Calculateur de Diviseur de Tension

Calculez la tension de sortie, le courant et la dissipation de puissance dans les circuits diviseurs de tension.

Saisissez votre tension d'entrée et les valeurs de résistance pour déterminer la tension de sortie, le flux de courant et la dissipation de puissance à travers chaque résistance dans un réseau diviseur de tension.

Exemples

Cliquez sur n'importe quel exemple pour le charger dans le calculateur.

Basic 1:2 Voltage Divider

Diviseur de Tension Basique 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

Circuit d'Interface de Capteur

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

Vin: 5 V

R1: 2200 Ω

R2: 3300 Ω

Precision Reference Voltage

Tension de Référence de Précision

High-precision voltage divider for creating stable reference voltages.

Vin: 12 V

R1: 10000 Ω

R2: 5000 Ω

Transistor Biasing Circuit

Circuit de Polarisation de Transistor

Voltage divider for setting transistor base voltage in amplifier circuits.

Vin: 9 V

R1: 47000 Ω

R2: 10000 Ω

Autres titres
Comprendre le Calculateur de Diviseur de Tension : Un Guide Complet
Maîtrisez les fondamentaux de la division de tension dans les circuits électroniques. Apprenez à concevoir, analyser et dépanner les réseaux diviseurs de tension pour diverses applications.

Qu'est-ce qu'un Diviseur de Tension ?

  • Concept de Base
  • Configuration du Circuit
  • Applications
Un diviseur de tension est un circuit électronique fondamental qui produit une tension de sortie (Vout) qui est une fraction de sa tension d'entrée (Vin). Il se compose de deux résistances ou plus connectées en série, avec la tension de sortie prélevée à la jonction entre les résistances. Ce circuit simple mais puissant est la base de nombreuses applications électroniques, de l'interface de capteurs aux circuits de polarisation.
La Formule du Diviseur de Tension
La tension de sortie d'un diviseur de tension est calculée à l'aide de la formule : Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2)). Cette formule est dérivée de la loi d'Ohm et du principe que le courant circule également à travers les résistances connectées en série. La tension aux bornes de chaque résistance est proportionnelle à sa valeur de résistance relative à la résistance totale.
Pourquoi les Diviseurs de Tension Sont Essentiels
Les diviseurs de tension remplissent plusieurs fonctions critiques en électronique. Ils peuvent réduire les hautes tensions à des niveaux sûrs pour la mesure, créer des tensions de référence pour les circuits analogiques, interfacer différents systèmes de niveaux de tension, et fournir des tensions de polarisation pour les transistors et autres composants actifs. Leur simplicité et leur fiabilité les rendent indispensables dans la conception de circuits.
Applications Réelles
Les diviseurs de tension sont partout en électronique. Ils sont utilisés dans les alimentations pour créer plusieurs rails de tension, dans les circuits de capteurs pour mettre à l'échelle les signaux analogiques, dans l'équipement audio pour les contrôles de volume, et dans les circuits numériques pour le changement de niveau entre différentes familles logiques. Comprendre la division de tension est crucial pour tout ingénieur électronique ou amateur.

Applications Courantes des Diviseurs de Tension :

  • Interface de capteurs : Conversion de la sortie de capteur 5V vers 3,3V pour les microcontrôleurs
  • Génération de tension de référence : Création de tensions de polarisation stables pour les circuits analogiques
  • Contrôles de volume : Les potentiomètres utilisent la division de tension pour le contrôle du niveau audio
  • Changement de niveau : Conversion entre différents niveaux de tension logique (5V vers 3,3V, etc.)

Guide Étape par Étape pour Utiliser le Calculateur

  • Paramètres d'Entrée
  • Comprendre les Résultats
  • Considérations Pratiques
Utiliser le calculateur de diviseur de tension est simple, mais comprendre les résultats et leurs implications nécessite une considération attentive de vos exigences d'application spécifiques.
1. Déterminez Votre Tension d'Entrée
Commencez par identifier votre tension source (Vin). Cela pourrait être une tension d'alimentation, une tension de batterie, ou une tension de signal d'un capteur ou d'un autre circuit. Assurez-vous que cette tension est stable et dans la plage de fonctionnement sûre de vos composants.
2. Choisissez des Valeurs de Résistance Appropriées
Sélectionnez les valeurs R1 et R2 basées sur votre rapport de tension de sortie désiré et les exigences de courant. Considérez la dissipation de puissance, la tolérance, et la disponibilité des valeurs de résistance standard. Des valeurs de résistance plus basses fournissent une capacité de courant plus élevée mais consomment plus de puissance.
3. Calculez et Vérifiez les Résultats
Entrez vos valeurs et examinez la tension de sortie calculée, le courant et la dissipation de puissance. Assurez-vous que la tension de sortie répond à vos exigences d'application et que la dissipation de puissance est dans les cotes des composants.
4. Considérez les Effets de Charge
Rappelez-vous que connecter une charge à la sortie affectera la division de tension. Le calculateur montre la tension de sortie sans charge. Pour des résultats précis avec une charge, considérez la résistance de charge en parallèle avec R2.

Directives de Dissipation de Puissance :

  • Résistances 1/4W : Adaptées aux applications de faible puissance, jusqu'à 250mW de dissipation
  • Résistances 1/2W : Bonnes pour les circuits de puissance moyenne, jusqu'à 500mW de dissipation
  • Résistances 1W : Requises pour les applications de haute puissance, jusqu'à 1W de dissipation
  • Utilisez toujours des résistances cotees pour au moins 2x la dissipation de puissance calculée pour la sécurité

Applications Réelles et Considérations de Conception

  • Circuits de Capteurs
  • Réseaux de Polarisation
  • Changement de Niveau
  • Génération de Référence
Les diviseurs de tension trouvent des applications dans tout le spectre de l'électronique, des projets d'amateur simples aux systèmes industriels complexes.
Conception d'Interface de Capteur
De nombreux capteurs produisent des tensions qui doivent être mises à l'échelle pour les entrées analogiques des microcontrôleurs. Par exemple, une sortie de capteur 0-5V pourrait devoir être mise à l'échelle vers 0-3,3V pour un microcontrôleur 3,3V. Un diviseur de tension avec R1 = 2,2kΩ et R2 = 3,3kΩ fournit la mise à l'échelle nécessaire tout en maintenant une bonne intégrité du signal.
Circuits de Polarisation de Transistor
Les diviseurs de tension sont essentiels pour définir la tension de base des transistors bipolaires à jonction (BJT) dans les circuits d'amplification. Le diviseur fournit un point de polarisation stable qui est relativement indépendant des variations de paramètres du transistor. Une sélection soigneuse des valeurs de résistance assure une polarisation appropriée tout en minimisant la consommation de puissance.
Changement de Niveau Numérique
Lors de l'interface d'appareils avec différents niveaux logiques (par exemple, systèmes 5V et 3,3V), les diviseurs de tension fournissent une solution simple pour le changement de niveau. Cependant, ils sont unidirectionnels et ne peuvent pas piloter efficacement des charges à faible impédance. Pour la communication bidirectionnelle, les changeurs de niveau actifs sont préférés.
Génération de Tension de Référence
Les diviseurs de tension peuvent créer des tensions de référence pour les circuits analogiques, les comparateurs et les ADC. Pour les applications de haute précision, utilisez des résistances à faible tolérance et considérez les coefficients de température. L'amplification de la sortie avec un ampli-op empêche les effets de charge.

Conseils de Conception :

  • Utilisez des valeurs de résistance standard (série E12 ou E24) pour un approvisionnement plus facile
  • Considérez les coefficients de température pour les applications de précision
  • Tenez compte de la tolérance des résistances dans l'analyse du pire cas
  • Utilisez des sources à faible impédance et des charges à haute impédance pour la meilleure précision

Idées Fausses Courantes et Pièges de Conception

  • Effets de Charge
  • Exigences de Précision
  • Considérations de Puissance
  • Effets de Fréquence
Même les ingénieurs expérimentés peuvent tomber dans des pièges courants lors de la conception de diviseurs de tension. Comprendre ces pièges aide à créer des circuits plus robustes et fiables.
Mythe : La Tension de Sortie est Indépendante de la Charge
C'est une idée fausse courante. La tension de sortie calculée suppose qu'aucune charge n'est connectée. Lorsque vous connectez une résistance de charge (RL) en parallèle avec R2, la résistance effective devient R2 || RL, changeant le rapport de division de tension. Pour des résultats précis, la résistance de charge devrait être beaucoup plus élevée que R2.
Mythe : N'importe Quelles Valeurs de Résistance Fonctionneront
Bien que n'importe quelles valeurs de résistance positives créeront un diviseur de tension, toutes les combinaisons ne sont pas pratiques. Des valeurs de résistance très élevées rendent le circuit sensible au bruit et aux effets de charge. Des valeurs très basses consomment une puissance excessive et peuvent dépasser les limites de courant de l'alimentation.
Négliger la Dissipation de Puissance
Chaque résistance dans un diviseur de tension dissipe une puissance égale à I²R. Pour des tensions d'entrée élevées ou des valeurs de résistance basses, cette puissance peut être significative. Vérifiez toujours que la dissipation de puissance calculée est dans la cote de puissance de la résistance, typiquement en utilisant des résistances cotees pour au moins 2x la puissance calculée.
Ignorer les Effets de Température
Les valeurs de résistance changent avec la température, affectant le rapport de division de tension. Pour les applications de précision, considérez l'utilisation de résistances à faible coefficient de température et tenez compte des variations de température dans vos calculs de conception.

Guide de Dépannage :

  • Tension de sortie trop basse : Vérifiez les effets de charge ou les valeurs de résistance incorrectes
  • Dissipation de puissance excessive : Augmentez les valeurs de résistance ou utilisez des résistances de plus haute puissance
  • Sortie instable : Considérez les sources de bruit, utilisez des condensateurs de découplage, ou amplifiez la sortie
  • Faible précision : Utilisez des résistances de précision, tenez compte de la tolérance, et minimisez la charge

Dérivation Mathématique et Concepts Avancés

  • Application de la Loi d'Ohm
  • Lois de Kirchhoff
  • Équivalent Thévenin
  • Réponse en Fréquence
Comprendre la fondation mathématique des diviseurs de tension fournit un aperçu de leur comportement et de leurs limitations, permettant de meilleures décisions de conception de circuit.
Dérivation de la Loi d'Ohm
La formule du diviseur de tension peut être dérivée de la loi d'Ohm (V = IR) et du fait que le courant est le même à travers les résistances en série. Le courant total I = Vin / (R1 + R2). La tension aux bornes de R2 (qui est Vout) est alors Vout = I × R2 = Vin × R2 / (R1 + R2). Cette dérivation élégante montre comment les lois fondamentales gouvernent le comportement du circuit.
Circuit Équivalent Thévenin
Un diviseur de tension peut être représenté comme un circuit équivalent Thévenin avec une source de tension équivalente et une résistance. La tension Thévenin est la tension de sortie en circuit ouvert (Vout), et la résistance Thévenin est R1 || R2. Ce circuit équivalent est utile pour analyser comment le diviseur de tension interagit avec les charges externes.
Considérations de Réponse en Fréquence
À haute fréquence, la capacité et l'inductance parasites affectent les performances du diviseur de tension. La capacité parasite à travers les résistances crée un comportement dépendant de la fréquence. Pour les applications haute fréquence, considérez l'utilisation de résistances haute fréquence spécialisées et minimisez les effets parasites par une disposition soigneuse.
Analyse de Précision et de Tolérance
Les tolérances des résistances affectent la précision de la division de tension. Pour l'analyse du pire cas, considérez les tensions de sortie maximales et minimales possibles basées sur les plages de tolérance des résistances. Pour les applications de haute précision, utilisez des résistances à faible tolérance ou implémentez des techniques de calibration.

Calculs Avancés :

  • Résistance Thévenin : Rth = R1 || R2 = (R1 × R2) / (R1 + R2)
  • Régulation de charge : ΔVout/ΔIL = -Rth (pour de petits changements de charge)
  • Coefficient de température : ΔVout/Vout = (α1 - α2) × ΔT (où α est le coefficient de température de la résistance)
  • Analyse du bruit : Vnoise = √(4kTRth × bande passante) (bruit thermique)