De una especificación en voltios a un término de error en microvoltios
Convertir voltios a microvoltios es la primera cuenta de casi cualquier revisión de diseño de bajo ruido. Las alimentaciones, los fondos de escala y las cifras en decibelios de las hojas de datos llegan siempre en voltios, pero un presupuesto de error se suma en microvoltios a la entrada del amplificador. Cuando todos los términos están en µV, un piso de ruido, una deriva de desviación y un residuo de rechazo de la alimentación se pueden comparar directamente.
Por qué conviven las dos escalas
De dónde vienen los voltios
Dónde aterrizan los microvoltios
El intermediario en decibelios
Por qué los µV ganan al porcentaje
Pasar una cifra de la hoja de datos por el conversor
El procedimiento va línea a línea de la hoja de datos o medida a medida del osciloscopio, hasta dejar cada una en la hoja del presupuesto como un número en microvoltios.
Escribe la cifra en voltios
Pon el rizado de la alimentación, el fondo de escala o la tensión de modo común en el campo de voltios (arranca en 1). Los dos campos son editables y el otro lado se actualiza en vivo mientras escribes. Sirven la coma y el punto como separador decimal y los espacios se ignoran, así que 0,1 y 0.1 se leen igual como 100 000 µV.
Lee el término en microvoltios
Los resultados llevan hasta 8 decimales con los miles separados por un espacio y pasan a notación científica por debajo de 10⁻⁶, la zona donde viven los términos en nanovoltios, para que una cifra por debajo del microvoltio nunca se redondee a cero.
Copia el número limpio al presupuesto
El botón de copiar de cada campo toma solo el número, sin unidad ni espacios de separación, igual que Ctrl + C dentro del campo. Se pega directo en la celda que luego elevarás al cuadrado para la suma cuadrática.
Reapunta cualquiera de los lados
Los dos desplegables tienen buscador y llevan las doce unidades: GV, MV, kV, V, dV, cV, mV, µV, nV, pV más el abvoltio y el statvoltio del sistema CGS. Apunta la salida a nanovoltios cuando un término de densidad de ruido venga de forma natural en nV.
Volver en el otro sentido
Para devolver a voltios el total del presupuesto, divide entre un millón: V = µV ÷ 1 000 000, así que un total cuadrático de 29,8 µV son 0,0000298 V. El botón de invertir unidades (↔) cambia el sentido sobre la marcha y te deja contrastar una cifra en µV con la alimentación de la que salió sin volver a teclear.
Pisos de ruido y presupuestos de error, reescritos en microvoltios
Abajo tienes una etapa de entrada de precisión realista —1 V de fondo de escala, 10 kHz de ancho de banda de medida, una excursión de temperatura de 40 °C y 100 mV de rizado en la alimentación— con cada especificación en voltios o en decibelios reescrita como el error referido a la entrada que aporta.
| Especificación tal como la escribe la hoja de datos | Cuenta | Error referido a la entrada | Parte de 1 V de fondo de escala |
|---|---|---|---|
| Densidad de ruido de tensión 8 nV/√Hz, 10 kHz de ancho de banda | 8 nV × √10 000 = 800 nV | 0,8 µV eficaces | 0,8 ppm |
| Tensión de desviación de entrada 25 µV máx. | ya viene en µV | 25 µV | 25 ppm |
| Deriva de la desviación 0,2 µV/°C, ΔT = 40 °C | 0,2 × 40 | 8 µV | 8 ppm |
| PSRR de 80 dB frente a 100 mV de rizado | 0,1 V ÷ 1080/20 = 0,1 ÷ 10 000 | 10 µV | 10 ppm |
| CMRR de 100 dB frente a 1 V de modo común | 1 V ÷ 10100/20 = 1 ÷ 100 000 | 10 µV | 10 ppm |
| Error de ganancia sin ajustar del 1 % sobre 1 V de fondo de escala | 0,01 × 1 V = 10 mV | 10 000 µV dominante | 10 000 ppm |
Las cinco primeras filas son los términos que un diseño de bajo ruido puede negociar de verdad entre sí. En suma cuadrática dan √(0,8² + 25² + 8² + 10² + 10²) = √889,64 ≈ 29,8 µV; sumados aritméticamente dan 53,8 µV. Frente a un presupuesto de 50 µV, el mismo circuito aprueba en cuadrática y reprueba en el peor caso, y por eso hay que acordar la regla de suma antes de discutir los números.
Qué aporta el conversor a la hoja de presupuesto
Entra la especificación, sale el término de error
Los dos campos siguen vivos, así que también puedes trabajar al revés: escribe a la derecha los µV admitidos y lee cuánto rizado en la alimentación permiten.
Los términos por debajo del microvoltio conservan sus dígitos
Ocho decimales más notación científica automática por debajo de 10⁻⁶, para que un piso de ruido de cientos de nanovoltios siga legible en vez de derrumbarse a 0,00.
Números que se pegan limpios
Copiar devuelve el valor solo, sin unidad ni espacios de separación, de modo que la celda pegada sigue siendo numérica y se puede elevar al cuadrado y sumar sin retoques.
Doce unidades a cada lado
Desplegables con buscador desde el gigavoltio hasta el picovoltio, más abvoltio y statvoltio, para casar en una sola página una cifra de ruido integrado en nV con una especificación de alimentación en V.
Dudas de presupuesto de error que plantean los diseñadores
¿Cuántos microvoltios deja un PSRR de 80 dB a partir de 100 mV de rizado?
Diez. Una relación de rechazo en decibelios se convierte en un divisor sencillo como 10dB/20, así que 80 dB es un factor de 10 000: 100 mV = 100 000 µV, divididos entre 10 000, dejan 10 µV de error referido a la entrada.
La trampa está en que el PSRR depende de la frecuencia y la cifra de portada es un valor en continua o a baja frecuencia. El rechazo cae con la ganancia en lazo abierto y puede quedarse en 20–30 dB en las decenas o centenas de kilohercios. Con 30 dB, ese mismo rizado deja 0,1 ÷ 31,6 ≈ 3,2 mV, más de tres mil microvoltios. Lee el PSRR a la frecuencia que realmente produce tu regulador conmutado.
¿Cómo paso una densidad de ruido en nV/√Hz a microvoltios en mi ancho de banda?
Multiplica la densidad por la raíz cuadrada del ancho de banda, porque el ruido de banda ancha se suma en potencia y no en amplitud: 8 nV/√Hz sobre un ancho de banda ideal de 10 kHz da 8 × √10 000 = 800 nV = 0,8 µV eficaces.
Hay dos correcciones que importan. Una caída de un solo polo tiene un ancho de banda equivalente de ruido de 1,57 × f-3dB, así que detrás de un polo real de 10 kHz el mismo amplificador ve √15 700 ≈ 125 y entrega alrededor de 1,0 µV eficaces. Para el valor de pico a pico, la convención habitual es unas 6,6 × el valor eficaz: 0,8 µV eficaces pasan a unos 5,3 µV de pico a pico. El ruido 1/f de baja frecuencia por debajo del codo se presupuesta aparte, normalmente en µV de pico a pico entre 0,1 y 10 Hz.
¿Qué significan 100 dB de CMRR en microvoltios para mi tensión de modo común?
Divide la tensión de modo común entre 10dB/20. A 100 dB el divisor es 100 000, así que 1 V de modo común deja 10 µV en la entrada y 5 V dejan 50 µV; un componente de 120 dB divide entre un millón y baja ese mismo 1 V hasta 1 µV.
Igual que el PSRR, el CMRR se degrada con la frecuencia, de modo que la cifra en continua favorece al diseño. La perturbación que suele importar es el acoplamiento de la red a 50 o 60 Hz, donde la especificación aún ronda su valor en continua; cualquier cosa por encima hay que leerla en la curva de CMRR frente a frecuencia. En un amplificador de instrumentación, el rechazo depende además del equilibrio de impedancia de fuente entre las entradas, así que unos cables de sensor desparejados pueden añadir microvoltios que ningún amplificador recupera.
¿Importa un error de microvoltios cuando la señal se mide en voltios?
Solo en relación con la clase de exactitud que prometiste. Como relación, 1 µV sobre 1 V de fondo de escala es 1 ppm, o el 0,0001 %, y el salto de 1 V a 1 µV son 20 × log₁₀(10⁶) = 120 dB de rango dinámico.
Un canal industrial del 1 % puede ignorar los microvoltios sin más: un error de ganancia de 10 000 µV se los traga. Un instrumento del 0,01 % (100 ppm) no puede: 100 ppm de 1 V son 100 µV, y un presupuesto de 30 µV ya se come un tercio. Pasa la especificación y el error a la misma unidad antes de juzgar; un término que parece despreciable en porcentaje suele resultar alarmante en microvoltios, y esa es la lectura honesta.
¿Sumo mis términos de error en microvoltios de forma directa o en cuadrática?
Las dos cosas, para fines distintos. Los términos aleatorios e independientes —ruido de banda ancha, ruido térmico, una desviación entre unidades tomada de una distribución— se combinan en potencia, así que el total correcto es la suma cuadrática: ≈ 29,8 µV para la tabla de arriba. Los términos sistemáticos que siempre empujan en el mismo sentido —error de ganancia, un gradiente térmico conocido, la tolerancia de una referencia sin calibrar— se suman de forma lineal.
La práctica habitual es hacer la cuadrática de los términos aleatorios, sumar encima los sistemáticos y citar al lado la suma llana del peor caso (aquí 53,8 µV) como el número que nunca se rebasa. Informar solo de la cifra cuadrática sin decirlo es la manera más fácil de hacer que un diseño ajustado parezca holgado, porque la cuadrática la domina el término mayor y descuenta en silencio todo lo más pequeño.
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