¿Qué necesito saber sobre las sondas de osciloscopio?

Question

Me encontré con un osciloscopio Hitachi V-355, y un amigo que está dispuesto a darme un trato si lo quiero. Desafortunadamente, no vienen incluidas sondas con él. Estuve buscando sondas, solo para descubrir que son MUY caras (o tal vez yo soy MUY tacaño), y no puedo encontrar ninguna para pedir prestada.

Así que aquí está mi idea: Tengo un montón de sondas de prueba, digamos, de mi multímetro. Tengo un establo de cables de parche en todas las posibles configuraciones de enchufe banana/pinza de cocodrilo/pinza de alambre. También tengo un montón de conectores BNC y adaptadores en mi kit de reparación de cable de video.

Así que aquí está mi pregunta: ¿Puedo simplemente soldar un cable con pinza de cocodrilo a un conector BNC y tener una sonda de osciloscopio? ¿O hay algo especial sucediendo dentro de esas sondas que las hace costar $50.00?

Si es lo último, y termino aceptando el golpe y consiguiendo sondas de osciloscopio reales y verdaderas, ¿qué cosas debo tener en cuenta al comprar?

Answer 1

Las sondas de osciloscopio no son solo trozos de cable con un extremo puntiagudo pegado a ellos. Una sonda típica además del palillo puntiagudo y la pinza de cocodrilo tiene el circuito de atenuación de entrada y el circuito de coincidencia de impedancias en su interior.

Básicamente, el frente de entrada del osciloscopio tiene su propia capacitancia interna y su propia resistencia interna. Para evitar la distorsión de la señal, la capacitancia de la sonda debe coincidir con la capacitancia del osciloscopio. Si no están bien igualadas, obtendrás sobrepicos o subpicos. La mayoría de los osciloscopios tienen en su frente un conector de compensación de sonda que proporciona una señal de prueba que se puede utilizar para ajustar la capacitancia de la sonda. Aquí hay una imagen del efecto:

La resistencia de la sonda proporciona atenuación de entrada y funciona en conjunto con la resistencia de entrada del osciloscopio. Las sondas usuales de 1x/10x tendrán un interruptor que inserta lo que suele ser un resistor de \$9 \mbox{ } M \Omega\$ en serie con la señal. En el osciloscopio, suele haber una resistencia de \$1 \mbox{ } M \Omega \$ para la atenuación de entrada. En el modo 1x, solo tienes ese resistor, mientras que en el modo 10x, ambos resistores proporcionan atenuación de \$10 \mbox{ } M \Omega\$.

En paralelo con la resistencia de entrada de la sonda tienes el capacitor de compensación. Al comprar una sonda, debes prestar atención a que el valor del capacitor pueda coincidir con el valor de la capacitancia de entrada del osciloscopio.

Otra parte importante de la sonda es la capacitancia de la punta. Se modela como un capacitor en paralelo con la señal. Su propósito es ralentizar el tiempo de subida de la señal que entra en la sonda, lo cual generalmente se considera un efecto negativo. La capacitancia de la punta probablemente no será de demasiada importancia para un osciloscopio como el que estás considerando, pero para frecuencias más altas, podría causar problemas cuando se necesita una medición precisa del tiempo de subida.

Algunas sondas tienen lo que se llama compensación de alta frecuencia también. Probablemente no quieras pagar por una sonda así, pero lo mencionaré solo por completitud. La parte de compensación de alta frecuencia suele estar en el conector de cable BNC de la sonda y consiste en una conexión en serie de un resistor y un capacitor variable colocados en paralelo con la ruta de la señal. Se utiliza para resolver problemas con el aumento de la impedancia con la frecuencia debido a la inductancia del cable. Básicamente, la impedancia disminuirá más o menos linealmente con la frecuencia hasta que alcancemos la frecuencia de resonancia de la sonda. Después de eso, aumentará. El sistema de compensación se utiliza para mover el punto de frecuencia de resonancia lejos del rango de frecuencia en el que estamos interesados en utilizar el osciloscopio.

Finalmente, hay un libro gratuito disponible de Tektronix (si deseas darles tu dirección de correo electrónico) que explica cómo funcionan las sondas en detalle. Se llama ABC de sondas y actualmente está disponible aquí.

Answer 2

¿Qué es demasiado caro?

He tenido excelentes experiencias con las mega baratas sondas de osciloscopio de dealextreme por $12:

Parecen ser casi idénticas a las sondas que vienen con los osciloscopios digitales Owon, y por $12, son prácticamente desechables. Inicialmente compré un par por curiosidad, y eran lo suficientemente buenas que compré dos pares adicionales. El coaxial es muy agradable, suave y flexible, y son buenos hasta al menos 10 Mhz (no tengo un generador de señales más rápido en este momento), según mis pruebas.

Dealextreme también tiene muchas otras sondas de osciloscopio, con diferentes clasificaciones de velocidad, etc...

Answer 3

Úselos solo para señales, nunca como cables de alimentación. El cable central es muy delgado para mantener la capacitancia baja (*), y demasiada corriente puede quemarlos.

(*) La capacitancia de un cable coaxial está determinada por la relación diámetro interno/externo.

Answer 4

Puedes soldar clips de cocodrilo a conectores BNC y obtener una "sonda" que funcione a bajas frecuencias. Sin embargo, no funcionará bien a altas frecuencias. Si quieres entender por qué, te sugiero leer ¿Cómo sabe la corriente cuánto fluir antes de haber visto la resistencia?

Las sondas que funcionarán lo suficientemente bien para uso de aficionados hasta 35 MHz (el límite de ese osciloscopio, al parecer) se pueden conseguir por menos de $50. Prueba en MPJA. He tenido un par de sus sondas de 40 MHz durante años, y funcionan al menos tan bien como mi osciloscopio de 30 MHz barato.

Answer 5

Esta página tiene información sobre cómo ajustar las sondas de osciloscopio y proporciona un modelo simplificado de una sonda. Incluso con sondas pasivas de gama alta, es necesario calibrarlas para que coincidan con los extremos analógicos de un osciloscopio específico. De lo contrario, obtendrá efectos extraños de atenuación/sobrepico visibles.

Como nota, los cables largos sin blindaje actuarán como una antena y recogerán ruido EMI del entorno. Quiere que sus cables sean cortos para proporcionar la mejor respuesta en alta frecuencia.

También puede obtener sondas de 35 MHz por menos de $50. Estas sondas TPI de 60 MHz cuestan alrededor de $35.

También puede intentar suerte en Ebay, aunque le recomendaría enfáticamente que tenga cuidado con algo que parezca demasiado bueno para ser verdad.