直列につないだ2つの抵抗
2つの抵抗R1とR2を直列にして電圧をかけると、その間の点の電圧(R2の両端、GND基準)は入力電圧の一定の割合になります。
Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2)
入力12 V、R1 = 10 kΩ、R2 = 4.7 kΩなら、12 × 4.7 ÷ 14.7 = 3.84 Vです。
目標電圧に合わせて抵抗を選ぶ
式を変形すると R2 = R1 × Vout ÷ (Vin − Vout) です。R1 = 10 kΩで5 Vの信号を3.3 Vにするには、R2 = 10 × 3.3 ÷ 1.7 = 19.4 kΩ。いちばん近い標準値は20 kΩで、3.33 Vになります。分圧回路の計算で両方の計算ができます。
注意点
- 負荷で結果が変わる。出力につないだものはR2と並列になり、電圧を下げます。マイコンのアナログ入力のような高インピーダンスの入力には向きますが、モーター、LEDテープ、基板などの電源には使えません。その場合はレギュレーターを使いましょう。
- 電流は常に流れる。分圧回路は常に Vin ÷ (R1 + R2) の電流を消費します。12 Vの例では0.82 mAです。抵抗を大きくすると無駄は減りますが、出力が負荷の影響を受けやすくなります。
- 抵抗の誤差。誤差5%の抵抗では出力が数%ずれることがあります。精度が必要なら1%の抵抗を使いましょう。
各抵抗の電流と電力はオームの法則の計算で求められます。