Spannungsteiler-Rechner — Drei Werte eingeben, vierten berechnen

Formeln

Ideal (ohne Last):
$$ V_{out} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} $$ Umstellungen:

• Gegeben \(V_{in}, V_{out}, R_2\): \( R_1 = R_2 \left(\frac{V_{in}}{V_{out}} - 1\right) \)
• Gegeben \(V_{in}, V_{out}, R_1\): \( R_2 = R_1 \cdot \frac{V_{out}}{V_{in}-V_{out}} \)
• Gegeben \(V_{out}, R_1, R_2\): \( V_{in} = V_{out} \cdot \frac{R_1 + R_2}{R_2} \)

Teilerstrom (ohne Last): \( I_{div} = \dfrac{V_{in}}{R_1 + R_2} \). Power: \( P_1 = I_{div}^2 R_1 \), \( P_2 = I_{div}^2 R_2 \).

Tipps und Best Practices für Spannungsteiler

• Wähle sinnvolle Widerstandswerte. Große Widerstände senken den Ruhestrom, erhöhen aber Rauschen und Empfindlichkeit für Bias/Leckage. 10–200 kΩ gesamt ist ein praktischer Bereich für MCU-Eingänge.
• Last prüfen. Jedes Gerät an Vout liegt parallel zu R2. Der effektive untere Schenkel ist \(R_2 \parallel R_L\) und zieht Vout nach unten.
• Leistungsaufnahme beachten. Prüfe \(I_{div}\) und die Leistung jedes Widerstands.
• Bei Bedarf puffern. Nutze einen Op-Amp-Follower oder einen geeigneten Regler, wenn die Last niedrig ist.
• Toleranzen & Tempco. Bevorzuge 1%- (oder bessere) Widerstände; ppm/°C zählt für Präzision.
• Bandbreite. Hochohmige Teiler + Eingangskapazität bilden einen RC-Filter.

Faustregel: Teilerstrom ≳10× des Biasstroms der Last, oder den Knoten puffern.

Das Prinzip des Spannungsteilers verstehen

Ein Spannungsteiler ist einer der grundlegendsten Bausteine der Elektronik. Er entsteht, indem zwei Widerstände in Serie an eine Spannungsquelle gelegt und die Ausgangsspannung am Knoten zwischen ihnen abgegriffen wird. Das Verhältnis der Widerstände bestimmt, wie die Eingangsspannung (Vin) in eine kleinere Ausgangsspannung (Vout) geteilt wird. Die Einfachheit des Schaltkreises macht ihn zu einem wichtigen Werkzeug für Ingenieure, Bastler und Lernende.

The key idea is proportionality: the output voltage depends on the fraction of total resistance contributed by the lower resistor (R2). Mathematically, this is expressed as \( V_{out} = V_{in} \times \dfrac{R2}{R1 + R2} \). This formula highlights why the voltage divider is so flexible—by choosing appropriate values for R1 and R2, you can generate almost any intermediate voltage between zero and the input supply.

In der Praxis werden Spannungsteiler in vielen Anwendungen genutzt:

• Signal-Skalierung: Ist ein Signal zu groß für ADC oder MCU-Pin, reduziert ein Teiler es sicher in den Bereich.
• Referenzpegel: Spannungsteiler liefern oft Bias-Spannungen für Transistoren oder Op-Amp-Schaltungen.
• Sensor-Interface: Viele resistive Sensoren (Thermistoren, Fotowiderstände) sind Teil eines Teilers, um Widerstandsänderungen in Spannung zu übersetzen.
• Audio und Kommunikation: Teiler dämpfen Signale vor Verstärkung oder weiterer Verarbeitung.

Trotz des Nutzens haben Spannungsteiler Grenzen. Sie eignen sich nicht, um nennenswerte Leistung zu liefern, weil die Ausgangsspannung sinkt, wenn der Verbraucher Strom zieht. Daher sind Teiler besser für Mess- und Signalanwendungen als zur Versorgung. Abhilfe schaffen Pufferstufen mit Op-Amp oder ein spezieller Spannungsregler.

Spannungsteiler zu verstehen hilft nicht nur beim Schaltungsdesign, sondern stärkt die Intuition für das Zusammenspiel von Widerstand, Strom und Spannung. Sie sind ein Sprungbrett zu komplexeren Netzwerken, Thevenin-Ersatzschaltungen und realer Leistungsversorgung. Ob Robotik, Audio oder Embedded – der Spannungsteiler ist ein Konzept, das du oft brauchst.