分压电路计算公式及应用场景详解

分压电路计算公式及应用场景详解

分压电路是电子工程中最基本的电路之一，广泛应用于各种传感器和信号处理电路中。本文将详细介绍分压电路的工作原理、计算方法及其应用场景，帮助读者全面理解这一重要电路的基础知识。

一、分压电路计算公式

分压电路指的是两个电阻器之间分压电压的电路，我们经常在一些简单和高级电路中看到它。其基本结构如下图所示：

计算输出电压的公式为：

$$
V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}
$$

二、分压电路的应用场景

1. 模拟传感器应用

分压电路的一个典型案例是用于模拟传感器。例如，热敏电阻是温度传感器。它会根据温度改变其电阻。如果将其与分压电路中的已知电阻值连接，我们就能获得取决于温度的电压：

或者，可以将已知电阻器与光敏电阻器结合使用。光敏电阻根据其检测到的光量改变电阻。这样，就有了一个根据光增加或减少电压的电路：

我们可以将任何这些电路的输出连接到比较器中，以检查它是否高于或低于某个电压。然后在此基础上做一些事情。例如，如果温度高于40度，打开风扇。

2. 计算示例

（1）假设我们有以下值：$R_1 = 1000\Omega$，$R_2 = 2000\Omega$，$V_{in} = 9V$。通过使用上面的公式，我们得到：

$$
V_{out} = 9V \times \frac{2000\Omega}{1000\Omega + 2000\Omega} = 6V
$$

（2）现在，假设$R_1$和$R_2$具有相同的值。通过使用上面的公式，我们得到：

$$
V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = \frac{1}{2}V_{in}
$$

这意味着当两个电阻具有相同的值时，输出总是输入的一半。

三、分压电路作为电源的局限性

有人可能会问，如果有一个需要4.5V的电路，能否使用带有两个500Ω电阻的分压电路从9V电池中获得4.5V电压？不幸的是，这并不容易。

因为，想要供电的任何电路都具有内部电阻。因此，从分压器的角度来看，连接到电压输出的任何电路都可以看作是与$R_2$并联的电阻器（$R_{LOAD}$）：

如果电路的内阻（$R_{LOAD}$）也是500Ω，会发生什么情况？现在，分压器公式中的$R_2$变为$R_2$和$R_{LOAD}$的并联电阻。这只是250Ω。如果将其放入分压电路公式中，将得到3V的输出电压，而不是你想要的4.5V。

对于电源，无论连接的电路具有高内阻还是低内阻，都希望电压保持在所选水平。这就是为什么分压电路不常用于电源的原因。如果你真想用，使用稳压器会更好。