¿Por qué un multímetro pone más voltaje para medir una resistencia menor?

Noté este comportamiento en dos multímetros diferentes (diferentes modelos y marcas también). Al principio no puse un multímetro en el camino para medir cuánto voltaje cambió para las diferentes escalas del medidor: me di cuenta de eso usando mi propia lengua (demonios, sí). Para los dos multímetros que poseo, definitivamente podía sentir que el hormigueo se hacía más fuerte cuando la escala era más pequeña.

Entonces: intenté medir el voltaje aplicado a las sondas de un multímetro en varios niveles de lectura de escala de resistencia, usando el segundo multímetro para leer voltios. Estoy bastante impresionado por los resultados.

Esto es lo que leí. En el lado izquierdo está la configuración de escala multímetro "medida", a la derecha el voltaje que leí:

• 200Ω -> 2,96V
• 2kΩ -> 2,95V
• 20kΩ -> 2,93V
• 200kΩ -> 2,69V
• 2MΩ -> 1,48V (¡qué caída!)

Si cambio los medidores, las cosas me resultan aún más confusas:

• 200Ω -> 2,71V
• 2kΩ -> 2,69V
• 20kΩ -> 0,35V (!!)
• 200kΩ -> 0,32V
• 2MΩ -> 0,18V

¿Puede alguien aclarar por qué sucede esto? Esperaría que se aplicara un voltaje más alto para medir una mayor resistencia. Justo antes de presionar "Publicar" elegí medir la corriente también, para diferentes niveles de ohmímetro. Adivina qué: definitivamente esos también cayeron, pero no con la misma relación que el voltaje. Estoy confundido como diablos. ¡Gracias!

1. Creo que la caída de voltaje en su ejemplo superior es causada por la impedancia de entrada del voltímetro (probablemente alrededor de 10M) que lentamente entra en el rango del ohmímetro.
2. Para el rango de 20k y más, nuevamente es el problema de la impedancia de entrada del voltímetro. Creo que el rango de 200Ω está relacionado con la medición de diodos que requiere una fuente de corriente similar a un voltaje relativamente alto. Eso deja el rango de 2kΩ que probablemente se implemente de manera rentable en función de la fuente actual para el rango de 200Ω.

Solo con el diagrama de circuito la respuesta puede ser 100% segura.

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Su multímetro intentará medir ohmios enviando una corriente conocida / establecida a través de la resistencia conectada. Esta corriente establecida varía con el rango en el que se encuentra su medidor. Sin embargo, su multímetro no tiene una fuente de corriente ideal a bordo, sino que intenta implementar una fuente de corriente del voltaje de la batería y un par de semiconductores, por lo tanto, el voltaje de la abrazadera abierta nunca aumentará más allá del voltaje de la batería.

No estoy seguro de por qué el voltaje cae tanto para los rangos más altos, esto tendrá que ver con la forma en que se construye la fuente de corriente. Observe que el voltaje 'alto' no es útil (cuarta columna a continuación) cuando se da cuenta de que el producto de la corriente de medición de tiempos de rango es mucho más bajo que el voltaje de la abrazadera abierta (segunda columna).

Observe también que el voltaje medido en el rango de resistencia más bajo es idéntico al voltaje utilizado para las mediciones de diodos para los tres medidores. Para la medición de diodos, desea un voltaje relativamente alto para probar la caída de voltaje relativamente alta a través de un diodo. En ese caso, todavía usa una corriente constante, pero ya no le interesa la resistencia en lugar del voltaje medido real. Inútil construir dos fuentes de corriente separadas para más o menos la misma corriente. Por otro lado, es más fácil construir una fuente de corriente precisa si se permite una mayor caída de voltaje a través de la fuente de corriente y no necesita el voltaje de todos modos (cuarta columna).

A continuación se muestran los resultados de mis medidores. Para dos de tres, la impedancia de entrada del voltímetro (10MΩ) fue menor que el rango del ohmímetro, por lo que omití ese valor. Las columnas son las siguientes:

1. rango
2. abra la tensión de la abrazadera
3. corriente de medición
4. voltaje máximo requerido para la medición (rango × corriente), observe cómo ese voltaje es razonablemente constante.

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 5kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 1.20V.

SBC811 (batería de 3V)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 2kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 645mV.

DT-830B (batería de 9V)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 20kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 300mV.

Una buena forma "lineal" de medir la resistencia es alimentar una cantidad conocida de corriente a través de la resistencia y medir el voltaje. Dado que el voltaje será proporcional a la resistencia, un medidor cuya lectura es proporcional al voltaje leerá un valor proporcional a la resistencia.

Debido a que las resistencias varían en muchos órdenes de magnitud, no hay una cantidad única de corriente que funcione de manera óptima para medir todas las resistencias. Una corriente de un microamperio causaría que una resistencia de 1M bajara un voltio, pero haría que una resistencia de un ohmio solo bajara un microvoltio. Un medidor con una sola fuente de corriente que estaba limitada a 2 voltios y cuya lectura de voltaje en el rango más fino solo era precisa a un microvoltio, no podría medir resistencias mayores de 2 megas, y solo podría medir resistencias pequeñas precisas al ohmio más cercano . Si en lugar de usar una sola fuente de corriente de 1uA, un medidor usara una fuente de corriente de 0.1uA y una fuente de corriente de 100uA, entonces la fuente de corriente más pequeña podría medir resistencias de hasta 20 megas,