Volts para Microvolts

De uma Especificação em Volts para um Termo de Erro em Microvolts

Converter volts em microvolts é a primeira conta de quase toda revisão de projeto de baixo ruído. Trilhos de alimentação, fundos de escala e valores em decibéis da ficha técnica chegam em volts, mas um orçamento de erros é somado em microvolts na entrada do amplificador. Quando todos os termos estão em µV, um piso de ruído, uma deriva de offset e um resíduo de rejeição de fonte passam a ser diretamente comparáveis.

Fator de conversão: 1 V = 1 000 000 µV, logo µV = V × 10⁶. Exemplo resolvido: 100 mV de ondulação no trilho são 0,1 × 1 000 000 = 100 000 µV; um amplificador com 80 dB de PSRR divide isso por 10^80/20 = 10 000, deixando 10 µV de erro referido à entrada.

Por Que as Duas Escalas Convivem

De onde vêm os volts

Trilhos, ondulação do regulador, fundos de escala e níveis de modo comum — o lado das perturbações do orçamento, sempre informado em volts.

Onde aterrissam os microvolts

Cada termo é referido de volta à entrada do amplificador, antes do estágio de ganho, para que um piso de ruído de 0,8 µV e um offset de 25 µV possam ser pesados na mesma escala.

O intermediário em decibéis

PSRR e CMRR são razões em dB: divida a perturbação por 10^dB/20. 80 dB é ÷10 000, 100 dB é ÷100 000, 120 dB é ÷1 000 000.

Por que µV vence a porcentagem

50 µV num fundo de escala de 1 V são 50 ppm, ou 0,005 %. Em porcentagem parece nada; em microvolts continua visível ao lado de todos os outros termos.

Levando um Valor da Ficha Técnica pelo Conversor

O caminho é uma linha de ficha técnica ou uma medida de osciloscópio por vez, até virar um número em microvolts na planilha do orçamento.

Digite o valor em volts

Coloque a ondulação do trilho, o fundo de escala ou a tensão de modo comum no campo de Volts (ele começa em 1). Os dois campos aceitam digitação e o outro lado se atualiza na hora. Vírgula e ponto funcionam como separador decimal e os espaços são ignorados, então 0,1 e 0.1 são lidos como 100 000 µV.

Leia o termo em microvolts

Os resultados trazem até 8 casas decimais com os milhares separados por espaço e passam para notação científica abaixo de 10⁻⁶ — a região onde vivem os termos em nanovolts, de modo que um valor abaixo de um microvolt nunca é arredondado até sumir.

Copie o número puro para o orçamento

O botão de copiar de cada campo leva só o número — sem unidade, sem espaços de agrupamento —, assim como Ctrl + C dentro do campo. Ele cola direto na célula que depois será elevada ao quadrado para o total pela raiz da soma dos quadrados.

Redirecione qualquer um dos lados

As duas listas têm busca e trazem todas as doze unidades — GV, MV, kV, V, dV, cV, mV, µV, nV, pV mais o abvolt e o statvolt do sistema CGS. Aponte a saída para nanovolts quando um termo de densidade de ruído já vier naturalmente em nV.

Fazendo o Caminho de Volta

Para devolver um total do orçamento a volts, divida por um milhão: V = µV ÷ 1 000 000, então um total de 29,8 µV pela raiz da soma dos quadrados são 0,0000298 V. O botão de inverter unidades (↔) troca o sentido no lugar, deixando você conferir um valor em µV contra o trilho de onde ele veio sem redigitar nada.

Pisos de Ruído e Orçamentos de Erro Reescritos em Microvolts

Abaixo está um estágio de entrada de precisão realista — 1 V de fundo de escala, 10 kHz de banda de medição, variação de temperatura de 40 °C e 100 mV de ondulação no trilho —, com cada especificação em volts ou em decibéis reescrita como o erro referido à entrada que ela contribui.

Especificação como a ficha técnica escreve	Conta	Erro referido à entrada	Parcela de 1 V de fundo de escala
Densidade de ruído de tensão de 8 nV/√Hz, banda de 10 kHz	8 nV × √10 000 = 800 nV	0,8 µV RMS	0,8 ppm
Tensão de offset de entrada de 25 µV máx.	já é um valor em µV	25 µV	25 ppm
Deriva de offset de 0,2 µV/°C, ΔT = 40 °C	0,2 × 40	8 µV	8 ppm
PSRR de 80 dB contra 100 mV de ondulação no trilho	0,1 V ÷ 10^80/20 = 0,1 ÷ 10 000	10 µV	10 ppm
CMRR de 100 dB contra 1 V de modo comum	1 V ÷ 10^100/20 = 1 ÷ 100 000	10 µV	10 ppm
Erro de ganho sem ajuste de 1 % sobre 1 V de fundo de escala	0,01 × 1 V = 10 mV	10 000 µV dominante	10 000 ppm

As cinco primeiras linhas são os termos que um projeto de baixo ruído consegue realmente trocar entre si. Pela raiz da soma dos quadrados elas dão √(0,8² + 25² + 8² + 10² + 10²) = √889,64 ≈ 29,8 µV; somadas aritmeticamente, dão 53,8 µV. Contra um orçamento de 50 µV, o mesmo circuito passa pela raiz da soma dos quadrados e reprova no pior caso — por isso a regra de soma precisa ser acordada antes de os números virarem discussão.

Confira a escala primeiro: o erro de ganho de 1 % da última linha são 10 000 µV — duzentas vezes todo o orçamento de 50 µV. Enquanto um termo desse tamanho estiver na planilha, trocar de amplificador não muda nada; ele precisa antes ser ajustado, calibrado ou cancelado por razão.

O Que o Conversor Faz pela Planilha do Orçamento

Entra a especificação, sai o termo de erro

Os dois campos ficam vivos, então também dá para trabalhar ao contrário — digite os µV permitidos à direita e leia a ondulação de trilho que eles autorizam.

Termos abaixo de um microvolt mantêm os dígitos

Oito casas decimais mais notação científica automática abaixo de 10⁻⁶, para que um piso de ruído na casa das centenas de nanovolts continue legível em vez de virar 0,00.

Números que colam limpos

Copiar devolve o valor puro, sem unidade nem espaços de agrupamento, então a célula colada continua numérica e pode ser elevada ao quadrado e somada sem faxina.

Doze unidades dos dois lados

Listas com busca do gigavolt ao picovolt, mais abvolt e statvolt, para que um valor de ruído integrado em nV e uma especificação de trilho em V se acertem na mesma página.

Dúvidas de Projetistas sobre Orçamento de Erros

Quantos microvolts sobram de 100 mV de ondulação da fonte com 80 dB de PSRR?

Dez. Uma razão de rejeição em decibéis vira um divisor comum na forma 10^dB/20, então 80 dB é um fator de 10 000: 100 mV = 100 000 µV, divididos por 10 000, deixam 10 µV de erro referido à entrada.

A pegadinha é que a PSRR depende da frequência e o número de destaque é o valor em corrente contínua ou em baixa frequência. A rejeição cai junto com o ganho em malha aberta e pode chegar a 20–30 dB nas dezenas ou centenas de quilohertz. Com 30 dB, a mesma ondulação deixa 0,1 ÷ 31,6 ≈ 3,2 mV — mais de três mil microvolts. Leia a PSRR na frequência que o seu regulador chaveado realmente produz.

Como transformo densidade de ruído em nV/√Hz num valor em microvolts na minha banda?

Multiplique a densidade pela raiz quadrada da banda, porque o ruído de banda larga soma em potência e não em amplitude: 8 nV/√Hz numa banda de corte abrupto de 10 kHz dão 8 × √10 000 = 800 nV = 0,8 µV RMS.

Duas correções importam. Um corte de um polo tem banda equivalente de ruído de 1,57 × f_-3dB, então, atrás de um polo real de 10 kHz, o mesmo amplificador enxerga √15 700 ≈ 125 e entrega cerca de 1,0 µV RMS. Para pico a pico, a convenção usual é aproximadamente 6,6 × RMS — 0,8 µV RMS viram cerca de 5,3 µV pico a pico. O ruído 1/f de baixa frequência abaixo do joelho é orçado à parte, normalmente em µV pico a pico entre 0,1 e 10 Hz.

O que 100 dB de CMRR significam em microvolts para a minha tensão de modo comum?

Divida a tensão de modo comum por 10^dB/20. Com 100 dB o divisor é 100 000, então 1 V de modo comum deixa 10 µV na entrada e 5 V deixam 50 µV; um componente de 120 dB divide por um milhão e derruba o mesmo 1 V para 1 µV.

Assim como a PSRR, a CMRR piora com a frequência, então o valor em corrente contínua favorece o projeto. A perturbação que costuma pesar é a captação da rede em 50 ou 60 Hz, onde a especificação ainda está perto do valor em CC — qualquer coisa acima disso deve ser lida na curva de CMRR versus frequência. Num amplificador de instrumentação a rejeição também depende do equilíbrio de impedância entre as entradas, então cabos de sensor desbalanceados acrescentam microvolts que nenhum amplificador recupera.

Um erro de alguns microvolts importa quando o sinal é medido em volts?

Só em relação à classe de exatidão que você prometeu. Como razão, 1 µV num fundo de escala de 1 V é 1 ppm, ou 0,0001 %, e a distância de 1 V até 1 µV são 20 × log₁₀(10⁶) = 120 dB de faixa dinâmica.

Um canal industrial de 1 % pode ignorar microvolts sem dó — um erro de ganho de 10 000 µV os engole. Um instrumento de 0,01 % (100 ppm) não pode: 100 ppm de 1 V são 100 µV, e um orçamento de 30 µV já consome um terço disso. Converta a especificação e o erro para a mesma unidade antes de julgar; um termo que parece desprezível em porcentagem muitas vezes assusta em microvolts — e essa é a visão honesta.

Devo somar meus termos de erro em microvolts direto ou usar a raiz da soma dos quadrados?

Os dois, para finalidades diferentes. Termos aleatórios independentes — ruído de banda larga, ruído térmico, um offset de peça para peça tirado de uma distribuição — combinam em potência, então o total correto é a raiz da soma dos quadrados: ≈ 29,8 µV para a tabela acima. Termos sistemáticos que sempre empurram para o mesmo lado — erro de ganho, um gradiente térmico conhecido, a tolerância de uma referência não calibrada — somam linearmente.

A prática comum é aplicar a raiz da soma dos quadrados aos termos aleatórios, acrescentar os sistemáticos sobre esse resultado e informar ao lado a soma simples de pior caso (53,8 µV aqui) como o número que garantidamente nunca é ultrapassado. Divulgar só o valor pela raiz da soma dos quadrados sem avisar é o jeito mais fácil de fazer um projeto no limite parecer confortável, porque esse cálculo é dominado pelo maior termo e desconta em silêncio todo o resto.