¿Cómo debo sondear al medir la impedancia de salida? ¿Por qué obtengo lecturas inconsistentes?

Estoy tratando de medir la impedancia de salida de un amplificador de auriculares comercial, pero los resultados parecen cambiar dependiendo de cómo lo pruebo. Cuando conecto un cable de 1 m en el dispositivo y el otro extremo en un adaptador a un bloque de terminales en una placa de prueba, obtengo 5,5 Ω, cuando uso un cable más corto obtengo 4,4 Ω. Los resultados también cambian dependiendo de dónde esté midiendo el voltaje en el protoboard.

Así es como se ve la placa de pruebas:

Estoy conectando el bloque de terminales al amplificador, reproduciendo una onda sinusoidal de 1 kHz y midiendo el voltaje con y sin esa resistencia (coloco la resistencia en un bloque de terminales porque tengo que desconectarlo muchas veces), luego calculo la impedancia como Z=R*((V1/V2)-1). Mis medidas parecen ser bastante buenas, incluso hice todas las matemáticas de propagación de incertidumbre y termina siendo alrededor de ±0.6Ω, después de hacer 30 medidas a diferentes voltajes (también probé algunas con diferentes resistencias y frecuencias solo para ver qué pasa). El único problema es que obtuve un valor diferente pero igualmente preciso al repetir todo al día siguiente (incluida la creación de una nueva configuración con cables y conectores ligeramente diferentes), y está fuera de las barras de error de medición del día anterior...

¿No estoy teniendo en cuenta alguna otra fuente de impedancia? ¿El cable, o los conectores tal vez? ¿Qué me estoy perdiendo y cuál es la técnica de sondeo adecuada para una medición como esta?

Actualizar:

Ahora lo abrí y estoy midiendo directamente en la PCB:

El resultado está más cerca de mi segundo intento (parece ser incluso un poco más bajo, pero solo hice un par de medidas). Todavía no tengo mucha confianza en que estoy midiendo la impedancia correctamente, pero al menos ahora entiendo que he subestimado el efecto de la resistencia en serie sobre el voltaje bajo carga.

Respuestas (3)

Las placas de prueba baratas sin soldadura tienen mucha resistencia de contacto. Puede ser de 0,5 ohm a 1 ohm por conexión . Estoy definiendo una conexión como un cable o pin en contacto con la placa de pruebas. Cuento 4 conexiones en su configuración.

La resistencia de contacto no es constante, pero puede variar según la posición exacta del cable insertado.

Como prueba, reemplace su resistencia con un cable y mida la resistencia entre los terminales superiores en su imagen. Cortocircuite los cables de su medidor y reste esta lectura.

Wow, de hecho, obtengo algo como 3Ω, y es muy inconsistente. Tal vez los tornillos de los bloques de terminales también estén oxidados.

La impedancia de salida de un amplificador de audio de buena potencia puede ser una pequeña fracción de ohmio .
La resistencia de los cables y conectores/enchufes al elemento de los auriculares puede dominar fácilmente. La resistencia de contacto entre el enchufe y el conector puede variar, lo que hace que las mediciones sean molestamente aleatorias.

Medir la impedancia de salida en la placa de circuito impreso del amplificador de potencia es un buen punto de partida y debe producir un resultado repetible. Los amplificadores de potencia pueden emplear retroalimentación negativa para mejorar la distorsión y reducir la impedancia de salida. Si es así, la impedancia de salida puede depender de la frecuencia... una frecuencia de prueba de 100 Hz puede dar un resultado diferente a 10 kHz.
El error en su medición es menor cuando prueba con una resistencia de carga de valor pequeño, siempre que use la técnica de sondeo adecuada (abajo). Los auriculares a menudo se clasifican como "32 ohmios". El amplificador puede estar clasificado para una carga de "4 ohmios" u "8 ohmios". Asegúrese de que el nivel de onda sinusoidal de prueba esté configurado para una salida sin distorsiones; su medición no tendrá sentido si se recortan los picos.

Sondeo

El sondeo de cuatro terminales reduce (con suerte elimina) los errores de medición. Sus dos sondas de medición de amplitud ( Vprobe1, Vprobe2) se colocan lo más cerca posible de la salida del amplificador. Es importante elegir un punto de conexión a tierra para Vprobe2 tan cuidadosamente como elegir el punto de salida del amplificador real para Vprobe1. La resolución de amplitud de su dispositivo de medición conectado a estas sondas debe ser buena; su precisión importa menos.
Agregue su carga de baja resistencia aguas abajo de estos puntos de prueba de medición de voltaje. Esto evita incluir Rwirela resistencia en su medición de la resistencia de salida del amplificador.

esquemático

simular este circuito : el esquema creado con CircuitLab
La impedancia de salida del amplificador es entonces R o tu t = ( R w i r mi + R w i r mi + R yo o a d ) ( V norte o yo o a d V yo o a d mi d − 1 )

Esto tiene mucho sentido para mí. Gracias. De hecho, antes realicé un montón de análisis de correlación donde verifiqué la amplitud y la resistencia (sabía que no deberían hacer una diferencia, dentro de lo razonable, pero quería verlo). Para la frecuencia solo probé 1kHz y 200Hz (porque mi multímetro no es verdadero RMS y su precisión de CA se especifica en 40Hz - 500Hz), y eso también estuvo bien.

La impedancia de salida de un amplificador de audio es más un parámetro de diseño que un valor realmente medible.

En el caso general, está en el rango de mOhm debido a la profunda retroalimentación negativa empleada en el amplificador. Dependiendo de las peculiaridades de la retroalimentación y la frecuencia, esta pequeña impedancia también puede ser negativa o un número complejo (sí, es muy posible que obtenga una salida algo mayor con la carga adjunta). También puede ser algo no lineal (así es como se puede modelar la distorsión armónica).

La impedancia parásita de los cables, conectores, etc... combinados suele ser mucho mayor que la impedancia de salida real de un amplificador de audio moderno.

Lo que generalmente se anuncia como una impedancia de salida es la impedancia de la carga esperada, según la antigua suposición de que para obtener los mejores resultados, la impedancia de la salida y la carga deben coincidir.

Esta suposición es generalmente cierta para los amplificadores que carecen de la profunda retroalimentación negativa presente en los amplificadores modernos. Por ejemplo, antiguos, basados ​​en válvulas y transformadores.

Por otro lado, si tiene un amplificador basado en válvulas, no se espera que ejecute la mayoría de ellos sin una carga más o menos coincidente (prácticamente puede matar la etapa de salida sin carga).

Conclusión: no mida la resistencia de salida como lo hace. No obtendrá un resultado significativo, y también puede obtener un resultado muy desagradable y costoso.

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