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Power

Spannungsteiler-Rechner

Berechnen Sie die Ausgangsspannung, den Strom, die Thévenin-Impedanz und die Verlustleistung des Spannungsteilers aus Vin, R1 und R2. Ideal für Bias-Netzwerke und Level-Shifting.

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Formel

V_{out} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2}

Vᵢₙ— Input voltage (V)
R₁— Top resistor (Ω)
R₂— Bottom resistor (Ω)

Wie es funktioniert

Ein Spannungsteiler ist eine grundlegende passive Schaltungstopologie, mit der Spannungspegel linear reduziert werden, indem zwei in Reihe geschaltete Widerstände verwendet werden. Wenn eine Spannung an die beiden Widerstände angelegt wird, erscheint die Ausgangsspannung am Verbindungspunkt zwischen ihnen, proportional zu ihren Widerstandswerten. Dieses Prinzip basiert auf dem Ohmschen Gesetz und der grundlegenden elektrischen Eigenschaft, dass der Strom durch die Reihenwiderstände konstant bleibt, während die Spannung entsprechend dem Widerstand der einzelnen Widerstände verteilt wird. Das Spannungsteilungsverhältnis hängt von den relativen Werten von R1 und R2 ab, was eine präzise Skalierung der Eingangsspannungen mit minimalem Aufwand ermöglicht. Durch Auswahl geeigneter Widerstandswerte können Techniker Signale konditionieren, Referenzspannungen erzeugen und Schaltkreise mit unterschiedlichen Spannungsanforderungen verbinden.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich eine 5-V-Eingangsspannung mit R1 = 1000 Ω und R2 = 2000 Ω vor. Berechnung der Ausgangsspannung: Vout = 5 V · (2000 Ω)/(1000 Ω + 2000 Ω) = 5 V · (2/3) = 3,33 V. Der Thevenin-Äquivalentwiderstand wäre R1 || R2 = (1000 Ω · 2000 Ω)/(1000 Ω + 2000 Ω) = 666,67 Ω. Wenn wir diesen Stromkreis dann mit einem 10-kΩ-Lastwiderstand belasten, wird die belastete Ausgangsspannung zu vOut_Loaded = 5 V · (2000 Ω || 10000 Ω)/(1000 Ω + (2000 Ω || 10000 Ω)) = 2,27 V, was den signifikanten Ladeeffekt demonstriert.

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie Widerstände mit einer Toleranz von 1% für eine genauere Spannungsteilung
  • ✓Berücksichtigen Sie thermische Effekte und Verlustleistung bei Hochstromanwendungen
  • ✓Fügen Sie Bypass-Kondensatoren hinzu, um das Rauschen in empfindlichen analogen Schaltungen zu reduzieren

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung der Auswirkung des Lastwiderstands auf die Genauigkeit der Ausgangsspannung
  • ✗Verwendung von Widerständen mit hoher Toleranz bei der präzisen Spannungsteilung
  • ✗Übersehen der Verlustleistungsgrenzen ausgewählter Widerstände

Häufig gestellte Fragen

Der maximale Strom wird nach dem Ohmschen Gesetz durch den Gesamtwiderstand und die Eingangsspannung bestimmt. Stellen Sie immer sicher, dass der Strom die Nennwerte der Komponenten nicht überschreitet.
Ja, Spannungsteiler funktionieren identisch mit Wechselstromsignalen, obwohl kapazitive und induktive Effekte bei höheren Frequenzen an Bedeutung gewinnen.
Wählen Sie Widerstandswerte, um das gewünschte Spannungsverhältnis zu erreichen und gleichzeitig einen ausreichend niedrigen Strom aufrechtzuerhalten, um den Stromverbrauch und die Belastungseffekte zu minimieren.
Die Eingangsimpedanz ist die Parallelkombination von R1 und R2, die sich auf die Schaltungsbelastung und die Signalübertragungseigenschaften auswirkt.
Spannungsteiler eignen sich hervorragend für die Umwandlung zwischen verschiedenen Spannungsbereichen, z. B. zur Verschiebung von 5-V-Logik auf 3,3-V-Logik in Mischspannungssysteme.

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