Любое радиотехническое устройство выполняет определенную последовательность преобразований входной информации, представленной в виде электрических сигналов, по заданному закону, который определяется необходимыми параметрами выходного сигнала.

Одним из видов преобразований сигнала является изменение его амплитуды. Обычно – это получение выходящего напряжения U_вых из большего по величине входящего напряжения U_вх.

Эта операция может быть выполнена делителями напряжения, построенными на резистивных элементах.

Входное напряжение подается на оба последовательно соединенных резистора. В соответствии с законом Ома ( = × ) входное напряжение делится между этими резисторами пропорционально их сопротивлению. Отсюда простая формула для расчёта выходного напряжения:

По тому же закону Ома можно вычислить напряжение U_вых , которое падает на резисторе R₂:

Из полученной формулы видно, что чем больше R₂ относительно R1, тем больше напряжение падает на нем.

Пример. Построим делитель напряжения на двух резисторах, один из которых имеет сопротивление 1 кОм, для понижения входного напряжения с 9 В до 3.3 В. Такие преобразования часто могут возникать при работе с устройствами на 3.3-вольтовой логике.

Подставив в формулу исходные данные, получим:

Откуда имеем, что резистор R₁ должен иметь сопротивление номиналом 1.727 кОм.

Примечание. Понятно, что в реальной жизни довольно сложно найти резистор с таким экзотическим номиналом сопротивления (если вообще возможно!). Поэтому разработчики часто используют резисторы наиболее близкие по сопротивлению, или получают нужное сопротивление путем комбинирования легче доступных элементов.

Проверим на практике истинность наших рассуждений. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте резисторы, источник питания и мультиметр. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь:

После запуска симуляции мы сможем убедиться в справедливости расчетов.

Применение делителя напряжения

В электронике есть много вариантов применения делителя напряжения. Рассмотрим некоторые из них.

Потенциометр

Потенциометр (переменный резистор) является наглядным примером регулируемого делителя напряжения. Это делитель из двух резисторов в одном корпусе. Потенциометры обычно имеют три вывода (1, 2, 3) и вал, вращение которого и изменяет сопротивление.

Сопротивление между выводами 1 и 3 имеет некоторое постоянное значение, указанное на корпусе потенциометра (например 10 кОм). Вывод 2 потенциометра соединен с контактом (движком), который может перемещаться между выводами 1 и 3.

При перемещении движка в сторону вывода 1 сопротивление между ним (2) и выводом 1 уменьшается, а сопротивление между ним (2) и выводом 3 увеличивается.

Пример. Создадим устройство, способное управлять яркостью светодиода. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте макетную плату, резистор, светодиод, потенциометр и  источник питания. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь:

Запустив симуляцию, прокрутите с помощью мышки потенциометр и вы увидите, как меняется яркость светодиода.

Резистивные датчики

Много датчиков, применяемых в различных устройствах, представляют собой резистивные устройства. Они состоят из резисторов, сопротивление которых зависит от внешних условий (температура, освещенность, давление и т.д.).

Фоторезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого меняется в зависимости от освещения его чувствительной поверхности. Чем больше света падает на  фоторезистор, тем меньше у него сопротивление и соответственно больший ток он пропускает.

Пример. Создадим устройство, способное управлять яркостью светодиода в зависимости от количества света, падающего на фоторезистор. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте макетную плату, резистор, светодиод, фоторезистор и источник питания. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь:

• Запустив симуляцию, передвигайте с помощью мышки бегунок яркости (предварительно выделите фоторезистор) и вы увидите, как меняется яркость светодиода.

Задания:

Задание 3. Постройте делитель напряжения, понижающий входное напряжение 7.2В до 5В.

Задание 4***.
Задание не является обязательным к выполнению, но упорство приветствуется!

В рассмотренном примере с фоторезистором мы управляли яркостью светодиода следующим образом: чем больше света падает на фоторезистор, тем ярче светится светодиод. Решите обратную задачу: чем меньше света падает на фоторезистор, тем ярче светиться светодиод.

Предоставьте общий доступ к своему виртуальному устройству и отправьте ссылку на решение с помощью формы.