Calculadora de divisor de tensión

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2)

V_in

La tensión sobre el divisor entero, en voltios, medida en la parte alta de la cadena antes de que se haya sacado corriente del punto medio. Es la alimentación que las dos resistencias comparten, y fija la escala de todo lo demás: duplícala y todos los números de la página se duplican. Un divisor atenúa, así que la salida es siempre una fracción de esta y nunca puede ser mayor: si necesitas una tensión mayor que la alimentación, este es el circuito equivocado

R1

La resistencia del lado de la alimentación, entre V_in y el punto de salida, en ohmios, kiloohmios o megaohmios. Soporta la corriente del divisor entera y deja caer el resto de la tensión de alimentación: lo que no cae en R2 cae en esta, y las dos suman siempre V_in. Con R1 igual a cero la salida es la entrada, porque una resistencia de cero ohmios es un trozo de cable y no queda nada donde caigan voltios

R2

La resistencia del lado de tierra, entre el punto de salida y tierra, en ohmios, kiloohmios o megaohmios, y es aquella sobre la que se mide la salida. Este es el detalle que despista a la gente: intercambiar los dos números da una respuesta que parece razonable y que es simplemente el complemento de la correcta, así que un divisor pensado para dar 3,8 V dará 8,2 V sin decir nada. Si tu esquema numera las resistencias al revés, escríbelas aquí al revés

V_out

La salida, la tensión sobre R2 y la fracción de la entrada que produce esa proporción. Es una proporción y no una cantidad absoluta, así que el mismo par de resistencias divide cualquier alimentación en la misma relación: 10 kΩ y 4,7 kΩ convierten 12 V en 3,837 V y 5 V en 1,599 V, manteniendo el mismo 0,32 como relación de división. Por eso lo que se diseña suele ser la proporción y lo que se comprueba después es la alimentación

I

La corriente del divisor, la que va de la alimentación a tierra atravesando las dos resistencias. Depende de la suma de las dos y no de su proporción, que es lo útil de saber: eliges la proporción para fijar la salida y el total para fijar cuánta corriente desperdicia el divisor. Un par de resistencias de 100 kΩ divide exactamente igual de bien que uno de 100 Ω, y quema una milésima parte de la potencia al hacerlo

Úsala para calcular la salida de un divisor que estés diseñando, o para encontrar el par de resistencias que produce la tensión que necesitas. Aparece siempre que un circuito tiene que medir o vigilar una tensión mayor de la que admite un convertidor analógico digital, para escalar la salida de un sensor a un rango legible, para polarizar un transistor en su región de conducción o para fabricar una tensión de referencia para un comparador. Es la herramienta correcta cuando lo que lee la salida no consume apenas corriente, y la equivocada cuando consume una de verdad: la ecuación supone que no hay nada conectado al punto medio de la cadena

1. Los valores por defecto: 12 V con 10 kΩ y 4,7 kΩ

   1. Entrada 12 V, R1 = 10 kΩ en el lado de la alimentación, R2 = 4,7 kΩ a tierra
   2. Las dos se reparten la entrada en proporción a su resistencia, así que R2 se lleva 4,7 / (10 + 4,7) de ella
   3. V_out = 12 × 4700 / 14700 = 3,837 V
   4. R1 deja caer los 12 − 3,837 = 8,163 V restantes, la corriente es 12 / 14700 = 0,816 mA y el par disipa 12 × 12 / 14700 = 9,796 mW

   Suma las dos filas de tensión y recuperas la entrada, que es la comprobación que merece la pena hacer siempre: 8,163 más 3,837 son 12, exacto. Fíjate también en cuál de las dos resistencias se llevó la parte mayor. R1 es la resistencia mayor, así que deja caer la tensión mayor, y la salida, tomada sobre la pequeña, es el número pequeño. Intercambiar las dos resistencias es la forma más común de equivocarse en este cálculo, y produce 8,163 V, una respuesta de aspecto perfectamente razonable para un divisor cuyo esquema decía 3,8 V.

2. Dos resistencias iguales: exactamente la mitad

   1. Entrada 5 V, las dos resistencias de 1 kΩ
   2. Resistencias iguales se reparten la tensión por igual, así que cada una toma la mitad
   3. V_out = 5 × 1000 / 2000 = 2,5 V, y R1 deja caer los mismos 2,5 V
   4. La corriente es 5 / 2000 = 2,5 mA y el par disipa 5 × 5 / 2000 = 12,5 mW

   Las resistencias iguales son el caso en el que la proporción es lo bastante obvia como para comprobar la aritmética sin calculadora, lo que las convierte en un buen primer movimiento ante cualquier problema de divisores: si tu respuesta no es la mitad de la entrada, el problema está en el planteamiento y no en las cuentas. Partir una alimentación por la mitad así es además la forma habitual de fabricar una referencia de media tensión para un amplificador de alimentación única, y es el caso en el que un cambio pequeño en cualquiera de las dos resistencias mueve más la salida.

3. Bajar 12 V hasta 8,25 V

   1. Entrada 12 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 22 kΩ
   2. Ahora R2 es la resistencia mayor, así que se lleva la parte mayor: 22000 / 32000
   3. V_out = 12 × 22000 / 32000 = 8,25 V
   4. R1 solo deja caer 3,75 V, la corriente baja a 0,375 mA porque la resistencia total subió, y el par disipa 4,5 mW

   Los mismos 10 kΩ arriba producen ahora 8,25 V en lugar de 3,837 V, porque cambió la resistencia de abajo. Este es el par que deja claro qué hace cada una: R1 no cambió en absoluto y la salida más que se duplicó. Muestra además el intercambio que ofrece el divisor: la resistencia total pasó de 14,7 kΩ a 32 kΩ, así que la corriente y la potencia desperdiciada cayeron ambas a menos de la mitad, mientras que la proporción movió la salida hacia arriba.

4. R2 igual a cero: la salida queda a tierra

   1. Entrada 12 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 0 ohmios
   2. Con el lado de tierra en cortocircuito, el punto de salida queda conectado directamente a tierra
   3. V_out = 12 × 0 / 10000 = 0 V, y los 12 V aparecen enteros sobre R1
   4. La corriente es 12 / 10000 = 1,2 mA y R1 solo disipa 14,4 mW

   R2 igual a cero se acepta en lugar de rechazarse, porque una resistencia de cero ohmios es un cable y la aritmética lo maneja: el punto de salida queda a tierra, así que la salida es 0 V y toda la alimentación cae sobre R1. La corriente está en su valor más alto, ya que la resistencia total es ahora solo R1, y este es el peor caso para la potencia si estás eligiendo componentes. Es un límite legítimo y no un error, del mismo modo que R1 igual a cero es un límite legítimo que da una salida igual a la entrada; solo los dos a cero, un cortocircuito sobre la alimentación, se rechazan.

La ecuación supone que no hay nada conectado al punto de salida, así que las cifras de aquí son los valores en vacío y la salida real será menor en cuanto una carga consuma corriente. Una regla práctica es mantener la resistencia de carga al menos diez veces la combinación en paralelo de las dos resistencias del divisor, lo que en la práctica significa resistencias bajas y un divisor que desperdicia corriente de verdad. La salida tampoco está regulada: sigue cualquier cambio de la entrada y no es capaz de dar corriente sin hundirse.

¿Sobre cuál de las dos resistencias se mide la salida?

Sobre la del lado de tierra, que en esta página se llama R2. La salida es la tensión en el punto entre las dos resistencias, medida respecto a tierra, y esa es exactamente la tensión sobre la resistencia de abajo. Si tu esquema las etiqueta al revés, o bien intercambias los dos números antes de escribirlos, o bien lees la salida de la otra fila del panel de resultados, que informa de la tensión sobre la resistencia del lado de la alimentación en una línea aparte. Confundirlas es el error más habitual con un divisor de tensión, y produce una respuesta equivocada pero verosímil en lugar de una evidente.

¿Cuál es la fórmula del divisor de tensión?

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2), donde R2 es la resistencia que va a tierra. Se deduce directamente de la ley de Ohm: las dos resistencias llevan la misma corriente, así que la tensión sobre cada una es proporcional a su resistencia, y la parte que le toca a R2 es su resistencia dividida entre el total. Esa misma fórmula leída como proporción da la forma de diseño: para obtener una fracción f de la entrada, haz que R2 sea f / (1 − f) veces R1. Así se eligieron un 4,7 kΩ y un 10 kΩ para una proporción de alrededor de un tercio.

¿Por qué mi salida medida es menor que lo que dice esto?

Porque algo está consumiendo corriente del punto de salida, y la fórmula supone que no. Lo que sea que esté conectado ahí queda en paralelo con R2, baja la resistencia efectiva a tierra y tira de la salida hacia abajo; cuanto más consuma, más baja. La regla habitual es que la resistencia de carga sea al menos diez veces la combinación en paralelo de las dos resistencias del divisor, lo que mantiene el error por debajo de un 10 por ciento aproximadamente. Si tu lectura es muy inferior al cálculo, o la carga es demasiado pesada para el divisor o una de las resistencias no tiene el valor que crees.

¿Cómo elijo los valores de las resistencias?

Son dos decisiones, y la ecuación solo toma una. La proporción fija la salida y sale directamente de la fórmula; la resistencia total fija la corriente del divisor y sale de cuánto puedes permitirte desperdiciar. Los valores bajos dan una salida más firme que una carga perturba menos, a costa de más corriente quemada de forma continua; los valores altos desperdician menos pero se hunden en cuanto algo los lee. Un total entre 1 kΩ y 100 kΩ cubre la mayor parte del trabajo de nivel de señal, y un divisor que alimenta la entrada de un convertidor analógico digital puede quedarse normalmente en el extremo alto.

¿Puedo usar un divisor para alimentar algo?

Normalmente no, y esta es la limitación que más importa. Un divisor es una referencia y no una fuente: su salida se hunde en cuanto la carga consume una corriente apreciable, porque esa corriente tiene que venir por R1 y eso aumenta la caída sobre ella. Además desperdicia potencia de forma continua haya algo conectado o no. Para una fuente de verdad, usa un regulador o un convertidor. El único caso en el que un divisor alimenta algo de verdad es una entrada de alta impedancia, como la de un convertidor analógico digital o la de un comparador, donde la corriente consumida es despreciable.

¿Depende la proporción del divisor de la tensión de entrada?

No, y eso es lo que la hace útil. La proporción la fijan por completo las dos resistencias, así que el mismo par divide cualquier alimentación en la misma proporción: los 10 kΩ y 4,7 kΩ de esta página convierten 12 V en 3,837 V y convertirían 5 V en 1,599 V. Lo que sí cambia con la alimentación es la corriente y la potencia disipada, y las dos suben con ella. La salida sigue a la entrada si la entrada se mueve, lo cual es o bien el objetivo del circuito —medir una tensión demasiado grande para un convertidor analógico digital— o bien un problema, si la entrada no es estable.

• OpenStax College Physics 2e, §21.1 Resistors in Series and Parallel — why two resistors in series share the supply voltage in proportion to their resistance — OpenStax
• Voltage divider — the derivation of the ratio from Ohm's law, the loaded-divider case, and the effect of a load on the output — Wikipedia
• All About Circuits, Volume I, Chapter 6: Divider Circuits and Kirchhoff's Laws — the loaded divider, the current-draw trade-off, and the ten-to-one rule of thumb for keeping a load from disturbing the output — All About Circuits