Sonde per oscilloscopi

Sonde Rohde & Schwarz per oscilloscopi

Sonde attive e passive di alta qualità per oscilloscopi

Rohde & Schwarz offre sonde per oscilloscopi per una varietà di applicazioni, come il debugging di circuiti elettronici complessi, misure di integrità del segnale di bus seriali ad alta velocità, nonché la caratterizzazione di elettronica di potenza con elevati livelli di tensione. L’accuratezza di misura e la sicurezza dell’operatore dipendono fortemente dalle sonde e dagli accessori utilizzati.

Il portafoglio Rohde & Schwarz comprende sonde per oscilloscopi attive e passive di alta qualità, sonde per linee di alimentazione, sonde di potenza multicanale, sonde ad alta tensione, sonde di corrente e sonde EMC in campo vicino. Oltre a eccellenti specifiche tecniche, offrono affidabilità e facilità di utilizzo.

Sonde
Probe
Bandwidth
Max Dynamic Range
Larghezza di banda
38 MHz to 500 MHz
Gamma dinamica max
400 V
Larghezza di banda
8 GHz
Gamma dinamica max
20 V
Larghezza di banda
1 GHz to 6 GHz
Gamma dinamica max
± 8 V
Larghezza di banda
1 GHz to 4.5 GHz
Gamma dinamica max
± 5 V, ±60 V (with R&S®RT-ZA15)
Larghezza di banda
1.5 GHz to 16 GHz
Gamma dinamica max
5.0 V
Larghezza di banda
4 GHz
Gamma dinamica max
±0.85 V, (±60 V offset)
Larghezza di banda
1 MHz
Gamma dinamica max
± 15 V / ± 10 A
Larghezza di banda
25 MHz to 400 MHz
Gamma dinamica max
6 kV
Larghezza di banda
20 kHz to 120 MHz
Gamma dinamica max
2.000 A
Larghezza di banda
9 kHz to 3 GHz
Gamma dinamica max
-

FAQ sulle sonde

Cos’è una sonda per oscilloscopio?

Una sonda per oscilloscopio è un dispositivo utilizzato per collegare una sorgente di segnale, spesso un punto di test in un circuito, a un oscilloscopio; un collegamento fisico che realizza il collegamento elettrico. A seconda della sorgente del segnale e della misura da effettuare, una sonda può essere semplice come un filo (ad es. una sonda passiva) o sofisticata come una sonda differenziale attiva, che include un amplificatore per mantenere la capacità d’ingresso della sonda molto bassa per minimizzare l’influenza della sonda sul segnale da misurare.

Di quale sonda per oscilloscopio ho bisogno per la mia misura?

Il primo passo nella scelta della sonda giusta è l’analisi dell’attività di misura. Il circuito da verificare è collegato a massa (il che significa che è necessaria una sonda differenziale o riferita a massa)? Qual è la frequenza massima possibile del segnale (quale larghezza di banda è necessaria)? Qual è la massima tensione d’ingresso che può verificarsi?

Misura differenziale o riferita a massa

Le sonde differenziali sono necessarie quando il circuito da verificare non è collegato a massa, per effettuare misure di tensione su alimentatori a commutazione, ad esempio, o per misure a basso rumore tra segnali differenziali. Anche se non c’è una ragione fisica per non usare una sonda differenziale su un circuito collegato a massa, in queste circostanze le prestazioni di una sonda riferita a massa saranno superiori; un’impedenza d’ingresso più alta, una capacità d’ingresso più bassa e una gamma dinamica più ampia.

Larghezza di banda e tempo di salita

La larghezza di banda è uno dei parametri più importanti nella selezione di una sonda. Definisce la frequenza massima effettiva che può essere misurata con precisione con la sonda; alla frequenza massima specificata un segnale sarà visualizzato più di 3 dB (circa il 30%) più debole di quanto sia effettivamente. Per una rappresentazione accurata del segnale, la frequenza massima sia dell’oscilloscopio che della sonda deve essere significativamente maggiore della frequenza più alta da misurare. Quando si misurano i segnali digitali, la larghezza di banda di misura dovrebbe essere da 3 a 5 volte maggiore della frequenza di clock; per il debug di un progetto digitale è sufficiente una larghezza di banda 3 volte maggiore. Per i test di conformità sulle interfacce digitali, la larghezza di banda deve essere 5 volte maggiore della frequenza di clock.

Quando si misurano segnali con fronti rapidi (che appaiono con ripide pendenze sul display dell’oscilloscopio), come quando si caratterizzano gli alimentatori a commutazione, il parametro critico è il tempo di salita dell’oscilloscopio e della sonda. Per misurazioni precise, il tempo di salita dovrebbe essere un fattore da 3 a 5 volte inferiore al tempo di salita dell’impulso misurato.

Gamma dinamica

Il campo dinamico di una sonda definisce la tensione massima d’ingresso misurabile. È specificato per la tensione continua e spesso diminuisce all’aumentare della frequenza del segnale. Per le sonde differenziali si distingue anche tra gamma dinamica di modo comune e gamma dinamica differenziale. La gamma dinamica di modo comune specifica il campo di tensione d’ingresso valido per un singolo ingresso differenziale, misurato con riferimento alla massa. La gamma dinamica differenziale specifica la massima tensione differenziale di ingresso misurabile.

Per misurare con precisione segnali di grande ampiezza con tempi di salita e discesa rapidi, deve essere disponibile una gamma dinamica sufficientemente ampia ad alte frequenze di misura. Quando si misura l’ondulazione residua degli alimentatori a commutazione in corrente continua, si devono misurare anche segnali molto piccoli con una grande componente in continua. Per rendere disponibile l’intera risoluzione del convertitore A/D, le sonde moderne hanno la possibilità di lavorare con un offset DC.

Nel caso delle sonde ad alta tensione, la sicurezza dell’operatore è una considerazione fondamentale. Le sonde ad alta tensione sono quindi dotate di uno speciale isolamento e di altri meccanismi di protezione contro il contatto accidentale. Queste sonde sono caratterizzate dalla massima tensione a massa e dalla categoria di misura. La categoria di misura definisce gli ambienti di misura in cui l’operatore è protetto. Una sonda può essere utilizzata solo nelle categorie di misura per le quali è stata definita.

Carico sul dispositivo in prova

Un sistema di misura non deve caricare eccessivamente il circuito in prova, sia per evitare il degrado dei segnali, sia per garantire che il funzionamento del dispositivo in prova non sia compromesso. La chiave è di utilizzare sonde con un’alta impedenza d’ingresso e una bassa capacità d’ingresso. L’impedenza d’ingresso risultante dipende fortemente dalla frequenza ed è tipicamente inferiore a 500 Ω alla frequenza di taglio della sonda.

Le sonde passivehanno tipicamente un’impedenza d’ingresso di 10 MΩ e una capacità d’ingresso superiore a 10 pF. Le sonde attive hanno tipicamente una capacità d’ingresso di 1 pF. È importante selezionare i giusti accessori della sonda per effettuare il contatto fisico con il dispositivo in prova. I pin e i conduttori lunghi aumentano la capacità e l’induttanza, abbassano la massima larghezza di banda di misura e portano a un eccesso di sovraelongazione (overshoot) e ad artefatti dovuti alle oscillazioni (ringing) in corrispondenza dei fronti di un impulso.

Funzioni ampliate e accessori per le sonde

Oltre ai parametri prestazionali, vanno prese in considerazione anche altre funzioni supplementari della sonda per semplificare le attività quotidiane. Ad esempio, molte sonde attive Rohde & Schwarz includono un voltmetro digitale integrato o un micro pulsante. Con il voltmetro è possibile controllare la tensione senza dover cambiare i collegamenti. Il micro pulsante può essere configurato in modo da fornire un controllo diretto dell’oscilloscopio dalla sonda.

I diversi accessori offrono flessibilità durante il contatto con il punto di test, rendono più facile il lavoro quotidiano dell’operatore e aiutano a prevenire gli errori di misura. Gli accessori disponibili includono puntali rigidi e a molla, puntali, adattatori e cavetti di estensione. Rohde & Schwarz offre un set completo di accessori per ogni sonda.

Che cos’è una sonda per linee di alimentazione?

Le sonde per linee di alimentazione sono progettate per misurare le piccole variazioni in alternata sovrapposte alla tensione continua di una linea di alimentazione. Grazie al loro tipico fattore di attenuazione di 1:1, le sonde per linee di alimentazione aggiungono pochissimo rumore alla misura. Alcune sonde per linee di alimentazione includono un offset integrato fino a ±60 V, per sfruttare al massimo la sensibilità verticale dell’oscilloscopio (cioè più bit del convertitore A/D dell’oscilloscopio), ottenendo una misura più accurata con un rumore inferiore. Inoltre, l’offset elimina l’esigenza di utilizzare l’accoppiamento CA o i condensatori di blocco della CC che limitano la capacità di vedere i veri valori della tensione continua di alimentazione e la sua deriva. Le sonde per linee di alimentazione con larghezza di banda fino a 2 GHz e un lento fattore di rolloff aiutano a catturare i transitori ad alta frequenza e i segnali accoppiati; l’alta impedenza di ingresso (tipicamente 50 kOhm) riduce al minimo il disturbo dei segnali misurati sulla linea di alimentazione

Come funziona una sonda differenziale?

Le sonde differenziali misurano la differenza di livello del segnale tra due punti di misura qualsiasi. Al contrario, una sonda riferita a massa misura la differenza tra un singolo punto e il potenziale di massa. Le sonde differenziali sono particolarmente utili per la misura di segnali ad alta frequenza o di segnali di ampiezza molto bassa (cioè che si avvicinano al rumore di fondo). Le sonde differenziali richiedono un amplificatore differenziale per convertire la differenza tra i due segnali in una tensione che può essere inviata all’ingresso dell’oscilloscopio (riferita a massa).

Quale sonda è necessaria per le misure dell’elettronica di potenza?

Nell'analisi dei circuiti elettronici di potenza vi sono diversi scenari tipici di misura:

  • Piccole tensioni a grandi tensioni di modo comune
  • Livelli di tensione diversi a potenziali diversi allo stesso tempo
  • Tempi di salita e discesa rapidi - in particolare in presenza di materiali semiconduttori ad elevata banda proibita (wide bandgap), come GaN e SiC
  • Misure flottanti su più canali
  • Misure di corrente

In linea di principio, le sonde differenziali ad alta tensione sono ideali per questi tipi di misura. Con una larghezza di banda fino a 200 MHz e un eccellente rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) su un’ampia gamma di frequenze, le sonde differenziali ad alta tensione R&S®RT-ZHD sono ideali per misure su semiconduttori a commutazione rapida. Il rumore aggiunto è molto basso e permette di ottenere misure di alta qualità. Con un’accuratezza di guadagno garantita dello 0,5% nel percorso del segnale e un voltmetro CC (R&S®ProbeMeter) con accuratezza dello 0,1% integrato nella testa della sonda, le sonde R&S®RT-ZHD forniscono la migliore precisione disponibile nella loro classe. Una deriva molto bassa rende superflua una calibrazione regolare durante le misurazioni. Per misurare le tensioni di ondulazione sul collegamento CC, è necessario compensare le tensioni di offset elevate, per misurare con un’elevata sensibilità verticale. Grazie al circuito di offset integrato, le sonde R&S®RT-ZHD offrono un campo di tensione offset indipendente dall’impostazione verticale dell’oscilloscopio e dal fattore di attenuazione della sonda. Misurare la più piccola delle tensioni di ondulazione su grandi tensioni del collegamento CC senza compromettere la sensibilità

Tipici parametri di misura per valutare l’elettronica di potenza sono:

  • Consumo di energia / Efficienza / Potenza in standby
  • Qualità della potenza / Fattore di potenza
  • Analisi della forma d’onda di tensione e corrente
  • Ondulazione
  • Corrente di spunto / Transitori
  • Comportamento all’avvio/allo spegnimento
  • Regolazione del carico
  • Analisi PWM (modulazione di larghezza d’impulso)
  • EMC / Analisi delle armoniche

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