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分压器计算器

步 1 / 3 V out (V)
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分压电阻器是降低电压最简单的方法：两个电阻串联，从中间取出输出。它几乎无处不在，出现在 ADC 输入、电位器滑动端、5V 到 3.3V 的电平转换以及基准电压节点上。输入电压 Vin 以及两个电阻值 R1 和 R2，本计算器就会返回输出电压 Vout、流经分压器的电流，以及两个电阻消耗的总功率。

如何使用本计算器

  1. 1

    输入输入电压

    以伏特为单位输入 Vin，例如 12 V。

  2. 2

    以欧姆为单位输入 R1 和 R2

    R1 是上方电阻，R2 是下方电阻，输出从两者之间取出。通用场景下各取 10 kΩ 是不错的起点。

  3. 3

    读取输出电压

    Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) 会随输入实时更新。

  4. 4

    检查电流和功率

    本工具还会显示流经分压器的电流以及两个电阻消耗的总功率，帮助您控制在功耗预算之内。

本计算器使用的公式

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

流经两个串联电阻的电流：

I = Vin / (R1 + R2)

分压器消耗的总功率（两个电阻之和）：

P = Vin × I = Vin² / (R1 + R2)

如果需要分项，每个电阻消耗 P_R1 = I² × R1 和 P_R2 = I² × R2，两者相加始终等于工具显示的总功率 P。

示例：默认的 12V 分压器

当 Vin = 12 V、R1 = R2 = 10 kΩ 时：

Vout = 12 × 10000 / (10000 + 10000) = 6 V
I    = 12 / 20000                    = 0.6 mA
P    = 12 × 0.0006                   = 7.2 mW

两个相等的电阻总是把电压减半，在此例中这一对电阻只消耗 7.2 mW，无关紧要。

为目标输出选择 R2

本工具计算 Vout，但您可以通过手动变形同一个公式来为目标输出挑选电阻。若要为 ADC 把 12 V 降到 3.3 V，且 R1 = 10 kΩ：

R2 = R1 × Vout / (Vin - Vout)
   = 10000 × 3.3 / (12 - 3.3)
   = 3793 Ω

最接近的标准 E24 值是 3.9 kΩ。把它填回计算器：Vout = 12 × 3900 / 13900 = 3.37 V，对于留有少量余量的 3.3V ADC 来说已经足够接近。

负载陷阱

分压器假设下一级不吸取任何电流。如果输出端接了一个电阻为 R_load 的真实负载，等效的下方电阻会变成 R2 || R_load，Vout 随之下降。两条经验法则：

  • 让 R_load 至少为 R2 的 10 倍，即可把误差控制在约 10% 以内。
  • 更好的做法：在分压器后面接一个运算放大器电压跟随器。 它几乎不吸取电流，并提供低阻抗输出。

容差叠加

E24 电阻通常为 ±5%。最坏情况下，R1 和 R2 的容差叠加后会使 Vout 产生约 ±10% 的偏差。若需要高精度基准，请使用 ±1% 的 E96 电阻，或专用的齐纳/电压基准 IC。

常见问题

对于电池供电的设计，为省电应把分压器总电流定在 10-100 µA（即 R1 + R2 介于 100 kΩ 和 1 MΩ 之间）。当负载或噪声比电流消耗更重要时，每个电阻用 1-10 kΩ。

可以。把两个外端子接到 Vin 和地，从滑动端取出 Vout。公式相同，但无论滑动端在什么位置，R1 + R2 始终等于电位器的总阻值。

通常是分压器阻抗对于 ADC 的采样保持电容来说太高。请把源阻抗保持在 ADC 数据手册规定的数值以下（小型微控制器通常需低于 10 kΩ），或在 ADC 输入与地之间加一个 10-100 nF 的电容。

不会。输入电压和电阻值仅用于计算结果，不会保存或记录。

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