Osciloscopio: ¿cuándo usar coaxial en lugar de sondas?

Entiendo la diferencia entre sondas pasivas y activas, y entre x1, x10, x100,...

También entiendo que a altas frecuencias hay que considerar la capacitancia del osciloscopio, por lo que no se puede usar una sonda de 1 MOhm en x1 o x10 a, por ejemplo, 300 MHz, porque una capacitancia de 9 pF significa una impedancia de 59 ohm, y un osciloscopio de entrada de 50 ohmios sería mucho mejor.

Pero también vi que a veces se conecta un cable coaxial entre el DUT (dispositivo bajo prueba) y el osciloscopio. ¿Cuándo es mejor usar un coaxial? ¿Por qué debería usar un coaxial en lugar de una sonda?

Los campos magnéticos intensos dI/dT, como cuando se prueba el interior de las fuentes de alimentación conmutadas, necesitan que la ruta de retorno de la prueba sea coaxial con la señal. De lo contrario, el cable de RETORNO (incluso en la punta de la sonda) forma un bucle y se imponen grandes voltajes de error sobre la señal que desea examinar.

Respuestas (2)

No se trata de lo que es "mejor" o no. Es una pregunta si la fuente de señal tiene una impedancia lo suficientemente baja o no.

En muchos casos, el sondeo del osciloscopio pretende ser "no invasivo" y no alterar las señales. Entonces, si la señal tiene una impedancia relativamente alta, incluso 50-65 ohmios (como muchas señales modernas en PCB), la sonda de alcance debe tener una impedancia de entrada mucho más alta que eso. En algunos casos, incluso la punta de la sonda de 500 ohmios se puede considerar "sonda de alta impedancia", y hay sondas "pasivas" que son 10: 1 y parecen un cable coaxial simple, consulte, por ejemplo, la "sonda" P6150 Tektronix . Esta sonda es esencialmente un cable coaxial de 50 ohmios de alta calidad con una punta que tiene una resistencia en serie de 450 ohmios, que forma un divisor 10:1 en un cable de 50 ohmios:

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La impedancia de entrada resultante es de solo 500 ohmios, pero para una fuente de señal de 50 ohmios, cambia la señal solo en un 10 %, lo que suele ser lo suficientemente bueno. La principal ventaja de este tipo de sondas es que están limitadas únicamente por la calidad del cable (y el ancho de banda de entrada básico del osciloscopio), y el P6150 funciona hasta 9 GHz.

Si tiene señales con 2-3 kOhms o más en la fuente, debe usar sondas activas más sofisticadas (si el rango es de 500 MHz ++), o sondas pasivas, con un rango de impedancia de megaohmios si las frecuencias de su señal son CC o bajas. Megahercio.

Sin embargo, en algunos casos de dispositivos, las señales son salidas directas de 50 ohmios y se supone que deben cargarse con cargas de 50 ohmios para operaciones normales. En este caso, se puede usar y se usará una conexión de cable directo a las entradas del osciloscopio coaxial de 50 ohmios. Un ejemplo sería probar la calidad de la señal (amplitudes, fluctuaciones, diagramas de ojo) en canales USB 3.0 (de USB.org):

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Básicamente, cuando sea posible usar coaxial, úsalo. Los conectores coaxiales son más fiables que una sonda. Con una sonda, debe conectarla a un pin de prueba o incluso, a veces, mantenerla en su lugar. Tiene un mayor riesgo de salirse de su punto de prueba o de obtener una conexión dudosa. Con una sonda, también obtiene tierra de 'algún lugar', pero no necesariamente en el lugar correcto. En un coaxial, obtienes tierra del conector, donde debería estar. (esto puede importar cuando los tiempos de propagación se vuelven relevantes)

Además, los puntos de prueba a menudo están expuestos a más polvo, suciedad, oxidación, etc. como conectores coaxiales protegidos. Esto puede agregar una pequeña resistencia/impedancia al enlace y provocar imprecisiones en la medición.

Finalmente, aunque el cable es el mismo en una sonda y en un coaxial (en su mayoría), en un coaxial el conector aún está blindado, mientras que en una sonda, el punto final no lo está y, por lo tanto, puede captar más ruido de RF. Si tiene un adaptador coaxial para su sonda y coloca la sonda en el conector coaxial, solo se aplica este punto.

Usted dice "cuando sea posible usar coaxial, úselo", pero ¿cuándo es eso posible? Por ejemplo, si estoy usando un generador de pulsos, luego un DUT y luego un osciloscopio. En la entrada del DUT puedo poner una T para conectar 2 cables/sondas, así uno sería para la salida del generador de pulsos y el otro para la entrada del osciloscopio. ¿Cuándo sería mejor una sonda o un coaxial?
@Dylan No estoy seguro de entender su comentario... pero seguramente elegiría una T y dos coaxiales en lugar de una coaxial y una sonda.
Perfecto, pero ¿por qué?
Porque hay un conector confiable de buena calidad disponible, que proporciona baja resistencia/impedancia y blindaje rf. Lo usaría sobre una sonda, cuya punta es básicamente una antena y se basa en las propiedades conductoras de cualquier pin de prueba en el que lo coloque.
Ohhh perfecto! Entonces, si está usando un circuito (por ejemplo, el DUT conectado a una resistencia paralela), usaría una sonda porque no hay un conector confiable de buena calidad disponible o ¿por qué?
Sí. Tenga en cuenta que la otra respuesta también es interesante. Si le preocupa la resonancia, debe equilibrar la conexión con el osciloscopio. Sin embargo, esto se puede hacer con el cable coaxial, con una resistencia de equilibrio calibrada + capacitancia. Sin embargo, en una situación que no sea de 50 ohmios, el osciloscopio se configuraría en modo de alta impedancia de todos modos y no perturbaría la señal observada.
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