Spannungsteilung

Spannungsteilung ist ein Grundprinzip der Elektrotechnik, bei dem die Eingangsspannung Vin, die an eine Reihe von in Serie geschalteten Impedanzen angelegt wird, anteilig auf die einzelnen Elemente verteilt wird. Im Wechselstromfall verhalten sich die Impedanzen Zi komplex, sodass auch Phasenverschiebungen zwischen Vin und den Teilspannungen auftreten können.

Für zwei in Serie geschaltete Impedanzen Z1 und Z2 gilt die Ausgangsspannung Vout über Z2 als Vout = Vin · Z2 / (Z1 + Z2). Bei rein ohmschen Widerständen R1 und R2 wird daraus Vout = Vin · R2 / (R1 + R2). Allgemein gilt bei n in Serie geschalteten Impedanzen Vout über Zi als Vout = Vin · Zi / (Z1 + Z2 + ... + Zn). Diese Beziehung gilt sowohl für reine Widerstände als auch für komplexe Impedanzen im AC-Bereich.

Bei einer Last ZL, die parallel zu Z2 geschaltet ist, ändert sich die Teilung zu Vout = Vin · (Z2 // ZL) / [Z1 + (Z2 // ZL)]. Der Teilabgriff kann auch durch das Thevenin-Modell beschrieben werden: Der Wirkbereich des Netzwerks lässt sich durch eine Thevenin-Quelle mit Vth = Vin · Z2/(Z1+Z2) und einem Thevenin-Widerstand Rth = Z1 || Z2 darstellen. Dadurch wird deutlich, wie die Last die Teilung beeinflusst.

Spannungsteiler sind in vielen Anwendungen zu finden, etwa zur Absenkung von Signalen (Attenuation), zur Bias-Versorgung von Verstärkern, oder als RC-Netzwerke, die als Hochpass- oder Tiefpass-Filter wirken. Wichtige Gestaltungserwägungen sind die Lastimpedanz, Toleranzen der Bauteile und Frequenzabhängigkeiten bei Wechselstromsignalen.