Calculadora de Divisor de Voltaje

Calcula el voltaje de salida, corriente y disipación de potencia en circuitos divisores de voltaje.

Ingresa tu voltaje de fuente y valores de resistencias para determinar el voltaje de salida, flujo de corriente y disipación de potencia a través de cada resistencia en una red divisora de voltaje.

Ejemplos

Haz clic en cualquier ejemplo para cargarlo en la calculadora.

Basic 1:2 Voltage Divider

Divisor de Voltaje Básico 1:2

A simple voltage divider that reduces the input voltage by half using equal resistors.

Vin: 10 V

R1: 1000 Ω

R2: 1000 Ω

Sensor Interface Circuit

Circuito de Interfaz de Sensor

Common voltage divider for interfacing 5V sensors with 3.3V microcontrollers.

Vin: 5 V

R1: 2200 Ω

R2: 3300 Ω

Precision Reference Voltage

Voltaje de Referencia de Precisión

High-precision voltage divider for creating stable reference voltages.

Vin: 12 V

R1: 10000 Ω

R2: 5000 Ω

Transistor Biasing Circuit

Circuito de Polarización de Transistor

Voltage divider for setting transistor base voltage in amplifier circuits.

Vin: 9 V

R1: 47000 Ω

R2: 10000 Ω

Otros Títulos
Comprensión de la Calculadora de Divisor de Voltaje: Una Guía Completa
Domina los fundamentos de la división de voltaje en circuitos electrónicos. Aprende cómo diseñar, analizar y solucionar problemas en redes divisoras de voltaje para diversas aplicaciones.

¿Qué es un Divisor de Voltaje?

  • Concepto Básico
  • Configuración del Circuito
  • Aplicaciones
Un divisor de voltaje es un circuito electrónico fundamental que produce un voltaje de salida (Vout) que es una fracción de su voltaje de entrada (Vin). Consiste en dos o más resistencias conectadas en serie, con el voltaje de salida tomado desde la unión entre las resistencias. Este circuito simple pero poderoso es la base para muchas aplicaciones electrónicas, desde interfaz de sensores hasta circuitos de polarización.
La Fórmula del Divisor de Voltaje
El voltaje de salida de un divisor de voltaje se calcula usando la fórmula: Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2)). Esta fórmula se deriva de la Ley de Ohm y el principio de que la corriente fluye igualmente a través de resistencias conectadas en serie. El voltaje a través de cada resistencia es proporcional a su valor de resistencia relativo a la resistencia total.
Por Qué los Divisores de Voltaje Son Esenciales
Los divisores de voltaje sirven múltiples funciones críticas en electrónica. Pueden reducir voltajes altos a niveles seguros para medición, crear voltajes de referencia para circuitos analógicos, interfazar diferentes sistemas de niveles de voltaje, y proporcionar voltajes de polarización para transistores y otros componentes activos. Su simplicidad y confiabilidad los hacen indispensables en el diseño de circuitos.
Aplicaciones del Mundo Real
Los divisores de voltaje están en todas partes en electrónica. Se usan en fuentes de alimentación para crear múltiples rieles de voltaje, en circuitos de sensores para escalar señales analógicas, en equipos de audio para controles de volumen, y en circuitos digitales para cambio de nivel entre diferentes familias lógicas. Entender la división de voltaje es crucial para cualquier ingeniero electrónico o aficionado.

Aplicaciones Comunes de Divisores de Voltaje:

  • Interfaz de sensores: Convertir salida de sensor de 5V a 3.3V para microcontroladores
  • Generación de voltaje de referencia: Crear voltajes de polarización estables para circuitos analógicos
  • Controles de volumen: Los potenciómetros usan división de voltaje para control de nivel de audio
  • Cambio de nivel: Convertir entre diferentes niveles de voltaje lógico (5V a 3.3V, etc.)

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora

  • Parámetros de Entrada
  • Comprensión de Resultados
  • Consideraciones Prácticas
Usar la calculadora de divisor de voltaje es sencillo, pero entender los resultados y sus implicaciones requiere consideración cuidadosa de tus requisitos específicos de aplicación.
1. Determina tu Voltaje de Entrada
Comienza identificando tu voltaje de fuente (Vin). Esto podría ser un voltaje de fuente de alimentación, voltaje de batería, o voltaje de señal de un sensor u otro circuito. Asegúrate de que este voltaje sea estable y dentro del rango de operación seguro de tus componentes.
2. Elige Valores de Resistencia Apropiados
Selecciona valores de R1 y R2 basados en tu relación de voltaje de salida deseada y requisitos de corriente. Considera la disipación de potencia, tolerancia, y disponibilidad de valores estándar de resistencias. Valores de resistencia más bajos proporcionan mayor capacidad de corriente pero consumen más potencia.
3. Calcula y Verifica Resultados
Ingresa tus valores y revisa el voltaje de salida calculado, corriente y disipación de potencia. Asegúrate de que el voltaje de salida cumpla con tus requisitos de aplicación y que la disipación de potencia esté dentro de las clasificaciones de los componentes.
4. Considera Efectos de Carga
Recuerda que conectar una carga a la salida afectará la división de voltaje. La calculadora muestra el voltaje de salida sin carga. Para resultados precisos con una carga, considera la resistencia de carga en paralelo con R2.

Pautas de Disipación de Potencia:

  • Resistencias de 1/4W: Apropiadas para aplicaciones de baja potencia, hasta 250mW de disipación
  • Resistencias de 1/2W: Buenas para circuitos de potencia media, hasta 500mW de disipación
  • Resistencias de 1W: Requeridas para aplicaciones de alta potencia, hasta 1W de disipación
  • Siempre usa resistencias clasificadas para al menos 2x la disipación de potencia calculada por seguridad

Aplicaciones del Mundo Real y Consideraciones de Diseño

  • Circuitos de Sensores
  • Redes de Polarización
  • Cambio de Nivel
  • Generación de Referencia
Los divisores de voltaje encuentran aplicaciones en todo el espectro de la electrónica, desde proyectos de aficionados simples hasta sistemas industriales complejos.
Diseño de Interfaz de Sensor
Muchos sensores producen voltajes que necesitan ser escalados para entradas analógicas de microcontroladores. Por ejemplo, una salida de sensor de 0-5V podría necesitar ser escalada a 0-3.3V para un microcontrolador de 3.3V. Un divisor de voltaje con R1 = 2.2kΩ y R2 = 3.3kΩ proporciona el escalado necesario mientras mantiene buena integridad de señal.
Circuitos de Polarización de Transistor
Los divisores de voltaje son esenciales para establecer el voltaje base de transistores de unión bipolar (BJT) en circuitos amplificadores. El divisor proporciona un punto de polarización estable que es relativamente independiente de las variaciones de parámetros del transistor. La selección cuidadosa de valores de resistencia asegura polarización apropiada mientras minimiza el consumo de potencia.
Cambio de Nivel Digital
Al interfazar dispositivos con diferentes niveles lógicos (ej., sistemas de 5V y 3.3V), los divisores de voltaje proporcionan una solución simple para cambio de nivel. Sin embargo, son unidireccionales y no pueden manejar cargas de baja impedancia efectivamente. Para comunicación bidireccional, se prefieren los cambiadores de nivel activos.
Generación de Voltaje de Referencia
Los divisores de voltaje pueden crear voltajes de referencia para circuitos analógicos, comparadores y ADCs. Para aplicaciones de alta precisión, usa resistencias de baja tolerancia y considera coeficientes de temperatura. El buffer de la salida con un amplificador operacional previene efectos de carga.

Consejos de Diseño:

  • Usa valores estándar de resistencias (serie E12 o E24) para adquisición más fácil
  • Considera coeficientes de temperatura para aplicaciones de precisión
  • Considera la tolerancia de resistencia en análisis de peor caso
  • Usa fuentes de baja impedancia y cargas de alta impedancia para mejor precisión

Conceptos Erróneos Comunes y Trampas de Diseño

  • Efectos de Carga
  • Requisitos de Precisión
  • Consideraciones de Potencia
  • Efectos de Frecuencia
Incluso ingenieros experimentados pueden caer en trampas comunes al diseñar divisores de voltaje. Entender estas trampas ayuda a crear circuitos más robustos y confiables.
Mito: El Voltaje de Salida es Independiente de la Carga
Este es un concepto erróneo común. El voltaje de salida calculado asume que no hay carga conectada. Cuando conectas una resistencia de carga (RL) en paralelo con R2, la resistencia efectiva se convierte en R2 || RL, cambiando la relación de división de voltaje. Para resultados precisos, la resistencia de carga debe ser mucho mayor que R2.
Mito: Cualquier Valor de Resistencia Funcionará
Aunque cualquier valor positivo de resistencia creará un divisor de voltaje, no todas las combinaciones son prácticas. Valores de resistencia muy altos hacen el circuito sensible a ruido y efectos de carga. Valores muy bajos consumen potencia excesiva y pueden exceder los límites de corriente de la fuente de alimentación.
Pasar por Alto la Disipación de Potencia
Cada resistencia en un divisor de voltaje disipa potencia igual a I²R. Para voltajes de entrada altos o valores de resistencia bajos, esta potencia puede ser significativa. Siempre verifica que la disipación de potencia calculada esté dentro de la clasificación de potencia de la resistencia, típicamente usando resistencias clasificadas para al menos 2x la potencia calculada.
Ignorar Efectos de Temperatura
Los valores de resistencia cambian con la temperatura, afectando la relación de división de voltaje. Para aplicaciones de precisión, considera usar resistencias de bajo coeficiente de temperatura y considera las variaciones de temperatura en tus cálculos de diseño.

Guía de Solución de Problemas:

  • Voltaje de salida muy bajo: Verifica efectos de carga o valores incorrectos de resistencia
  • Disipación de potencia excesiva: Aumenta valores de resistencia o usa resistencias de mayor potencia
  • Salida inestable: Considera fuentes de ruido, usa capacitores de bypass, o buffer la salida
  • Precisión pobre: Usa resistencias de precisión, considera la tolerancia, y minimiza la carga

Derivación Matemática y Conceptos Avanzados

  • Aplicación de la Ley de Ohm
  • Leyes de Kirchhoff
  • Equivalente de Thevenin
  • Respuesta de Frecuencia
Entender la base matemática de los divisores de voltaje proporciona información sobre su comportamiento y limitaciones, permitiendo mejores decisiones de diseño de circuitos.
Derivación de la Ley de Ohm
La fórmula del divisor de voltaje puede derivarse de la Ley de Ohm (V = IR) y el hecho de que la corriente es la misma a través de resistencias en serie. La corriente total I = Vin / (R1 + R2). El voltaje a través de R2 (que es Vout) es entonces Vout = I × R2 = Vin × R2 / (R1 + R2). Esta derivación elegante muestra cómo las leyes fundamentales gobiernan el comportamiento del circuito.
Circuito Equivalente de Thevenin
Un divisor de voltaje puede representarse como un circuito equivalente de Thevenin con una fuente de voltaje equivalente y resistencia. El voltaje de Thevenin es el voltaje de salida de circuito abierto (Vout), y la resistencia de Thevenin es R1 || R2. Este circuito equivalente es útil para analizar cómo el divisor de voltaje interactúa con cargas externas.
Consideraciones de Respuesta de Frecuencia
A altas frecuencias, la capacitancia e inductancia parásitas afectan el rendimiento del divisor de voltaje. La capacitancia parásita a través de las resistencias crea comportamiento dependiente de la frecuencia. Para aplicaciones de alta frecuencia, considera usar resistencias especializadas de alta frecuencia y minimiza efectos parásitos a través de un diseño cuidadoso.
Análisis de Precisión y Tolerancia
Las tolerancias de resistencia afectan la precisión de la división de voltaje. Para análisis de peor caso, considera los voltajes de salida máximos y mínimos posibles basados en rangos de tolerancia de resistencia. Para aplicaciones de alta precisión, usa resistencias de baja tolerancia o implementa técnicas de calibración.

Cálculos Avanzados:

  • Resistencia de Thevenin: Rth = R1 || R2 = (R1 × R2) / (R1 + R2)
  • Regulación de carga: ΔVout/ΔIL = -Rth (para cambios pequeños de carga)
  • Coeficiente de temperatura: ΔVout/Vout = (α1 - α2) × ΔT (donde α es el coeficiente de temperatura de la resistencia)
  • Análisis de ruido: Vruido = √(4kTRth × ancho de banda) (ruido térmico)