Tipos de sondas para osciloscopios

Antes de proceder con las medidas utilizando una sonda pasiva es importante compensarla. La compensación de sondaes un proceso de calibración que ajusta con precisión la relación de capacidades eléctricasen la sonda y en la entrada del osciloscopio. Las sondas no compensadas pueden dar lugar a inexactitudes de medida, lo que se refleja en parámetros como la amplitud y la forma de pulso. Por lo tanto, realizar la compensación de la sonda es esencial siempre que se utilice por primera vez una combinación de sonda-osciloscopio o cuando se vayan a tomar medidas críticas.

El procedimiento de compensación es sencillo:

• Conecte la sonda a la señal de compensación integrada del osciloscopio y a tierra.
• Ajuste el condensador de compensación hasta que la señal alcance una forma de onda rectangular.

Esto garantiza que la sonda representará con precisión las características de la señal de entrada, y de este modo permitirá obtener medidas precisas y fiables.

¿Desea más información? Consulte nuestros artículos especializados Introducción a las sondas pasivas para osciloscopiosy En qué consiste la compensación de sonda.

Sondas activas: sondas FET de terminación única

Una sonda activa, como se desprende de su nombre, incorpora componentes de potencia o activosen la punta de sonda. El componente activo suele ser un transistor de efecto de campo (FET). Entre las ventajas de las sondas activas destaca una carga mínima en un rango de frecuencias muy amplio, gracias a la baja capacidad eléctrica de entrada que convierte en una alta impedancia de entrada. Esto garantiza medidas precisassin que afecte excesivamente al circuito observado.

Además, las sondas activas ofrecen un elevado offset de entrada. Dicho de otro modo, una sonda activa puede procesar señales que no están centradas alrededor de cero voltios. Esta característica resulta práctica cuando se trabaja con señales que pueden tener un componente de CC (corriente continua)o una línea de base distinta a cero.

Las sondas activas tienen generalmente un conector específico del fabricante, lo que permite que un osciloscopio la detecte y calibre automáticamente. La energía se puede suministrar a través de su interfaz específica o de forma externa. La mayoría de las sondas activas necesitan un ajuste de terminación de 50 ohmiosen el canal del osciloscopio.

Sondas de osciloscopio diferenciales

Las sondas diferenciales están diseñadas para medir la diferencia de tensión entre dos puntosde un circuito. Están provistas de dos entradas que se pueden conectar a distintos puntos del circuito, sin necesidad de una referencia a tierra en ninguna posición. Mediante un amplificador diferencial interno, estas sondas generan una tensión de salida que refleja la diferencia entre los puntos de medida seleccionados, a menudo a escala con un factor de atenuación definido por el usuario.

Una característica importante de las sondas diferenciales es su inmunidad a señales de «modo común», que son las señales que están presentes simultáneamente en los dos puntos de medida. Gracias a ello, estas sondas son excelentes para medir señales de bajo nivel en entornos con mucho ruido. También se pueden utilizar para medidas de terminación única, que pueden realizarse simplemente conectando a tierra uno de los cables.

Sondas de corriente

Todas las sondas que se han descrito hasta ahora —pasivas, activas y diferenciales— producen una tensión en la entrada del osciloscopio. Por este motivo, los osciloscopios miden la tensión como una función de tiempo. ¿Pero qué ocurre cuando se desea medir corriente? Pues bien, en este caso necesita un método para generar una tensión que se corresponda, de forma coherente y predecible, con una corriente concreta. Es decir, hay que «convertir» una tensión medida en un valor de corriente. Por ejemplo, 1 V en la entrada del osciloscopio se podría utilizar para indicar que la corriente medida es 1 A.

Las sondas de corriente brindan la posibilidad de realizar esta conversión. Funcionan captando el campo electromagnéticogenerado por la corriente que fluye a través del conductor y lo convierten en tensión mediante una relación conocida de voltios por amperio. Estas sondas se colocan o «enganchan» alrededor del conductor de corriente, y tienen un marcador con una flecha que indica la dirección del flujo de corriente.

La mayoría de las sondas de corriente son dispositivos activos, lo que significa que necesitan una fuente de energía externapara poder funcionar. Mientras que todas las sondas de corriente pueden detectar y medir CA, también las hay capaces de medir corrientes CC. Las medidas de corriente CA se basan en un transformador de corriente, mientras que las medidas de CC o de CA con frecuencias muy bajas se sirven de un sensor de efecto Hall.

Las sondas de corriente normales no suelen funcionar con corrientes muy altas. Aquí entran en juego las sondas de alta corriente. Estas sondas se caracterizan por una estructura especial que les permite medir alta corriente con baja resistencia. A menudo utilizan sensores específicos para medir el campo magnético generado por el flujo de corriente. Esto permite efectuar medidas sin contacto, un aspecto fundamental cuando se trabaja con altas corrientes. Además, las sondas de alta corriente ofrecen en general mayor precisión y resolución en comparación con las sondas de corriente normales. Esto es un requisito en aplicaciones como la electrónica de potenciay sistemas de energía, donde los pequeños cambios de corriente pueden tener grandes repercusiones.

Las sondas de corriente se utilizan con frecuencia para medidas de potencia que incluyen tensión y corriente. En algunos casos pueden surgir problemas de desviación de tiempo o «sesgo»debido a variaciones en los tiempos de propagación dentro de los cables de sonda. Este sesgo puede dar lugar a resultados de potencia inexactos.

Los adaptadores de compensación de sesgoson la solución a este problema. Se utilizan como herramientas específicas para identificar y compensar el sesgo. Estos adaptadores generan pulsos de tensión y de corriente alineados en el tiempo, los cuales se miden simultáneamente a través de sondas de corriente y de tensión conectadas. Si las formas de onda medidas presentan sesgo, se puede introducir en el osciloscopio el valor conveniente para compensar el sesgo. Esta corrección garantiza que las formas de onda de corriente y tensión recuperen la fase, lo que mitiga el impacto del sesgo en las siguientes medidas y mantiene la precisiónde los cálculos de potencia.