Jännitteenjakokytkentä / jännitejako

Julkaistu: torstai 9.2.2017

Jännitejaolla tarkoitetaan sellaista kytkentää, missä kahden tai useamman komponentin yli muodostuu tietyn suuruinen jännite. Jännitteen arvo määräytyy komponentin arvojen perusteella ja sarjakomponentit voivat olla lähes mitä komponentteja tahansa. Yleensä jännitteenjakokytkennässä käytetään kuitenkin kahta vastusta, joiden arvo mitoitetaan haluttuun suuruuteen. Jännitejaolla voidaan siis luoda yhdestä jännitteestä mikä tahansa alempi jännite.

Jännitteenjakokytkentä kaavoineen kahdelle vastukselle näkyy kuvassa alla.

Kuvassa näkyy siis kaksi sarjaankytkettyä vastusta, jotka ovat 5 voltin potentiaaliin kytketty. Jos tiedetään toinen vastus R1 tai R2 ja haluttu jännite V1, niin kaavoihin arvot sijoittamalla saadaan toinen tuntematon vastus laskettua. Laskun tuloksen voi vielä tarkistaa siten, että sijoittaa saadut vastusarvot ensimmäiseen peruskaavaan.

Jos haluat kytkennästä tasan puolet käyttöjännitteestä, käytä silloin kahta saman arvoista vastusta. Tällöin jännite V1 on puolet VCC:stä. Jos taas haluat yhden voltin, niin vastusten suhde on 4:1, eli vastus R1 on neljä kertaa suurempi kuin vastus R2. Esimerkiksi R1 on 40 kilo-ohmia ja vastus R2 10 kilo-ohmia ja jännite V1 on silloin 1 V (5 voltin käyttöjännitteellä).

Jos vastukset ovat R1=20k ja R2=30k, V1 = 2 V. Tässä vastusten suhde on 3:2 eli vastus R1 on 0,666... kertaa R2. Näitä voi siis laskea suhdeluvuillakin, mutta helpointa lienee käyttää yllä olevia kaavoja.

Kytkennän käyttäminen ja rajoitukset

Jännitteenjakokytkentää hyödynnetään usein mm. operaatiovahvistimissa ja komparaattoreissa, transistorikytkennöissä ja monissa muissakin paikoissa. Taitaa olla vain suunnittelijan mielikuvitus (sekä sähköoppi) rajoitteena missä tätä voidaan käyttää.

Kun olet mitoittanut kytkennän esimerkiksi 2,5 V:n jännitteelle, voit käyttää jännitettä tietyin rajoituksin. Suurin rajoitus on jännitteenjakokytkennästä otettava virta, sillä Kirchoffin lain mukaisesti virralla on useampi kulkureitti kun jännitejakokytkentään liitetään uusi piiri. Hyvin pienillä virroilla (mikroampeereilla tai pienemmillä) vaikutus ei ole kovin merkittävä, mutta tähänkin vaikuttaa mm. käyttöjännite ja lämpötila.

Hieman tekninen selostus, joten sanotaanpa yksinkertaisesti. Älä ota paljoa virtaa tästä kytkennästä, muuten jännite on eri kuin olet laskenut.

Esimerkiksi transistorien kannalle taikka operaatiovahvistimen vertailujännitteeksi tätä kytkentää voi vallan mainiosti soveltaa. Käytännön esimerkki, miten kyseistä jännitejakoa on sovellettu löytyy esimerkiksi yksinkertaisesta laturista , Matriisinäppäimistön lukemisesta analogisesti ja Arduino-oppaan osasta 4.