Divisor de voltaje: guía para la regulación de voltaje en circuitos electrónicos

La fórmula del divisor de voltaje es una herramienta versátil y fácil de usar que le permite calcular el voltaje de salida de un circuito divisor de voltaje, un componente común en los sistemas de regulación de voltaje. Ya sea que esté diseñando circuitos simples o trabajando con sistemas electrónicos más complejos, esta fórmula es una herramienta esencial en su kit de herramientas electrónicas.

Continúe leyendo para explorar qué es la fórmula del divisor de voltaje, cómo funciona y cómo se aplica a diferentes configuraciones de circuito. También aprenderá a utilizar esta fórmula para determinar con precisión la porción de voltaje de entrada necesaria en sus circuitos.

¿Qué es un divisor de voltaje?

Un divisor de voltaje es un circuito básico diseñado para reducir el voltaje. Distribuye el voltaje de entrada entre los componentes del circuito, generalmente resistencias, de manera controlada. El ejemplo más sencillo de divisor de voltaje involucra dos resistencias conectadas en serie, donde el voltaje de entrada se aplica a través del par y el voltaje de salida se toma de la unión entre ellos.

Esta configuración de circuito se usa a menudo para crear niveles de voltaje específicos a partir de una única fuente de voltaje y al mismo tiempo garantizar una corriente constante a través de cada componente del circuito en serie.

La fórmula del divisor de voltaje y sus aplicaciones

La fórmula del divisor de voltaje se utiliza para calcular el voltaje de salida que resulta de aplicar un voltaje de entrada a través de dos resistencias conectadas en serie. Esta fórmula se basa en la Ley de Ohm (V=IR), que establece que la corriente a través de las resistencias es la misma porque comparten la misma ruta de corriente.

Para calcular la caída de voltaje en la segunda resistencia, puede utilizar la siguiente fórmula:

$V_{salida} = V_{entrada} \times \frac{R2}{R1 + R2}$

​

Lugar:

• Vin:El voltaje de entrada aplicado a través de las resistencias en serie.
• R1 y R2:Las resistencias de las dos resistencias.
• Vout: El voltaje de salida medido en R2.

Esta fórmula también se puede extender a circuitos con más de dos resistencias en serie. Al utilizar la fórmula del divisor de voltaje repetidamente para cada resistencia, puede determinar la caída de voltaje en cada componente.

Según la ley de Ohm, cuanto mayor es la resistencia, mayor es la caída de voltaje a través de ella. Por el contrario, las resistencias con valores de resistencia más bajos tendrán caídas de voltaje más pequeñas.

Para utilizar la fórmula del divisor de voltaje de manera efectiva, ingrese su Vin​ y los valores de resistencia en una calculadora o una herramienta de simulación de circuitos. El voltaje de salida se calculará automáticamente y se mostrará en voltios.

Profundizando en la regla del divisor de voltaje

La regla del divisor de tensión es un principio fundamental en el análisis de circuitos que dicta cómo se distribuye proporcionalmente una tensión de entrada entre los componentes conectados en serie. Esta regla es especialmente pertinente en circuitos de CC, donde la relación entre tensión, corriente y resistencia sigue la Ley de Ohm de manera sencilla. Según la regla del divisor de tensión, la caída de tensión en cada resistencia de un circuito en serie es directamente proporcional a su resistencia en relación con la resistencia total del circuito.

En los circuitos de CA, la aplicación de la regla del divisor de tensión se vuelve más compleja debido a la presencia de componentes reactivos, como condensadores e inductores. Estos componentes introducen impedancia, que depende de la frecuencia y consta tanto de resistencia (parte real) como de reactancia (parte imaginaria). La impedancia de los condensadores e inductores varía con la frecuencia de la señal de CA, lo que da como resultado cambios de fase entre el voltaje y la corriente. Por lo tanto, al analizar circuitos de CA, la regla del divisor de tensión debe tener en cuenta estos cambios de fase y la naturaleza dependiente de la frecuencia de la impedancia, lo que hace que el cálculo de las caídas de tensión sea más complejo.

La escalera de voltaje

Una escalera de voltaje es un circuito que consta de varias resistencias conectadas en serie, con un voltaje aplicado a través de toda la red. En tal circuito, la caída de voltaje a través de cada resistencia está determinada por su valor en relación con la resistencia total de la escalera. La corriente sigue siendo la misma en todo el circuito, pero la caída de voltaje aumenta a medida que se baja por la escalera.

Para calcular el voltaje en cualquier punto de la escalera, se divide el voltaje total por la resistencia total y se multiplica por la resistencia del segmento de interés.

Voltaje de entrada y caída de voltaje

La caída de voltaje a través de una resistencia en un circuito divisor de voltaje determina tanto el voltaje de salida como la división del voltaje en todo el circuito. En un divisor de voltaje simple de dos resistencias, el voltaje de entrada se aplica a través de la combinación en serie de resistencias y el voltaje de salida se toma a través de la segunda resistencia.

Al aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff y la ley de Ohm, puede determinar la caída de voltaje en cada resistencia del circuito, que depende de la corriente que fluye a través de ellas y del voltaje de suministro total.

Aplicaciones prácticas de los divisores de voltaje

Los divisores de voltaje se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:

• Potenciómetros: Un potenciómetro es una resistencia variable que actúa como divisor de tensión ajustable. Permite un control preciso de los niveles de tensión, que se utiliza habitualmente en dispositivos como controles de volumen y circuitos de sintonización.

• Medición de alto voltaje: La medición directa de altos voltajes puede ser peligrosa y perjudicial para los equipos. Un divisor de voltaje puede reducir de manera segura los altos voltajes a niveles más seguros para la medición al reducir el voltaje a un rango seguro.

• Determinación de resistencias desconocidas: Si tiene una fuente de voltaje y una resistencia conocida, puede determinar una resistencia desconocida configurando un circuito divisor de voltaje simple. Mida el voltaje a través de la resistencia conocida y use la fórmula del divisor de voltaje para calcular la resistencia desconocida.

Ventajas y desventajas de los divisores de voltaje

Los divisores de voltaje son útiles, pero tienen algunas limitaciones:

• Sensibilidad a la temperatura: La resistencia de la mayoría de los materiales varía con la temperatura. Si bien esto puede complicar la medición de voltaje, el uso de resistencias hechas del mismo material en un divisor de voltaje puede ayudar a mitigar este efecto, ya que ambas resistencias cambiarán la resistencia de manera similar con la temperatura.

• Pérdida de potencia: En aplicaciones de alta potencia, las resistencias en un divisor de voltaje disipan energía en forma de calor, lo que puede generar ineficiencia y posibles problemas térmicos.

A pesar de estos inconvenientes, los divisores de voltaje siguen siendo una solución práctica para crear múltiples niveles de voltaje a partir de una única fuente en una amplia variedad de circuitos.

Conclusión

Comprender cómo funcionan los divisores de voltaje y cómo aplicar la fórmula del divisor de voltaje es esencial para cualquier persona involucrada en la electrónica. Ya sea que esté trabajando en circuitos simples o sistemas complejos, los principios de la división de voltaje lo ayudan a administrar y controlar los niveles de voltaje de manera efectiva.

Al dominar este concepto fundamental, podrá diseñar circuitos más eficientes, solucionar problemas de manera más efectiva y lograr mejores resultados en sus proyectos electrónicos.

Preguntas Frecuentes

1. ¿Cuáles son los componentes principales que se pueden utilizar en un circuito divisor de voltaje?

Los divisores de voltaje se pueden crear utilizando resistencias, condensadores o inductores. Si bien las resistencias son las más comunes, los condensadores e inductores se utilizan en circuitos de CA donde sus propiedades reactivas pueden influir en la división del voltaje en función de la frecuencia.

2. ¿Cómo cambia la fórmula del divisor de tensión cuando se utilizan condensadores o inductores en lugar de resistencias?

La fórmula del divisor de voltaje sigue siendo conceptualmente similar, pero en circuitos con condensadores o inductores, es necesario tener en cuenta su reactancia, que depende de la frecuencia del suministro de CA. Esto agrega complejidad y requiere que usted calcule la impedancia, que incluye tanto la resistencia como la reactancia.

3. ¿Se puede utilizar un divisor de voltaje para suministros de voltaje tanto positivos como negativos?

Sí, los divisores de voltaje se pueden diseñar para suministros de voltaje tanto positivos como negativos. Al ajustar la configuración, como por ejemplo usando suministros duales (p. ej., ±5 V o ±12 V), un divisor de voltaje puede producir voltajes de salida tanto positivos como negativos en relación con una tierra común.

4. ¿Cuál es una aplicación práctica de un divisor de voltaje capacitivo?

Los divisores de voltaje capacitivos se utilizan a menudo para reducir voltajes de CA altos a niveles más bajos y más seguros para medición o protección. También se encuentran comúnmente en dispositivos de visualización y tecnologías de pantalla táctil donde es necesario un control preciso del voltaje.

5. ¿Cómo se puede utilizar un divisor de voltaje con sensores?

Un divisor de voltaje puede incorporar sensores como resistencias dependientes de la luz (LDR) o termistores. A medida que la resistencia del sensor cambia con las condiciones ambientales (como la luz o la temperatura), el voltaje de salida del divisor también cambia proporcionalmente, lo que lo hace útil para el procesamiento de señales analógicas.