Voltage Divider Calculator

電圧分割計算機の仕組み

電圧分割計算機は、標準式 Vout = Vin × R2/(R1+R2) を使って、R1・R2・Vinの任意の組み合わせに対してVoutを計算します。逆方向での解も可能で、目標出力電圧と一方の抵抗値を入力してもう一方を求めます。組み込み・電子エンジニアは、ADC入力スケーリング・センサー信号調整・基準電圧生成に電圧分割を常に活用しています。

抵抗電圧分割器は、電源電圧とグランドの間に直列接続された2つの抵抗で構成されます。R1とR2の接合点でVout = Vin × R2/(R1+R2) が得られます。例えば、12 V信号を3.3 V ADC入力にスケールダウンするには、R1 = 27 kΩ、R2 = 10 kΩ でVout = 12 × 10/(27+10) = 3.24 V となり、±1%の抵抗器でほとんどのADCアプリケーションに十分近い値です。

3.3 V ADCを持つマイクロコントローラは、5 Vや12 Vのセンサーを直接読み取れません。適切に選択された電圧分割器で信号を安全にスケールダウンします。この計算機では、ADC基準電圧を目標Voutとして、センサー電源をVinとして入力し、E24標準抵抗値から最も近い比率を選択して電圧スケーリングエラーを最小化できます（非標準部品不要）。

電圧分割器は、負荷インピーダンスがR2よりはるかに大きい場合のみ計算通りに動作します。負荷抵抗（Rload）がR2と同程度の場合、実効的な下側抵抗はR2||Rloadとなり、Voutが理想値より低くなります。経験則ではRloadはR2の10倍以上必要です。負荷抵抗を入力すると、実際の出力電圧と理想値の差がツールに表示されます。

分割器の消費電力はP = Vin² / (R1+R2)です。合計抵抗1 kΩの12 V分割器ではP = 144 mW となり、少なくとも1/4 Wの抵抗器が必要です。高い合計抵抗は静止電流を減らしますが、負荷効果の影響を受けやすくなります。計算機はR1とR2それぞれの消費電力を表示するので、動作条件に適した抵抗器の定格ワット数を選択できます。