Uso de un osciloscopio para medir el voltaje a través de una resistencia

Tengo una placa que funciona con una fuente de alimentación de 5V. Necesitaba medir la corriente que fluye hacia el procesador para poder computar. Como no había ninguna resistencia que pudiera encontrar en el camino desde el suministro hasta el procesador, encontré un inductor en el camino al procesador desde el suministro y medí la caída de voltaje a través del inductor (ignorando la inductancia y considerando solo la resistencia de el inductor) con un multímetro. Ahora, dado que el consumo de energía puede variar a lo largo de la duración de un programa, quería medir esto con un osciloscopio.

Para esto, conecté la sonda y la tierra a través del inductor (inductor L18 en el esquema que se muestra a continuación) y medí el voltaje. Aunque el voltaje inactivo no coincidía con las lecturas del multímetro, el cambio dinámico en el voltaje cuando se ejecuta un programa en el procesador coincidía con el valor dado por el multímetro.

esquema SMPS

Pero luego leí en muchas publicaciones que la forma correcta de medir el voltaje a través de una resistencia es usar dos sondas y la función matemática o usar una sonda diferencial. Más tarde usé una sonda diferencial para medir la caída de voltaje y aquí también encontré que el valor inactivo difiere del multímetro pero el cambio dinámico coincide con las lecturas del multímetro.

  1. ¿Qué errores hay en la medición que hice al conectar la sonda del osciloscopio y la tierra a través del inductor?
  2. ¿Por qué esto no provocó un cortocircuito y provocó que toda la corriente del suministro de voltaje fuera a tierra del osciloscopio?
  3. ¿Por qué el cambio dinámico en el voltaje coincidió con las lecturas del multímetro?
  4. ¿Por qué los valores de voltaje inactivo son diferentes cuando se miden con el osciloscopio (cuando se usan sondas diferenciales o pasivas) y el multímetro?

Estaba usando un osciloscopio de señal mixta Tektronix MS04104 y la placa era un pandaboard.

¿Está seguro de que la entrada de su osciloscopio no está configurada simplemente en el modo de acoplamiento de CA?
Estaba usando acoplamiento DC.
Supuse que el acoplamiento de CA también. La conexión a tierra del alcance probablemente podría estropear las cosas, pero me parece que su dispositivo funciona con batería, si no está conectado a tierra, está seguro.
¿Qué tal algunos números reales? Los inductores son una resistencia deficiente para fines de medición precisos: la resistencia del devanado de cobre aumentará aproximadamente un +0,4% por cada grado C de aumento de temperatura, por lo que incluso un aumento modesto puede causar un error bastante grande.
¿Qué hiciste con los cables de tierra mientras medías el diferencial con las dos sondas?
@Nick,@Vladimir, ¿qué diferencia habría hecho si fuera un acoplamiento de CA?
@Vladimir, utilicé una fuente de alimentación de 5 V que tenía un pin de tierra.
@Spehro, gracias por la información sobre el cambio de medición con la temperatura. Multímetro: inactivo 0,5 mV, en funcionamiento 11,5 mV Sonda diferencial: inactivo 28 - 32 mV, en funcionamiento 40 - 44 mV Uso de sonda y conexión a tierra: inactivo 5 mV, en funcionamiento 16 mV
@derstorm: No usé dos sondas separadas para la medición.
Si su alcance está correctamente conectado a tierra, es posible que haya dañado algo al medir con la configuración de sonda + tierra. ¿Quizás el inductor se sobrecalentó y eso aumentó su resistencia? Eso explicaría las últimas mediciones, pero me parece poco probable. Necesita agregar algunos detalles o responder es bastante difícil.
@VladimirCravero, ¿Está de acuerdo con la respuesta de Aaron si la placa no estaba conectada a tierra? Por ejemplo, podría haber tenido un pin de tierra pero no estaba conectado internamente.

Respuestas (1)

  1. Probablemente ninguno. El osciloscopio mide el voltaje entre la sonda y el clip de tierra, que tenía en la cantidad exacta que quería medir.
  2. Probablemente porque su 'alcance o su circuito está flotando/sin conexión a tierra. Ambos deben estar conectados a tierra para que eso sea un problema. Las buenas fuentes de alimentación de la red de CA siempre aislarán el circuito que se está alimentando y, por lo tanto, requerirán una nueva conexión a tierra según se desee.
  3. Probablemente porque la sensibilidad es idéntica entre instrumentos, como debería ser.
  4. Probablemente porque el medidor, el osciloscopio o ambos tienen una compensación de CC incorrecta. Los osciloscopios son conocidos por capturar señales rápidas, no tanto por la precisión de CC, aunque suelen ser bastante buenos. Si tiene un medidor de baja impedancia, eso también podría alterar la lectura, pero probablemente también afectaría la dinámica si ese fuera el caso.

La razón por la que "se supone" que debe usar dos sondas y una función matemática es para manejar el caso en el que tanto el osciloscopio como el circuito están conectados a tierra y desea medir algo que no está referenciado a tierra.

Para mí, mantengo mi alcance sin conexión a tierra y tengo cuidado con lo que me estoy metiendo. Todos mis controles son de plástico (pero a menudo hay conectores BNC sin usar), y solo uso un clip de tierra a menos que tenga una muy buena razón. Ese clip de tierra se convierte en mi referencia para todo. Sin embargo, eso solo funciona para cosas relativamente lentas porque el área del bucle entre las sondas puede convertirse en una antena de RF.

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