¿Qué significa tener una impedancia de salida alta o baja físicamente?

Answer 1

Imagine una red de dos puertos (piense en el amplificador por simplicidad). En términos más simples, la impedancia que se ve a través de los dos terminales de entrada es la impedancia de entrada. Físicamente, es la impedancia vista / experimentada por la fuente conectada a los terminales de entrada. La impedancia que se ve a través de los dos terminales de salida es la impedancia de salida. Físicamente, es la impedancia ofrecida por el componente (digamos amplificador) en la ruta entre la señal de salida y la carga (Imagine un circuito equivalente de Thevenin en los terminales de salida, entonces la impedancia de salida es la impedancia de Thevenin).

En la mayoría de los casos, una fuente (digamos generador de señal) es lo que está conectado en los terminales de entrada. Por lo tanto, la impedancia del generador de señal viene en serie con la impedancia de entrada, dividiendo así el voltaje de la fuente entre los dos. Deje que la impedancia de la fuente sea Rs y la impedancia de entrada sea Rin. Por lo tanto, el voltaje que aparece en los dos terminales de entrada es V = Vs * [Rin / (Rs + Rin)] (Aplicando la regla de división de voltaje). Dado que la impedancia de entrada es grande, Rs puede descuidarse y, por lo tanto, la fracción [Rin / (Rs + Rin)] tiende a la unidad dando V = Vs (aproximadamente). Por lo tanto, la impedancia de entrada debe ser idealmente lo más grande posible (como regla general, la impedancia de entrada debe ser al menos 10 veces mayor que la impedancia de la fuente)

Se puede aplicar un razonamiento similar en los terminales de salida para comprender por qué se requiere que los componentes (digamos amplificadores) tengan una baja impedancia de salida. Los circuitos a través de los terminales de salida se pueden reemplazar por su equivalente de Thevenin, lo que lo representa por una fuente de salida (con magnitud Vout) en serie con impedancia de salida (con magnitud Rout). Los terminales de salida están conectados principalmente a una carga de impedancia Rl. Por lo tanto, el voltaje que aparece en la carga es Vout * [Rl / (Rout + Rl)]. Dado que la impedancia de salida es insignificante, la fracción [Rl / (Rout + Rl)] tiende a la unidad y, por lo tanto, el voltaje a través de la carga es casi igual al voltaje de salida.

Por lo tanto, la impedancia de entrada debe ser alta para que la red detecte el voltaje de entrada con la menor caída a través de la impedancia de la fuente y la impedancia de salida debe ser baja para entregar el voltaje de salida con la menor caída a través de la impedancia de salida.

Answer 2

Entrada de alta impedancia: si la señal de interés es un voltaje, verá una atenuación mínima. Propiedad deseable para la etapa de entrada de un amplificador operacional. A este respecto, los FET son mejores como etapa de entrada que los BJT.

Entrada de baja impedancia: si la señal de interés es actual, verá una atenuación mínima. Propiedad deseable para un amplificador de impedancia trans (TIA). Se puede construir un TIA simple tomando un amplificador de fuente común y conectando una resistencia de entrada a salida.

Salida de alta impedancia : si la señal de salida es actual, su valor no cambiará mucho con la carga. Propiedad deseable para una fuente actual (por ejemplo, salida de un espejo actual). La conexión en cascada de un espejo de corriente mejora mucho su impedancia de salida.

Baja impedancia de salida : si la señal de salida es voltaje, su valor no cambiará mucho con la carga. Por ejemplo, los OPAMP tienen una etapa de salida de baja impedancia porque la etapa de ganancia tiene una alta impedancia de salida. Si omitimos la etapa de salida, se denominaría amplificador de transconductancia operativa (OTA).

Answer 3

Par de ejemplos

Caso 1: Un amplificador de audio ideal no consume corriente de su entrada. Esto significa que necesita una impedancia de entrada realmente alta. Para entregar alta potencia al altavoz, necesita una baja impedancia de salida. Si en el altavoz, la impedancia de entrada del amplificador de potencia es alta, el micrófono tendrá dificultades para enviar su entrada, y lo más probable es que se sobrecaliente, lo que nos lleva al caso 2.

Caso 2: cuanto menor es la impedancia de entrada y mayor es la impedancia de salida, menor es la tensión en la fuente para suministrar alta corriente y menor es la pérdida de señal y ruido. Un micrófono tiene una alta ganancia para compensar las señales débiles, por lo que cuanto mayor sea la impedancia de entrada, más se amplificará el ruido. En las guitarras eléctricas, la longitud del cable ofrece una resistencia significativa y, sujeto a pastillas y estilos, una baja impedancia produce frecuencias altas reducidas o un sonido “muerto”. Conecte diferentes auriculares al mismo amplificador. El que tenga la impedancia de entrada más baja dará el volumen más alto (aunque el rendimiento de los auriculares también depende de otros factores).

Answer 4

La impedancia de salida es como una resistencia equivalente en serie con la salida, excepto que está oculta internamente.

Una baja impedancia de salida lo hace más parecido a una fuente de voltaje ideal (Ro = 0) y más impedancia de salida lo hace más como una fuente de corriente (Ro = infinito). En el caso de un amplificador, es una fuente de voltaje controlada, pero la impedancia de salida se comporta igual incluso cuando cambia el voltaje de salida.

En esta ilustración del “modelo” de un amplificador, la resistencia de salida es simplemente equivalente a una resistencia en serie con la fuente de salida idealizada.

En cuanto al efecto, considere su amplificador: idealmente, la salida es de 1V sin importar la carga. Sin embargo, si modela el amplificador ideal (Ro = 0) con una resistencia de salida de 1 ohm, entonces la salida real en el extremo del amplificador de Ro se mantendrá en 1V, pero la salida en la carga será un divisor de resistencia compuesto de 1 ohmios más la carga.

Si la carga es de 9 ohmios, entonces el voltaje en la carga será de 0,9 voltios. Y también se perderá energía (no se entrega a la carga).

Answer 5

La impedancia es efectivamente la “resistencia de CA” de una entrada o salida. La impedancia de entrada es una medida de la carga (en ohmios) que un circuito presentará a una fuente de señal. Del mismo modo, la impedancia de salida es una medida de la capacidad de conducción de una fuente de señal.

Para algunas aplicaciones (algunos circuitos de RF y pulsos), la impedancia de salida de una fuente puede coincidir con la impedancia de entrada del circuito que está activando. En la mayoría de las otras aplicaciones, la impedancia de salida de una fuente está diseñada para ser mucho más baja que la impedancia de entrada de su carga, y la fuente se comporta principalmente como una fuente de voltaje. La impedancia puede ser puramente resistiva, puramente reactiva (inductiva o capacitiva) o (más comúnmente) una combinación de los dos. La impedancia de una fuente o carga con una porción reactiva variará con la frecuencia.

Answer 6

Supongamos que se le dio la tarea de construir un amplificador para un micrófono. El micrófono emite una señal de 10 mV con una impedancia de 1 k ohm.
El amplificador tiene una impedancia de entrada de 1M ohm.
Por la regla del divisor de voltaje, el voltaje disponible en el amplificador será: 10mV {1M / (1k + 1M)} = 9.99mV.

Si el amplificador tiene una impedancia de entrada de 1k, la señal disponible será de solo 5mV.

Entonces, cuanto mayor sea la impedancia, mejor será la amplificación. Del mismo modo, cuanto menor es la resistencia de salida, menor es la caída de voltaje de salida a través del amplificador operacional.

Vea las resistencias del LM741 aquí: Página en ti.com

Answer 7

Mira aquí:
Electronics4beginners: modelado MOSFET

La señal amplificada se utilizará para controlar algún dispositivo (carga), por ejemplo, un altavoz ruidoso. Así como el transistor cambió el comportamiento del micrófono, el altavoz cambiará el comportamiento del transistor al cargarlo.

Idealmente, el transistor debería ser resistente a este cambio de comportamiento, de nuevo, ya que no queremos que el sistema tenga que ser rediseñado para diferentes cargas. La efectividad que tiene el modelo para tratar de cancelar el efecto de la carga es la eficacia que tiene el transistor. Esta característica está definida por la impedancia de salida del transistor