Como escolher o valor do resistor no divisor de tensão?

Entendo que a tensão de saída é determinada pela razão entre os dois valores do resistor e que, se os dois resistores forem iguais, a tensão de saída será exatamente a mesma para todos; mas qual é a base para escolher os valores do resistor? é necessário considerar a corrente de saída para escolher o valor do resistor.

O ponto principal é atual.

Dê uma olhada neste circuito. Passe o ponteiro do mouse sobre o símbolo do solo e você verá que a corrente é de 25 mA. Agora, dê uma olhada neste circuito e você verá que a corrente de saída é .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Agora vamos ver como os circuitos se comportam sob carga. Aqui está o primeiro circuito com carga. Como você pode ver, há uma corrente de 2,38 mA passando pelo resistor de carga à direita e a tensão não é mais os 2,5 V esperados, mas 2,38 V (porque os dois resistores inferiores estão em paralelo). Se dermos uma olhada no segundo circuito aqui, veremos que agora o resistor superior cai em torno de 5 V enquanto os dois resistores inferiores têm tensão de 4,99 mV. Isso ocorre porque a taxa do resistor foi alterada aqui. Como os dois resistores inferiores estão em paralelo agora e temos um resistor com resistência significativamente maior que o outro, a resistência combinada deles é insignificante em comparação com a resistência do resistor inferior direito (você pode verificar isso usando fórmulas de resistores paralelos). Portanto, agora a saída de tensão é significativamente diferente dos 2,5 V que obtemos em caso de condição sem carga.

Agora vamos dar uma olhada na situação oposta: dois resistores pequenos no divisor de tensão e um grande como carga aqui . Novamente, a resistência combinada dos dois resistores inferiores é menor que a resistência do resistor menor dos dois. Neste caso, no entanto, isso não causa um grande impacto na tensão vista pela carga. Ele ainda tem a tensão de 2,5 V e está tudo bem até agora.

Portanto, o ponto é que, ao determinar a resistência dos resistores, devemos levar em consideração a resistência de entrada da carga e os dois resistores divisores de tensão devem ser o menor possível.

$2.5 \mbox{ }\mu A$

Isso nos dá dois requisitos opostos: ter resistores o menor possível para obter uma melhor regulação de tensão na saída e resistores o maior possível para obter o menor desperdício de corrente possível. Portanto, para obter o valor correto, devemos ver qual tensão precisamos na carga, quão precisa ela precisa ser e obter a resistência de entrada da carga e, com base nisso, calcular o tamanho dos resistores que precisamos para que a carga seja aceitável. Voltagem. Em seguida, precisamos experimentar valores mais altos do resistor do divisor de tensão e ver como a tensão será afetada por eles e encontrar o ponto em que não podemos ter maior variação de tensão, dependendo da resistência de entrada. Nesse ponto, nós (em geral) temos uma boa escolha de resistores divisores de tensão.

Outro ponto que precisa ser considerado é a classificação de potência dos resistores. Isso é favorável a resistores com maior resistência, porque resistores com menor resistência dissipam mais energia e aquecem mais. Isso significa que eles precisarão ser maiores (e geralmente mais caros) do que os resistores com maior resistência.

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

Um divisor de tensão por si só é inútil. O divisor precisa alimentar sua saída em algo. Às vezes, algo é um ajuste de polarização em um circuito de amplificador operacional ou, às vezes, a tensão de realimentação em um regulador de tensão. Existem milhares de coisas que um divisor pode estar alimentando.

O que quer que o divisor esteja alimentando, ele será atualizado. Às vezes é chamado de "corrente de entrada". Outras vezes, não é realmente especificado ou conhecido. Às vezes, a corrente está fluindo "para fora" do divisor, e às vezes está fluindo "para dentro" do divisor. Essa corrente pode atrapalhar a precisão do divisor, porque a corrente flui através de um resistor mais que o outro. Quanto mais corrente de entrada existir, maior será a precisão do divisor.

Aqui está uma regra prática: A corrente que flui através dos dois resistores (assumindo que não haja corrente de entrada) deve ser de 10 a 1000 vezes mais que a corrente de entrada. Quanto mais corrente fluir através desses resistores, menos a corrente de entrada afetará as coisas.

Portanto, sempre que houver um divisor, você está tentando equilibrar precisão versus consumo de energia. Correntes mais altas (resistores de menor valor) fornecerão uma melhor precisão ao custo de um maior consumo de energia.

Em muitos casos, você verá que a corrente de entrada é tão alta que um divisor de tensão por si só não funciona. Para esses circuitos, você pode usar um divisor que alimenta um amplificador operacional configurado como um "buffer de ganho de unidade". Dessa forma, os resistores podem ter valores razoavelmente altos e não serem afetados pela corrente de entrada do restante do circuito.

AndrejaKo e David deram boas respostas, então não há necessidade de repeti-las aqui.

David menciona o buffer de ganho da unidade.

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

Um opamp de entrada FET possui uma corrente de polarização de entrada muito menor, geralmente na ordem de pA .

Se o divisor se destina a fornecer uma fração da tensão do sinal para uma entrada ADC, então existe outra preocupação no projeto: Nos conversores SAR, para uma taxa de amostragem fixa, há uma impedância externa máxima permitida conectada na entrada ADC; para carregar o capacitor da amostra com a tensão adequada antes da próxima amostra. Caso contrário, a medição é inútil. Nesse caso, a impedância (resistência) é formada pelo paralelo de dois resistores divisores (Thevenin).

Você deve ter em mente a lei de Ohms, E = IR e a dissipação de energia por um resistor é V ^ 2 / R. Portanto, sua resistência à lei de Ohms será o resistor superior (R1) e a combinação de resistores será usada no cálculo da dissipação de energia. Você pode fazer seus cálculos para R1 com base nisso. Você pode então calcular R2, pelas tensões de entrada e saída e pelo valor R1 escolhido. Eu pessoalmente uso esta calculadora on - line para facilitar minha vida.