Schaltplan
Ausgangsspannung (Vout)
5.000 V
Stromstärke
5.000 mA
Gesamtwiderstand
2.000 kΩ
Gesamtleistung
50.000 mW
Was ist ein Spannungsteiler?
Ein Spannungsteiler ist eine einfache, aber grundlegende elektronische Schaltung, die eine hohe Spannung in eine niedrigere umwandelt. Mit nur zwei in Reihe geschalteten Widerständen liefert er eine Ausgangsspannung, die einen Bruchteil der Eingangsspannung darstellt. Diese Schaltung ist einer der wichtigsten Bausteine der Elektronik, um Referenzspannungen zu erzeugen, Sensoren auszulesen und vieles mehr.
Die Formel
Die Ausgangsspannung (Vout) eines unbelasteten Spannungsteilers wird durch diese Formel bestimmt:
Vout = Vin * ( R2 / (R1 + R2) )Funktionsweise
Das Prinzip basiert auf dem Ohmschen Gesetz. Die beiden Widerstände R1 und R2 sind in Reihe an eine Eingangsspannungsquelle (Vin) angeschlossen. Da sie in Reihe liegen, fließt durch beide der gleiche Strom.
- Der Gesamtwiderstand der Schaltung ist
R1 + R2. - Der fließende Strom (I) berechnet sich zu
I = Vin / (R1 + R2). - Der Spannungsabfall über R2 ist
Vout = I * R2. - Durch Einsetzen des Stroms erhält man die Hauptformel des Spannungsteilers.
Der Belastungseffekt
Wenn Sie eine Last (dargestellt durch den Lastwiderstand RL) an den Ausgang des Spannungsteilers anschließen, ändert sich das Verhalten der Schaltung. Der Lastwiderstand liegt parallel zu R2.
Diese Kombination erzeugt einen neuen Ersatzwiderstand für den unteren Teil des Teilers. Die Formel lautet dann:
Vout = Vin * ( R_eq / (R1 + R_eq) )wobei R_eq = (R2 * RL) / (R2 + RL)
Normalerweise sinkt Vout unter Last. Damit der Teiler effektiv bleibt, sollte der Lastwiderstand (RL) deutlich größer (mindestens Faktor 10) als R2 sein.
Häufige Anwendungen
- Sensoren auslesen: Viele Sensoren, wie Fotowiderstände (LDRs) oder Thermistoren, sind variable Widerstände. Ein Spannungsteiler wandelt deren Widerstandsänderung in eine Spannungsänderung um, die ein Mikrocontroller (ADC) lesen kann.
- Pegelanpassung: Sicheres Verbinden eines Hochspannungssignals (z. B. 5V) mit einem Niederspannungseingang (z. B. 3,3V), indem die Spannung herunterskaliert wird.
- Referenzspannungen: Erzeugung einer stabilen, bekannten Spannung für Komponenten wie Operationsverstärker oder Analog-Digital-Wandler (ADCs).
