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

Solo estoy hablando de equipos interesantes en mediciones de voltaje.

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

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

100 MOhm no serán de mucha ventaja frente a 10 MOhm. Y para valores aún más altos, los amplificadores de entrada bipolares se vuelven inviables. Si las personas necesitan una impedancia de entrada realmente alta de TOhm, de todos modos requiere un cableado especial y tal
El electrómetro modelo 640 de Keithley utiliza protectores y aislamiento de zafiro para una resistencia de entrada superior a 10^16 ohmios desviada por menos de 2 pF. Solo para tu información. (He logrado algo similar usando dados y unión manual de cables).
@tobalt Entonces, ¿quiere decir que 10 MOhm es solo un número convenientemente bueno?
@BlackPenguin sí exactamente. Es lo suficientemente bajo como para que pueda configurarse con una resistencia simple y no dependerá de las variaciones del amplificador de entrada real.
@jonk, ¿no son esas capacitancias de entrada de 2 pF un éxito absoluto? Si realmente desea medir, por ejemplo, en una muestra de 1e15 ohmios, está buscando horas de tiempo de estabilización.
@tobalt mira la hoja de datos. Está todo ahí. (Lo siento, no incluí una referencia a él).
La mayoría de los osciloscopios son en realidad de 1 megaohmio, no de 10. Solo cuando se usan con una sonda de 10:1 dan una resistencia de entrada de 10 megaohmios. No todos los alcances hacen eso tampoco.
100 megaohmios costaría más y no sería un valor adicional significativo para la mayoría de los usos. Rara vez tengo algún problema con 10Megohm demasiado bajo.
@KevinWhite Gracias, comencé a preguntarme por qué todos mis medidores y osciloscopios son de 1 MOhm y son de alguna manera deficientes. (Bueno, la mayoría de ellos son deficientes, pero no con respecto a la impedancia de entrada)
No estoy seguro, ¿estamos hablando de osciloscopios o DMM? Un DMM bastante común (y antiguo) como el Keythley2000 tiene una impedancia de >10 GΩ para los rangos de 10/1/0,1 V.
¿Nadie va a hablar sobre cómo se puede usar la impedancia de entrada de un multímetro como derivación de corriente para medir corrientes pequeñas? Esa es la verdadera razón por la cual la impedancia de entrada siempre es un valor "agradable" como 10M o 1M: un DMM en modo de voltaje es un nanoamperímetro

Respuestas (4)

  • Recuerde que el ADC real en el medidor no tiene una impedancia de entrada infinita. Generará o absorberá algo de corriente en el circuito divisor de voltaje. Eso significa que aumentar los valores de la resistencia del divisor de voltaje causará mayores compensaciones de corriente de polarización que afectarán la precisión.
  • Las resistencias divisoras de potencial serán más difíciles de manejar ya que las fugas a través de la PCB, los contactos de conmutación, los selectores de rango automático, etc., serán más difíciles de manejar.
  • Estandarización de la impedancia de entrada. Los usuarios esperan 10 MΩ ahora.
  • Es lo suficientemente alto para la mayoría de las aplicaciones.
  • No sé si es un factor, pero tienen que funcionar tanto con CA como con CC.

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

Para algunos, tal vez. La mayor sensibilidad a los campos dispersos podría ser un problema para otros.

La pregunta es cuánto es infinito. Tengo un multímetro 8846A aquí y este MM consume menos de 10 nA a 10 V, por lo que este dispositivo presumiblemente tiene una resistencia de entrada de más de 10 GOhms y es digital y ciertamente tiene un convertidor de analógico a digital. ¿Cómo puedes explicar eso?

Habiendo 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 visores normales. Por ejemplo, tocar un cable con la mano desnuda lo cargará, lo que provocará desviaciones de voltaje que tardarán decenas de segundos o incluso minutos en disiparse por completo. En muchos casos, los errores causados ​​por tales efectos superarían la mayor precisión obtenida al tener una mayor impedancia de entrada.

Como han señalado Neil_UK y Vladimir Cravero, la impedancia de entrada no es (al menos no la única) causa de tal comportamiento. Como me di cuenta ahora, otra razón para este efecto es que usé un amplificador de alta ganancia para medir diferencias de voltaje muy pequeñas. En esta situación, tocar un cable puede llevar al amplificador a la saturación, lo que luego lleva mucho tiempo para recuperarse.

Para agregar a esto, a menudo tomo una medida de voltaje entre dos puntos que resultan estar flotando uno con respecto al otro. Con alguna conductancia de entrada, esta condición es fácil de reconocer: el voltaje comienza en algún valor distinto de cero y luego decae hacia cero. Si la resistencia de entrada fuera mucho más alta, entonces vería un voltaje constante arbitrario, y eso haría mucho más difícil averiguar qué está pasando.
Entonces, con una impedancia de entrada demasiado alta, ¿tendría un tiempo RC demasiado alto para una medición conveniente?
Tomar 10s de segundos para que las lecturas se estabilicen es una función de la impedancia de su fuente, no de la alta impedancia de entrada del medidor. Sin la alta impedancia de entrada del medidor, ni siquiera podría leer su fuente.
Como un problema aún mayor, si un osciloscopio extrajo corriente CC cero de la sonda, pero la sonda y el cable tenían alguna capacitancia parásita (inevitable), una conexión de sonda intermitente podría comportarse como un muestreo y retención impredecible.
Esta respuesta debe ser inexacta, en el sentido de que falta alguna información. No sé qué cableado está usando, pero 100 MΩ x 10 nF = 1 s y 10 nF es una ENORME capacitancia parásita. Trabajo con instrumentos de >10 GΩ y, aunque ciertamente puedo cargar las entradas, tardan unos segundos en descargarse. Además de eso, espero que el instrumento también tenga algo de corriente de polarización de CC que fluya dentro/fuera de los terminales, lo que probablemente contribuya a la carga/descarga de una manera no despreciable.
Vladimir Cravero, tienes parte de razón. Ahora que lo pienso, la razón principal de escalas de tiempo tan largas es que el dispositivo de medición del que estaba hablando contiene un amplificador de alta ganancia. Se satura y luego requiere mucho tiempo para funcionar normalmente de nuevo.

La impedancia de entrada infinita sería ideal. 'Lo suficientemente alto para la mayoría de las personas' resulta ser comercialmente más práctico.

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

Cuando un usuario necesita una impedancia de entrada más alta, es más sensato que esos pocos usuarios usen un amplificador de entrada personalizado, dedicado a su aplicación particular. Por ejemplo, si desea medir las corrientes de entrada de fA, luego cargue el almacenamiento en superficies aislantes y la ionización de rayos cósmicos de los espacios de aire se vuelve significativa. No desea comenzar a diseñar la tolerancia de esos efectos en cada multímetro de $ 10.

"La impedancia de entrada infinita sería ideal". No, no lo haría. Esta es una de esas verdades a medias que realmente necesitamos dejar de lado. La impedancia de entrada infinita le compra una cosa y solo una cosa: que su medidor no tenga influencia en el circuito bajo prueba. Todo lo demás que viene con una impedancia de entrada infinita es una pesadilla que hace que las mediciones sean difíciles y propensas a errores. Si pudiera hacer un medidor con una impedancia de entrada infinita, estaría dispuesto a apostar que lo primero que le hizo cuando comenzó a usarlo sería agregar una pequeña carga. Por tu cordura.
@J... Creo que, en igualdad de condiciones , si un DMM de entrada de 10 Mohm no consumiera la corriente de entrada que hizo, sería 'mejor'. De hecho, mi DMM relativamente barato ANENG AN8002 descarga su entrada en el rango de 200 mV y parece tan infinito como puedo medir. Presumiblemente, tiene una resistencia de entrada en serie de 10 Mohm, con derivaciones conmutables para crear el divisor de voltaje de entrada, y sin división, solo veo la entrada del amplificador de búfer. Con una impedancia de fuente baja, es simplemente maravilloso, incluso con rangos automáticos de hasta 20 mV a escala completa con una resolución sin ruido de hasta 10 uV.
Creo que "en igualdad de condiciones" es otro de esos calificativos que nos saca del ámbito de la realidad . Quiero decir, aquí estoy yo buscando con frecuencia el modo "LoZ" de mi Fluke porque una impedancia de medidor de 3k-ohm ahogará todas las señales espurias que no quiero medir . Y cuando hablamos de máquinas automatizadas, es común ver ADC con impedancias de entrada de 10k, 5k o incluso 1,5k. No existe tal cosa como "ideal": cada aplicación tiene diferentes desafíos y diferentes objetivos y la precisión absoluta es solo uno de esos objetivos.
@J... Si no quiero medir algo, pondré un filtro externo explícito o una derivación en el camino de mi medidor ideal. Es por eso que di el ejemplo de mi propio 'reino de la realidad' AN8002, £ 12 en BangBad, ¡con envío! Con un DUT de alta impedancia de fuente, está por todas partes.

Es un término medio feliz para la mayoría de los usuarios que permite una precisión satisfactoria al mismo tiempo que permite el uso descuidado.

Demasiado bajo y su fuente de señal se carga y distorsiona más de lo que puede tolerar. Demasiado alto y sus corrientes de señal se reducen tanto que comienzan 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 limpia y bien definida en las trazas de su circuito comienza a mezclarse con las corrientes de fuga que entran y salen de esas trazas del entorno.

¡Gracias, la corriente a detectar que se acerca a la corriente de fuga tiene sentido para mí!
¿Por qué la mayoría de los equipos de prueba tienen una impedancia de entrada de voltaje de 10 MΩ?
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