DIVISOR DE VOLTAJE
El divisor de voltaje es un arreglo de resistencias en serie que permite establecer un valor de voltaje en un punto en específico. Un divisor de voltaje es un circuito básico que por sí solo no tiene mucho sentido. Sin embargo, cuando lo combinamos con otros circuitos puede ser fundamental para que este otro funcione.
DIAGRAMA DEL CIRCUITO DIVISOR DE VOLTAJE:
Como puedes ver, en el circuito tenemos una fuente de alimentación Vin. Gracias al divisor, el voltaje de salida Vout será una fracción de nuestro voltaje de entrada. En otras palabras, con el divisor vamos a “fraccionar nuestro voltaje de entrada Vin”, el cual será repartido entre las resistencias RA y RB.
Para determinar el voltaje de salida Vout, vamos a analizar el circuito con la famosa Ley de Ohm la cual dice que:
“La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional al voltaje de este e inversamente proporcional a la resistencia que presenta”
Expresada matemáticamente, sería:
Entonces, nuestro circuito quedaría así:
Puedes notar que la corriente Ix es la misma para las resistencias RA y RB, así que por la ley de Ohm podemos determinar dicha corriente, que es la corriente dada por Vin y por la resistencia total del circuito. Es decir, RA y RB en serie.
Ahora podemos notar que el voltaje Vout esta dado por la corriente que pasa por RB, que sería la corriente Ix y por la misma resistencia RB.
Ahora tenemos dos expresiones para la corriente Ix, por lo tanto, podemos igualar ambas expresiones.
Finalmente, despejamos el voltaje Vout porque es el valor que nos interesa para obtener la expresión del divisor de voltaje:
¿CÓMO SE UTILIZA?
Ya vimos el diagrama del divisor de voltaje y sus fundamentos matemáticos con los cuales podemos determinar el valor aproximado del voltaje de salida.
Sin embargo, no es tan fácil como se pinta, porque la idea de este circuito es establecer un valor de voltaje constante y en la mayoría de ocasiones si se conectan más componentes a la salida del divisor de voltaje puede que nos alteren la salida de este.
Supongamos que tenemos el siguiente divisor de voltaje (Ya con sus valores calculados, con la ecuación que determinamos hace un momento) y conectamos un circuito llamado “Circuito de carga” el cual para este ejemplo, debe ser alimentado con una fuente de 3.7V porque de lo contrario no funcionaria.
Puedes ver que si aplicas la ecuación de divisor de voltaje, efectivamente la salida es de 3.7V aproximadamente.
Pero hay un problema, el circuito de carga tiene una resistencia de entrada de 560 Ohms, esto afecta al divisor de voltaje, haciendo que deje de funcionar. ¿Por qué? Veamos porque:
Si sustituimos el circuito de carga por su resistencia equivalente (una resistencia de 560 Ohms) nos quedaría un circuito así:
Ahora puedes ver que la resistencia de 2K y 560 se encuentran en paralelo y si realizamos el cálculo de la resistencia en paralelo de estas dos obtenemos el siguiente valor:
Quedando un circuito así:
Como puedes ver, un mal acople de impedancias entre la salida y entrada de dos circuitos pueden perjudicar en el funcionamiento. Por lo tanto, para utilizar adecuadamente un divisor de voltaje no basta con calcular correctamente el valor de las resistencias y el voltaje de salida, también debes considerar la resistencia del circuito de carga.
La solución a este problema es que tu circuito de carga tenga una resistencia muy grande (Idealmente una resistencia infinita, pero eso no existe), parece algo complicado de entender, pero mira; te lo demuestro a continuación:
Y puedes ver que el circuito vuelve a quedar así:
La pregunta es: ¿Puede mi circuito de carga tener una resistencia tan grande? bueno; probablemente no, porque el circuito de carga puede que lo haya diseñado otra persona y debido a su naturaleza no pueda tener una resistencia tan grande. Sin embargo, hay dispositivos diseñados para esto. Por ejemplo, el amplificador operacional.
APLICACIONES:
Al ser uno de los circuitos más básicos de la electrónica es muy utilizado, especialmente con elementos que varían su resistencia de acuerdo algún cambio físico:
- Potenciómetros
- Sensores de luz con LDR
- Cambiador de nivel lógico
- Sensores de temperatura con Termistores
CONCLUSIÓN:
El divisor de voltaje es un circuito básico, que nos permite fraccionar un voltaje de entrada y es utilizado para determinar variaciones de voltaje en componentes como LDR, potenciómetros, termistores, entre otros.
Por tentador que parezca alimentar circuitos de carga NO se recomienda, debido a que deben tomarse en cuenta el acople de impedancias que en la mayor parte de ocasiones no está a nuestro alcance, además que la RA del divisor de voltaje se puede ver afectada debido a la potencia consumida en ella, llegando a calentarse y probablemente quemarse.
La forma de tener un buen acople de impedancias con un divisor de voltaje, es colocando a su salida un amplificador operacional, cuya ganancia de entrada es muy alta y la corriente de entrada es muy baja, cumpliendo con las características necesarias para utilizarse con un divisor de voltaje.
