Kalkulator Pembagi Tegangan

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2)

V_in

Tegangan pada seluruh rangkaian pembagi, dalam volt, diukur di ujung atas rangkaian sebelum ada arus yang diambil dari titik tengahnya. Inilah sumber yang dipakai bersama oleh kedua resistor, dan ia menetapkan skala bagi semua yang lain: gandakan ia dan setiap angka lain di halaman ini ikut berganda. Pembagi itu meredam, jadi keluarannya selalu pecahan dari tegangan ini dan tidak pernah bisa lebih besar — kalau Anda memerlukan tegangan yang lebih besar daripada sumbernya, ini rangkaian yang salah

R1

Resistor di sisi sumber, antara V_in dan titik keluaran, dalam ohm, kiloohm, atau megaohm. Ia mengalirkan seluruh arus pembagi dan menjatuhkan sisa tegangan sumber: apa pun yang tidak jatuh di R2 jatuh di sini, dan keduanya selalu berjumlah V_in. Dengan R1 bernilai nol, keluarannya sama dengan masukan, karena resistor nol ohm adalah sepotong kawat dan tidak ada lagi yang bisa menjatuhkan volt

R2

Resistor di sisi arde, antara titik keluaran dan arde, dalam ohm, kiloohm, atau megaohm, dan tegangan inilah yang diukur sebagai keluaran. Detail inilah yang paling sering menjebak: menukar kedua angka memberi jawaban yang tampak masuk akal dan sebenarnya hanya komplemen dari jawaban yang benar, sehingga pembagi yang dimaksudkan menghasilkan 3,8 V diam-diam menghasilkan 8,2 V. Kalau skema Anda menomori resistornya dengan urutan sebaliknya, masukkan keduanya dengan urutan sebaliknya di sini

V_out

Keluarannya, yaitu tegangan pada R2 dan pecahan dari masukan yang dihasilkan perbandingan itu. Ia proporsi dan bukan besaran mutlak, jadi pasangan resistor yang sama membagi sumber mana pun dalam perbandingan yang sama: 10 kΩ dan 4,7 kΩ mengubah 12 V menjadi 3,837 V dan 5 V menjadi 1,599 V, dengan 0,32 yang sama sebagai perbandingan pembaginya. Itulah sebabnya perbandingan biasanya yang Anda rancang lebih dulu dan tegangan sumber yang Anda periksa belakangan

I

Arus pembagi, yaitu arus yang mengalir dari sumber melewati kedua resistor menuju arde. Ia bergantung pada jumlah kedua hambatan dan bukan pada perbandingannya, dan itulah hal berguna yang perlu diketahui: Anda memilih perbandingannya untuk menetapkan keluaran dan memilih jumlahnya untuk menetapkan berapa banyak arus yang dibuang pembagi itu. Sepasang resistor 100 kΩ membagi persis sebaik sepasang resistor 100 Ω, dan hanya membakar seperseribunya daya saat melakukannya

Pakai halaman ini untuk menghitung keluaran sebuah pembagi yang sedang Anda rancang, atau untuk mencari pasangan resistor yang menghasilkan tegangan yang Anda butuhkan. Ia muncul setiap kali sebuah rangkaian harus mengukur atau memantau tegangan yang lebih besar daripada yang sanggup diterima sebuah ADC, untuk menskalakan keluaran sensor ke rentang yang terbaca, untuk memberi bias pada transistor sampai masuk daerah konduksinya, atau untuk membuat tegangan acuan bagi sebuah komparator. Ia alat yang tepat ketika pihak yang membaca keluarannya hampir tidak menarik arus, dan alat yang salah ketika ia menarik arus sungguhan — persamaannya mengandaikan tidak ada apa pun yang tersambung ke titik tengah rangkaian.

1. Nilai bawaan: 12 V melalui 10 kΩ dan 4,7 kΩ

   1. Masukan 12 V, R1 = 10 kΩ di sisi sumber, R2 = 4,7 kΩ ke arde
   2. Keduanya berbagi tegangan masukan sebanding dengan hambatannya, jadi R2 mengambil 4,7 / (10 + 4,7) bagiannya
   3. V_out = 12 × 4.700 / 14.700 = 3,837 V
   4. R1 menjatuhkan sisanya 12 − 3,837 = 8,163 V, arusnya 12 / 14.700 = 0,816 mA, dan pasangan itu membakar 12 × 12 / 14.700 = 9,796 mW

   Jumlahkan kedua baris tegangan dan Anda mendapatkan tegangan masukannya kembali, dan itulah pemeriksaan yang layak dilakukan setiap kali: 8,163 ditambah 3,837 adalah 12, tepat. Perhatikan juga resistor mana yang mendapat bagian tegangan lebih besar. R1 adalah hambatan yang lebih besar, jadi ia menjatuhkan tegangan yang lebih besar, dan keluaran yang diambil pada hambatan yang lebih kecil adalah angka yang lebih kecil. Menukar kedua hambatan adalah cara paling umum membuat perhitungan ini salah, dan hasilnya 8,163 V — jawaban yang tampak sepenuhnya wajar untuk pembagi yang skemanya menulis 3,8 V. Pada jala-jala rumah Indonesia yang 220 V / 50 Hz, pemeriksaan yang sama tetap berlaku, tetapi tegangan sebesar itu tidak boleh masuk ke pembagi sinyal seperti ini sama sekali.

2. Dua resistor yang sama besar: tepat separuh

   1. Masukan 5 V, kedua resistor 1 kΩ
   2. Hambatan yang sama membagi tegangan secara sama, jadi masing-masing mengambil separuhnya
   3. V_out = 5 × 1.000 / 2.000 = 2,5 V, dan R1 menjatuhkan 2,5 V yang sama
   4. Arusnya 5 / 2.000 = 2,5 mA dan pasangan itu membakar 5 × 5 / 2.000 = 12,5 mW

   Resistor yang sama besar adalah kasus ketika perbandingannya cukup jelas untuk memeriksa aritmetikanya tanpa kalkulator, dan itulah yang membuatnya menjadi langkah pertama yang baik pada soal pembagi mana pun: kalau jawaban Anda bukan separuh dari masukan, yang salah adalah rangkaiannya dan bukan penjumlahannya. Membagi dua tegangan dengan cara ini juga cara yang umum untuk membuat acuan setengah rel bagi penguat bertegangan tunggal, dan inilah kasus ketika perubahan kecil pada salah satu resistor menggeser keluaran paling banyak.

3. Menurunkan 12 V menjadi 8,25 V

   1. Masukan 12 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 22 kΩ
   2. R2 kini resistor yang lebih besar, jadi ia mengambil bagian yang lebih besar: 22.000 / 32.000
   3. V_out = 12 × 22.000 / 32.000 = 8,25 V
   4. R1 hanya menjatuhkan 3,75 V, arusnya turun ke 0,375 mA karena hambatan totalnya naik, dan pasangan itu membakar 4,5 mW

   R1 yang sama-sama 10 kΩ di atas kini menghasilkan 8,25 V dan bukan 3,837 V, karena resistor di bawahnya berubah. Pasangan inilah yang menjelaskan peran masing-masing resistor: R1 tidak berubah sama sekali, sementara keluarannya lebih dari dua kali lipat. Ia juga memperlihatkan tawar-menawar yang ditawarkan pembagi — hambatan totalnya naik dari 14,7 kΩ ke 32 kΩ, sehingga arus dan daya yang terbuang sama-sama turun lebih dari separuh, sementara perbandingannya menaikkan keluaran.

4. R2 nol: keluarannya terhubung ke arde

   1. Masukan 12 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 0 ohm
   2. Karena sisi arde dihubung-singkat, titik keluaran tersambung langsung ke arde
   3. V_out = 12 × 0 / 10.000 = 0 V, dan seluruh 12 V muncul pada R1
   4. Arusnya 12 / 10.000 = 1,2 mA dan R1 sendirian membakar 14,4 mW

   R2 bernilai nol diterima dan bukan ditolak, karena resistor nol ohm adalah kawat dan aritmetikanya menanganinya: titik keluaran terhubung ke arde, jadi keluarannya 0 V dan seluruh tegangan sumber duduk pada R1. Arusnya ada pada nilai tertinggi, karena hambatan totalnya kini hanya R1, dan inilah kasus terburuk bagi peringkat daya ketika Anda memilih komponen. Ia batas yang sah dan bukan kesalahan, sama seperti R1 bernilai nol adalah batas yang sah dan memberi keluaran sama dengan masukan; hanya keduanya bernilai nol sekaligus, yaitu hubungan singkat pada sumbernya, yang ditolak.

Persamaannya mengandaikan tidak ada apa pun yang tersambung ke titik keluaran, jadi angka di sini adalah nilai tanpa beban dan keluaran yang sebenarnya akan lebih rendah begitu ada beban yang menarik arus. Patokan praktisnya adalah menjaga hambatan beban sekurang-kurangnya sepuluh kali gabungan paralel kedua resistor pembagi — yang dalam praktik berarti hambatan rendah dan pembagi yang benar-benar membuang arus. Keluarannya juga tidak teregulasi: ia mengikuti setiap perubahan pada masukan, dan ia tidak punya kemampuan memasok arus tanpa turun. Satu batas yang tidak pernah boleh dilewati: pembagi resistor tidak boleh dipakai untuk menurunkan tegangan jala-jala rumah 220 V / 50 Hz ke tegangan rendah yang aman, dan juga tidak boleh dipakai untuk mengukurnya. Seluruh rangkaian tetap terhubung ke fasa, tidak ada isolasi galvanik antara sisi jala-jala dan sisi keluaran, dan seluruh arus yang mengalir melewatinya hanya berubah menjadi panas di kedua resistor — dengan 220 V pada pembagi 10 kΩ itu lebih dari 4 W yang harus dibuang dua komponen kecil. Untuk memantau tegangan jala-jala, pakai modul sensor tegangan yang di dalamnya sudah ada trafo atau optocoupler, atau trafo penurun tegangan; untuk memantau baterai 12 V pada sistem panel surya, pembagi resistor memang lazim dan aman, tetapi nilainya tetap harus dipilih dengan memperhitungkan arus yang dibuangnya terus-menerus.

Keluaran diukur pada resistor yang mana?

Yang berada di sisi arde, di halaman ini disebut R2. Keluarannya adalah tegangan di titik antara kedua resistor, diukur terhadap arde, dan itu tepat sama dengan tegangan pada resistor bawah. Kalau skema Anda memberi nomor sebaliknya, tukar kedua angkanya sebelum dimasukkan, atau bacalah keluarannya dari baris lain di panel hasil, yang melaporkan tegangan pada resistor sisi sumber sebagai baris tersendiri. Membalik keduanya adalah kesalahan paling umum pada pembagi resistor, dan hasilnya jawaban yang salah tetapi tampak wajar, bukan jawaban yang jelas keliru.

Apa persamaan pembagi tegangannya?

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2), dengan R2 adalah resistor menuju arde. Ia mengikuti hukum Ohm secara langsung: kedua resistor mengalirkan arus yang sama, jadi tegangan pada masing-masing sebanding dengan hambatannya, dan bagian yang jatuh pada R2 adalah hambatannya dibagi jumlah keduanya. Rumus yang sama yang dibaca sebagai perbandingan memberi bentuk rancangannya — untuk memperoleh pecahan f dari masukan, buatlah R2 sama dengan f / (1 − f) kali R1. Itulah cara 4,7 kΩ dan 10 kΩ dipilih untuk perbandingan sekitar sepertiga.

Mengapa keluaran yang saya ukur lebih rendah daripada hasil hitungan ini?

Karena ada sesuatu yang menarik arus dari titik keluaran, sementara rumusnya mengandaikan tidak ada. Apa pun yang tersambung di sana terpasang paralel dengan R2, menurunkan hambatan efektif ke arde dan menarik keluarannya turun; makin besar arus yang ditariknya, makin jauh keluarannya jatuh. Patokan yang lazim adalah hambatan beban harus sekurang-kurangnya sepuluh kali gabungan paralel kedua resistor pembagi, yang menjaga galatnya di bawah sekitar 10%. Kalau pembacaan Anda jauh lebih rendah daripada hasil hitungan, bebannya terlalu berat bagi pembagi itu, atau salah satu resistornya bukan nilai yang Anda sangka.

Bagaimana memilih nilai resistornya?

Ada dua keputusan, dan persamaannya hanya menetapkan satu di antaranya. Perbandingannya menetapkan keluaran dan diambil langsung dari rumusnya; hambatan totalnya menetapkan arus pembagi dan datang dari berapa besar arus yang sanggup Anda buang. Nilai yang lebih rendah memberi keluaran yang lebih kaku sehingga lebih sedikit terganggu beban, dengan ongkos arus yang terbakar terus-menerus; nilai yang lebih tinggi lebih hemat arus tetapi langsung turun begitu ada yang membacanya. Total antara 1 kΩ dan 100 kΩ mencakup sebagian besar pekerjaan tingkat sinyal, dan pembagi yang menyuapi masukan ADC biasanya boleh duduk di ujung yang tinggi.

Bisakah pembagi dipakai untuk memberi daya pada sesuatu?

Umumnya tidak, dan inilah batas yang paling penting. Pembagi adalah acuan, bukan catu daya: keluarannya langsung runtuh begitu bebannya menarik arus yang berarti, karena arus itu harus lewat R1 dan itu menaikkan jatuh tegangan di sana. Ia juga membuang daya terus-menerus, tersambung beban atau tidak. Untuk catu daya yang sebenarnya, pakailah regulator atau konverter. Satu kasus ketika pembagi memang benar-benar dipakai untuk menyuapi sesuatu adalah masukan berimpedansi tinggi seperti ADC atau komparator, ketika arus yang ditariknya dapat diabaikan.

Apakah perbandingan pembaginya bergantung pada tegangan masukan?

Tidak, dan itulah yang membuatnya berguna. Perbandingannya ditetapkan sepenuhnya oleh kedua hambatannya, jadi pasangan yang sama membagi sumber mana pun dalam proporsi yang sama: 10 kΩ dan 4,7 kΩ di halaman ini mengubah 12 V menjadi 3,837 V dan akan mengubah 5 V menjadi 1,599 V. Yang memang berubah bersama tegangan sumber adalah arus dan daya yang terdisipasi, dan keduanya naik bersamanya. Keluarannya memang mengikuti masukan kalau masukannya bergerak, dan itu bisa menjadi maksud rangkaiannya — mengukur tegangan yang terlalu besar bagi sebuah ADC — atau menjadi masalah, kalau masukannya tidak stabil.

• 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
• 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
• 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