Перейти к содержанию

Калькулятор делителя напряжения

Посчитайте выходное напряжение по двум резисторам с учётом нагрузки или подберите пару стандартных номиналов под нужное напряжение.

Исходные данные

Что нужно
В
Ом
Ом
Ом

Сопротивление того, что подключено к выходу: вход АЦП, базы транзистора и т. п.

Результат

Выходное напряжение
3,837 В
Коэффициент деления
0,3197
Ток делителя
816 мкА
Мощность R1
6,66 мВт
Мощность R2
3,13 мВт
Выходное сопротивление
3,197 кОмR1 ∥ R2: чем меньше, тем слабее влияет нагрузка

Расчёт выполнен по формулам и данным из источников, приведённых на этой странице, и не заменяет проверку: параметры компонентов у разных производителей и даже партий различаются. Перед применением сверяйте результат с документацией на конкретные детали.

Резистивный делитель напряжения — два последовательных резистора между входным напряжением и общим проводом. Выходное напряжение снимают с точки их соединения: Uвых = Uвх · R2 / (R1 + R2). Например, от 12 В резисторы 10 кОм и 4,7 кОм дают 3,84 В. Делитель применяют для измерения напряжения АЦП, задания опорных уровней и согласования логических уровней, но не для питания нагрузки.

Как пользоваться калькулятором

  • Выход по резисторам — введите входное напряжение и номиналы R1 (верхний, к источнику) и R2 (нижний, к общему проводу). Если к выходу что-то подключено, укажите сопротивление нагрузки: калькулятор покажет, насколько она просаживает выход.
  • Подбор резисторов — введите входное и нужное выходное напряжение, выберите ряд номиналов и допустимый диапазон суммарного сопротивления. Калькулятор переберёт стандартные пары и покажет лучшие по точности.

Номиналы можно вводить как 4,7k, 4k7 или 4700.

Формулы

Без нагрузки:

Uвых=Uвх⋅R2R1+R2,I=UвхR1+R2U_\text{вых} = U_\text{вх} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2}, \qquad I = \frac{U_\text{вх}}{R_1 + R_2}

Мощности резисторов: P1 = I2R1, P2 = Uвых2/R2. Нагрузка Rн включается параллельно R2:

R2′=R2⋅RнR2+Rн,Uвых=Uвх⋅R2′R1+R2′R_2' = \frac{R_2 \cdot R_\text{н}}{R_2 + R_\text{н}}, \qquad U_\text{вых} = U_\text{вх} \cdot \frac{R_2'}{R_1 + R_2'}

Для нагрузки делитель выглядит как источник с выходным сопротивлением Rвых = R1 ∥ R2. Относительное снижение напряжения под нагрузкой:

ΔUU=RвыхRвых+Rн\frac{\Delta U}{U} = \frac{R_\text{вых}}{R_\text{вых} + R_\text{н}}

Чтобы ошибка не превышала 1 %, сопротивление нагрузки должно быть примерно в 100 раз больше R1 ∥ R2.

Если известно одно сопротивление, второе находят так:

R1=R2⋅Uвх−UвыхUвых,R2=R1⋅UвыхUвх−UвыхR_1 = R_2 \cdot \frac{U_\text{вх} - U_\text{вых}}{U_\text{вых}}, \qquad R_2 = R_1 \cdot \frac{U_\text{вых}}{U_\text{вх} - U_\text{вых}}

Пример: измерение напряжения аккумулятора 12 В

Вход АЦП микроконтроллера с опорным напряжением 3,3 В. Напряжение свинцового аккумулятора при зарядке доходит до 14,4 В, поэтому коэффициент деления должен быть не больше 3,3/14,4 = 0,229.

Пара 33 кОм / 10 кОм даёт 14,4 · 10/43 = 3,35 В — чуть выше опорного, АЦП зашкалит. Берём 39 кОм / 10 кОм: 14,4 · 10/49 = 2,94 В с запасом. Ток делителя при 14,4 В — 0,29 мА, разряд аккумулятора ничтожный. Выходное сопротивление 39 ∥ 10 = 7,96 кОм — укладывается в рекомендацию ATmega328P для входа АЦП (не больше 10 кОм).

Пример: логический уровень 5 В → 3,3 В

Сигнал TX модуля с питанием 5 В нужно подать на вход микроконтроллера с питанием 3,3 В. Делитель 1,8 кОм / 3,3 кОм даёт 5 · 3,3/5,1 = 3,24 В. Вместе с входной ёмкостью вывода (единицы пикофарад) резисторы образуют RC-цепь, которая заваливает фронты, поэтому для быстрых шин вроде SPI на десятки мегагерц нужен специализированный преобразователь уровней. Для UART на 115 200 бит/с такого делителя достаточно.

Подбор пары из стандартных номиналов

Идеальное соотношение редко совпадает со стандартными номиналами. Калькулятор перебирает значения R2 из выбранного ряда, рассчитывает для каждого идеальное R1, округляет его до соседних номиналов и сортирует пары по ошибке выходного напряжения. Ряд E96 почти всегда даёт ошибку меньше 0,5 %, E24 — в пределах 1–2 %.

Помните, что к ошибке подбора добавляется допуск резисторов. Коэффициент деления k = R2/(R1 + R2) в худшем случае меняется на 2(1 − k) · δ, где δ — допуск. Для делителя 1 : 1 из резисторов ±1 % это ±1 %.

Советы

  • Делитель — не источник питания. Для питания нагрузки используйте стабилизатор, например LM317.
  • Буфер на ОУ. Если нагрузка низкоомная, а делитель нужен высокоомный, поставьте повторитель на операционном усилителе.
  • Конденсатор на выходе (10–100 нФ) снижает помехи на входе АЦП и помогает ему быстро зарядить внутреннюю ёмкость выборки.
  • Защита входа АЦП. Если входное напряжение может превысить расчётное, добавьте стабилитрон или диоды на шины питания.
  • Ток и мощность резисторов при высоком входном напряжении проверяйте по закону Ома: на делителе от 230 В мощность и рабочее напряжение резистора становятся критичными.

Частые вопросы

Как рассчитать делитель напряжения?

Выходное напряжение равно входному, умноженному на отношение нижнего резистора к сумме двух: Uвых = Uвх · R2 / (R1 + R2). Например, 12 В с резисторами 10 кОм и 4,7 кОм дают 12 · 4,7 / 14,7 = 3,84 В.

Можно ли питать нагрузку от делителя напряжения?

Нет. Нагрузка подключается параллельно нижнему резистору и уменьшает его эквивалентное сопротивление, поэтому выходное напряжение падает и меняется вместе с током нагрузки. Для питания нужен стабилизатор, а делитель годится для измерения напряжения и задания опорных уровней.

Какие сопротивления выбрать для делителя?

Чем меньше сопротивления, тем меньше влияние нагрузки и помех, но больше ток. Для входа АЦП микроконтроллера обычно берут суммарно 10–100 кОм и следят, чтобы выходное сопротивление делителя R1 ∥ R2 не превышало требований АЦП: у ATmega328P это около 10 кОм.

Как понизить 5 В до 3,3 В делителем?

Например, резисторами 1,8 кОм (сверху) и 3,3 кОм (снизу): 5 · 3,3 / 5,1 = 3,24 В. Такой делитель подходит для однонаправленных и сравнительно медленных сигналов, например линии RX от 5-вольтового модуля к 3,3-вольтовому микроконтроллеру.

Почему измеренное напряжение меньше расчётного?

Его снижает нагрузка: вход АЦП, следующий каскад или даже мультиметр с входным сопротивлением 10 МОм на высокоомном делителе. Ещё одна причина — допуск резисторов: при ±5 % отклонение выходного напряжения может достигать нескольких процентов.

Источники

  1. Microchip. ATmega328P datasheet (DS40002061) — раздел ADC: рекомендуемое выходное сопротивление источника сигнала
  2. IEC 60063:2015. Preferred number series for resistors and capacitors — ряды номиналов E12, E24, E96

Где пригодится

Встроить калькулятор на свой сайт

Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах

<iframe src="https://gaw.ru/embed/voltage-divider/" title="Калькулятор делителя напряжения" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/voltage-divider/">Калькулятор делителя напряжения</a> — GAW.ru</p>
Автоподстройка высоты рамки

Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.

<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>

Обновлено .

Нашли ошибку в расчёте?