Impedancias

01 · Punto de partida

El divisor perfecto que miente al conectar

Divisor 10k/10k a 5 V: 2,5 V clavados en vacío. Conectás una carga de 10k y caen a 1,67 V (−33 %). La fuente (divisor) tiene impedancia de salida de 5 kΩ y la carga la dobla. Este tema pone nombre a ambos lados y da la solución definitiva: seguidor (Tema 16).

En continua, impedancia = resistencia (con nombre nuevo). En alterna suma reactancia (cursos 2 y 4): la idea vale para todo.

• ¿Qué son Zout y Zin?
• ¿Cuándo se puede ignorar la carga?
• ¿Cómo mido Zout sin hoja?
• ¿Qué hace un seguidor exactamente?

02 · Regla 10×

Cuándo ignorar la carga

Si la entrada pide 10× (o más) lo que la fuente entrega cómoda, el error queda ≈ 9 % o menos y el diseño vale. Es la misma regla del Tema 22 (curso 2), ahora como principio general de impedancias.

03 · Medir Zout

Caída con carga conocida

Sin hoja: medir en vacío (V0) y con carga conocida (Vc, Ic): Zout = (V0 − Vc)/Ic. Ejemplo: 2,5 V en vacío, 1,67 V con 10k (0,167 mA) → Zout = 0,83/0,167mA ≈ 5 kΩ = R1∥R2. El método vale para pilas, divisores y fuentes (Tema 33, curso 2).

04 · Seguidor

El que rompe el dilema

Seguidor de tensión (Tema 16): copia V a su salida con Zin de MΩ y Zout de ohmios. Entre divisor y carga: el divisor ve MΩ (no se entera) y la carga ve ohmios (no cae). Cuesta un operacional; rinde siempre.

05 · Carga en código

Predecir la caída y el remedio

Divisor con carga cualquiera + verificación de regla + efecto del seguidor:

def divisor_cargado(vs, r1, r2, rl=None):
    zout = r1 * r2 / (r1 + r2)
    v_vacio = vs * r2 / (r1 + r2)
    if rl is None:
        print(f"Vacío: {v_vacio:.2f}V, Zout={zout:.0f}")
        return v_vacio
    r2eq = r2 * rl / (r2 + rl)
    v_car = vs * r2eq / (r1 + r2eq)
    err = (v_car - v_vacio) / v_vacio * 100
    print(f"Vout={v_car:.2f}V (error {err:+.0f}%) Zin/Zout={rl/zout:.0f}x ->",
          "OK" if rl / zout >= 10 else "SEGUIDOR (T16)")
    return v_car


divisor_cargado(5, 10000, 10000, 100000)
divisor_cargado(5, 10000, 10000, 10000)

Probá divisor_cargado(5, 100000, 100000, 10000): ¿peor o mejor que 10k? ¿Por qué?

Medir Zout desde dos lecturas

La función del método de la sección 03:

def medir_zout(v_vacio, v_carga, i_carga_ma):
    z = (v_vacio - v_carga) / (i_carga_ma / 1000)
    print(f"Zout={z:.0f} ohm")
    return z


medir_zout(2.5, 1.67, 0.167)
medir_zout(9.1, 8.9, 88)  # pila del curso 2, en mA

06 · Analogía programador

APIs con costo

1. 1
   Zout = latencia base.

   Toda fuente tiene costo interno: a más carga, más se nota. Sin carga es invisible.

2. 2
   10× = headroom.

   Operar al 10 % de la capacidad mantiene el error chico: sobredimensionar la entrada.

3. 3
   Seguidor = caché.

   Réplica barata que atiende sin molestar al origen: desacopla lectura de costo.

07 · Exploración

Laboratorio: cargar divisores

Divisor 10k/10k a 5 V con carga variable: el laboratorio muestra Vout, error, relación Zin/Zout y si pide seguidor.

Preguntas para explorar

1. ¿Con qué RL el error llega al 10 %? ¿Coincide con 10×?
2. ¿Por qué con 1k el laboratorio pide seguidor sí o sí?
3. ¿Qué Zout medirías en tu divisor con el método de la sección 03?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de impedancias

Ejercicio 1: predecir tres cargas

Con divisor_cargado(5, 10000, 10000, ...) en 100k, 10k y 1k. Anotá Vout y veredicto de cada uno. ¿Cuál pide seguidor?

Ejercicio 2: medir tu Zout

Montá el divisor y medí vacío + con 10k. Con medir_zout(): ¿da ≈ 5k? Si no, ¿qué explica la diferencia?

Ejercicio 3: 100k de divisor

Respondé al py-status con números: divisor 100k/100k con carga 10k, ¿mejor o peor que con 10k? Explicá con Zout.

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Impedancias dominadas. Ahora, el nivel de continua: en el próximo tema, acoplo AC/DC.