Spannungsteiler-Rechner: Ausgangsspannung online berechnen

Die Spannungsteilerformel, auch Spannungsteilerregel genannt, lautet für den unbelasteten Fall Ua = Ue · R2 / (R1 + R2): Die Ausgangsspannung ist die Eingangsspannung mal dem unteren Widerstand, geteilt durch die Summe beider Widerstände.

Mit den Standardwerten des Rechners, Ue = 12 V, R1 = 10 kΩ und R2 = 6,8 kΩ, ergibt sich Ua = 4,8571 V bei einem Teilerfaktor von 0,4048.

Die Formel folgt direkt aus dem ohmschen Gesetz, weil durch beide in Reihe geschalteten Widerstände derselbe Strom fließt.

Willst du stattdessen R2 bestimmen, stellst du nach R2 = (Ua · R1) / (Ue − Ua) um; für R1 gilt entsprechend R1 = R2 · (Ue / Ua − 1). Wichtig ist, R1 und R2 in derselben Einheit einzutragen, sonst kippt der Teilerfaktor.

Der Rechner übernimmt die Umstellung automatisch, wenn du im Modus R1 oder R2 berechnen die Zielspannung als Vorgabe einträgst.

Beim unbelasteten Spannungsteiler fließt kein Strom aus dem Mittelabgriff ab, sodass Ua = Ue · R2 / (R1 + R2) exakt gilt.

Beim belasteten Spannungsteiler hängt eine Last RL am Ausgang, die elektrisch parallel zu R2 liegt und den unteren Zweig verkleinert: Der wirksame Wert ist dann R2 ∥ RL = R2 · RL / (R2 + RL).

Ein Beispiel mit den Rechner-Feldern: Bei Ue = 10 V, R1 = 10 kΩ liefert R2 = 10 kΩ unbelastet 5,0 V; ersetzt du R2 durch den Parallelwert aus 10 kΩ Last und 10 kΩ R2, also 5 kΩ, zeigt der Rechner nur noch 3,3333 V.

Einen eigenen Eingabewert für die Last hat der Rechner nicht – du berechnest den Parallelwiderstand aus R2 und Last von Hand und trägst ihn als neues R2 ein. So siehst du sofort, ob ein passiver Teiler reicht oder ob ein Pufferverstärker nötig ist.

Ein Lastwiderstand am Ausgang senkt die Ausgangsspannung, weil er elektrisch parallel zu R2 liegt und den effektiven unteren Widerstand verkleinert.

Je niederohmiger die Last im Vergleich zu R2 ist, desto stärker bricht die Spannung ein: Bei R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ und Ue = 10 V liefert der unbelastete Teiler 5,0 V; sinkt der wirksame untere Zweig durch eine gleich große Last auf 5 kΩ, zeigt der Rechner nur noch 3,3333 V – ein Rückgang um ein Drittel.

Als Faustregel sollte der Teilerstrom durch R1 und R2 mindestens das Zehnfache des Laststroms betragen, damit der Einbruch klein bleibt.

Den Effekt bildest du ab, indem du den Parallelwert aus R2 und Last selbst berechnest und ihn anstelle von R2 einträgst; ein separates Eingabefeld für die Last gibt es nicht.

Bleibt der Einbruch zu groß, hilft nur ein aktiver Puffer, kein anderer Widerstandswert.

Einen Spannungsteiler berechnet man, indem man Eingangsspannung sowie R1 und R2 in den Rechner einträgt und die Ausgangsspannung nach Ua = Ue · R2 / (R1 + R2) ablesen lässt.

Bei Ue = 12 V, R1 = 10 kΩ und R2 = 6,8 kΩ ergibt sich Ua = 4,8571 V, ein Teilerfaktor von 0,4048, ein Teilerstrom von 0,7143 mA und eine Verlustleistung von 0,0086 W.

Über den Berechnungsmodus lässt sich statt der Ausgangsspannung auch gezielt R1 oder R2 bestimmen, wenn die Zielspannung bereits feststeht: Trägst du dort die gewünschte Ua ein, liefert der Rechner den passenden Widerstand.

Die Verlustleistung zeigt, wie viel Wärme das Widerstandsnetz erzeugt und ob die Bauteile thermisch ausreichend dimensioniert sind.

Bei Batteriebetrieb lohnt zusätzlich ein Blick auf den Teilerstrom, denn er fließt dauerhaft, auch wenn die Schaltung sonst nichts tut.

Ein kapazitiver Spannungsteiler teilt eine Wechselspannung nicht über zwei Widerstände, sondern über zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren C1 und C2.

Weil der kapazitive Blindwiderstand umgekehrt proportional zur Kapazität ist, gilt Ua = Ue · C1 / (C1 + C2) – der kleinere Kondensator erhält den größeren Spannungsanteil. Mit C1 = C2 = 100 nF teilt sich eine Wechselspannung exakt hälftig.

Kapazitive Teiler werden vor allem in der Hochspannungs- und HF-Technik eingesetzt, weil sie im Idealfall keine Wirkleistung verbrauchen und nur Blindstrom fließt; anders als beim ohmschen Teiler ist das Verhältnis dabei frequenzunabhängig.

Mit dem Spannungsteiler-Rechner lässt sich das kapazitive Verhältnis nicht direkt eingeben, weil das Werkzeug ausschließlich auf ohmsche Widerstände ausgelegt ist.

Ersatzweise lässt sich der Blindwiderstand XC = 1 / (2π · f · C) für eine feste Frequenz berechnen und als R-Wert einsetzen, um den Teilerfaktor näherungsweise abzuschätzen.

Für einen Spannungsteiler von 12 V auf 5 V suchst du ein Widerstandsverhältnis mit R2 / (R1 + R2) = 5 / 12 ≈ 0,417.

Trägst du im Rechner Ue = 12 V, R1 = 1,4 kΩ und R2 = 1 kΩ ein, ergibt sich exakt Ua = 5,0000 V bei einem Teilerstrom von 5 mA und einer Verlustleistung von 0,06 W.

Mit Standard-E24-Normwerten kommst du 1,4 kΩ nicht exakt nahe; die nächsten Normwerte sind 1,3 kΩ oder 1,5 kΩ.

Setzt du stattdessen R1 = 1,5 kΩ und R2 = 1 kΩ ein, zeigt der Rechner nur noch 4,8 V – eine Abweichung von 4 Prozent, die für reine Signal- und Messpegel meist tolerierbar ist.

Für eine stabile 5-V-Versorgung mit nennenswertem Laststrom ist dagegen ein Spannungsregler die bessere Wahl, weil der einfache Teiler nur für hochohmige Lasten gilt.

Ein Spannungsteiler wird überall dort eingesetzt, wo eine vorhandene Spannung auf einen kleineren, definierten Pegel gebracht werden muss, ohne dass viel Strom fließt.

Typische Anwendungen sind die Pegelanpassung von Sensorsignalen an einen ADC-Eingang, die Umsetzung von Logikpegeln zwischen 5 V und 3,3 V sowie Referenzspannungen für Komparatoren.

Ein Beispiel: R1 = 1 kΩ und R2 = 2 kΩ wandeln 5 V exakt in 3,3333 V, wie sie viele 3,3-V-Mikrocontroller-Eingänge erwarten. Für 3,3 V auf 1,8 V liefern R1 = 1,5 kΩ und R2 = 1,8 kΩ im Rechner genau 1,8 V.

Entscheidend ist dabei immer die Eingangsimpedanz der Folgestufe: Ist sie groß gegenüber R1 parallel R2, bleibt der berechnete Pegel stabil.

Für reine Spannungsversorgung mit spürbarem Laststrom ersetzt ein passiver Teiler jedoch keinen Spannungsregler, weil er dafür zu viel Leistung verheizt.

Ein Spannungsteiler entsteht aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen zwischen Versorgungsspannung und Masse; der Mittelabgriff liefert die Ausgangsspannung.

Praktisch wählst du zunächst R1 und R2 im Bereich weniger Kiloohm, berechnest die Ausgangsspannung im Rechner und prüfst, ob sie zur Zielanwendung passt.

Für Ue = 5 V mit R1 = 10 kΩ und R2 = 20 kΩ zeigt der Rechner Ua = 3,3333 V bei nur 0,1667 mA Teilerstrom – deutlich sparsamer als kleinere Widerstände bei gleichem Verhältnis.

Auf dem Steckbrett oder der Platine lötest du die Widerstände in Reihe und misst den Mittelabgriff gegen Masse nach, weil Bauteiltoleranzen von meist 1 bis 5 Prozent das Ergebnis leicht verschieben.

Achte zusätzlich darauf, dass die Eingangsimpedanz der angeschlossenen Stufe groß genug gegenüber R1 parallel R2 bleibt, sonst weicht die gemessene Spannung vom berechneten Wert ab.

Wenn Ausgangsspannung und R1 feststehen, berechnest du R2 mit der umgestellten Formel R2 = (Ua · R1) / (Ue − Ua).

Bei Ue = 5 V, gewünschten Ua = 3,3 V und R1 = 10 kΩ liefert der Rechner im Modus R2 berechnen R2 = 19.411,76 Ω, dazu einen Teilerstrom von nur 0,17 mA und eine Verlustleistung von 0,0009 W.

Der nächste E12-Normwert liegt bei 18 kΩ oder 22 kΩ; welchen du wählst, prüfst du am besten anschließend im Modus Ua berechnen gegen die Zielspannung.

Für typische 3,3-V-Logik ist es üblich, R1 im Bereich 10 bis 100 kΩ zu wählen und R2 danach exakt zu bestimmen, weil hochohmige Teiler Strom sparen, aber empfindlicher gegenüber Leckströmen der Folgestufe sind.

Mit E24-Normwerten lässt sich der Fehler gegenüber der Zielspannung meist auf unter 2 Prozent begrenzen.

Ein Spannungsteiler mit drei Widerständen liefert mehrere Abgriffe entlang einer Reihenschaltung von R1, R2 und R3 an der Eingangsspannung.

Der Strom durch die unbelastete Kette ist I = Ue / (R1 + R2 + R3), und die Spannung an einem Abgriff ergibt sich aus der Summe der Widerstände unterhalb des Abgriffs mal diesem Strom.

Bei 12 V mit R1 = R2 = R3 = 1 kΩ fließen 4 mA; am Abgriff zwischen R1 und R2 liegen 8 V, zwischen R2 und R3 liegen 4 V.

Mit dem Spannungsteiler-Rechner bildest du eine solche Kette ab, indem du die jeweils relevanten Teilwiderstände unterhalb eines Abgriffs zu einem gemeinsamen R2 zusammenfasst und für jeden Abgriff separat rechnest; ein natives Drei-Widerstände-Feld gibt es nicht.

Sobald an einem Abgriff eine Last hängt, verschieben sich die Spannungen und müssen erneut über die Parallelschaltung neu bewertet werden.