Diferencia entre el uso de una resistencia de prueba grande y pequeña para comprobar la resistencia interna del multímetro digital o del osciloscopio

Para mi laboratorio de introducción a mi clase de Circuitos Eléctricos Analógicos , una de las preguntas de análisis es calcular las resistencias internas del voltímetro digital y el osciloscopio, usando la ecuación

Ecuación de resistencia

Lo mismo se aplica a la resistencia del alcance, solo reemplace R d metro metro con R s C o pag mi .

El circuito construido se ve así:

Circuito de medida de resistencia

con V i norte = voltaje V ( A A ) , y V o tu t = voltaje a través R 2 , V ( B B ) .

Realicé el mismo experimento con dos resistencias diferentes: un par de resistencias de 4,7 K y un par de resistencias de 3,3 M en ensayos separados.

Mi instructor me dijo que la resistencia interna del visor es de ~1M y la del multímetro digital de ~10M.

Cuando ejecuto el cálculo con una resistencia de 3,3 M, obtengo casi exactamente los valores teóricos ( R d metro metro = 10,19 millones, R s C o pag mi = 1.004M). Sin embargo, con el 4.7KI se obtienen valores extremadamente bajos (alrededor de 3.3M y -230K).

Aquí está mi cálculo matlab sin procesar para ambos (perdón por el desorden).

%% With 3.3M

vaa=10.088; vbb=4.336;
r1=3.33e6; r2=3.33e6;

rdmm=(vbb*r1*r2)/((vaa*r2)-(vbb*(r1+r2)))

vaas=10.1; vbbs=1.9;
r1=3.33e6; r2=r1;

rscope=(vbbs*r1*r2)/((vaas*r2)-(vbbs*(r1+r2)))


%% With 4.7k

vaa=10.095; vbb=5.044;
r1=4.67e3; r2=4.67e3;

rdmm=(vbb*r1*r2)/((vaa*r2)-(vbb*(r1+r2)))

vaas=10.1; vbbs=5.1;
r1=4.67e3; r2=r1;

rscope=(vbbs*r1*r2)/((vaas*r2)-(vbbs*(r1+r2)))

Este laboratorio vence esta noche a la medianoche, por lo que probablemente solo usaré el cálculo con 3.3M ya que arroja los valores correctos, pero todavía tengo curiosidad por saber por qué sucede esto (Dios no quiera que sea un error de cálculo, pero yo simplemente no puedo resolverlo). Sé que una resistencia más pequeña es mejor para obtener valores de voltaje precisos, ya que la resistencia interna será tan alta que toda la corriente fluirá a través de la resistencia de prueba; pero en este caso, calcular la resistencia interna fue mejor con resistencias más altas.

Respuestas (2)

Sospecho que se encontró con un error de precisión de cálculo. Dejame explicar.

Si R 1 y R 2 son mucho menores que la resistencia de entrada del osciloscopio/DMM, el circuito que mostró está prácticamente descargado (es decir, suponemos infinito R d metro metro ).

Por lo tanto, desde R 1 = R 2 , entonces V B B = 0.5 V A A (divisor de voltaje de rama igual) y R 1 + R 2 = 2 R 1 . Luego mira el denominador de esa fórmula:

V i norte R 2 V o tu t ( R 1 + R 2 ) = V A A R 2 V B B ( R 1 + R 2 ) = V A A R 1 0.5 V A A × 2 R 1 = 0

En otras palabras, el denominador sería teóricamente cero, dando un infinito R d metro metro , como se esperaba.

El problema es que en la práctica el denominador no será exactamente cero, y cualquier pequeña aproximación de los valores de R 1 y R 2 o cualquier pequeño error en la medición de V A A o V B B afectará en gran medida el resultado!

En otras palabras, cuando el denominador se acerca a cero, se vuelve mucho más sensible numéricamente a los errores de los parámetros utilizados para calcularlo.

En una (en realidad, dos) palabra(s): en.wikipedia.org/wiki/Sensitivity_analysis

El método más preciso es el método del puente. .. Para encontrar el R2 desconocido dentro del dispositivo bajo prueba (DUT) ajuste R1 hasta que V (R2) = 50% del voltaje aplicado.

De lo contrario, use la fórmula para un divisor de impedancia.

Con su método, el error aumenta cuando se usan valores más bajos que la carga esperada hasta que la tolerancia de las R externas domina el resultado, debido a la distribución de corriente muy baja en el DUT.

En la prueba R única, no se comparte la corriente y, por lo tanto, no hay ambigüedad de la corriente del DUT, solo el error de tolerancia de R1 limita la precisión de su resultado.