分圧回路と合成抵抗

勉強しててわかりやすい解説が見つけられなかったので書いておきます。

Voltage-divider-voltage-drop

負荷を直列に繋ぐと、抵抗値の比によって分圧ができる。

分圧回路の出力に並列に負荷を繋ぐと、合成抵抗値が増すため出力電圧は低下する。

並列の負荷の合成抵抗は、2つのとき 積/和。図で言うと (R2*R3)/(R2+R3).
R2を固定して、R3を増やして行った時の合成抵抗値をグラフにすると、こんな形をしている。

Screen Shot 2016-02-11 at 02.41.50

つまり、R3が増えるにつれて、合成抵抗値はR2に漸近する。R3が十分大きければ、分圧回路の出力は、R1とR2の比によって決まると見なせる。Vout ≒ Vcc * R2/(R1+R2)

voltage-divider-current

このとき、電流は図のようになり、当然ながらR3が大きいほどR3に流れる電流は小さくなる。

トランジスタのバイアスで使うときは、例えばエミッタ設置電流帰還バイアスなら、ベース電流 (= Ic/hfe)が確保できるように考えたりする。小さいときは気にしなくてOK。

マイコンへの入力の場合は、入力端子の抵抗値(つまりR3)が高く、もともと電流はほとんど流れない。だから普通は合成抵抗値はあんまり気にしなくて良い。

例えば5Vから3.3Vを作る場合、1kΩ:2kΩと、10kΩ:20kΩでは、後者の方が省電力。入力端子の抵抗値を鑑みて適切な値を選ぶ。


図の作成にはLTSpiceとGraph.tkを使いました。

『これだけ!電子回路』は基本の基本がわかりやすく書いてあっていい本でした。

そろそろ高エネルギー空間に行こう