¿Cómo elegir el valor de la resistencia en el divisor de voltaje?

Entiendo que el voltaje de salida está determinado por la relación entre los dos valores de resistencia, y que si ambas resistencias son iguales, el voltaje de salida será exactamente el mismo para todos; Pero, ¿cuál es la base para elegir los valores de resistencia? Hay que considerar la corriente de salida para elegir el valor de resistencia.

El punto principal es actual.

Echa un vistazo a este circuito. Pase el puntero del mouse sobre el símbolo de tierra y verá que la corriente es de 25 mA. Ahora echa un vistazo a este circuito y verá que la corriente de salida es .$2.5 \mbox{ } \mu A$

Ahora veamos cómo se comportan los circuitos bajo carga. Aquí está el primer circuito con carga. Como puede ver, hay una corriente de 2.38 mA que atraviesa la resistencia de carga a la derecha y el voltaje ya no es el esperado de 2.5 V sino 2.38 V (porque las dos resistencias inferiores están en paralelo). Si echamos un vistazo al segundo circuito aquí, veremos que ahora la resistencia superior cae alrededor de 5 V completos mientras que las dos resistencias inferiores tienen un voltaje de 4.99 mV. Esto se debe a que la relación de resistencia se ha cambiado aquí. Dado que las dos resistencias inferiores están en paralelo ahora, y tenemos una resistencia con una resistencia significativamente mayor que la otra, su resistencia combinada es insignificante en comparación con la resistencia de la resistencia inferior derecha (puede verificar eso usando fórmulas de resistencia paralela). Entonces, ahora la salida de voltaje es significativamente diferente de los 2.5 V que obtenemos en caso de condición sin carga.

Ahora echemos un vistazo a la situación opuesta: dos resistencias pequeñas en el divisor de voltaje y una grande como carga aquí . Nuevamente, la resistencia combinada de las dos resistencias inferiores es menor que la resistencia de la resistencia más pequeña de las dos. En este caso, sin embargo, esto no tiene un gran impacto en el voltaje visto por la carga. Todavía tiene el voltaje de 2.5 V y todo está bien hasta ahora.

Entonces, el punto es que al determinar la resistencia de las resistencias, debemos tener en cuenta la resistencia de entrada de la carga y las dos resistencias divisorias de voltaje deben ser lo más pequeñas posible.

Por otro lado, comparemos la corriente que pasa por el divisor en el circuito con resistencias grandes en el divisor y el circuito con resistencias pequeñas en el divisor . Como puede ver, las resistencias grandes tienen una corriente de solo que las atraviesa y las resistencias pequeñas tienen una corriente de 25 mA. El punto aquí es que la corriente es desperdiciada por el divisor de voltaje y si esto fuera, por ejemplo, parte de un dispositivo que funciona con batería, tendría un impacto negativo en la vida útil de la batería. Por lo tanto, las resistencias deben ser lo más grandes posible para reducir la corriente desperdiciada.$2.5 \mbox{ }\mu A$

Esto nos da dos requisitos opuestos de tener resistencias lo más pequeñas posible para obtener una mejor regulación de voltaje en la salida y resistencias tan grandes como sea posible para obtener la corriente desperdiciada más pequeña posible. Entonces, para obtener el valor correcto, deberíamos ver qué voltaje necesitamos en la carga, cuán preciso debe ser y obtener la resistencia de entrada de la carga y, en función de eso, calcular el tamaño de las resistencias que necesitamos para tener una carga aceptable voltaje. Luego necesitamos experimentar con valores de resistencia de divisor de voltaje más altos y ver cómo el voltaje se verá afectado por ellos y encontrar el punto donde no podemos tener una mayor variación de voltaje dependiendo de la resistencia de entrada. En ese punto, nosotros (en general) tenemos una buena selección de resistencias divisorias de voltaje.

Otro punto que debe considerarse es la potencia de las resistencias. Esto favorece a las resistencias con mayor resistencia porque las resistencias con menor resistencia disiparán más potencia y se calentarán más. Eso significa que deberán ser más grandes (y generalmente más caros) que las resistencias con mayor resistencia.

$100 \mbox{ } k \Omega$$10 \mbox{ } k \Omega$$1 \mbox{ } k \Omega$

Un divisor de voltaje por sí solo es inútil. El divisor necesita alimentar su salida en algo. A veces ese algo es un ajuste de polarización en un circuito de amplificador operacional, o, a veces, el voltaje de retroalimentación en un regulador de voltaje. Hay miles de cosas que un divisor podría estar alimentando.

Cualquier cosa que el divisor esté alimentando, tomará corriente. A veces se llama la "corriente de entrada". Otras veces no se especifica o se conoce realmente. Algunas veces la corriente fluye "fuera" del divisor, y otras veces fluye "hacia" el divisor. Esta corriente puede estropear la precisión del divisor porque la corriente fluirá a través de una resistencia más que la otra. Cuanta más corriente de entrada haya, mayor será la precisión del divisor.

Aquí hay una regla general muy aproximada: la corriente que fluye a través de las dos resistencias (suponiendo que no haya corriente de entrada) debe ser de 10 a 1000 veces más que la corriente de entrada. Mientras más corriente fluya a través de estas resistencias, menos afectará la corriente de entrada.

Entonces, cada vez que tiene un divisor, está tratando de equilibrar la precisión con el consumo de energía. Una corriente más alta (resistencias de menor valor) le dará una mayor precisión a costa de un mayor consumo de energía.

En muchos casos, encontrará que la corriente de entrada es tan alta que un divisor de voltaje por sí solo no funcionará. Para esos circuitos, puede usar un divisor que alimente un amplificador operacional configurado como un "buffer de ganancia unitaria". De esa forma, las resistencias pueden tener valores bastante altos y no verse afectadas por la corriente de entrada del resto del circuito.

AndrejaKo y David han dado buenas respuestas, por lo que no hay necesidad de repetirlas aquí.

David menciona la unidad de ganancia de amortiguación.

$\Omega$$\mu$$\Omega$

Un opamp de entrada FET tiene una corriente de polarización de entrada mucho más baja, a menudo en el orden de pA .

Si el divisor está destinado a proporcionar una fracción del voltaje de la señal a una entrada ADC, entonces hay otra preocupación en el diseño: en los convertidores SAR, para una frecuencia de muestreo fija, hay una impedancia externa máxima permitida conectada en la entrada ADC; para cargar el condensador de muestra con el voltaje adecuado antes de la siguiente muestra. De lo contrario, la medida es inútil. En este caso, la impedancia (resistencia) está formada por el paralelo de dos resistencias divisorias (Thevenin).

Debe tener en cuenta la ley de Ohm, E = IR y la disipación de potencia por una resistencia es V ^ 2 / R. Por lo tanto, su resistencia para la ley de Ohmios será la resistencia superior (R1), y la combinación de resistencias se utilizará en el cálculo de la disipación de potencia. Puede hacer sus cálculos para R1 en función de esto. Luego puede calcular R2, por los voltajes de entrada y salida, y su valor R1 elegido. Yo personalmente uso esta calculadora en línea para hacerme la vida más fácil.