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分圧計算ツール

ステップ 1 / 3 V out（V）
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抵抗分圧器は、電圧を下げる最も簡単な方法です。2つの抵抗を直列に接続し、その間から出力を取り出します。ADC入力、ポテンショメータのワイパー、5Vから3.3Vへのレベル変換、基準電圧ノードなど、ほぼあらゆる場所で使われています。入力電圧Vinと2つの抵抗値R1、R2を入力すると、この計算ツールは出力電圧Vout、分圧器を流れる電流、そして2つの抵抗が消費する合計電力を返します。

この計算ツールの使い方

  1. 1

    入力電圧を入力する

    Vinをボルトで入力します（例：12 V）。

  2. 2

    R1とR2をオームで入力する

    R1が上側、R2が下側の抵抗で、その間から出力を取り出します。汎用途にはそれぞれ10 kΩが手頃な出発点です。

  3. 3

    出力電圧を読み取る

    Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) が入力に応じて更新されます。

  4. 4

    電流と電力を確認する

    このツールは分圧器を流れる電流と、2つの抵抗が消費する合計電力も表示するので、電力の予算内に収められます。

この計算ツールが使う数式

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

直列に接続した2つの抵抗を流れる電流：

I = Vin / (R1 + R2)

分圧器が消費する合計電力（2つの抵抗の合算）：

P = Vin × I = Vin² / (R1 + R2)

内訳が必要な場合、各抵抗は P_R1 = I² × R1 と P_R2 = I² × R2 を消費し、2つの合計は常にツールが表示する合計電力 P になります。

例：デフォルトの12V分圧器

Vin = 12 V、R1 = R2 = 10 kΩ の場合：

Vout = 12 × 10000 / (10000 + 10000) = 6 V
I    = 12 / 20000                    = 0.6 mA
P    = 12 × 0.0006                   = 7.2 mW

等しい2つの抵抗は常に電圧を半分にします。この例では、この組み合わせが消費する電力はわずか7.2 mWで、問題ありません。

目標の出力電圧に合わせてR2を決める

このツールはVoutを計算しますが、同じ式を手で変形すれば、目標の出力に合わせて抵抗を選べます。ADC向けにR1 = 10 kΩで12Vを3.3Vまで下げる場合：

R2 = R1 × Vout / (Vin - Vout)
   = 10000 × 3.3 / (12 - 3.3)
   = 3793 Ω

最も近い標準E24値は 3.9 kΩ です。これを計算ツールに戻して入力すると、Vout = 12 × 3900 / 13900 = 3.37 V となり、少し余裕のある3.3V ADCには十分な近さです。

負荷の落とし穴

分圧器は、次段が電流をまったく引かないことを前提とします。出力に抵抗R_loadの実負荷が接続されると、実効的な下側抵抗はR2 || R_loadになり、Voutが下がります。2つの目安：

  • R_loadをR2の少なくとも10倍にする と、誤差を約10%未満に抑えられます。
  • さらに良い方法：分圧器の後にオペアンプの電圧フォロワを置く。 ほとんど電流を引かず、低インピーダンスの出力を提供します。

公差の積み重なり

E24抵抗の公差は通常±5%です。最悪の場合、R1とR2の公差が合わさってVoutで約±10%になります。高精度の基準には、±1%のE96抵抗、または専用のツェナー/電圧リファレンスICを使ってください。

よくある質問

バッテリー駆動の設計では、省電力のため分圧器の合計電流を10～100 µA（つまりR1 + R2を100 kΩ～1 MΩ）に狙います。電流よりも負荷やノイズが重要な場合は、抵抗あたり1～10 kΩを使います。

はい。外側の2端子をVinとグランドに接続し、Voutをワイパーから取り出します。式は同じですが、R1 + R2はワイパーの位置に関わらず常にポテンショメータの全抵抗値に等しくなります。

多くの場合、分圧器のインピーダンスがADCのサンプルホールドコンデンサに対して高すぎます。ソースインピーダンスをADCのデータシートが指定する値以下（小型マイコンでは10 kΩ未満が多い）に保つか、ADC入力とグランドの間に10～100 nFのコンデンサを追加してください。

いいえ。入力電圧と抵抗値は結果の計算だけに使われ、保存もログ記録もされません。

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