¿Cuál es mejor como divisor de voltaje: resistivo, capacitivo, filtro de paso bajo, ...?

Existen diferentes tipos de atenuadores de voltaje para las señales de CA ( una breve explicación está aquí ). El más conocido es el resistivo. Otros, como los filtros capacitivos, inductivos o de paso bajo, están disponibles (los pasos bajos pueden incluir muchos diseños, incluso pasivos o activos. Gracias a Andy Aka, que les proporcionó un enlace muy bueno en otro hilo). Sé que preguntar cuál es mejor (especialmente para las frecuencias altas) no es una buena pregunta y la respuesta es: "depende".

Lo que quiero saber son sus ventajas y desventajas que pueden llevar a una conclusión para seleccionar el mejor diseño.

Básicamente, hay dos tipos de atenuadores que consideraría y estos se pueden combinar de dos maneras:

• (A) se usa porque ofrece simplicidad con la capacidad de diseñarlo para que se adapte a la fuente de conducción y a lo que se conecta (toque central).
• (B) se utiliza cuando desea "reducir" un voltaje de CA sin preocuparse por los niveles de CC, pero para que funcione razonablemente a bajas frecuencias, las capacitancias necesitan valores mayores que para las señales de RF.
• (C) es una combinación de A y B y le ofrece un amplio rango de frecuencias de atenuación constante de CC a RF
• (D) Utilicé una vez para monitorear la salida de una fuente de alimentación de CC de alto voltaje: el elemento superior principal de la parte resistiva del divisor era decenas de Mohms y, debido a su tamaño y proximidad a los circuitos de conmutación de alto voltaje, se recogió mucho de ruido. Agregar tapas en la misma relación de impedancia que las resistencias fue un comienzo, pero el potencial de altas corrientes a través de los condensadores fue una preocupación, por lo que las resistencias se agregaron en serie. Debido a que el divisor de voltaje se usó como parte de un elemento de retroalimentación que controla el alto voltaje, tuve que asegurarme de que lo que se midió se tradujo con precisión, de lo contrario, podrían ocurrir inestabilidades y a 50kV no necesitó mucha inestabilidad para destruir los circuitos. Las resistencias adicionales en serie con cada tapa también sirvieron para limitar las corrientes en el amplificador operacional al que se conectaba el "tap central".

Esta es solo una instantánea de probablemente muchas más técnicas.

Los atenuadores de tensión resistivos son definitivamente los más utilizados, ya que su relación de atenuación no cambia con la frecuencia. Del mismo modo, la corriente que absorben de la fuente de voltaje no cambia con la frecuencia.

En algunos casos, debe agregar un condensador en paralelo a una de las resistencias para compensar la presencia de otro condensador no deseado en paralelo a la otra resistencia.

Esto es lo que sucede con las sondas de osciloscopio. En los siguientes esquemas, R2 y C1 representan la entrada del osciloscopio. La sonda en sí misma comprende la resistencia R1 y el condensador C2. C2 está aquí para compensar los efectos de C1 (y debe ajustarse antes de su uso). Se requiere que la compensación tenga una curva de respuesta de frecuencia plana.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

En algunos casos muy especiales, puede usar un atenuador capacitivo. Por ejemplo, desea obtener un voltaje pequeño del voltaje principal, con una corriente no tan pequeña, y al mismo tiempo no desea disipar mucha energía. Esto puede funcionar porque la frecuencia es constante aquí (50 o 60 Hz, dependiendo de dónde viva).

Y no podemos olvidarnos de las redes de condensadores conmutados (una ligera variante en una red de solo condensadores) que son el estándar en cualquier diseño moderno de chip analógico. Tienen una densidad de área muy superior y coinciden con cualquiera de las alternativas.

Por supuesto, esto es un poco engañoso porque bajo la teoría de transformación Z, una tapa conmutada ES una resistencia.