¿Cómo se conecta un resorte de tierra del osciloscopio?

A veces, debe asegurarse de que el cable de conexión a tierra de la sonda del osciloscopio no genere errores de medición, como timbres y sobreimpulsos. En varias formas, he visto (y usado con éxito) un resorte de tierra para medir un circuito. He tomado prestada descaradamente la imagen de AndrejaKo para asegurarme de que todos estamos en la misma página:

Sonda de osciloscopio con conector a tierra tipo resorte

He determinado que esta longitud de cable es esencial en algunas de mis configuraciones de prueba, pero requiere atención constante para asegurarme de que no estoy cortando algo, perdiendo una conexión o sondeando algo incorrecto. Esto limita mi capacidad para realizar otras tareas en la configuración de prueba y lo hace poco práctico para otras configuraciones que no permiten ese tipo de acceso seguro (condiciones ciegas o peligrosas).

¿Cómo conecto una sonda de alcance al circuito que se está probando con un cable de conexión a tierra de 1/2" (1 cm) o, de lo contrario, obtengo una configuración de alto ancho de banda de manos libres?

He sido conocido por soldar ganchos hechos de patas de resistencia, o en casos extremos, enchufes SMA, a prototipos de PCB...
@BrianDrummond Pero eso no se mantendrá exactamente en su lugar, ¿verdad? ¿Qué pasa con las piezas SMT? El cable suelto y expuesto conduce a emocionantes fuegos artificiales.
Una advertencia sobre el uso de un enchufe SMA como conector de punta de sonda de alcance: después de varios ciclos de inserción/extracción sin alivio de tensión mecánico, la hoja de contacto SMA puede deformarse y hacer contacto intermitente.

Respuestas (4)

El tipo de punta que muestra no está diseñado para una instalación permanente.

Si necesita tener un osciloscopio conectado al dispositivo bajo prueba, con un buen rendimiento de alta frecuencia, la única buena solución es diseñar conexiones de prueba en su dispositivo.

Me gustan los conectores MMCX , porque son muy compactos, y puedes obtener pigtails MMCX->SMA (y convertirlos a BNC) por poco dinero .

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Tienes que diseñar pruebas en tu proyecto, pero de todos modos es un buen hábito. Tiendo a tratar de dispersar las huellas MMCX alrededor de los diseños de mi placa, para que pueda acceder fácilmente a cualquier red que me interese. conectores hacia abajo.

También puede hacer una alternativa casera , si tiene el espacio y la paciencia:

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Como señala W5VO en los comentarios, usar una configuración de prueba como esta para conexiones de alta velocidad puede ser un tanto desafiante. Debería construir un adaptador de sonda 10: 1 con un condensador de compensación y montarlo directamente en el conector MMCX de acoplamiento, o asegurarse adecuadamente de que su cable de conexión sea de 50 Ω y que el osciloscopio que está usando esté configurado para una impedancia de entrada de 50 Ω. para evitar reflejos y distorsiones de la señal.

Si está interesado en el sondeo lógico de alta velocidad, una solución más simple que lidiar con tener que terminar la ejecución de la señal en su osciloscopio sería usar una terminación en línea casera lo más cerca posible del conector MMCX.

Básicamente, puede crear una sonda casera de 10:1 o 20:1 simplemente insertando una terminación en serie lo más cerca posible del conector (el conector del extremo de la PCB). Con una impedancia de entrada del osciloscopio de 50 Ω, una resistencia en serie de 450 Ω da como resultado una atenuación de 10:1, al mismo tiempo que mantiene la impedancia adecuada que se adapta al osciloscopio y también carga mucho menos el circuito bajo prueba.

Una resistencia de 950 Ω daría como resultado una atenuación de 20:1.

Hay varias sondas caseras que utilizan esta técnica aquí y aquí .

Para este tipo de configuración, tomaría un conector de montaje en PC macho y hembra , y soldaría la resistencia entre los dos, con un cable pelado que conectara los pines de tierra. Debe ser bastante compacto y estructuralmente robusto.

Incluso puede agregar condensadores de compensación si está interesado en señales de muy alta velocidad. Hay un buen recurso sobre eso aquí .

Luego, simplemente inserte la terminación en serie entre el cable del osciloscopio y su placa bajo prueba, y ajuste su osciloscopio a la atenuación adecuada.

Para dar cuerpo al conector de RF pensado, ¿estaría ejecutando el osciloscopio como una entrada de 50 Ω y usaría una técnica de divisor de resistencia para llevar la amplitud a una impedancia y un rango de voltaje aceptables?
@W5VO: eso depende de si está intentando conexiones de bajo ruido o de impedancia controlada, pero para lo último, sí.
Me preocupan los flancos ascendentes y descendentes rápidos, y mis voltajes son lo suficientemente altos como para no poder usar el modo 50Ω directamente. Me imagino que obtendría un montón de desagradables efectos de línea de transmisión si solo usara un cable coaxial de 50 Ω directamente a la entrada de 1 MΩ del osciloscopio. Estoy tratando de minimizar el bucle de tierra para señales de alta velocidad.
@ W5VO: ese es un punto completamente válido. Admito que utilizo principalmente conectores integrados como el que muestro para obtener una conexión muy robusta y de bajo ruido para poder hacer una verificación analógica de alta precisión, todo a frecuencias muy por debajo de 1 MHz, por lo que realmente no he considerado la alta frecuencia. requisitos Haces excelentes puntos.
Básicamente, otra ventaja de este tipo de configuración de prueba es que, siempre que su dispositivo bajo prueba no esté conectado a tierra, obtiene una conexión a tierra local de muy buena calidad (y sin bucles de tierra) con un conector RF. Cuando está mirando señales de < 1 mV, tener solo el cable del clip de tierra conectado a una conexión a tierra a una o dos pulgadas de distancia puede inundar su señal de interés con diferencias de tierra.
@W5VO: se agregaron algunas ideas más sobre cómo usar una configuración como esta para el sondeo de alta velocidad. ¿Opiniones?
Sí, estaba completamente enfocado en cómo conectar la sonda de alcance que olvidé sobre el método de sonda de divisor de resistencia. Eso debería funcionar con mi configuración actual, pero tendrá problemas con voltajes más altos (300 VCC+) donde realmente necesito la alta impedancia de una sonda pasiva.
@W5VO - ¡Esta es una sonda pasiva! Para voltajes altos como ese, puede aumentar la relación divisoria. Una sonda 100: 1 probablemente sería completamente utilizable y solo tendría una carga de ~ 10KΩ. Probablemente podría incluso salirse con la suya con 1000:1. Probablemente también podría cortar una sonda pasiva tradicional y pegar un conector SMA o MMCX en la punta si es necesario, y eso le daría los 10MΩ tradicionales.
Estoy menos preocupado por la carga en la señal y más por la disipación de energía en la resistencia de caída. A 300V, 10k te da alrededor de 9W de potencia.
@W5VO - Eso... es un muy buen punto. Hmmmm. En ese caso, construir o reutilizar una sonda 10:1 tradicional suena como una mejor idea. El desafío es que necesita algunos condensadores variables diminutos para los condensadores de compensación.
Básicamente, las sondas 10:1 tradicionales usan un cable coaxial especial, y no tengo idea de dónde comprar eso, aparte de cortar una sonda.

Un truco es crear pequeños "cráteres" en la soldadura fría de los puntos de prueba con alguna herramienta afilada. Esto puede sonar destructivo al principio, pero en mi humilde opinión es mucho menos destructivo y requiere menos esfuerzo que soldar algunos cables. Las puntas de sonda de alcance afiladas también son preferibles a las romas. Coloque las puntas de la sonda de alcance en estos cráteres cuando esté midiendo. Incluso los cráteres pueden parecer pequeños, a menudo son suficientes para evitar que las puntas de las sondas se deslicen de los puntos de prueba.

Otro método que aprendí de Lecroy es aplicable para medir en IC:s. La idea es básicamente duplicar el plano de tierra en la parte superior del IC con una pequeña almohadilla de cobre. Consulte la página 65 en la siguiente presentación de Digikey/Lecroy

Primero, enrolle el cable bus desnudo alrededor de la sonda (como se ve en la foto); estará suelto y no se mantendrá. El truco consiste en quitarlo y apretarlo suavemente (deformándolo tal vez unos 0,1 mm más pequeño), de modo que sea un poco más pequeño que el diámetro de la sonda. Esto asegura que se ajustará perfectamente cuando inserte la sonda.

Si desea una forma más confiable de generar estos conectores de tierra de sonda de alcance "ad hoc", busque en su ferretería local algunas clavijas de madera del tamaño más pequeño que el cuerpo de la sonda. Luego, cuando enrolle el cable alrededor de la espiga, el "resorte" resultante será más pequeño que el cuerpo de la sonda. Si es demasiado pequeño, puede aumentar gradualmente su grosor enrollando cinta aislante alrededor de la espiga hasta que tenga el tamaño correcto.

Creo que el OP está tratando de encontrar el método mest para obtener una conexión confiable desde el resorte hasta el dispositivo bajo prueba, no entre el resorte y la sonda.
Como sospecha RJR, no tengo ningún problema para hacer o usar el clip de tierra de resorte tradicional, mi problema es que no permanece conectado al circuito si quito la mano.
¿Soldarlo en su lugar?
¿Soldarías la punta de una sonda de alcance de $ 500 a tu placa?
No, no, no suelde la sonda de alcance real; quiero decir, solo suelde el "resorte" del cable del bus. Puede hacer una bobina para que se ajuste a la funda de tierra de la sonda y una bobina más pequeña para que se ajuste a la punta de la sonda.
Una vez que suelde el resorte, puede enrollar un cable pelado de calibre 30 alrededor de la punta para crear un pequeño receptáculo para la punta. Gire los dos extremos del cable mientras todavía está alrededor de la punta para formar una cola, (y para que quede apretado) suelde la cola al nodo de prueba, suelde el resorte de tierra que hizo arriba a una tierra a la distancia correcta y puede tenga un zócalo de sonda de alcance semipermanente en su tablero.
@W5VO: puede tener una sonda que suelde en su lugar según sea necesario (y reutilice). Además, las puntas de algunas sondas son reemplazables, por lo que no es como si estuviera desperdiciando una sonda de alcance de $ 500 si alguna vez necesita que funcione como solía hacerlo.

Tektronix fabrica un clip para placa de circuito, número de pieza 131-5031-00. Es un poco difícil encontrar información al respecto, pero Newark tiene una imagen de alta resolución .

En el pasado, mi problema siempre ha sido obtener 1 o 2 de esos a la vez. También creo que necesita encontrar el enchufe correcto para su sonda, ya que algunas de las sondas de alto voltaje usan diferentes dimensiones.
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