diviseur de tension

Un diviseur de tension est un circuit composé de deux impédances ou plus en série à travers une source de tension. La sortie est prélevée à la jonction entre ces composants, produisant une tension qui est une fraction prévisible de l'entrée. La forme la plus courante utilise deux résistances, mais les condensateurs, les inductances ou leurs combinaisons fonctionnent tout aussi bien selon la fréquence et l'application.

Le calcul est simple. Dans un diviseur résistif avec des valeurs R1 et R2 en série, si la tension d'entrée est Vin et que vous mesurez la sortie aux bornes de R2 par rapport à la masse, alors Vout est égale à Vin multiplié par R2 divisé par (R1 plus R2). Une entrée de 10 V avec des résistances égales donne une sortie de 5 V. Le rapport est fixe, il ne dépend pas de la tension d'entrée, seulement des valeurs des composants. Cela rend les diviseurs de tension fiables pour générer des tensions de référence, atténuer des signaux ou créer des points de polarisation pour les circuits à transistors.

La limitation critique est l'impédance de charge. La formule suppose que presque aucun courant ne sort du point de prélèvement de la sortie. Si vous connectez une charge à faible impédance, elle tire du courant à travers R2, modifiant la tension effective. Les ingénieurs contournent ce problème en rendant les résistances du diviseur petites par rapport à la charge, ou en tamponnant la sortie avec un étage d'amplification à haute impédance. Les diviseurs capacitifs subissent des effets similaires et introduisent également une dépendance en fréquence; la réactance capacitive doit être connue à la fréquence de fonctionnement.

Utilisation pratique et modes de défaillance

Les diviseurs de tension apparaissent dans les circuits de conditionnement de capteurs, la mise à l'échelle de mesure et la protection d'entrée des convertisseurs analogique-numérique. Ils sont utilisés pour adapter les niveaux de signal entre des étages incompatibles et pour générer des tensions de polarisation pour les amplificateurs. Dans les chaînes de mesure, ils atténuent les signaux qui dépasseraient autrement les plages d'entrée; un diviseur 100:1 permet de mesurer des tensions dix fois plus grandes que ce que l'instrument peut accepter directement.

Les problèmes courants proviennent de la dérive thermique, car les valeurs des résistances changent avec la température et entraînent une dérive de la tension de sortie. Les applications de précision utilisent des résistances compensées en température ou des diviseurs à base de thermistances pour maintenir le rapport constant. Dans les diviseurs à haute impédance, les courants de fuite à travers les résistances elles-mêmes ou à travers la surface du circuit imprimé deviennent significatifs, en particulier dans les environnements humides ou à hautes tensions. Pour les signaux CA, la capacité dans le diviseur crée un déphasage et une atténuation dépendante de la fréquence, nécessitant une conception soignée du placement des composants et du blindage.