分压计算器分享:Vout = Vin·R2/(R1+R2) 之外的三道坎
工具地址:https://www.dd-cat.cn/tools/voltage-divider
分压大概是每个硬件工程师入行学的第一个电路:两个电阻串联,Vout = Vin × R2/(R1+R2),小学算术。但真到了画原理图、下 BOM 的时候,这个公式只回答了三分之一的问题。剩下三分之二是:这个阻值买得到吗?电阻会烫吗?后级加载了怎么办?
给 dd-cat.cn 做在线工具的时候,分压计算器(电阻一族五个里的第一个)是顺手就该有的东西。不过它不只是替你按计算器——上面这几件公式之外的事,我们把它做进了默认流程。借这篇文章拆开讲讲。
第一道坎:算出来的阻值,货架上没有
手算 5V 分出 0.5V,最顺手的答案是 R1 = 9k、R2 = 1k。可惜 E24 序列里没有 9k——9.1k 有,8.2k 也有,9k 没有。标称阻值不是连续的:IEC 60063 把每个十倍程切成 12 格(E12)、24 格(E24)或者 96 格(E96),现实中的电阻只能从这些格子里挑。
很多计算器不管这一步,给你一个 9k 就完了。这个工具的做法是:输入原值之后,先按你选的序列就近圆整到标称值,再用圆整后的阻值去算。默认例子里 R1 从 9k 圆到 9.1k,输出从 500mV 变成 495mV,结果区专门给一行「圆整偏差 −0.99%」。
−0.99% 是什么概念?放到 3.3V 供电的十二位 ADC 上,4.95mV 差不多是 6 个码。做电池电量指示无所谓,做校准基准就得掂量掂量——这时候把序列切到 E96,9.09k 就在表里等着。
序列下拉从 E3 一路给到 E192,对应从 ±20% 到 ±0.5% 的精度档;想先看理想值就选「不取整」。
第二道坎:分压支路在偷电
分压网络是一条从电源到地的常通路,电流 I = Vin/(R1+R2),一分不停。工具把这颗电流和每颗电阻各自的功耗都列在结果里(默认例子:495µA,R1 约 2.2mW、R2 约 0.25mW)。
信号链里的分压是毫瓦级,0402 都扛得住,谈不上烫。真正要防的是电池场合:3.7V 锂电上挂 100k + 100k 采电池电压,电流 18.5µA 看着不多,一年就是 162mAh——一节 CR2032 的标称容量也就 220mAh。所以低功耗设计里总阻值尽量往大取。
但总阻值又不能无限大,这就是第三道坎。
第三道坎:公式算的是空载
输出端不是悬空的。后级输入阻抗会和 R2 并联,等效阻值变小,Vout 就往下掉。工程上的粗口诀是后级输入阻抗 ≥ 10×R2,把加载误差压进 10% 以内;讲究点就把后级阻抗跟 R2 并起来重算一遍。工具结果区的 Vout 明确标了「空载值」,就是提醒这一层。
ADC 采样口还多一层:输入不是纯高阻,采样保持电容要在采样窗内充满,R1+R2 太大就充不满。几十 kΩ 是常见的折中——这个经验值直接写在了工具的备注里。
顺手的防呆
Vout 比 Vin 还大?多半是 R1/R2 写反了,页面直接提醒;
阻值超出 100Ω~1MΩ 的标称表范围,按端点值圆整,并告诉你一声。
输入变一下,右边示意图上的阻值、电压标注跟着变,接线关系不用自己脑补。
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计算走 GET 参数,算完的 URL 自带全部输入。把
https://www.dd-cat.cn/tools/voltage-divider?vin=12&r1=30000&r2=10000&series=E24
发给同事,他打开就是你这套 12V→3V 的参数和完整结果,不用截图对数值。页面是服务端直出的,浏览器禁了 JS 也照样出完整结果。
它不做什么
单级、空载、稳态——超出这三条(带载精算、温漂、瞬态)它就不管了,那是仿真器的活。它解决的问题只有一个:在你下单买电阻之前,把「算出来」和「买得到」之间那点事对清楚。
站里电阻一族还有串并联等效、色环识别、RC 截止频率、LC 谐振四个,思路一样:公式很简单,但把工程里那几步「接下来」做进默认流程。欢迎来试。
