Por qué la mayoría de los equipos de prueba tienen una impedancia de entrada de tensión de 10 MΩ?

Question

Sólo hablo para equipos interesantes en mediciones de tensión.

Los multímetros, osciloscopios y amplificadores lock-in convencionales parecen tener principalmente impedancias de entrada de 10 M. Entiendo la necesidad de una impedancia de entrada alta para detener el consumo de corriente y evitar el efecto divisor de tensión. ¿Por qué los fabricantes no optan por impedancias de entrada de rangos más altos en sus diseños?

¿No sería más útil para el cliente un multímetro de 100 M de impedancia de entrada?

Answer 1

Tras haber trabajado con equipos de prueba con una impedancia de entrada de 100 MΩ, puedo decir que no solo tiene ventajas. Requiere un manejo mucho más cuidadoso que los voltímetros o los osciloscopios normales. Por ejemplo, tocar un cable con la mano desnuda lo carga, provocando desviaciones de tensión que tardan decenas de segundos o incluso minutos en disiparse por completo. En muchos casos, los errores causados por estos efectos compensarían la mayor precisión obtenida por tener una impedancia de entrada más alta.

Como han señalado Neil_UK y Vladimir Cravero, la impedancia de entrada no es (al menos no la única) causa de ese comportamiento. Como me he dado cuenta ahora, otra razón de este efecto es que utilicé un amplificador de alta ganancia para medir diferencias de tensión muy pequeñas. En esta situación, tocar un cable puede provocar la saturación del amplificador, que tarda mucho tiempo en recuperarse.

Answer 2

• Recuerde que el ADC real del medidor no tiene una impedancia de entrada infinita. La fuente o el sumidero de corriente en el circuito divisor de tensión. Esto significa que el aumento de los valores de resistencia del divisor de tensión causará un aumento de las compensaciones de corriente de polarización que afectarán a la precisión.
• Las resistencias divisoras de potencial serán más difíciles de gestionar, ya que las fugas a través de la placa de circuito impreso, los contactos de conmutación, los selectores de rango automático, etc., serán más difíciles de gestionar.
• Normalización de la impedancia de entrada. Los usuarios esperan ahora 10 MΩ.
• Es lo suficientemente alto para la mayoría de las aplicaciones.
• No sé si es un factor, pero tienen que funcionar tanto en CA como en CC.

¿No sería más útil para el cliente un multímetro de impedancia de entrada de 100 MΩ?

Para algunos, quizás. La mayor sensibilidad a los campos parásitos podría ser un problema para otros.

Answer 3

Una impedancia de entrada infinita sería ideal. "Suficientemente alta para la mayoría de la gente" resulta ser comercialmente más práctico.

Es relativamente sencillo y barato fabricar amplificadores prácticos con resistencias de entrada de 1 MΩ y 10 MΩ con un ancho de banda razonable, y estos satisfacen a un enorme segmento del mercado.

Cuando un usuario necesita una impedancia de entrada más alta, es más sensato que esos pocos usuarios utilicen un amplificador de entrada personalizado, dedicado a su aplicación particular. Por ejemplo, si desea medir corrientes de entrada de fA, el almacenamiento de carga en superficies aislantes y la ionización por rayos cósmicos de los espacios aéreos se vuelven significativos. No querrá empezar a diseñar la tolerancia de estos efectos en cada multímetro de 10 dólares.

Answer 4

Para la mayoría de los usuarios, se trata de un término medio que permite una precisión satisfactoria y, al mismo tiempo, un uso descuidado.

Demasiado bajo y tu fuente de señal se carga y distorsiona más de lo que puedes tolerar. Demasiado alta y las corrientes de señal se reducen tanto que empiezan a acercarse a las magnitudes de las corrientes de fuga en los materiales aislantes de los que está hecho todo (y los contaminantes en ellos). Relación señal/ruido en cierto sentido. La corriente de señal nítida y bien definida en las trazas de tu circuito empieza a mezclarse con las corrientes de fuga que fluyen dentro y fuera de esas trazas desde el entorno.