Comment choisir la valeur de la résistance dans le diviseur de tension?

Je comprends que la tension de sortie est déterminée par le rapport entre les deux valeurs de résistance et que si les deux résistances sont identiques, la tension de sortie sera exactement la même pour tous; Mais quelle est la base de la sélection des valeurs de résistance? Il est nécessaire de prendre en compte le courant de sortie pour choisir la valeur de la résistance.

Le point principal est actuel.

Regardez ce circuit. Survolez le symbole de la terre avec le pointeur de votre souris pour voir que le courant est de 25 mA. Maintenant , jetez un oeil à ce circuit et vous verrez que le courant de sortie est de .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Voyons maintenant comment les circuits se comportent sous charge. Voici le premier circuit avec charge. Comme vous pouvez le constater, un courant de 2,38 mA traverse la résistance de charge de droite et sa tension n’est plus celle attendue de 2,5 V mais plutôt de 2,38 V (car les deux résistances inférieures sont en parallèle). Si on regarde le deuxième circuit ici, nous verrons que la résistance supérieure chute autour de 5 V alors que les deux résistances inférieures ont une tension de 4,99 mV. C'est parce que le rapport de résistance a été changé ici. Puisque les deux résistances inférieures sont maintenant en parallèle et que nous avons une résistance avec une résistance nettement plus grande que l’autre, leur résistance combinée est négligeable comparée à la résistance de la résistance inférieure droite (vous pouvez le vérifier à l’aide de formules de résistance parallèle). La tension de sortie est donc très différente de la tension de 2,5 V que nous obtenons en cas de charge à vide.

Voyons maintenant la situation opposée: deux petites résistances dans un diviseur de tension et une grande comme charge ici . Là encore, la résistance combinée des deux résistances inférieures est inférieure à la résistance de la résistance plus petite des deux. Dans ce cas, toutefois, cela n’a pas d’impact considérable sur la tension perçue par la charge. Il a toujours la tension de 2,5 V et tout va bien jusqu'à présent.

Donc, le point est lors de la détermination de la résistance des résistances, nous devons prendre en compte la résistance d'entrée de la charge et les deux résistances du diviseur de tension doivent être aussi petites que possible.

D'autre part, comparons le courant traversant le diviseur dans le circuit avec les grandes résistances du diviseur et le circuit avec les petites résistances du diviseur . Comme vous pouvez le voir, les grandes résistances ont courant de seulement en passant par les petites et les résistances ont de courant de 25 mA. Le point ici est que le courant est gaspillé par le diviseur de tension et si cela faisait par exemple partie d'un dispositif alimenté par batterie, cela aurait un impact négatif sur la durée de vie de la batterie. Les résistances doivent donc être aussi grandes que possible pour réduire le courant gaspillé.$2.5 \mbox{ }\mu A$

Cela nous donne deux exigences opposées: avoir des résistances aussi petites que possible pour obtenir une meilleure régulation de la tension à la sortie et des résistances aussi grandes que possible pour obtenir un courant gaspillé le plus petit possible. Donc, pour obtenir la valeur correcte, nous devons voir quelle tension nous avons besoin sur la charge, à quel point elle doit être précise et obtenir la résistance d'entrée de la charge et calculer la taille des résistances dont nous avons besoin pour obtenir la charge de manière acceptable. Tension. Ensuite, nous devons expérimenter avec des valeurs de résistance de diviseur de tension plus élevées et voir comment la tension sera affectée par celles-ci et trouver le point où nous ne pouvons pas obtenir une plus grande variation de tension en fonction de la résistance d'entrée. À ce stade, nous avons (en général) un bon choix de résistances diviseurs de tension.

Un autre point à prendre en compte est la puissance nominale des résistances. Cela va en faveur des résistances avec une plus grande résistance car les résistances avec une résistance plus faible dissiperont plus de puissance et chaufferont plus. Cela signifie qu'elles devront être plus grandes (et généralement plus chères) que des résistances plus résistantes.

$100 \mbox{ } k \Omega$$10 \mbox{ } k \Omega$$1 \mbox{ } k \Omega$

Un diviseur de tension en soi est inutile. Le diviseur doit alimenter sa sortie en quelque chose. Parfois, il s’agit d’un réglage de la polarisation sur un circuit op-amp, ou parfois de la tension de retour d’un régulateur de tension. Un diviseur pourrait se nourrir de milliers de choses.

Quel que soit le diviseur qui se nourrit, il va prendre du courant. Parfois, cela s'appelle le "courant d'entrée". D'autres fois, ce n'est pas vraiment spécifié ou connu. Parfois, le courant passe "hors" du diviseur et parfois "dans" le diviseur. Ce courant peut gâcher la précision du diviseur, car il traversera une résistance plus que l'autre. Plus le courant d'entrée est important, plus la précision du diviseur sera affectée.

Voici une règle générale très approximative: le courant traversant les deux résistances (en supposant qu'il n'y ait pas de courant d'entrée) doit être 10 à 1000 fois supérieur au courant d'entrée. Plus le courant circule dans ces résistances, moins le courant d'entrée affectera les choses.

Donc, chaque fois que vous avez un diviseur, vous essayez d'équilibrer la précision par rapport à la consommation d'énergie. Un courant plus élevé (résistances de valeur inférieure) vous donnera une meilleure précision au prix d'une consommation d'énergie accrue.

Dans de nombreux cas, vous constaterez que le courant d'entrée est si élevé qu'un diviseur de tension ne va pas fonctionner en soi. Pour ces circuits, vous pouvez utiliser un diviseur alimentant un amplificateur opérationnel configuré comme "tampon de gain unitaire". De cette façon, les résistances peuvent avoir des valeurs assez élevées et ne pas être affectées par le courant d'entrée du reste du circuit.

AndrejaKo et David ont donné de bonnes réponses, il n’est donc pas nécessaire de les répéter ici.

David mentionne le tampon de gain d'unité.

$\Omega$$\mu$$\Omega$

Un ampop d'entrée FET a un courant de polarisation d'entrée beaucoup plus faible, souvent de l' ordre de pA .

Si le diviseur est destiné à fournir une fraction de la tension du signal à une entrée ADC, la conception pose un autre problème: dans les convertisseurs SAR, pour une fréquence d'échantillonnage fixe, une impédance externe maximale autorisée est connectée à l'entrée ADC; afin de charger le condensateur échantillon avec la tension appropriée avant le prochain échantillon. Sinon, la mesure est inutile. Dans ce cas, l'impédance (résistance) est formée par le parallèle de deux résistances diviseurs (Thevenin).

Vous devez garder à l'esprit la loi d'Ohm, E = IR et la dissipation de puissance par une résistance est V ^ 2 / R. Donc, votre résistance pour la loi d'Ohms sera la résistance supérieure (R1), et la combinaison de résistances sera utilisée dans le calcul de la dissipation de puissance. Vous pouvez faire vos calculs pour R1 sur cette base. Vous pouvez ensuite calculer R2 à l'aide des tensions d'entrée et de sortie et de la valeur R1 choisie. Personnellement, j'utilise cette calculatrice en ligne pour me faciliter la vie.