comprensión de la teoría de la impedancia de entrada

He estado pensando en esto más a fondo y creo que intentaré responder a mi propia pregunta, pero no puedo aceptar mi respuesta porque no estoy calificado.

Creo que la respuesta probablemente radica en considerarlo como un divisor de voltaje:

Cuando se preocupa por la potencia, debe preocuparse tanto por la corriente como por el voltaje porque P=IV, en otras palabras, la potencia está relacionada con la cantidad de voltaje que se disipa.
Entonces, las resistencias iguales resultan ser las mejores, ya que la potencia se iguala en ambas piernas (Z1/Z2). Pero cuando le preocupa solo el voltaje, desea que Z2 sea más grande para obtener más voltaje de Vin a Vout. Y sí, está "en paralelo" a Vout porque así es como funciona un divisor de voltaje y se basa en resistencias relativas. Y ESTÁMOS preocupados por el voltaje (no por el poder como en los "viejos tiempos" del teléfono) tal como lo entiendo. Supongo que la teoría se explica mejor de esa manera.

Si esto es correcto, me complacería que alguien calificado aceptara. Si no es así, estaría encantado de recibir correcciones. De cualquier manera, me complacería ver comentarios aclaratorios.

EDITAR 30 de julio de 2020: he tenido más tiempo para pensar en esto y leer un poco más. Ahora creo que podría responder a mi propia pregunta aún mejor y diría que he llegado a creer que, en la práctica, Z1 en esta imagen es la impedancia de salida de una fuente, que no necesariamente controlas. IE, tal vez sea una entrada de guitarra. Es lo que es. Z2 sin embargo usted controla. Y al colocar una resistencia Z2 muy grande (como 1M) que va a tierra en la entrada de su circuito, construye efectivamente un divisor de voltaje, la mitad aquí que controla (Z2) y la otra mitad del circuito que no controla (Z1, IE la guitarra). En este caso, si Z2 es mucho más grande que Z1, fomenta que la mayor parte del voltaje se distribuya a Vout en lugar de ir a tierra. Dado que la señal de audio está representada por la onda de voltaje, esto es genial, desea la onda de voltaje más grande que pueda obtener. Esto no es realmente igualar la impedancia per se, pero lo está haciendo como lo desea. Supongo que para algunas aplicaciones quieren transferir la máxima potencia, no el máximo voltaje. En ese caso, básicamente querrían hacer que Z2 sea casi igual a Z1, que es lo que significa la coincidencia de impedancia en ese contexto. Nuevamente, si me equivoco, siéntase libre de corregirme, quiero saber y compartir buena información. Pero siento que ya le cogí el truco. Si esto es correcto, espero que mi forma de explicarlo tenga sentido para alguien más que estaba confundido con la forma en que otros lo explican. Nuevamente, si me equivoco, siéntase libre de corregirme, quiero saber y compartir buena información. Pero siento que ya le cogí el truco. Si esto es correcto, espero que mi forma de explicarlo tenga sentido para alguien más que estaba confundido con la forma en que otros lo explican. Nuevamente, si me equivoco, siéntase libre de corregirme, quiero saber y compartir buena información. Pero siento que ya le cogí el truco. Si esto es correcto, espero que mi forma de explicarlo tenga sentido para alguien más que estaba confundido con la forma en que otros lo explican.

esta pregunta puede responderse en términos prácticos directos. ¿Qué tengo que hacer?. También agradezco comentarios sobre el LM386 en general si es algo que desea agregar.

Y

Probaré una resistencia de entrada de 1M ohm para atenuar la guitarra

No estoy seguro de que poner 1 Mohm vaya a cortar la mostaza para el LM386. Idealmente, necesitaría un amplificador de búfer de alta impedancia y alimentaría su salida al potenciómetro en uno de los circuitos que edité en su pregunta. Google es tu amigo y reveló esto cuando busqué: circuito de amplificador de guitarra usando LM386 y un búfer de entrada .

Aquí hay un enlace al diseño que debería ayudar. Tenga en cuenta que solo utiliza un voltaje de suministro de 9 voltios. Aquí hay una revisión independiente de dicho amplificador, por lo que claramente está llamando la atención en varios lugares. Prácticamente lo deconstruye técnicamente de una manera bastante agradable, por lo que también debería ser bastante útil. Aquí hay otro spin-off, por lo que este diseño tiene credibilidad con los guitarristas que estimo (siendo uno yo mismo).

También hay un motor de búsqueda en este sitio para encontrar posibilidades de otros diseños de amplificadores.

Para audio y prácticamente hasta alrededor de un MHz, las impedancias de salida tienden a ser no más de una décima parte de la impedancia de entrada del dispositivo que alimenta. Por lo general, un amplificador de potencia tendrá una impedancia de salida inferior a 0,5 ohmios y, en comparación, un altavoz tiene 4 ohmios o más.

Tu dices

Lo que me desconcierta es que la representación de entrada muestra la resistencia básicamente en paralelo con la entrada del dispositivo B, mientras que la representación de salida muestra la resistencia en serie con la salida del dispositivo A. Me parece que son dos cosas muy diferentes. La representación del dispositivo A parece lógica, ya que una resistencia en serie aumentaría la resistencia total de la salida. Pero la representación del Dispositivo B es ilógica para mí.

Aquí hay un problema fundamental: debe ver la resistencia de salida y entrada como partes de los dispositivos A y B, no como algo que agrega al frente o al final. Le sugiero que trate de ver sus etapas como dos puertos. Hablemos también de la resistencia para simplificar las cosas.

Entonces, para la resistencia de salida de una etapa: depende de cómo la modeles. Si lo modela como una fuente de voltaje, tendrá un generador de voltaje con una ruta en serie (posiblemente pequeña, idealmente cero); si lo modela como una fuente de corriente, tendrá un generador de corriente con una ruta paralela (posiblemente alta, idealmente infinita). En su esquema anterior, la resistencia debe dibujarse dentro del triángulo que representa el amplificador. Algo como esto:

Imagen tomada de aquí: https://i.stack.imgur.com/enMZ0.gif

Tenga en cuenta que puede pasar de una representación de salida a otra aplicando los teoremas de Norton o Thevenin. Tenga en cuenta que una buena fuente de voltaje producirá una pésima fuente de corriente, y viceversa.

En cuanto a la resistencia de entrada, esta es la resistencia que ves 'mirando' en el... puerto de entrada. Si su escenario está diseñado para recibir voltaje como entrada, estará mejor con una impedancia de entrada alta porque cuando conecta un generador de voltaje a su entrada, crea un divisor de voltaje con Rin y la resistencia interna Rs de la fuente de voltaje (es decir, la resistencia de salida de la etapa anterior). Pero si su etapa está ahí para aceptar una corriente, entonces estará mejor con la impedancia de entrada más baja que pueda obtener. Porque si modela la etapa anterior como un generador de corriente con una conductancia interna Gp, correspondiente a una resistencia en paralelo Rp, entonces tiene un divisor de corriente y obtendrá la mayor parte de la corriente si su Rin es mucho más bajo que Rp.

Vuelva a dibujar sus circuitos como dos puertos y quedará claro de dónde provienen esas topologías.

Cuando combine sus etapas, dependiendo de cuál vaya después de cuál, obtendrá un divisor de voltaje o un divisor de corriente. Bueno o malo depende de los valores relativos de Rout y Rin. Y no, la mejor solución no es necesariamente etapa Rout (N) = etapa Rin (N+1). Ni siquiera si quieres sacar la máxima potencia a la última etapa. Escribí una respuesta extensa a esta otra pregunta sobre la coincidencia de impedancia ( ¿Cómo funciona la transferencia de voltaje y potencia en los amplificadores en cascada? )

Básicamente, el teorema de transferencia de potencia máxima se trata de cómo extraer la potencia máxima de una fuente determinada, y NO de cómo hacer que una carga absorba su potencia máxima (¿deberíamos llamarlo 'nominal'?). Si desea que su carga absorba la máxima potencia permitida, entonces debe buscar soluciones totalmente inigualables, correspondientes a hacer que la etapa que la alimenta sea lo más similar posible a una fuente de voltaje ideal (Rout=0, con Rout en serie con su RL - formando un divisor de voltaje) o una fuente de corriente ideal (Gout=0, o Rout=infinito con Rout en paralelo con su RL - formando un divisor de corriente).

Cuando no puede actuar sobre la resistencia de salida de la etapa de alimentación, es posible que termine atascado con un divisor de voltaje defectuoso (o un divisor de corriente defectuoso). En ese caso tiene sentido agregar una etapa intermedia cuyo propósito es mostrarle a la etapa de potencia y la impedancia que hará que el divisor de voltaje se vea mejor, y al mismo tiempo le permite seleccionar la impedancia que le muestra a su carga. Esto es lo que hace la etapa FET en su circuito modificado.

La impedancia es un problema, pero no donde piensas.

Una batería de 9 V tiene una impedancia de salida muy grande en comparación con una fuente de alimentación u otras baterías, por lo que no puede proporcionar mucha corriente y el voltaje de salida caerá.

Lo más probable es que esta sea su principal fuente de distorsión. Pruebe con una fuente de alimentación real.

Sobre tu pregunta...

"por qué la representación de entrada muestra la resistencia básicamente en paralelo con la entrada del dispositivo B, mientras que la representación de salida muestra la resistencia en serie con la salida del dispositivo A".

... has adivinado correctamente que este es el circuito conceptual del omnipresente divisor de voltaje . Primero digamos algunas palabras al respecto...

Este humilde circuito de dos resistencias en serie es el circuito eléctrico más común. ¿Por qué?

Por alguna razón (sería interesante ver qué... pero este es otro tema), preferimos usar voltaje en lugar de corriente como portador de datos en la electrónica de baja potencia. El divisor de voltaje es un dispositivo necesario para convertir (disminuir proporcionalmente) el voltaje. Desde este punto de vista, es un dispositivo útil . Un ejemplo de tal aplicación deseada es el potenciómetro de 10 k en su circuito anterior.

Desafortunadamente, en la mayoría de los casos es un dispositivo dañino que reduce innecesariamente el voltaje y la ganancia general de los amplificadores de voltaje multietapa. Desde este punto de vista, se trata de un dispositivo dañino . Lo queramos o no, en cada caso, cuando conectamos (en cascada) una fuente de voltaje (salida del amplificador) a una carga (entrada del amplificador), se forma un divisor de voltaje no deseado (atenuador). Pero, ¿qué es Rout y qué Rin en esta configuración?

La imagen en el sitio de audio de arriba es engañosa ya que muestra estas resistencias como resistencias externas... pero están dentro del escenario. Son resistencias equivalentes y en la mayoría de los casos no se ven.

Rout expresa el hecho de que cuando comenzamos a consumir corriente de la salida de la etapa, su voltaje cae (dRout = dV/dI). En algunos casos, Rout puede ser una resistencia externa visible. Por ejemplo, podemos conectar intencionalmente una resistencia de este tipo en serie a una fuente de voltaje perfecta ("ideal*) (salida de amplificador) para hacerla imperfecta... por ejemplo, con un propósito educativo. Sugiero a mis alumnos que realicen tales experimentos en los laboratorios introductorios. para ver la diferencia entre una fuente de voltaje perfecta e imperfecta. O Rout puede ser una resistencia de línea si es demasiado larga... o una resistencia de protección en los emisores de los búferes de salida. Por lo general, queremos que Rout sea pequeño (preferiblemente cero) para transmitir todo el voltaje.

Rin expresa el hecho de que cuando aplicamos voltaje a la entrada de la etapa, comienza a consumir corriente de la salida de la etapa anterior y su voltaje cae. En BJT, Rin está determinado principalmente por la resistencia de entrada del transistor... pero también hay resistencias de polarización en paralelo. Rin también puede ser una resistencia externa visible. Como se mencionó anteriormente, podemos conectar intencionalmente una resistencia de este tipo en paralelo a una carga de voltaje perfecta (entrada de amplificador) con una resistencia extremadamente alta para que sea imperfecta. Por ejemplo, mis estudiantes cargan una fuente de voltaje intencionalmente empeorada (con Rout agregado) para ver el impacto de Rin en Vout. O bien, podemos conectar una resistencia en paralelo a la entrada FET para protegerla. Por lo general, queremos que Rin sea lo más alto posible (preferiblemente "circuito abierto") para transmitir todo el voltaje de la etapa anterior.

Entonces, para transferir el voltaje máximo, Rout debe ser lo más bajo posible y Rin lo más alto posible. Para transferir la máxima potencia en la etapa de salida, tenemos que hacer que la resistencia de carga RL sea igual a Rout. Lo contrario (hacer Rout = RL para potencia máxima) no es cierto.

Además de estas soluciones sencillas más típicas de los circuitos eléctricos, en electrónica utilizamos técnicas más inteligentes basadas en la omnipresente retroalimentación negativa.

La ruta se puede disminuir casi hasta cero cerrando el ciclo de retroalimentación negativa después de ella. Como resultado, el amplificador aumenta su voltaje de salida con VRout compensándolo. La salida del amplificador se puede considerar como una "resistencia negativa" con resistencia -Rout que destruye la Rout de "resistencia positiva".

Rin se puede (teóricamente) aumentar hasta el infinito desconectando su extremo inferior del suelo y cambiando con Vin. El nombre de este extraño truco de circuito es "bootstrapping".