¿Qué son las Sonda Pasiva?
Las sondas pasivas se utilizan para conectar eléctricamente la señal en el punto de medida al terminal de entrada de un osciloscopio.
En el caso de la observación de formas de onda con un osciloscopio, se puede decir que es un dispositivo para transmitir la señal que se va a medir desde el punto de medición hasta el osciloscopio.
Las sondas de osciloscopio pueden ser sondas activas con un circuito de amplificación de señal incorporado o sondas pasivas formadas únicamente por componentes pasivos, pero este artículo se limitará a estas últimas.
Usos de las Sondas Pasivas
Las sondas pasivas se utilizan para detectar señales en puntos de medición cuando se observan formas de onda de señales con un osciloscopio.
La tensión en el punto aplicado se transmite al osciloscopio. Cuando se observan formas de onda de corriente directamente, deben utilizarse sondas de corriente.
Principios del Sondeo Pasivo
La sonda no permite una observación precisa de la forma de onda en un osciloscopio. Para obtener mediciones precisas, la sonda debe manipularse con el debido cuidado.
1. Influencia de la Sonda en el Circuito Bajo prueba
Cuando se combinan un osciloscopio y una sonda pasiva para la observación de la forma de onda, se puede suponer que “el circuito bajo prueba está conectado a la impedancia combinada de la impedancia de entrada del osciloscopio y la impedancia de la sonda”. En otras palabras, la sonda tiene una resistencia incorporada Rp y un condensador de regulación Cp en paralelo con ella, y hay una capacitancia parásita Cs en la sección del cable de la sonda.
Como el terminal de entrada del osciloscopio consiste en un circuito paralelo de una resistencia de entrada Ri (1 MΩ) y una capacitancia de entrada Ci, es importante considerar esta impedancia combinada.
2. Cómo ajustar Cp
Para obtener una tasa de atenuación constante con la sonda independientemente de la frecuencia, Cp debe ajustarse para satisfacer la siguiente ecuación.
Cp = (Cs + Ci) × Ri / Rp
El condensador de ajuste Cp es de tipo semifijo y debe ajustarse al valor óptimo en combinación con el propio osciloscopio. El osciloscopio dispone de un terminal de salida de onda cuadrada para ajustar el valor óptimo del condensador de ajuste.
Conecte aquí la punta de la sonda y modifique el valor de Cp para que aparezca una onda cuadrada en la pantalla del osciloscopio.
Otra Información sobre las Sondas Pasivas.
1. Cómo utilizar las Sondas Pasivas
Las sondas pasivas se utilizan para medidas con osciloscopios y se seleccionan entre tres relaciones de atenuación de 1:1, 1:10 y 1:100 con la resistencia incorporada Rp, en función de las características del circuito bajo prueba.
Sonda 1:1
Sonda sin resistencia incorporada Rp ni condensador de regulación Cp. La señal se aplica directamente a los terminales de entrada del osciloscopio, de forma que la impedancia de entrada del osciloscopio de 1 MΩ y la capacitancia de entrada Ci se conectan al circuito bajo prueba.
Hay que tener cuidado si el circuito bajo prueba tiene una impedancia alta, ya que esto afectará al circuito de medida. Por otra parte, cuando se trata de señales pequeñas, la sensibilidad de entrada del osciloscopio se puede utilizar tal cual, lo que es ventajoso en términos de nivel de señal en comparación con otros tipos que pasan a través de Rp.
Sonda 10:1
Se trata de una sonda general de uso común con una resistencia interna Rp de 9 MΩ. La impedancia de entrada es de 10 MΩ en combinación con un osciloscopio, lo que facilita su uso con poca influencia en el circuito bajo prueba.
Sonda 100:1
Con una resistencia incorporada Rp99MΩ y un condensador Cp para su ajuste, esta sonda tiene un factor de atenuación de 1/100 y se utiliza principalmente cuando la tensión de la señal supera los 100 V. Otra característica es la impedancia de entrada extremadamente alta de 100 MΩ, que tiene un efecto particularmente bajo en el circuito bajo prueba.
Puntos de Conexión de los Cables de Masa
Debe prestarse especial atención a la conexión de los cables de tierra y a su manejo cuando se utilizan sondas pasivas. Cuando se observan varios puntos simultáneamente en un osciloscopio multicanal, los cables de tierra de cada sonda de canal deben conectarse a un único punto común (preferiblemente un único punto de tierra).
Si se conectan a diferentes líneas de tierra, los bucles de tierra pueden afectar negativamente a la medida de pequeñas señales.
Longitud de los Cables de Tierra.
Los cables de tierra más largos son más ventajosos en términos de conexión al punto de medición, pero cuando se observan señales de alta frecuencia, pueden producirse fenómenos defectuosos como zumbidos y grandes fluctuaciones en la amplitud de la señal. Esto se debe a la resonancia entre el componente de inductancia inductiva del cable de masa y la capacitancia del terminal de entrada de la sonda, que hace que la amplitud sea extremadamente grande cerca de la frecuencia de resonancia.
Por lo tanto, al observar señales de alta frecuencia con una frecuencia de 10 MHz o más, considere el uso de un resorte de tierra o similar en lugar del cable de tierra.
2. Características de Frecuencia de las Sondas
Un instrumento de medida para la observación de formas de onda consta de un cuerpo de osciloscopio y una sonda, y el ancho de banda de frecuencia y el tiempo de subida del sistema de medida que combina ambos determinan el rendimiento principal de la medida. Por lo tanto, el ancho de banda de frecuencia y el tiempo de subida se publican como especificaciones para cada cuerpo de osciloscopio y sonda combinada con él.
3. Capacidad de Flotación del Cable
Un factor que influye enormemente en la respuesta en frecuencia de una sonda es la capacidad de flotación del cable. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la reactancia capacitiva debida a la capacitancia flotante, lo que a su vez aumenta la carga sobre el circuito bajo prueba.
Esto tiene efectos negativos como el estrechamiento del ancho de banda de frecuencia de la propia sonda y la ralentización del tiempo de subida. La capacitancia de dispersión de una sonda también depende de la longitud del cable, y cuanto más largo es el cable, mayor tiende a ser la capacitancia de dispersión, por lo que es ventajoso para la respuesta en frecuencia que la longitud de la sonda sea lo más corta posible.