UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

División de Electrónica y Computación

Departamento de Electrónica

PRACTICA # 1

MEDICIÓN DE IMPEDANCIA DE ENTRADA Y SALIDA DE FUENTES Y CARGAS DE SEÑAL PEQUEÑA.

OBJETIVO:

El alumno aprenderá las técnicas básicas para medir impedancias de entrada y salida de amplificadores de señal pequeña y al mismo tiempo se familiarizará con el equipo de medición.

FUENTES Y CARGAS DE PEQUEÑA SEÑAL

Señales pequeñas se pueden encontrar en la salida de micrófonos, cámaras de video y en algunas etapas dentro de los aparatos electrónicos tales como televisores, receptores de radio, etcétera. La “amplificación” de estas señales es uno de los procesos mas importantes en los sistemas electrónicos. Cuando se realizan pruebas de amplificadores en el laboratorio, las señales aplicadas se obtienen de “generadores de funciones”, los cuales usualmente pueden producir señales senoidales, triangulares y cuadradas en un rango de frecuencia de .01 Hz a 2 MHz con amplitudes de 20 mVrms a 20 Vrms, y la impedancia de salida típica es de 50 ohms.

Comunmente, la salida de amplificadores de señal pequeña se aplica a la entrada de otros amplificadores, etapas demoduladoras, líneas de transmisión, etcétera. Cuando se conectan, éstas representan una “carga” para el amplificador que en muchos casos se puede representar como un resistor lineal. En el laboratorio se puede conectar un resistor lineal del valor óhmico adecuado para simular la verdadera carga que tendrá el amplificador. La señal de salida. A frecuencias relativamente bajas, la entrada vertical de un osciloscopio representa una carga de 1M típicamente.

IMPEDANCIA DE ENTRADA Y DE SALIDA Y CARGA

En los circuitos de ca, se define a la impedancia como la relación del fasor de voltaje y el fasor de corriente en la parte del circuito que se esté considerando. La impedancia es una relación fasorial que se puede representar en forma rectangular o polar:

Z = V =R+jX=!Z! arg(Z)

I

La unidad de impedancia es el Ohm. En un resistor lineal, la impedancia es exactamente igual al valor ohmico del resistor. Como los capacitores y los inductores también contribuyen a la impedancia en los circuitos de ca, la impedancia contienen un componente reactivo y uno resistivo.

Si se tiene un instrumento eléctrico y se hace una conexión con sus terminales de entrada o de salida, el instrumento presentara alguna impedancia característica visto desde estas terminales. Por conveniencia de análisis, siempre se puede reemplazar al instrumento, por esa impedancia (y con una fuente adecuada de voltaje, sí el instrumento contiene elementos activos, al igual que elementos pasivos). Si el instrumento es de medición, (como un medidor o un osciloscopio), la relación del voltaje entre sus terminales de entrada a la corriente que pasa a ellas, se llama la impedancia de entrada del instrumento.

Zent=Vent

Ient

Esta impedancia de entrada se puede medir si se conecta una fuente de voltaje entre las terminales de entrada y se mide la corriente que pasa a través del instrumento a un determinado de voltaje. Nótese que esta relación (y en consecuencia la impedancia de entrada) puede ser tan alta en algunos instrumentos que puede ser en realidad muy difícil de medir. Si las señales de entrada a un instrumento son cantidades de ca, Vent e Ient se refieren a los valores efectivos de las cantidades. Cabe mencionar que lo anterior solamente se puede realizar si se utiliza un multímetro TRUE RMS, de lo contrario es necesario utilizar métodos indirectos.

Instrumento de

medición

Vent

Fuente de

voltaje

Determinación de la impedancia de entrada de un instrumento de medición con ayuda de una fuente de voltaje.

Se define la impedancia de salida de un dispositivo como

Zsal = Vsal

Isal

En la mayor parte de los casos será de interés en la impedancia de salida de dispositivos o instrumentos que contengan elementos activos y por lo mismo sirvan como fuentes de señal en los sistemas de medición (los instrumentos y dispositivos como fuentes de poder, osciladores, baterías amplificadores y transductores activos se ajustan a esta categoría). Para esas fuentes el Vsal es el voltaje que aparece entre las terminales de salida con circuito abierto del dispositivo. Isal es la corriente calculada que pasaría si las terminales de salida fueran puestas en cortocircuito las terminales de salida. (Si se trata de medir a Isal de este modo se puede quemar la fuente.)

A continuación se muestra como se relacionan los conceptos de impedancia de entrada y de salida con el concepto de carga.

Los instrumentos que se emplean para medir el voltaje se conectan entre las terminales del elemento (en paralelo) o circuito que se está midiendo. Idealmente, un instrumento de medición no debería perturbar o cambiar los valores de la corriente y del voltaje en el circuito que se esté probando. En el caso de los dispositivos de medición de voltaje, los instrumentos no deben tomar corriente cuando se conecten a los dos puntos en que se esté midiendo el voltaje. Esta condición se satisface si el dispositivo de medición de voltaje apareciera al circuito de medición como un circuito abierto.

La impedancia de entrada del medidor de voltaje describe como la ve en realidad el circuito de prueba. Como un circuito abierto es equivalente a una impedancia infinita, el valor de la impedancia de entrada de un instrumento de medición de voltaje determinara que tan estrechamente se acerca al ideal del circuito abierto. Sin embargo, como los instrumentos medidores de voltaje no son ideales, consumen algo de corriente del circuito que se está midiendo. Al efecto de consumir corriente se llama carga.

MEDICIÓN DE IMPEDANCIA DE ENTRADA ( Zi).

Para medir la impedancia de entrada de algún instrumento o circuito bajo prueba se utiliza la conexión mostrada en la figura 1.1.