Tipos de sondas de osciloscopios

Antes de realizar mediciones con una sonda pasiva, es importante compensar. La compensación de sondases un proceso de calibración en el que se ajusta la relación de las capacitanciastanto en la sonda como en la entrada del osciloscopio. Si no se compensan las sondas las mediciones pueden resultar inexactasque afecten a parámetros como amplitud y forma de impulso. Por lo tanto, es crucial realizar la compensación de la sonda al utilizar por primera vez un par sonda-osciloscopio o al realizar mediciones críticas.

El procedimiento de compensación es simple:

• Conecte la sonda tanto a la señal de compensación integrada en el osciloscopio como a tierra.
• Ajuste el condensador de compensación hasta que la señal logre una forma de onda rectangular.

Esto asegura que la sonda represente con precisión las características de la señal de entrada, esto le permitirá obtener mediciones precisas y confiables.

¿Desea más información? Dele un vistazo a nuestros artículos sobre sondas pasivas en Entendiendo las sondas de osciloscopio pasivasy Entendiendo la compensación de sondas.

Sondas activas: sondas FET de terminación única

Una sonda activa, como su nombre lo indica, incorpora componentes activos o de potenciaen la punta de la sonda. El componente activo suele ser un transistor de efecto de campo (FET). Una ventaja significativa de la sonda activa es la carga mínima en una amplia gama de frecuencias, gracias a su baja capacidad de entrada, la cual se traduce en una elevada impedancia de entrada. Esto asegura mediciones precisassin afectar excesivamente el circuito observado.

Además, las sondas activas proporcionan la ventaja de un elevado offset de entrada. En otras palabras, una sonda activa puede tratar señales que no estén centradas alrededor de los cero voltios. Esta característica es de mucha utilidad cuando se trabaja con señales que pudieran tener componentes de corriente continua (CC)o una línea de base distinta a cero.

Una sonda activa, por lo general, cuenta con un conector patentado, el cual permite que un osciloscopio detecte y calibre de manera automática el osciloscopio. La energía para su funcionamiento puede suministrarse por medio de esta interfaz especializada o suministrada de manera externa. Tenga en cuenta que la mayoría de sondas activas necesitan de un ajuste de terminación de 50 Ωen el canal del osciloscopio.

Sondas diferenciales

Las sondas diferenciales están diseñadas para medir la diferencia de voltaje entre dos puntosen un circuito. Presentan dos entradas que pueden conectarse a varios puntos del circuito, sin la necesidad de una referencia a tierra en ninguno de ellos. Al utilizar un amplificador diferencial interno, estas sondas generan un voltaje de salida que refleja la diferencia entre los puntos de medición seleccionados, a menudo escalado por un factor de atenuación definido por el usuario.

Una característica importante de las sondas diferenciales es su inmunidad a las señales de «modo común», señales que se presentan de manera simultánea en ambos puntos de medición. Esto las hace ideales para medir señales de bajo nivel en entornos con mucho ruido. También pueden utilizarse para mediciones de terminación única, lo cual se consigue simplemente al conectar a tierra uno de los cables.

Sondas de corriente

Todas las sondas de las que hemos venido hablando hasta el momento (pasivas, activas y diferenciales), generan un voltaje en la entrada del osciloscopio. Esto se debe a que los osciloscopios miden el voltaje como una función de tiempo. Pero, ¿qué sucede en caso de que se desee medir corriente? Bien, entonces se necesita una manera de crear un voltaje que se ajuste a una corriente de una manera constante y predecible. Dicho de otra manera, se necesita «convertir» un voltaje medido a un valor de corriente. Por ejemplo, 1 V en la entrada del osciloscopio podría utilizarse para indicar que la corriente que se ha medido es de 1 A.

Las sondas de corriente son una manera de obtener esta conversión. Funcionan por medio de la captura de los campos electromagnéticosgenerados por la corriente que fluye a través del conductor y luego los convierten en voltaje mediante una relación conocida como voltios por amperios. Estas sondas se posicionan o se «sujetan» alrededor del conductor por el que fluye la corriente, con un marcador de flecha que indique la dirección del flujo de corriente.

La mayoría de las sondas de corriente son dispositivos activos, lo que significa que necesitan de una fuente de alimentación externapara poder funcionar. Aunque todas las sondas de corriente pueden detectar y medir corriente alterna, algunas también pueden medir corriente continua. Las mediciones de corriente alterna necesitan de un transformador de corriente, mientras que las mediciones de corriente continua o alterna de muy baja frecuencia utilizan un sensor de efecto Hall.

Las sondas de corriente normales, no suelen soportar corrientes altas. Aquí es donde las sondas de alta corrienteson útiles. Estas sondas se caracterizan por tener una estructura especial que permite medir altas corrientes con baja resistencia. A menudo utilizan sensores especializados para medir el campo magnético que el flujo de corriente genera. Esto permite realizar mediciones sin contacto, fundamental cuando se trabaja con altas corrientes. Asimismo, las sondas de alta corriente por lo general proporcionan una mayor precisión y resolución que las sondas de corriente normales. Esto es necesario para aplicaciones como electrónica de potenciay sistemas de energía, donde pequeños cambios en la corriente pueden traer consecuencias significativas.

Las sondas de corriente suelen utilizarse para mediciones de potencia, que impliquen voltaje y corriente. En algunos casos, pueden surgir problemas como desajustes de tiempo o «sesgo»debido a variaciones en los tiempos de propagación en los cables de la sonda. Este sesgo puede dar lugar a resultados de potencia inexactos.

Para afrontar este problemase utilizan accesorios de corrección de sesgo. Sirven como herramientas especializadas para identificar y compensar el sesgo. Estos accesorios generan impulsos de voltaje y corriente alineados en el tiempo, los cuales se miden en simultáneo con las sondas de corriente y voltaje conectadas. En caso de que las formas de onda de prueba muestren sesgo alguno, el valor de corrección de sesgo puede ingresarse en el osciloscopio. Esta corrección asegura que las formas de onda de corriente y voltaje vuelvan a estar en fase, esto mitiga el sesgo en mediciones posteriores al tiempo que mantiene la precisiónde los cálculos de potencia.