分壓電路計算器｜公式與負載影響詳解

透過這個互動工具，可立即體驗分壓電路計算。調整輸入電壓 Vin、上方電阻 R1 與下方電阻 R2，輸出電壓 Vout、分壓比、電流及電路圖會即時更新。

也能接入負載電阻 RL，瞭解為何公式算得 2.5 V，實際連接電路後電壓卻會下降。若只需要計算結果，請在下方工具輸入數值。

分壓電路計算器

初始值為 Vin = 5 V、R1 = 10 kΩ、R2 = 10 kΩ。無負載時 Vout = 2.5 V。啟用負載電阻 RL 後，即可計算負載造成的電壓下降。

計算器使用方法

1. 設定輸入電壓 Vin。
2. 以 kΩ 為單位設定上方電阻 R1與下方電阻 R2。
3. 觀察 Vout、分壓比、電流及電路圖的變化。
4. 若要模擬實際連接的電路，請啟用負載電阻 RL。

可使用預設值快速查看二分之一分壓、5 V 轉約 3.3 V 或 1.8 V，以及負載的影響。

分壓公式與計算方法

將 R1 與 R2 串聯後接在 Vin 兩端，從兩電阻的接點取得 Vout。未接負載時，輸出電壓為：

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

串聯電路中的電流為 I = Vin / (R1 + R2)。Vout 是 R2 兩端的電壓，依歐姆定律有 Vout = I × R2，由此得到上述分壓公式。

R1 與 R2 相等時

當 R1 = R2 時，Vout 為 Vin 的一半。例如 Vin = 5 V、R1 = R2 = 10 kΩ 時，Vout = 2.5 V。這以輸出端幾乎不取電流的無負載條件為前提。

為何接入負載後 Vout 會下降

後級電路接至 Vout 後，其輸入電阻 RL 與 R2 並聯。下方等效電阻 Req 為：

Req = R2 ∥ RL = (R2 × RL) / (R2 + RL)

有負載時，Vout = Vin × Req / (R1 + Req)。由於 Req 小於原本的 R2，Vout 會低於無負載時的數值。

例如 Vin = 5 V，且 R1 = R2 = RL = 10 kΩ，則 Req = 5 kΩ，Vout 約為 1.67 V，而非 2.5 V。可利用「查看負載影響」預設值驗證。

什麼是戴維寧電阻 Rth？

將電源設為 0 V，從 Vout 向電路內看，輸出電阻為 Rth = R1 ∥ R2。若 Rth 相對於 RL 不夠小，就不能忽略負載效應。本工具也會顯示 Rth。

計算範例：以 5 V 取得約 3.3 V 與 1.8 V

範例：5 V 分壓至約 3.3 V

當 R1 = 5.1 kΩ、R2 = 10 kΩ 時，Vout 約為 3.31 V。實際數值會受到電阻容差與後級輸入電阻影響，因此應確認允許的電壓範圍。

範例：5 V 分壓至約 1.8 V

當 R1 = 18 kΩ、R2 = 10 kΩ 時，Vout 約為 1.79 V。若需要精確的 1.8 V，選擇標準電阻值時還應考慮容差。

常見問題

R1 與 R2 相等時，Vout 一定是 Vin 的一半嗎？

只有無負載或負載電阻夠大時才接近一半。較小的 RL 會降低 R2 的並聯等效電阻，使 Vout 低於 Vin 的一半。

分壓電路能產生高於 Vin 的電壓嗎？

不能。被動電阻分壓電路的輸出只會介於 0 V 與 Vin 之間。如需升壓，應使用升壓轉換器等電路。

電阻值越大就越省電嗎？

較大的電阻會降低持續電流，但也會提高輸出電阻，使負載、漏電流、雜訊和 ADC 擷取時間的影響增加。除了阻值比，也應依後級電路決定實際阻值。

為何計算值與實測值不同？

常見原因包括電阻容差、儀表或 ADC 的輸入電阻、輸入漏電流、佈線電阻、電源波動及溫度變化。連接測量儀表本身也可能形成負載。

總結

• 無負載時，公式為 Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)。
• 接入 RL 後，以 R2 ∥ RL 取代 R2，Vout 會下降。
• 用於 ADC 輸入時，除分壓比外，也要檢查 Rth 與擷取時間。
• 不要將電阻分壓電路當成驅動變動負載的電源。

在上方計算器調整 R1、R2 與 RL，可直觀看到它們對 Vout 的影響。設計實際電路時，也請查閱元件與後級裝置的資料表。

免責聲明

本文及計算器以理想直流條件為基礎，僅供學習與粗略估算。電阻容差、溫度特性、寄生參數、電源波動、輸入漏電流、暫態現象及元件額定值等因素並未完整納入。若用於產品、設備或涉及安全的電路，請查閱相關資料表，充分驗證並落實安全設計。對於使用本文或工具所造成的損失，本站不承擔責任。