Diseño de un instrumento de prueba para ser conectado a un osciloscopio

Estoy trabajando en un equipo de prueba que está diseñado para conectarse a un osciloscopio para medir las formas de onda que produce. Dado que esa es su razón de ser, pensé que tenía sentido proporcionar algún tipo de conexión dedicada, en lugar de conectar sondas a puntos de prueba, etc.

La solución obvia son los conectores BNC en el instrumento de prueba y un cable BNC al osciloscopio, pero me han dicho que hay sutilezas incorporadas en una sonda de osciloscopio que los cables BNC simples no abarcan.

¿Es esto cierto? Si es así, ¿qué necesitaría con mi instrumento de prueba para asegurarme de que pueda conectarse limpiamente a un endoscopio y brindar mediciones precisas?

Las señales a medir serán pulsos del orden de 1us de duración, con tensiones pp de entre 100mV y 5v.

Respuestas (3)

En su caso, no necesita preocuparse por las sutilezas de las sondas de alcance. Si va a alimentar frecuencias altas a través de un coaxial en un osciloscopio, y los pulsos de 1 usec cuentan como tales, lo que desea hacer es configurar la entrada del osciloscopio en 50 ohmios, usar un coaxial de 50 ohmios y asegurarse de que los amplificadores de salida de su caja de prueba puedan conducir 100 ohmios. Digo 100 en lugar de 50, porque querrá terminar en serie su salida con 50 ohmios. Es decir, coloque una resistencia de 50 ohmios en serie con su amplificador de salida de prueba y su conector BNC. Esto, por supuesto, reducirá la amplitud de la señal en el osciloscopio a la mitad, pero usted lo sabe y puede compensarlo. O eso, o usar un amplificador x2 en su caja de prueba, de modo que una salida nominal de 5 voltios se conduzca a 10 voltios y se divida a 5 voltios en el osciloscopio. De cualquier manera funcionará.

Hacer esto le permitirá conducir un osciloscopio a frecuencias mucho más altas de las que le interesan para esta aplicación, por lo que le irá bien.

¿Qué sucede si mi alcance (un DS1052E, en este caso) carece de un modo de entrada de 50 ohmios?
Coloque una segunda resistencia de 50 ohmios en el otro extremo del cable, justo en el conector que se conecta a su alcance, en paralelo (del centro a tierra). Entonces, para resumir: dentro de su caja tiene RT1 = 50 ohmios en serie con el cable de 50 ohmios, y en el otro extremo (extremo del alcance) del cable, en el conector lejano, otro RT2 = 50 ohmios a tierra. A alta frecuencia, el controlador ve todo el cable como una carga de 50 ohmios y el conector del osciloscopio ve todo el cable como una fuente de 50 ohmios. Hacer coincidir la impedancia de la fuente evita los reflejos y mantiene la integridad de la señal. La ganancia sigue siendo 1/2, así que compense en consecuencia.
También hay terminadores BNC thru que hacen lo mismo (ver POMONA 4119-50), conector BNC en un lado y conector BNC en el otro lado, con una resistencia de 50 ohmios desde el centro hasta la tierra en el interior.
¡Gracias! Sin embargo, esos terminadores BNC son ridículamente caros.
Sí, lo son, aunque eBay es tu amigo aquí. Parte de la razón por la que son tan caros es que funcionan en el rango de GHz. Una forma más económica de hacerlo es obtener un terminador BNC simple de 50 ohmios, como un Pomona PE6156, y un BNC T (1 hembra, 2 macho), y usarlo para conectar el cable y el terminador a su alcance. No es tan bueno como la unidad dedicada, pero hará el trabajo.
Para su comodidad, debe tener en cuenta que los BNC T vienen en 2 geometrías. Para un tipo 1F/2M, la hembra puede estar en el vástago de la T o en el brazo. Quieres la versión con la hembra en el brazo. Un ejemplo (caro) es el Pasternak PE9174, pero incluso la versión más barata servirá. Si usa la otra variedad, el cable debe conectarse en paralelo a la pantalla y el cable o el terminador obstruirán parcialmente la pantalla. Otra razón más por la que el terminador original es un ganador.

Algunas sondas de osciloscopio utilizan contactos pogo-pin especiales que se enganchan en los dedos en un anillo alrededor del conector BNC de la sonda. El modelo de uso de estos contactos varía según el alcance. En algunos de los tipos más simples, un solo pin comunica la característica 1X o 10X de la sonda al osciloscopio para ajustar automáticamente los voltios/cm verticales de manera adecuada.

Algunos otros osciloscopios utilizan esto para comunicar el tipo de sonda conectada, incluida la impedancia de entrada, las entradas diferenciales y de un solo extremo y otras características.

Cuando conecta un cable BNC directo, renuncia a estas "características" que, por supuesto, pueden ser importantes o no.

¿Quizás se están refiriendo a la capacitancia de la sonda de alcance? Esto suele ser del orden de 10 pF y, a veces, puede causar o estabilizar oscilaciones. ¿O tal vez la línea de tierra de la sonda actúa como una antena a veces? Ambos problemas se pueden mitigar mediante buenas prácticas de conexión, suponiendo que esta fuera la preocupación.

Otra pregunta sería si necesita alguna red de coincidencia de impedancia o simplemente usar el modo HiZ del osciloscopio.

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