¿Qué es un Analizador de Impedancia?
Los analizadores de impedancia son instrumentos diseñados para medir y analizar la impedancia de un circuito. La impedancia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un circuito de corriente alterna (CA). Se representa como una cantidad vectorial en el plano complejo, con la parte imaginaria representando la reactancia y la parte real representando la resistencia.
Cuando la corriente es continua, solo existe resistencia y se puede aplicar la ley de Ohm (V = IR) para calcularla. Sin embargo, en circuitos de corriente alterna, surgen dos tipos principales de reactancia: la reactancia inductiva (representada por la letra L) asociada a bobinas e inductores, y la reactancia capacitiva (representada por la letra C) asociada a condensadores. El analizador de impedancia es una herramienta que permite medir y analizar la impedancia eléctrica de un circuito que contiene componentes de CA, incluyendo tanto la resistencia como las componentes reactivas.
Usos de los Analizadores de Impedancia
Los analizadores de impedancia son ampliamente utilizados para examinar y obtener información detallada sobre la impedancia eléctrica, que incluye componentes de corriente alterna.
Estos analizadores presentan los resultados del análisis en una pantalla, generalmente en forma de gráficos. En estos gráficos, el eje horizontal representa la frecuencia y el eje vertical muestra los parámetros seleccionados por el usuario, como la tensión y la corriente. Es importante destacar que existe un dispositivo similar llamado medidor LCR, que proporciona resultados numéricos precisos. Sin embargo, a diferencia del medidor LCR, un analizador de impedancia ofrece la capacidad de representar gráficos con varios parámetros en un amplio rango de frecuencias.
Esto significa que un analizador de impedancia permite una visualización más completa y detallada de la respuesta del circuito en diferentes frecuencias, proporcionando una representación gráfica de los parámetros medidos. Esta capacidad de visualización gráfica en diversas bandas de frecuencia hace que los analizadores de impedancia sean herramientas valiosas en el análisis y diseño de circuitos eléctricos.
Principio del Analizador de Impedancia
Los analizadores de impedancia tienen la capacidad de medir tanto la resistencia como la reactancia de la impedancia mediante la aplicación de señales de corriente alterna a diferentes frecuencias. Estos analizadores utilizan diversos métodos de medición, como el método de resonancia, el método I-V y el método de puente equilibrado automático.
El método de puente equilibrado automático es un ejemplo comúnmente utilizado. En este método, se emplea una fuente de señal, dos voltímetros y un convertidor de corriente a tensión. La medición de la impedancia de la muestra se realiza comparando la tensión que atraviesa la muestra con la tensión que atraviesa una resistencia de referencia.
Este método de puente equilibrado automático permite medir una amplia gama de frecuencias, hasta aproximadamente 110 MHz. Para frecuencias más altas, como en el caso de mediciones de impedancia en radiofrecuencia (RF), se utiliza el método RF I-V.
Los datos obtenidos pueden ser analizados y representados gráficamente utilizando diferentes diagramas. Por ejemplo, se puede trazar un diagrama de Bode, donde la frecuencia se ubica en el eje horizontal y la impedancia en el eje vertical. También se puede utilizar un diagrama de Cole-Cole, donde la resistencia se representa en el eje horizontal y la reactancia en el eje vertical. Estos diagramas permiten analizar y diseñar circuitos, así como identificar componentes de resistencia, como los electrodos, de manera precisa.
Más Información sobre los Analizadores de Impedancia
1. Diferencias entre Analizadores de Impedancia y Analizadores de Redes
Tanto los analizadores de impedancia como los analizadores de redes son dispositivos que miden los componentes de impedancia de un DUT (DUT bajo prueba) introduciendo señales en el DUT y comparando la intensidad y la fase de la señal que aparecen en el lado de salida con la entrada.
Los analizadores de impedancia se utilizan para medir con precisión impedancias elevadas de 10 kΩ o más. Sin embargo, el rango de frecuencias que pueden medir está limitado a unos 100 MHz.
Los analizadores de redes pueden medir hasta unos 10 GHz y son adecuados para medir impedancias inferiores a 10 kΩ. Los dispositivos para equipos de telecomunicaciones requieren mediciones de características hasta altas frecuencias, por lo que se utilizan analizadores de redes.
2. Cómo Utilizar un Analizador de Impedancia
Para las medidas de impedancia se utilizan cuatro terminales: el terminal para aplicar la corriente de entrada, el terminal para medir la tensión del lado de entrada, el terminal para medir la corriente del lado de salida y el terminal para medir la tensión del lado de salida.
El objeto que se va a medir (DUT) se coloca entre los lados de entrada y salida, pero para realizar mediciones más precisas se utiliza una plantilla de medición denominada fixture. La fijación es un dispositivo de medición importante que se utiliza para mantener estable el objeto a medir, reducir el ruido extraño y evitar la atenuación de la propagación de la señal.
3. Precios de los Analizadores de Impedancia
Existe una gama de precios en función de la gama de frecuencias y de la impedancia que se puede medir. Un instrumento sencillo para medir la impedancia aproximada puede obtenerse por unos $100 aproximadamente.
Los modelos de alta precisión, como los utilizados en experimentos y desarrollo, cuestan entre $20,000 a $50,000. Además, una plantilla de sujeción del DUT y un cable para la medición cuestan alrededor de 1 millón de yenes.