, при входном 56В на выходе 18В. Мигалка для электропогрузчика с бортовым 56В.

Ваш калькулятор закрывает выходные значения сообщением о мощности и величине сопротивления.
Прям сразу и тупит?
То что на самом деле выскакивает сообщение с предупреждением и закрывает область вывода результата вычисления я подтверждаю — косяк неотлаженный.
Да и само это предупреждение, я так думаю, лишнее — рассеиваемая мощность — данный вопрос решается выбором суммы сопротивлений резисторов R1 и R2 исходя из цели делителя.
Благодарю за замечание. Предупреждение отключил..
Вам благодарю за отличную статью!
Просмотрел все комментарии и больше не отыскал обоснованных претензий и считаю что с ликбезом Вы превосходно справились, еще раз благодарю!
Калькуляторы в этой статье я рассматриваю как бонусы от автора, самое ценное в статье — это разжеванная методика расчета делителя напряжения.
Хороший калькулятор, благодарю автору. Однако для полного удобства не хватает расчёта R2 при известном R1 и напряжениях.

Как раз столкнулся с подобной задачей, понадобилось решать методом перебора с последовательным приближением. Все равно это будет переменный резистор, основное понять какой туда навесить чтобы покрыть весь диапазон анодных напряжений, не рискуя порвать ОС при «шуршании» бегунка резистора (регулируемый БП). ??
Необходимо очередной калькулятор — чтобы по Uin, Uout и I выдавал необходимые сопротивления (когда необходимо, чтобы ток был конкретной величины — не более заданной, но и не на порядки меньше: к примеру, ток 10мА при 10В->3В, если брать килоомные сопротивления, меня не устраивает)
Найдем сумму сопротивлений:
10В / 10ма = 1000 Ом.
Подставляем знаменитые и определённое значения во второй калькулятор и в-у-аля!
Нет предела совершенства любой программы — это факт который знают все.
И самому иногда мозгом пошевелить полезно! ??
Согласен с IBM5170. Не хватает расчёта R2 при известном R1 и напряжениях.

Однако, если взамен Vout вставить Vin-Vout, а взамен R2 знаменитое R1, то приобретаем значение R2.