Calculadora de Divisor de Tensão

O que esta calculadora de divisor de tensão resolve

Um divisor de tensão é um circuito formado, na configuração básica, por dois resistores ligados em série entre uma fonte e o ponto de referência do circuito. A saída é retirada no nó entre os resistores. Esta calculadora encontra a tensão nesse nó a partir da tensão de entrada, de R1 e de R2. R1 é o resistor entre a fonte positiva e a saída; R2 é o resistor entre a saída e o terra ou referência.

A ferramenta também resolve o problema inverso. Quando o projeto já definiu a tensão de entrada, a tensão de saída pretendida e um dos resistores, ela calcula o outro resistor pela relação ideal do divisor. Esse uso é comum em leitura de baterias por conversores analógico-digitais, redução de sinais de sensores, polarização de transistores, referências simples e condicionamento de sinais de baixa corrente.

O cálculo principal considera que a saída não é carregada. Se houver um equipamento conectado à saída, informe sua resistência de entrada como RL. Nesse caso, RL fica em paralelo com R2, reduzindo a resistência equivalente do ramo inferior e, em geral, diminuindo a tensão de saída. Essa opção evita aplicar sem ressalvas a fórmula ideal a uma situação em que há consumo de corrente.

Como usar a calculadora campo a campo

Modo Calcular saída

Preencha Tensão de entrada com a diferença de potencial aplicada aos dois resistores. Em seguida, informe R1 e R2 em ohms. São aceitos valores decimais; use ponto ou vírgula na sua anotação, mas o campo numérico do navegador poderá normalizar o valor. Para resistores de 10 kΩ, por exemplo, digite 10000. A tensão calculada é dada em volts e os detalhes incluem corrente total e potência em cada resistor.

O campo Carga na saída RL é opcional. Deixe-o vazio se a saída estiver aberta, ligada a uma entrada de impedância muito alta ou se desejar apenas o modelo ideal. Se um circuito de entrada apresenta resistência equivalente de 100 kΩ entre a saída e o terra, informe 100000. Não informe a impedância de uma carga que não esteja efetivamente ligada entre a saída e a referência, pois a topologia muda.

Modos Encontrar R1 e Encontrar R2

Para obter R1, informe a tensão de entrada, uma saída desejada estritamente menor que a entrada e R2. Para obter R2, mantenha as duas tensões e informe R1. Os resultados são valores matemáticos; na montagem real, escolha o valor comercial mais próximo e volte ao primeiro modo para verificar a tensão resultante. Esses dois modos não incluem uma carga externa: se ela for relevante, incorpore-a ao dimensionamento ou faça uma análise com a resistência equivalente.

Fórmula do divisor de tensão e cálculo passo a passo

Sem carga, a resistência total é a soma dos resistores: R_T = R1 + R2. Pela lei de Ohm, a corrente que percorre ambos é I = V_in / (R1 + R2). Como a saída é a queda de tensão em R2, V_out = I × R2. Substituindo a corrente, chega-se à fórmula mais usada:

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2).

Para isolar R1, use R1 = R2 × (V_in / V_out − 1). Para isolar R2, use R2 = R1 × V_out / (V_in − V_out). As expressões exigem tensão de entrada positiva e saída entre zero e a entrada. Um divisor passivo comum não eleva a tensão: portanto, ele não pode gerar 15 V a partir de 12 V.

Com uma carga resistiva RL, calcule primeiro o paralelo do ramo inferior: R_eq = (R2 × RL) / (R2 + RL). Então substitua R2 por R_eq: V_out,carga = V_in × R_eq / (R1 + R_eq). A potência em um resistor pode ser conferida por P = I² × R. Essa verificação é importante para não exceder a potência nominal do componente.

Tabelas de apoio para o divisor resistivo

Valores maiores reduzem o consumo contínuo do divisor, mas tornam a saída mais sensível à corrente de entrada, a ruído, a correntes de fuga e a efeitos de capacitância. Valores menores fornecem uma fonte de saída mais rígida, porém desperdiçam mais energia. Não existe uma escolha universal: ela depende da corrente admitida, da precisão requerida, da impedância da carga e da faixa de frequência do sinal.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: reduzir 12 V para 6 V

Considere V_in = 12 V, R1 = 10.000 Ω e R2 = 10.000 Ω, sem carga. A soma é 20.000 Ω. A corrente é 12 / 20.000 = 0,0006 A, ou 0,6 mA. A saída é 12 × 10.000 / 20.000 = 6 V. Cada resistor dissipa 0,0006² × 10.000 = 0,0036 W, isto é, 3,6 mW.

Exemplo 2: obter aproximadamente 5 V a partir de 12 V

Se R2 é 10.000 Ω e a saída desejada é 5 V, R1 = 10.000 × (12 / 5 − 1) = 14.000 Ω. Com R1 de 14 kΩ e R2 de 10 kΩ, a saída ideal é 12 × 10 / 24 = 5 V. Na compra, confirme a série de valores disponível e a tolerância: resistores de 1% normalmente permitem resultado mais previsível do que resistores de 5%.

Exemplo 3: efeito de uma carga de 10 kΩ

Parta do primeiro exemplo, de dois resistores de 10 kΩ e fonte de 12 V. Sem carga, a saída é 6 V. Ligando RL de 10 kΩ, o paralelo entre R2 e RL vale 5.000 Ω. A nova saída é 12 × 5.000 / (10.000 + 5.000) = 4 V. O exemplo mostra por que uma carga não pode ser ignorada quando sua resistência é comparável a R2.

Base técnica aplicável

O divisor de tensão decorre diretamente da lei de Ohm e das regras de associação de resistores. Em uma associação em série, a mesma corrente percorre os elementos e as quedas de tensão somam a tensão da fonte, conforme a lei das tensões de Kirchhoff. Em um paralelo, os elementos têm a mesma tensão aplicada e as correntes se dividem, o que fundamenta a equivalência entre R2 e RL usada pela calculadora.

Para componentes reais, consulte a folha de dados do resistor. Ela define resistência nominal, tolerância, potência máxima, tensão máxima de trabalho, coeficiente de temperatura e, quando aplicável, comportamento em alta frequência. A potência nominal não é o único limite: em circuitos de tensão elevada, a tensão máxima suportada pelo corpo do resistor e as distâncias de isolação também devem ser respeitadas.

Erros comuns ao calcular um divisor de tensão

• Inverter R1 e R2 na fórmula; a saída é medida sobre R2, o resistor ligado ao ponto de referência.
• Misturar kΩ e Ω, como usar 10 em um campo para representar 10 kΩ.
• Desconsiderar a resistência de entrada do circuito conectado à saída.
• Usar o divisor para alimentar uma carga que exige corrente significativa.
• Não verificar a potência e a tensão máxima de trabalho dos resistores.
• Esperar uma saída perfeitamente estável quando a tensão de entrada varia.
• Ignorar tolerâncias, temperatura, ruído e correntes de fuga em medições precisas.

Limites do resultado

O resultado é um modelo de circuito resistivo em corrente contínua ou para sinais lentos, usando valores nominais. Ele não substitui a análise de impedâncias complexas, capacitores, indutores, frequência, ruído, transitórios ou entradas de conversores que consomem corrente em pulsos. Em sinais alternados, a resistência pode precisar ser substituída por impedância, e a razão de tensão pode variar com a frequência.

Também não é recomendado usar um divisor resistivo como fonte de alimentação para dispositivos de consumo variável. Quando a carga muda, a saída muda junto. Para obter uma tensão regulada, podem ser necessários regulador, referência de tensão, amplificador operacional em buffer ou outra arquitetura adequada. Antes de energizar equipamento sensível, confira o circuito com multímetro e observe as especificações do fabricante.