Sondă pasivă cu accesorii
Sondele de înaltă performanță sunt ideale pentru măsurarea semnalelor de mare viteză și/sau diferențiale.
Precum echipamentele la care sunt atașate, sondele sunt exemple ale ingineriei de precizie care asigură că semnalul pe care îl vedeți pe ecran este cât se poate de precis. Este ușor să ne gândim la sondele care măsoară tensiunea de pe o linie de semnal într-un anumit punct și care nu au niciun efect asupra semnalului în sine; cu toate acestea, sondele devin parte din circuitul testat și introduc sarcini rezistive, capacitive și inductive, care pot afecta comportamentul circuitului. Cu un control atent, această influență externă poate fi redusă la minimum pentru a ne asigura că semnalul este afectat doar într-o manieră neglijabilă.
Pentru cele mai precise rezultate, obiectivul este să selectați o sondă cu cea mai potrivită sarcină pentru circuitul destinat testării, pentru a minimiza interacțiunile nedorite și a vă permite să accesați toate caracteristicile și capabilitățile osciloscopului.
Alegerea sondei potrivite: Pasivă, Activă sau Logică?
Un punct important de pornire este alegerea tipului adecvat de sondă. Sondele pentru osciloscoapele de înaltă performanță pot fi clasificate în pasive și active, cu subdiviziuni pentru sonde cu scop special, destinate efectuării de măsurători diferențiale sau conectării la magistrale logice și la liniile de mare putere.
Sonda pasivă este, în general, o opțiune bună pentru măsurarea diverselor tipuri de semnale și niveluri de tensiune. Sonda pasivă, după cum sugerează și numele ei, nu conține o parte electronică activă și va induce un anumit nivel de sarcină pe circuitul testat, dar, deseori, este cea mai accesibilă soluție, iar asocierea unei sonde pasive de tensiune cu o sondă de curent va oferi, în multe situații, o opțiune bună pentru măsurarea puterii.
Sondele pasive sunt de obicei asociate cu un factor de atenuare, de 1x, 10x sau 100x. Sonda de atenuare 10x va induce mai puțină sarcină pe circuitul testat în comparație cu o sondă de 1x. Atunci când încărcarea circuitului devine mai pronunțată, generată de exemplu, de frecvențe mai mari și/sau surse de semnal cu impedanță mai mare, alegerea unei sonde cu un factor de atenuare mai mare poate ajuta la menținerea integrității măsurării. Dezavantajul folosirii unui raport mai mare de atenuare este că, deși reduce distorsiunea semnalului, va exista o reducere a amplitudinii semnalului la osciloscop. O sondă 10x va reduce amplitudinea semnalului la intrarea în osciloscop cu un factor de atenuare de 10.
Atenuarea de 10x va face dificilă examinarea semnalelor cu amplitudine mai mică de 10 mV vârf-la-vârf. Cu toate acestea, pentru multe semnale, sonda de atenuare 10x este o bună sondă de uz general, iar sonda 1x poate fi păstrată pentru măsurarea semnalelor cu frecvență mai mică și amplitudini mici. Unele sonde au o caracteristică ce le permite comutarea între atenuarea 1x și 10x, iar multe osciloscoape pot determina automat când se utilizează o sondă 1x sau 10x, dar este important să verificați dacă setările de intrare ale echipamentului sunt adaptate la sondă și afișarea volți/diviziune este corectă.
Deși sondele pasive de uz general sunt adesea eficiente, ele sunt mai puțin potrivite pentru măsurarea precisă a semnalelor cu timpi rapizi de creștere sau în circuite susceptibile la încărcare. Creșterea constantă a frecvențelor semnalelor de ceas și a vitezelor de margine necesită sonde de viteze mai mari, cu efecte de sarcină mai mici. Sondele active și diferențiale de mare viteză, oferă soluții ideale pentru măsurarea semnalelor de mare viteză și/sau diferențiale.
Sondele active și diferențiale includ circuite integrate (IC) concepute special pentru a conecta circuitul pentru test la cablul sondei și a păstra integritatea maximă a semnalului. Ultimele generații de sonde active pot efectua o varietate de măsurători –diferențiale, monofazate și de mod comun – fără a ajusta conexiunile la vârfului sondei.
Sondele logice oferă o metodă convenabilă pentru analiza magistralelor digitale, deoarece, pe lângă atributul lor de sonde de semnal, acestea oferă o modalitate de cuplare a conexiunilor la masă într-un mod compact. Măsurarea unui semnal necesită două conexiuni: una la vârful sondei în sine, iar cealaltă la masă, acest lucru mărind spațiul necesar pe plăcuța de PCB aflată în testare, pentru a face o conexiune fermă. Sondele logice dedicate reduc spațiul necesar folosind conectori specializați: fiecare canal se termină cu un vârf de sondă cu masă încorporată, ceea ce duce la simplificarea conexiunii cu circuitul testat.
Sondele diferențiale pot separa zgomotul de mod comun în aplicații rapide, de joasă tensiune.
Aria de conexiuni de semnal dintr-o sondă logică face posibilă reducerea spațiului total necesar, prin utilizarea unei conexiuni comune la masă. Un model de sondă folosește un conector de tip auto care ușurează crearea de mase personalizate. De exemplu, atunci când se conectează un cablu cu pini pătrați, un adaptor care se atașează pe capul sondei face posibilă racordarea la un conector. Aceste sonde oferă caracteristici electrice bune, cu încărcare capacitivă minimă.
Sondele logice pentru osciloscoape cu semnal mixt (MSO) facilitează conectivitatea digitală cu dispozitivul testat
Alte modele constructive includ sonde de curent, de înaltă tensiune și sonde optice, care sunt utilizate pentru măsurători mai specializate, cum ar fi traseele de înaltă tensiune AC sau DC. Interfețele sondelor osciloscoapelor digitale mai avansate vor recunoaște automat tipul de sondă și vor configura echipamentul în mod corespunzător, inclusiv alimentarea cu energie electrică. Sondele active au un circuit amplificator propriu și un circuit tampon care necesită o sursă de curent continuu.
Accesoriile pentru conectarea la masă și pentru vârful sondei sunt, de asemenea, disponibile pentru a îmbunătăți integritatea semnalului atunci când măsurați semnale de mare viteză. De exemplu, adaptoarele pentru firul de masă oferă flexibilitate privind distanța dintre vârful sondei și conexiunile la masă ale circuitului testat și mențin o lungime a firelor foarte scurtă de la vârful sondei la circuitul testat pentru a evita compromiterea integrității măsurătorilor.
Înțelegerea uneltelor din interiorul unui osciloscop
Odată ce sondele sunt conectate, următorul pas este să folosiți uneltele din interiorul osciloscopului pentru a măsura parametrii de care sunteți interesat. Majoritatea osciloscoapelor digitale includ unelte de măsurare automate, care simplifică și accelerează sarcinile obișnuite de analiză. Cu toate acestea, există principii importante în spatele acestor tehnici, iar priceperea de a face aceste măsurători manual vă ajută să fiți siguri că aveți setarea corectă.
Osciloscopul este în primul rând un dispozitiv de măsurare a tensiunii, dar măsurătorile de tensiune oferă, de asemenea, posibilitatea de a calcula valorile altor parametri, cum ar fi curentul și puterea, utilizând legea lui Ohm și legea puterii. Deși aceste calcule pot fi realizate manual, multe instrumente de astăzi permit ca acești parametri să fie obținuți automat. Analiza formei semnalului poate furniza, de asemenea, indicii importante cu privire la comportamentul circuitului testat. De exemplu, în circuitele digitale, impulsurile pot deveni distorsionate și pot provoca o funcționare defectuoasă a unui circuit digital: un motiv esențial pentru a reduce distorsiunea la minim în timpul analizei.
Un alt mod util este XY. Acest mod de operare al unui osciloscop oferă o metodă utilă de a analiza schimbarea fazelor între două semnale periodice, altfel identice. Pentru a efectua această măsurătoare, un semnal este considerat referință pentru sistemul vertical, în timp ce altul este direcționat către sistemul orizontal, care ar fi folosit în mod normal pentru baza de timp. Forma de undă care rezultă din acest aranjament se numește modelul Lissajous, iar diferite forme caracteristice vor apărea ca modele vizuale distincte. În mod tradițional, osciloscoapele DSO (cu stocare digitală) pot avea dificultăți în afișarea XY în timp real. Unele echipamente creează o imagine XY combinând puncte de date achiziționate într-o unitate de timp, creând apoi modelul Lissajous. Osciloscoapele cu fosfor digitale (DPO) vor achiziționa și afișa imagini XY în timp real.
Folosind procesoare interne de mare viteză, osciloscoapele digitale oferă multe operații avansate de matematică, utile pentru interpretarea măsurătorilor și reducerea impactului distorsiunilor. De exemplu, prin introducerea un bloc de filtrare digitală se pot înlătura influențele accesoriilor sondei de pe circuitul testat. În multe cazuri, blocul de procesare va fi suficient de flexibil pentru a acționa ca un filtru arbitrar și poate fi folosit, de exemplu, pentru a simula circuite de accentuare şi dez-accentuare utilizate în protocoalele seriale de mare viteză.
Cu lățimi de bandă care ajung acum la ordinul zecilor de gigaherți și software-uri din ce în ce mai sofisticate, care pot curăța automat semnalele, osciloscoapele digitale fac posibilă depanarea rapidă a unei game largi de probleme de circuit, dar atenția deosebită asupra sondelor și a tehnicilor de măsurare asigură inginerul că nu este indus în eroare din cauza unor distorsiuni nedorite.
Author:
Cliff Ortmeyer, Director Global – Marketing Tehnic
https://ro.farnell.com