⚡ Calculateur de diviseur de tension

Un diviseur de tension est le moyen le plus simple d'abaisser une tension : deux résistances en série à travers une alimentation, avec la tension réduite prélevée au point qui les sépare. C'est l'astuce classique pour lire un capteur, polariser un transistor ou fournir une tension de référence à un comparateur — et il côtoie le montage résistances en parallèle et résistance pour LED comme brique de base de l'électronique.

La tension de sortie ne dépend que du rapport des deux résistances, pas de leurs valeurs absolues. Doubler les deux résistances conserve la même tension de sortie mais divise le courant par deux — pratique quand on veut gaspiller moins de puissance.

Dans la pratique, le diviseur est un couteau suisse. Il ramène un signal de capteur de 0–12 V dans la plage 0–3.3 V que peut lire un microcontrôleur, il construit une référence fixe pour un comparateur et, avec un potentiomètre en guise de R2, il devient un bouton réglable en continu. Les mêmes calculs de rapport réapparaissent dès que vous polarisez la base d'un transistor ou que vous réglez le gain d'un amplificateur opérationnel, si bien que les apprendre une fois pour toutes profite à tout l'univers électronique.

Pour une alimentation de 5 V, le tableau montre la sortie que vous obtenez pour les rapports de résistance courants :

La formule est une conséquence directe de la loi d'Ohm. Le même courant traverse les deux résistances, si bien que la tension aux bornes de chacune est proportionnelle à sa résistance. La sortie est la fraction de l'alimentation qui apparaît aux bornes de R2 :

V_out = V_in × R₂ / (R₁ + R₂)

Le courant dans le pont vaut I = V_in / (R₁ + R₂) et la puissance brûlée dans chaque résistance est P = I²R. C'est ce dernier chiffre qui décide de la puissance nominale à prévoir — un diviseur bâti avec des 10 kΩ chauffe à peine, tandis qu'un montage en 10 Ω peut devenir franchement chaud.

Comme vérification dérivée, le rapport V_out / V_in est égal à R₂ / (R₁ + R₂). Si vous connaissez la fraction souhaitée, vous pouvez résoudre directement le rapport des résistances. Et une règle empirique s'impose : tout ce que vous branchez sur la sortie doit présenter une impédance d'entrée d'au moins dix fois R2, sinon la charge fait chuter la tension de sortie (c'est l'erreur de charge du diviseur).

Cette charge peut se prédire exactement. Vu depuis sa sortie, le diviseur n'est rien d'autre qu'une source de Thévenin : une tension idéale V_out en série avec une résistance de R₁ ∥ R₂. Branchez une charge R_L dessus et la sortie réelle devient V_out × R_L / (R_L + (R₁ ∥ R₂)). Quand R_L est énorme, la correction disparaît ; quand R_L approche R₁ ∥ R₂, la sortie s'effondre à la moitié — la règle des dix fois n'est donc qu'un budget d'erreur de 10 %, que vous pouvez resserrer en augmentant les deux résistances (au prix d'une impédance de source plus élevée).

1. Entrez la tension d'entrée Vin de votre alimentation.
2. Saisissez la résistance du haut R1 puis celle du bas R2.
3. Lancez le calcul pour obtenir la tension de sortie au point de jonction.
4. Lisez le courant du pont et la puissance dissipée dans chaque résistance.
5. Si vous alimentez une charge, gardez sa résistance au moins dix fois supérieure à R2 pour que la sortie reste précise.

Pourquoi la sortie de mon diviseur chute-t-elle quand je branche une charge ?

La charge se place en parallèle avec R2, ce qui abaisse la résistance effective du bas et donc la tension de sortie. Une charge à haute impédance (entrée d'ampli op, ADC de microcontrôleur) ne la charge presque pas ; un haut-parleur ou un moteur l'écrase. Utilisez un tampon (suiveur de tension) pour les charges lourdes.

Est-ce que les valeurs des résistances comptent, ou seulement le rapport ?

Le rapport fixe la tension. Les valeurs absolues fixent le courant et la puissance. Des résistances plus grandes prélèvent moins de courant (mieux pour les piles) mais rendent le diviseur plus sensible à la charge.

Puis-je utiliser un diviseur pour alimenter un appareil ?

Pas directement. Un diviseur est fait pour les signaux et les références, pas pour délivrer de la puissance — la majeure partie de l'énergie est perdue en chaleur dans les résistances et la tension s'affaisse sous charge. Utilisez plutôt un régulateur ou un convertisseur buck.

Que se passe-t-il si j'échange R1 et R2 ?

Vous obtenez la tension complémentaire, la sortie devient Vin x R1/(R1+R2). Échanger les résistances déplace simplement le point de prélèvement de l'autre côté du rapport.

Comment choisir la puissance nominale des résistances ?

Calculez P = I²R pour chaque résistance (le calculateur l'affiche) et choisissez une puissance nominale d'au moins le double. La plupart des diviseurs de signal dissipent largement moins d'un milliwatt, des ¼ W sont donc largement suffisants.

Pour les montages à faible consommation, utilisez de grandes résistances (par exemple 10 kΩ – 100 kΩ) pour que le diviseur ne prélève que quelques microampères et épargne votre pile — rapprochez ce raisonnement de notre calculateur d'autonomie de batterie quand vous dimensionnez une alimentation.

Les valeurs E12 standard rendent la plupart des rapports faciles : 10 kΩ sur 10 kΩ donne exactement la moitié, et 22 kΩ sur 10 kΩ donne environ 0.31 de l'entrée.

Si la sortie doit rester stable sous une charge variable, faites suivre le diviseur d'un suiveur de tension à amplificateur opérationnel plutôt que d'abaisser les résistances, ce qui gaspillerait plus de puissance.

Pour un diviseur réglable, remplacez R2 par un potentiomètre — le curseur devient votre point de prélèvement V_out et vous obtenez une plage continue au lieu de paliers fixes.

Vous alimentez l'ADC d'un microcontrôleur ? Veillez à ce que la résistance de source du diviseur (R₁ ∥ R₂) reste nettement sous l'impédance d'entrée recommandée de l'ADC, sinon le condensateur d'échantillonnage ne se charge pas complètement entre deux conversions et vous lirez une tension affaissée et fausse.

La dérive thermique est l'ennemi silencieux des diviseurs de précision : une paire de résistances à 100 ppm/°C non appariées laissera le rapport dériver à mesure que la carte chauffe. Pour les références, utilisez un réseau de résistances dont les deux éléments partagent un même substrat et se suivent, ou remplacez le diviseur par une CI de référence de tension dédiée.

Quand le diviseur attaque une entrée à haute impédance, gardez aussi le courant du pont bien supérieur au courant de polarisation de cette entrée — quelques picoampères pour un CMOS moderne, des microampères pour les anciens composants. Si le courant du pont descend sous le courant de polarisation, c'est ce dernier qui fausse le point de prélèvement, une raison de plus de ne pas gonfler les résistances pour économiser quelques microwatts.

Un exemple de dimensionnement concret pour tout relier : pour lire une batterie de 0–12 V avec un ADC en 3.3 V, il faut V_out/V_in = 3.3/12 ≈ 0.275, soit d'après le tableau un rapport R₂/R₁ ≈ 0.38. Une résistance du haut de 10 kΩ avec une résistance du bas de 3.8 kΩ (prenez la valeur E12 la plus proche, 3.9 kΩ) tombe à moins d'un pour cent. Laissez toujours de la marge pour qu'une batterie fraîchement chargée ne puisse pas pousser le point de prélèvement au-delà du rail de l'ADC.