Voltage divider: Vout = V·R2/(R1 + R2)วงจรแบ่งแรงดัน: Vout = V·R2/(R1 + R2)

Two resistors in series split a voltage in proportion to their values. Move R1 and R2 and watch the tap voltage follow the ratio.ตัวต้านทานสองตัวที่ต่ออนุกรมแบ่งแรงดันตามสัดส่วนของค่า ปรับ R1 และ R2 แล้วดูแรงดันที่จุดแยกเปลี่ยนตามอัตราส่วน

Loading module…กำลังโหลดโมดูล…

The formula

R1 and R2 in series carry one current, I = V/(R1 + R2). The output is taken across R2, so it is that current times R2. Only the ratio of the resistors matters, not their size.

I = V / (R1 + R2)
Vout = V · R2 / (R1 + R2)

Where dividers are used

Dividers scale a voltage down to what an input can read: a battery monitor feeding a microcontroller’s ADC, a potentiometer as a volume control, or a sensor such as an LDR or thermistor in place of one resistor, so the output voltage tracks light or temperature (see the Sensors module).

The loading effect

Connect a load across the output and it sits in parallel with R2, lowering the effective R2 and pulling Vout down. Keep the load much larger than R2 (as a rule of thumb, ten times or more) or the divider no longer gives the voltage you designed. This is exactly the problem the Thévenin equivalent solves.

Worked example (the simulator’s default values)

  1. V = 9 V, R1 = 220 Ω, R2 = 470 Ω.
  2. I = 9/690 = 13.0 mA; Vout = 9 × 470/690 = 6.13 V; V across R1 = 2.87 V.
  3. Add a 1 kΩ load: R2 ∥ 1 kΩ = 319.7 Ω, so Vout drops to 9 × 319.7/539.7 = 5.33 V.

Common mistakes

  • Putting R1 in the numerator. The output is across R2, so R2 goes on top.
  • Ignoring the load. A divider’s output changes as soon as something draws current from it.
  • Using huge resistor values to save current, then reading the output with a meter whose input resistance is comparable.

Common questions

What is the voltage divider formula?

Vout = Vin × R2/(R1 + R2), with the output taken across R2. 9 V with 220 Ω and 470 Ω gives 6.13 V.

Why does a voltage divider’s output drop under load?

The load sits in parallel with R2, which lowers the effective bottom resistance and so the ratio. Keep the load at least about ten times R2.

สูตร

R1 และ R2 ที่ต่ออนุกรมมีกระแสเดียวกัน I = V/(R1 + R2) เอาต์พุตวัดคร่อม R2 จึงเท่ากับกระแสนั้นคูณ R2 สิ่งที่สำคัญคืออัตราส่วนของตัวต้านทาน ไม่ใช่ขนาด

I = V / (R1 + R2)
Vout = V · R2 / (R1 + R2)

การใช้งานวงจรแบ่งแรงดัน

วงจรแบ่งแรงดันลดแรงดันลงให้อยู่ในช่วงที่อินพุตอ่านได้: วัดแรงดันแบตเตอรี่ผ่าน ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ใช้โพเทนชิออมิเตอร์เป็นตัวปรับเสียง หรือใช้เซนเซอร์อย่าง LDR หรือเทอร์มิสเตอร์แทนตัวต้านทานหนึ่งตัว เพื่อให้แรงดันเอาต์พุตเปลี่ยนตามแสงหรืออุณหภูมิ (ดูโมดูลเซนเซอร์)

ผลของการต่อโหลด

เมื่อต่อโหลดคร่อมเอาต์พุต โหลดจะขนานกับ R2 ทำให้ R2 ที่มีผลลดลงและดึง Vout ลง ควรให้โหลดมีค่ามากกว่า R2 มาก (หลักง่าย ๆ คือสิบเท่าขึ้นไป) ไม่เช่นนั้นวงจรจะไม่ให้แรงดันตามที่ออกแบบ ปัญหานี้คือสิ่งที่วงจรสมมูลเทวินินช่วยแก้

ตัวอย่างการคำนวณ (ค่าเริ่มต้นของโปรแกรมจำลอง)

  1. V = 9 V, R1 = 220 Ω, R2 = 470 Ω
  2. I = 9/690 = 13.0 mA; Vout = 9 × 470/690 = 6.13 V; แรงดันคร่อม R1 = 2.87 V
  3. ต่อโหลด 1 kΩ: R2 ∥ 1 kΩ = 319.7 Ω ดังนั้น Vout ลดลงเหลือ 9 × 319.7/539.7 = 5.33 V

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • ใส่ R1 ไว้ในตัวเศษ เอาต์พุตวัดคร่อม R2 จึงต้องใช้ R2 เป็นตัวเศษ
  • ไม่คิดผลของโหลด แรงดันเอาต์พุตเปลี่ยนทันทีที่มีอะไรดึงกระแสจากมัน
  • ใช้ตัวต้านทานค่าสูงมากเพื่อประหยัดกระแส แล้ววัดเอาต์พุตด้วยมิเตอร์ที่มีความต้านทานอินพุตใกล้เคียงกัน

คำถามที่พบบ่อย

สูตรวงจรแบ่งแรงดันคืออะไร?

Vout = Vin × R2/(R1 + R2) โดยวัดเอาต์พุตคร่อม R2 แหล่งจ่าย 9 V กับ 220 Ω และ 470 Ω ให้ 6.13 V

ทำไมแรงดันเอาต์พุตของวงจรแบ่งแรงดันจึงลดลงเมื่อต่อโหลด?

โหลดขนานกับ R2 ทำให้ความต้านทานด้านล่างที่มีผลลดลง อัตราส่วนจึงเปลี่ยน ควรให้โหลดมีค่าอย่างน้อยประมาณสิบเท่าของ R2