¿Qué es la impedancia de salida y por qué debería importarme?
La impedancia de salida o impedancia de la fuente Ri de una fuente de señal perfecta es 0Ω. Cuando se habla de fuentes de voltaje de CC, también se le llama resistencia interna (por eso la llamo Ri aunque la pastilla de una guitarra sea una fuente de señal de CA). La pastilla (pasiva) de una guitarra no es en absoluto una fuente de señal perfecta (Ri > 0Ω). Esto significa que el voltaje de salida caerá cuando se conecte a una carga (pedales de efectos, amplificador). Este efecto será más significativo cuanto mayor sea la impedancia de salida de la pastilla de tu guitarra y menor sea la impedancia de entrada de tu amplificador/pedal de efectos (divisor de voltaje entre Ri y RL).
Hace poco simulé el circuito de un Fuzz Face con LTspiceIV y me di cuenta de que la impedancia de salida de la guitarra afecta a la forma de onda de salida final del pedal de efectos.
Ejemplo:
Esquema del Fuzz Face:
Forma de onda de salida de un Fuzz Face con una fuente de señal perfecta(Ri=0Ω) En la entrada:
Forma de onda de salida de un Fuzz Face con una fuente de señal realista (Ri=10kΩ)En la entrada:
Tienes que descubrir por ti mismo si te gusta el sonido de estas interacciones o no. Si no te gusta, deberías replantearte el orden en el que están dispuestos los efectos de tu guitarra en la cadena de señal. Los pedales de buffer y booster/previo tienen una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. Se pueden utilizar para conservar la forma de onda original que proviene de las pastillas de tu guitarra cuando se usan como el primer pedal de la cadena de señal. Las pastillas activas de guitarra son incluso mejores que los pedales de buffer porque el cable de la guitarra también es una carga (capacitiva).
¿Cómo medir la impedancia de salida de la pastilla de tu guitarra?
Para medir la impedancia de la fuente de tu guitarra necesitarás un osciloscopio. Si no tienes uno, puedes usar mis resultados, ya que no variará demasiado. Por cierto, el modelo exacto de la pastilla de mi guitarra es una Seymour Duncan SH-4 JB en la posición del puente.
- Mide el voltaje pico a pico con la salida abierta:
Sube el volumen de tu guitarra al máximo para asegurarte de que los potenciómetros no influyan en tu medición. Luego rasguea una nota (yo rasgueé la cuerda Mi más gruesa).
- Mide el voltaje pico a pico con una carga (RL=1kΩ):
Rasguea la misma nota con la misma intensidad que antes para obtener los mejores resultados.
- Calcula la impedancia de salida de la pastilla de tu guitarra:
Finalmente, podemos tomar las fórmulas del divisor de voltaje de arriba y sustituir las variables por nuestros valores medidos.
Resultado: La impedancia de salida de mi guitarra es de unos 10kΩ.
Nota: La impedancia cambia con la frecuencia. Este resultado solo es válido para la cuerda Mi grave, sin embargo podemos asumir que no cambiará drásticamente. Para obtener un resultado más detallado puedes repetir este procedimiento a diferentes frecuencias (diferentes notas).
Efectos de guitarra recargables por USB
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Und wie misst du den Rest, also den Imaginärteil der Impedanz? Brauch man den nicht auch?
Hallo Erik,
danke für deine sehr interessante Frage. Du hast natürlich recht: Die Impedanz ist eine komplexe Größe und besitzt als solche einen Realteil und einen Imaginärteil. Ich messe nur den Betrag der Impedanz, auch Scheinwiderstand genannt, zur komplexen Größe fehlt also noch der Phasenwinkel.
Benötigt man die Information über den Phasenwinkel?
Das kommt drauf an. Wenn du Schaltungsentwickler bist und die Eingangsstufe deines Verstärkers oder eines Effektpedals dimensionierst, dann reicht der Betrag der Impedanz aus.
Falls du verschiedene Tonabnehmer vergleichen möchtest oder eine Abschätzung über die Qualität eines Tonabnehmers machen möchtest, kann der Phasenverlauf (Phasenwinkel über die Frequenz) interessant werden. Idealerweise beträgt der Phasenwinkel von der tiefsten bis zur höchsten Note am Griffbrett 0°, beim Spielen von mehreren Noten gleichzeitig kommt es sonst zu Verzerrungen.
Wie misst man den Phasenverlauf?
Eine Abschätzung über den Phasenverlauf kannst du aus dem Impedanzverlauf schließen: Ist der Betrag der Impedanz bei steigender Frequenz gleichbleibend, so beträgt der Phasenwinkel 0°. Dort wo der Betrag der Impedanz über die Frequenz steigt, ist der Phasenwinkel positiv, dort wo er fällt ist er negativ. Je steiler der Scheinwiderstand bei steigender Frequenz steigt oder fällt, desto positiver bzw. negativer ist der Phasenwinkel an diesen Stellen (+20dB/Dekade entsprechen einem Phasenwinkel von 90°, -20dB/Dekade einem Phasenwinkel von -90°). Mehr dazu findest du bei einer Suche nach Bode-Diagramm.
Rock On!
Dieter
Vielen Dank für die Antwort. Bei meinem Problem geht es tatsächlich um die Eingangstufe eines Verstärkers. Ich dachte man bräuchte dort eine Schaltung zur komplexen Impedanzanpassung (auch wenn man nicht im HF-Bereich ist)
Vorsicht! Bei einer Eingangsstufe ist das Ziel nicht die maximale Leistung zu übertragen, sonder die maximale Spannung. Anstatt der Impedanzanpassung verwendet man Spannungsanpassung -> Der Eingangswiderstand soll so hoch wie möglich sein, damit die Signalquelle nicht belastet wird.
A more accurate way can be done with a signal generator, a voltmeter, and a resistor. Connect in series as follows:
SignalGen –> R –> Z –> gnd
Where:
R is a resistor of known value
Z is the pickup
Measure the voltage across R (call it V1)
Measure the voltage across Z (call it V2)
The current (I) through the circuit is equal to V1/R. The impedance of the pickup is equal to V2/I. Since I = V1/R we can do a little algebra to get:
Z = (V2/V1)*R
Repeat for multiple frequencies.
Great idea, thanks for sharing!
Hallo songbirdfx,
Mich beschäftigt seit 20 Jahren eine Frage, die mir niemand beantworten konnte!
Hier mein Problem:
Manche Gitarren Effekte “arbeiten” nicht richtig bei Line Signalen (Synthesizer)… liegt ja daran, dass diese eine zu niedrige Impedanz haben und der Eingang vieler Effekte, auf hoch ohmige Signale ausgelegt ist. Gibt es eine Möglichkeit ein Line Signal “hoch ohmiger” zu bekommen? Also genau “andersrum” als ein buffer/booster in eurem Beispiel!
Vielen Dank schon mal und Grüße aus Heilbronn…
Servus Stefan,
danke für deine Nachricht! Um das Signal hochohmiger zu bekommen kannst du einen Widerstand in Serie zu deinem Line Signal schalten oder auch ein Potentiometer. Die Größenordnung sollte, wie oben berechnet, bei ca. 10kΩ liegen. Mich würde interessieren, bei welchen Gitarreneffekten genau du diese Probleme hast?
Liebe Grüße
Dieter
Wäre da nicht eine Reamping Box geeignet?
Möglicherweise. Falls das Synth Signal unbalanced ist, ist eine Reamping Box mMn nicht nötig. Bei einem balanced Signal kommt man wahrscheinlich nicht daran vorbei.
Hallo, entspricht die Ausgangsimpedanz eines Bodentreters wiederum der Ausgangsimpedanz einer Gitarre? Bzw. stecke ich den Ausgang eines Bodentreters besser in einen Line-In oder HI-Z Eingang eines Mischpultes?
Grüß Dich Mello!
Da Gitarrenverstärker auch Hi-Z Eingänge haben, sind Bodentreter eher dafür ausgelegt. Viele Bodentreter haben dennoch eine recht niederimpedante Ausgangsstufe, deshalb könnten sie auch am Line-In gut klingen. Probieren geht hier über studieren.
Liebe Grüße
Dieter
Danke für die schnell Rückmeldung, sehr interessant. Wie misst man denn die Spannung bei offenen Ausgang und unter Last? Ich nehme an, einmal wird das Oszilloskop an das andere Ende des Gitarrenkabels geklemmt. Aber wie findet die zweite Messung statt?
Gerne! Ich hab das Gitarrenkabel in eine Klinkenbuchse gesteckt, an der ich einen 1 Kiloohm Widerstand angelötet habe. Dort hab ich das Oszilloskop angeschlossen. Den offenen Ausgang hab ich gemessen, bevor ich den Widerstand angelötet habe.
Danke für die ausführliche Info. Vielleicht kann mir soetwas auch mal bauen oder kaufen. Ich würde gerne aus Neugierde meine Synhthis/Sampler messen. Ich habe mir erstmal ein günstiges Oszi und ein Buch über Elektronik bestellt 😉
Freut mich wirklich das zu hören! Die Messungen werden bestimmt erfolgreich!