Divisores de voltaje: por qué son importantes en los circuitos y cómo funcionan

Introducción

A divisor de tensión Es un circuito electrónico simple que se utiliza para producir un voltaje de salida inferior al de entrada. Generalmente, el voltaje de salida es solo una fracción del de entrada.

Los divisores de tensión consisten en resistencias conectadas en serie para su funcionamiento. La tensión de salida se mide entre las resistencias. Se espera que este tipo de dispositivo tenga aplicaciones donde sea necesario reducir la tensión en el circuito a un nivel más manejable que funcione para dispositivos específicos.

Componentes clave de los divisores de tensión

Los componentes principales de divisores de tensión Son resistencias. Estas son responsables de determinar la cantidad de división de voltaje y la salida de voltaje en el circuito.

Por ejemplo, se pueden tener dos resistencias, R1 y R2. Estas resistencias se conectarán en serie. La relación entre sus resistencias determina la tensión de salida.

Además de las resistencias, se dispone de una fuente de tensión (Vin) y una tensión de salida (Vout). La tensión de salida en R2 suele ser una fracción de la tensión de entrada.

Cómo funcionan los divisores de voltaje

Consideraremos el ejemplo de dos resistencias, R1 y R2, en serie. Se aplica tensión a estas dos resistencias para determinar la caída de tensión final.

La corriente que circula por las dos resistencias es la misma, ya que están conectadas en serie. Sin embargo, la caída de tensión es proporcional al valor de resistencia de cada resistencia.

Para calcular el voltaje de salida, utilice el ecuación del divisor de tensión se muestra a continuación.

Vout = Vin * (R2/(R1 + R2))

Beneficios del uso de divisores de voltaje

A circuito divisor de voltaje Es probable que tenga muchas más ventajas de las que la mayoría de la gente cree. Por ejemplo, se puede obtener el voltaje de salida deseado ajustando las resistencias del circuito. Se puede reducir el alto voltaje al nivel requerido para un dispositivo específico.

A divisor de tensión de resistencia También puede ayudar a ajustar los niveles de señal. Ahora es posible reducir la amplitud de la señal, haciéndola compatible como señal de entrada para dispositivos de medición específicos.

También se pueden usar divisores de tensión en circuitos con transistores. Son esenciales para establecer la tensión base que los transistores necesitan para su correcto funcionamiento.

El uso de un divisor de voltaje de potenciómetro Permite variar el voltaje de salida ajustando la resistencia introducida en el circuito. Esta operación debería ser útil para sintonizar circuitos.

En términos de costo, los divisores de tensión suelen ser económicos de diseñar e implementar. Esto se debe a que solo se necesitan dos resistencias para su funcionamiento, lo que los convierte en una solución rentable.

Tipos de divisores de tensión

Los divisores de tensión se pueden clasificar en resistivos, capacitivos e inductivos. Todo depende de los componentes utilizados en el circuito para lograr una tensión inferior a la de entrada.

Divisores de tensión resistivos

Estos divisores tienen resistencias que ayudan a generar la caída de tensión. La tensión de salida es solo una fracción de la tensión de entrada. Esto se determina por la relación entre los valores de las resistencias. Es común encontrar este tipo de divisores en circuitos de CC y son fáciles de implementar.

Divisores de voltaje capacitivos

Estos divisores utilizan condensadores en lugar de resistencias para actuar como diversificadores de tensión en los circuitos de CA. La frecuencia de CA y la capacitancia de los condensadores determinan la tensión de salida. Esto los hace ideales para aplicaciones de filtrado y procesamiento de señales.

Divisores de tensión inductivos

Los inductores son componentes clave para dividir la tensión en el circuito. Son especialmente útiles en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y circuitos de alta frecuencia. No son tan comunes como los divisores de tensión resistivos, pero resultan útiles para amplificadores de RF y sintonización de antenas.

Divisor de voltaje ajustable

Los divisores de tensión ajustables utilizan potenciómetros que permiten ajustar la tensión de salida. En ocasiones, puede ser necesario ajustar la tensión de salida a un valor preciso. Si se dispone de una buena configuración, este circuito sería ideal para calibrar equipos.

Limitaciones de los divisores de tensión

Aunque los divisores de tensión tienen múltiples usos, también presentan algunas limitaciones. A continuación, se presentan algunas limitaciones importantes que conviene conocer.

Ineficiencia energética

Los divisores de tensión a veces pueden ser ineficientes en términos de consumo de energía. Esto es especialmente cierto cuando se utilizan resistencias más pequeñas para controlar los cambios en la resistencia de carga. El resultado es un desperdicio de energía.

Variación de carga y precisión

La tensión de salida de un divisor de tensión solo es precisa cuando la corriente de carga es mínima o nula. Al aumentar la corriente de carga, la tensión de salida se vuelve menos precisa debido a una mayor caída de tensión en las resistencias.

Aplicaciones de alta frecuencia

Los divisores de tensión resistivos no son los más adecuados para aplicaciones de alta frecuencia, ya que su precisión se degrada considerablemente a frecuencias más altas.

Cómo diseñar divisores de tensión para un circuito

Hay varias cosas a tener en cuenta al diseñar un divisor de tensión del condensador o una divisor de tensión resistivoEsto es lo que hay que tener en cuenta:

1. Determine el voltaje de salida deseado. Esto es crucial, ya que determina los componentes que utilizará para el circuito.
2. Conozca su voltaje de entrada. ¿Cuál es el voltaje inicial?
3. Calcule su relación de resistencia. Esto se hace dividiendo el voltaje de salida entre el voltaje de entrada. El valor obtenido es la relación de reducción de voltaje deseada.
4. Elija el valor de R1. Esta es la resistencia conectada a tierra. Elija cualquier valor para esta resistencia.
5. Una vez que tenga el valor de R1, úselo para calcular el valor de R2. Esto se hace multiplicando el valor de R1 por la relación de reducción de voltaje.
6. Puedes utilizar el fórmula general del divisor de tensión para verificar que los valores le den el voltaje deseado.

Errores comunes que se deben evitar al trabajar con divisores de tensión

El principio del divisor de tensión Funciona bastante bien en diferentes aplicaciones, pero a veces los errores pueden hacer que los divisores de tensión sean ineficientes. Aquí se presentan algunos.

Ignorar los efectos de carga es más común de lo que crees. Al usar un resistencia como divisor de tensiónSe suele asumir que no hay carga, pero en realidad puede haber una carga conectada a la salida que afecte el comportamiento del divisor de tensión. El efecto de la carga puede provocar fuertes caídas de tensión.

Elegir valores de resistencia inadecuados es otro error común. Algunos suelen elegir valores bajos, lo que significa que el divisor de tensión puede consumir una corriente excesiva y, por lo tanto, sobrecalentar las resistencias. Por el contrario, usar valores muy altos significa que el divisor de tensión es demasiado sensible, incluso a pequeños cambios en la tensión de entrada, lo que lo hace poco fiable.

Ignorar las tolerancias de las resistencias y los efectos de la temperatura puede provocar caídas de tensión inesperadas o variaciones excesivas en la tensión de salida. Es importante comprender que las resistencias tienen tolerancias y que sus valores de funcionamiento reales pueden diferir ligeramente de los valores nominales.

Estos son solo algunos de los errores que la gente comete. Tómese el tiempo para comprender la aplicación y elegir los componentes adecuados.

Divisores de voltaje vs. Reguladores de voltaje

Ya sabemos cómo funciona un divisor de tensión. Es simplemente un circuito con dos o más resistencias en serie a través de una fuente de tensión. La función de este circuito es dividir la tensión de entrada según la relación de resistencias, lo que resulta en una tensión de salida mucho menor.

Las aplicaciones de los divisores de voltaje incluyen polarización de voltaje, cambio de nivel y acondicionamiento de señales.

Un regulador de voltaje es un tipo de circuito activo cuya función es mantener un voltaje de salida constante, independientemente de las variaciones en la corriente de carga o el voltaje de entrada. Existen dos tipos principales de reguladores de voltaje: los reguladores lineales y los reguladores conmutados.

Las aplicaciones de los reguladores de voltaje incluyen fuentes de alimentación, carga de baterías y suministro de voltajes regulados para diferentes tipos de circuitos.

Conclusión

Los divisores de tensión son clave en muchas aplicaciones. Si necesita una tensión de salida más baja, este es un ejemplo de cómo hacerlo. Lo mejor de los divisores de tensión es su facilidad de implementación. Una vez que sepa cómo usarlos, fórmula del divisor de tensiónDiseñar e implementar un divisor de tensión no debería ser difícil. Asegúrese de evitar los errores mencionados anteriormente para obtener un divisor de tensión que funcione correctamente para su aplicación.