전압 분배 법칙 문서 원본 보기

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[[전자공학]]에서 '''전압분배법칙'''은 다른 전압 (''V''<sub>in</sub>)에 비례하는 [[전압]] (''V''<sub>out</sub>)을 만들기 위해 사용하는 설계기술이다.

== 저항 분배 ==
[[파일:Voltage divider.svg|섬네일|125px|저항 분배의 도면. ''R''<sub>1</sub>은 ''V''<sub>in</sub>과 ''V''<sub>out</sub> 사이에 연결되고, ''R''<sub>2</sub>는 ''V''<sub>out</sub>와 그라운드 사이에 연결된다.]]

두 개의 [[저항기]]는 오른쪽 다이어그램에 보이는 것처럼 연결된다.

출력 전압 ''V''<sub>out</sub>는 아래처럼 ''V''<sub>in</sub>과 연관된다:
:<math>
V_\mathrm{out} =  \frac{R_2}{R_1+R_2} \cdot V_\mathrm{in} 
</math>

예시처럼, 만약 ''R''<sub>1</sub> = ''R''<sub>2</sub>이라면
:<math>
V_\mathrm{out} = \frac{1}{2} \cdot V_\mathrm{in}
</math>

더 명확하고 실질적인 예시처, 만약 ''V''<sub>out</sub>=6V이고 ''V''<sub>in</sub>=9V (양쪽다 일반적으로 사용된 전압), 이라면:
:<math>
\frac{V_\mathrm{out}}{V_\mathrm{in}} = \frac{R_2}{R_1+R_2} = \frac{6}{9} = \frac{2}{3}
</math>
[[대수학]]을 사용해서 풀고, ''R''<sub>2</sub>은 반드시 ''R''<sub>1</sub> 값의 두배이다.

저항 분배의 경우 두 저항의 값에 따라 0과 1사이의 어떠한 전압비도 가능하다.

== 부하 전압 분배 ==
(위의) 저항 분배 법칙은 분배가 부하가 안걸릴 경우에만 동작하는 것을 주의해라, 즉 부하저항은 무한하고 ''R''<sub>1</sub>로 흐르는 모든 전류는 ''R''<sub>2</sub>로 흘러간다. 만약 전류가 부하저항 (''V''<sub>out</sub>)으로 흐르면, 부하저항은 ''V''<sub>out</sub>의 전압을 판별하기 위해서 반드시 ''R''<sub>2</sub>과 [[직병렬 회로#저항기 2|병렬]]에서 고려되어야 한다. 이러한 경우에, ''V''<sub>out</sub>의 전압은 다음처럼 계산된다:
:<math>
V_\mathrm{out} = \frac{R_2 \| R_\mathrm{L}}{R_1+R_2 \| R_\mathrm{L}} \cdot V_\mathrm{in} = \frac{R_2}{R_1+R_2+\frac{R_1R_2}{R_\mathrm{L}}} \cdot V_\mathrm{in}
</math>

여기서 ''R''<sub>L</sub>은 ''R''<sub>2</sub>와 병렬연결된 부하저항이다.

== 임피던스 분배 ==
전압 분배는 일반적으로 두개의 저항을 사용하지만, [[축전기]], [[인덕터]], 조합된 [[임피던스]]가 사용될 수 있다. 일반적인 임피던스 ''Z''<sub>1</sub>와 ''Z''<sub>2</sub>에서, 전압이 된다.

[[파일:Capdivider.svg|섬네일|오른쪽|100px|축전기를 사용한 전압분배의 도면. 저항기는 ''V''<sub>in</sub> 과 ''V''<sub>out</sub> 사이에 연결된다. 캡은 ''V''<sub>out</sub>와 그라운드 사이에 연결된다.]]

:<math>
V_\mathrm{out} =  \frac{Z_2}{Z_1+Z_2} \cdot V_\mathrm{in} 
</math>

예시로, 분배는 저항기와 축전기로 만들 수 있다

저항기의 임피던스는 간단히 그것의 저항이다
:<math>
Z_\mathrm{R} = R
</math>

축전기의 임피던스는 저[[주파수|주파]]에 큰 저항이고 고주파에 작은 저항이다. 정확한 공식은 다음과 같다:
:<math>
Z_\mathrm{C} = {1 \over j \omega C}
</math>

여기서 ''j''는 [[허수 단위]]이고, ''ω''는 초당 [[라디안]]의 [[주파수]]이다. 그러면 이 분배는 아래와 같은 전압비율을 갖게 될 것이다:
:<math>
{V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} =  {Z_\mathrm{C} \over Z_\mathrm{C} + Z_\mathrm{R}} = {{1 \over j \omega C} \over {1 \over j \omega C} + R} = {1 \over 1 + R j \omega C}
</math>

주파수에 의존적인 비율은 주파수 증가에 이 경우는 감소된다. 이 회로는, 사실상, 기본 (1차) [[로우패스 필터]]이며, 혹은 세계의 라디오에서, 고음차단 필터이다. 비율은 허수를 포함하고, 실제로 필터의 증폭과 [[위상 시프트]] 정보를 포함한다. 단지 증폭률을 추출하기 위해서, 비율의 [[크기]]를 계산하거나, 임피던스 대신에 커패시터의 [[리액턴스]]를 사용한다.

== 같이 보기 ==
* [[전류 분배 법칙]]
* [[전위차계]]
* [[휘트스톤 브리지]]

== 외부 링크 ==
* [http://www.sengpielaudio.com/calculator-voltagedivider.htm 계산기: 전압 분배 - 부화와 오픈 회로]

{{전거 통제}}

[[분류:아날로그 회로]]
[[분류:회로 이론]]
[[분류:전자공학]]
[[분류:전압]]