¿Cuál es la impedancia de entrada de este circuito?

Question

Aquí está la parte relevante del esquemático del Befaco InAmp, un preamplificador Eurorack para señales de nivel de línea y nivel de instrumento:

Estoy intentando determinar si puedo conectar de forma segura el micrófono AKG c1000S a este equipo, el cual tiene una impedancia de salida de 200 y, según su manual, requiere un preamplificador con al menos 2000 de impedancia de entrada.

Dado que el valor de la resistencia R2 es de 100k, ¿puedo asumir que la impedancia de entrada es de 100k? Dado que es mucho mayor de lo requerido, ¿significa que el volumen de mi micrófono será demasiado bajo? ¿Podría usar un transformador pasivo para aumentar la impedancia de salida del micrófono antes de conectarlo al InAmp? ¿O la única solución es usar un preamplificador de micrófono dedicado?

Answer 1

La impedancia es la relación entre el voltaje de entrada y la corriente que pasa a través de ella. Sería R2 si R2 estuviera conectado directamente a tierra. Aquí, R2 está conectado a R3, que a su vez está conectado a la salida del amplificador operacional.

La salida es en Vout = -Vin . R3/R2. (Este es el voltaje que iguala los niveles de entrada del amplificador operacional).

La corriente es I = (Vin-Vout)/(R3+R2) = Vin (1+ R3/R2) / (R3+R2)

Luego la impedancia Z = Vin / I = (R3+R2)/(1+R3/R2).

Considero el caso en el cual los capacitores tienen una impedancia nula... si no es el caso, deberíamos tener en cuenta la frecuencia.

EDICIÓN: desarrollando Z = (R3+R2)/(R2+R3).R2 = R2... Entonces tenías razón. Podría haberlo deducido antes (el extremo derecho de R2 no está conectado a tierra sino a "otras cosas que hacen que su voltaje sea nulo", entonces es como si estuviera conectado a tierra).

Answer 2

Parece que el amplificador operacional tiene retroalimentación negativa, por lo que hay un "cortocircuito virtual" entre las entradas inversora y no inversora. Por lo tanto, la entrada inversora también está a tierra y la resistencia de entrada mínima es igual a R2, 100 k\$\Omega\$. La impedancia será más alta en frecuencias bajas donde la reactancia de C5 comienza a ser significativa.

Answer 3

La impedancia de entrada del amplificador es de hecho de aproximadamente 100 kΩ, pero ese no es el motivo por el cual el nivel de audio será demasiado bajo. Es porque el amplificador está especificado para entrada de nivel de línea. La página vinculada sugiere el nivel de línea doméstico, que típicamente es de ~316 mV (-10dbV), pero su micrófono está especificado para 6 mV a 1 Pa (= 94 dB = alguien gritando en él a corta distancia).

Podrías probar con un transformador de micrófono, pero un transformador de 2 kΩ a 100 kΩ solo aumentará la señal a 42 mV. Una mejor opción es un preamplificador de micrófono que podrá proporcionar una amplificación de bajo ruido de tu señal de micrófono hasta el nivel de línea. También proporcionará una entrada balanceada para reducir la interferencia eléctrica con cables XLR más largos. Puedes optar por uno con alimentación fantasma para evitar tener que poner pilas en el micrófono.

Answer 4

Cuando un Opamp está en condiciones de "operación", sus entradas se llevan al mismo voltaje. Por lo tanto, la impedancia de entrada es esencialmente 100k siempre que la frecuencia esté significativamente por encima de la frecuencia de corte del filtro pasaaltos RC. La frecuencia de corte es 1/(2 pi RC) que está un poco por encima de 7Hz, por lo que el impacto del condensador en la impedancia de entrada debería ser despreciable a frecuencias de audio.

Una impedancia de entrada de 100k es bastante desajuste de impedancia, por lo que sus resultados pueden terminar siendo más ruidosos de lo necesario. Un transformador 1:7 podría igualar 2k a 100k y darte aproximadamente 17dB más de nivel de señal en teoría. La práctica siempre es un poco diferente, pero en caso de que encuentres que tu señal está demasiado silenciosa en relación con los niveles de ruido del amplificador, esta puede ser la forma más fácil de mejorar los resultados.