El primer paso a la hora de seleccionar la sonda adecuada es analizar la tarea de medida. ¿Está conectado a tierra el circuito en el que se va a realizar el test (se necesitará una sonda de terminación única o una sonda diferencial)? ¿Cuál es la frecuencia máxima posible de la señal (qué ancho de banda se necesita)? ¿Cuál es la tensión de entrada máxima que puede darse?
Medida diferencial o de terminación única
Las sondas diferenciales son necesarias cuando el circuito en el que se va a realizar el test no está conectado a tierra, para medir la tensión en fuentes de alimentación para la conmutación, por ejemplo, o para medidas de bajo ruido entre señales diferenciales. Mientras no haya ninguna razón física para no usar una sonda diferencial en un circuito conectado a tierra, en estas circunstancias, el rendimiento de una sonda de terminación única será superior; una mayor impedancia de entrada, una menor capacidad de entrada y un rango dinámico más amplio.
Ancho de banda y tiempo de subida
El ancho de banda es uno de los parámetros más importantes a la hora de seleccionar una sonda. Define la frecuencia máxima efectiva que es capaz de medir con exactitud la sonda; a la frecuencia máxima especificada, una señal se mostrará como mínimo 3 dB (aprox. 30 %) más débil de lo que en realidad es. Para una representación precisa de señales, la frecuencia máxima tanto del osciloscopio como de la sonda debe ser significativamente superior a la frecuencia más alta que se vaya a medir. Al medir señales digitales, el ancho de banda de medida debe ser de 3 a 5 veces mayor que la frecuencia del reloj; para depurar un diseño digital, un ancho de banda 3 veces superior es suficiente. Para los ensayos de conformidad en interfaces digitales, el ancho de banda debe ser 5 veces mayor que la frecuencia de reloj.
Al medir señales de subida rápida (que aparecen con inclinaciones pronunciadas en la pantalla del osciloscopio), por ejemplo, al caracterizar fuentes de alimentación para la conmutación, el parámetro crítico es el tiempo de subida del osciloscopio y la sonda. Para medidas precisas, el tiempo de subida deberá ser un factor de 3 a 5 veces más bajo que el tiempo de subida del pulso que se está midiendo.
Rango dinámico
El rango dinámico de una sonda define la tensión de entrada máxima medible. Se especifica para tensión continua y a menudo disminuye cuando aumenta la frecuencia de la señal. Para sondas diferenciales, también se hace una distinción entre el rango dinámico de modo común y modo diferencial. El rango dinámico de modo común especifica el rango de tensión de entrada válido para una entrada diferencial simple, medida en relación con el suelo. El rango dinámico del modo diferencial especifica la tensión diferencial de entrada máxima medible.
Para medir con exactitud señales de gran amplitud con tiempos rápidos de subida/bajada, debe haber disponible un rango dinámico lo suficientemente amplio con frecuencias de medida elevadas. Al medir el rizado residual de fuentes de alimentación de CC para la conmutación, también deben medirse las señales muy pequeñas con un componente continuo útil grande. Para que esté disponible toda la resolución del convertidor analógico-digital, las sondas modernas tienen la opción de alimentar un desfase de CC.
En caso de sondas de alta tensión, la seguridad del operador es de vital importancia. Así pues, las sondas de alta tensión cuentan con un aislamiento especial y otros mecanismos de protección frente a un contacto accidental. Estas sondas se caracterizan por una tensión máxima a tierra y por la categoría de medida. La categoría de medida define los entornos de medida en los que está protegido el operador. Una sonda solo podrá usarse en las categorías de medida de su especificación.
Carga en el dispositivo bajo prueba
Un sistema de medida no debe sobrecargar el circuito sometido prueba, tanto para evitar la degradación de las señales como para garantizar que no se altere el funcionamiento del mismo. La clave es usar sondas con una alta impedancia de entrada y una baja capacidad de entrada. La impedancia de entrada resultante depende en gran medida de la frecuencia y suele ser inferior a 500 Ω a la frecuencia de corte de la sonda.
Las sondas pasivas suelen tener una impedancia de entrada de 10 MΩ y una capacidad de entrada de más de 10 pF. Las sondas activas suelen tener una capacidad de entrada de alrededor de 1 pF. Es importante seleccionar los accesorios de sonda adecuados para contactar con el dispositivo. Los cables y patillas largos aumentan la capacidad eléctrica e inductancia, reducen el ancho de banda de medida máximo y dan lugar a una sobremodulación excesiva y artefactos de anillo en pendientes de pulso.
Funciones ampliadas y accesorios para sondas
Además de los parámetros de rendimiento, se deben considerar también las funciones suplementarias de sonda que simplifican tareas diarias. Muchas sondas activas de Rohde & Schwarz tienen, por ejemplo, un voltímetro digital integrado o un micropalpador. Con el voltímetro se puede comprobar la tensión sin necesidad de cambiar ninguna conexión. El micropalpador se puede configurar para controlar directamente el osciloscopio desde la sonda.
Los diversos accesorios ofrecen flexibilidad durante el contacto con el punto de test, facilitan el trabajo diario del operador y ayudan a prevenir errores de medida. Los accesorios disponibles son, por ejemplo, extremos rígidos y de resorte, navegadores, adaptadores y cables de prolongación. Rohde & Schwarz ofrece una amplia gama de accesorios para cada sonda.
