La "regla 10x" para el puente de impedancia

3

Cotizando el artículo sobre el puente de impedancia de Wikipedia . . .

  

Se suele decir que una conexión se puentea si la impedancia de carga es   al menos diez veces la impedancia de la fuente.

¿Por qué el número mágico 10?

Para darle un poco de contexto a esta pregunta: si estoy diseñando una etapa de preamplificación para equipos de audio, es mejor que diseñe una etapa de amplificación que tenga exactamente 10 veces la impedancia de fuente nominal del dispositivo de conexión (tal vez utilizando una configuración de inversión de amplificador operacional con resistencias), o ¿es tan bueno (si no preferible) usar una configuración de amplificador operacional no inversor para dar una impedancia de carga gigantesca?

    
pregunta learnvst

2 respuestas

6
  

¿Por qué el número mágico 10?

Es un orden de magnitud en el sistema decimal.

Nada mágico sucede allí; Es una cuestión de rendimientos decrecientes.

Si su impedancia de entrada es 10 veces la fuente, pierde aproximadamente el 10% del voltaje de fuente disponible en la resistencia de la fuente.

Si su impedancia de entrada es 100 veces la fuente, perdería alrededor del 1%. Incremento de 10 veces para una mejora del 9%

Si su impedancia de entrada es 1000 veces la fuente, perdería aproximadamente un 0,1%. Aumento de 10 veces para una mejora del 0.9%.

No hay una razón convincente para diseñar exactamente 10 veces la impedancia nominal de la fuente.

El arte de la ingeniería incluye la comprensión de aproximaciones y cuando son "lo suficientemente buenas" o no.

    
respondido por el Alfred Centauri
2

Si la impedancia de carga es al menos diez veces la impedancia de la fuente, entonces la mayor parte del voltaje generado por la fuente aparece realmente a través de la carga. Eso es lo que significa "puente": la carga obtiene una copia de la fuente de voltaje. Si las impedancias son, por ejemplo, iguales, entonces la mitad del voltaje abarca la fuente y la mitad abarca la carga. Así se pierden 3 decibelios de voltaje. Diez es solo un número redondo en el sistema decimal. Existe más de una regla de oro. Por ejemplo, para que un divisor de tensión sea una referencia de tensión "rígida", su resistencia debe ser inferior a 10 veces la resistencia de lo que esté suministrando. O si un filtro de paso alto RC tiene una frecuencia de esquina (-3dB rolloff) de f, entonces se considera que el límite de respuesta de frecuencia "ideal" está en 10f, donde hay poca rolloff.

Si está diseñando una etapa de entrada para audio, es posible que no sepa la impedancia exacta del dispositivo anterior (si el usuario final puede elegir qué dispositivo es). Así que en el audio hay algunos "parques de pelota" para la impedancia. El estadio de pelota de "nivel de línea" requiere impedancias de alrededor de 10,000 ohmios. Una etapa de preamplificación probablemente no tiene una entrada de nivel de línea, sino algún tipo de micrófono, captación de instrumentos u otro dispositivo. En esos casos, la entrada se adapta a ese tipo general de dispositivo. Para un micrófono, tendría una impedancia de entrada de cientos de ohmios en algún lugar más allá de mil. Algunos preamplificadores de micrófono tienen una impedancia variable, lo que permite a los usuarios hacer algunas coincidencias.

Una impedancia de entrada demasiado alta puede ser mala porque amplifica los efectos de pequeñas capacitancias. (¡R grande significa RC grande!) Entonces, por ejemplo, una longitud de cable dada que entra en una entrada de 1 megohm mostrará una caída de frecuencia más alta peor debido a la capacitancia del cable que exactamente el mismo cable que entra en una entrada de 10K.

Usted puede lograr una impedancia de entrada más baja con una etapa no inversora. Simplemente desvíe la entrada a tierra a través de una resistencia y tome la entrada desde la parte superior de esa resistencia.

Una de las ventajas de invertir etapas es que las entradas del amplificador operacional no rastrean el voltaje de entrada. El terminal + está sujeto a un voltaje de referencia y, debido a la retroalimentación, el terminal se mantiene a un voltaje muy cercano. Por lo tanto, las configuraciones de inversión no activan problemas de modo común de amplificador operacional, como rangos de entrada de modo común limitados o distorsión de modo común. La configuración de inversión le permite configurar las ganancias menos de una, y eso le permite usar señales de entrada que se desplazan más allá de los rieles de alimentación y todo puede funcionar. Con la etapa de no inversión, en el mejor de los casos puede utilizar un atenuador pasivo para reducir a cero una señal de entrada grande, ya que no puede hacerlo con ganancia. Hablando de poder configurar una ganancia a cero, con la etapa de inversión puede hacerlo para frecuencias altas. Con una etapa no inversora, si tiene una respuesta máxima en frecuencias altas, lo mejor que puede obtener es la ganancia de unidad. Las etapas de inversión también son útiles para mezclar señales de audio con poca o ninguna interferencia entre los canales. El punto de mezcla es el - terminal, y actúa como un terreno virtual a través del cual las señales de las diferentes fuentes que se mezclan no se cruzan.

    
respondido por el Kaz

Lea otras preguntas en las etiquetas