Tipos de sondas de osciloscopios

Sondas pasivas

Las sondas pasivas se caracterizan por su simplicidad y falta de componentes activos. Funcionan sin la necesidad de energía externa, se suministran de manera estándar con la mayoría de osciloscopios y son a menudo intercambiables entre diferentes modelos y fabricantes. Económicas y sólidas, las sondas pasivas son fáciles de utilizar, no requieren de configuraciones complicadas. Su facilidad de uso las convierte en la mejor opción para mediciones básicas de voltaje, basta con conectar la sonda al osciloscopio, acoplar el cable de puesta a tierra y ya está listo para empezar a medir.

Antes de realizar mediciones con una sonda pasiva, es importante compensar. La compensación de sonda es un proceso de calibración que ajusta la relación de las capacitancias tanto de la sonda, como de la entrada del osciloscopio. SI no se compensan las sondas, pueden producirse mediciones no exactas, lo que afectará a parámetros como la amplitud y la forma del 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, lo que le permitirá obtener mediciones precisas y confiables.

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

Sondas activas: sondas FET de terminación única

Una sonda activa, como su nombre lo indica, incorpora componentes activos y de potencia en su punta. Un componente activo por lo general suele ser un transistor de efecto de campo (FET). Una de las principales ventajas de las sondas activas es su carga mínima en una amplia gama de frecuencias, gracias a su baja capacitancia de entrada, lo que se traduce en una alta impedancia de entrada. Esto asegura mediciones precisas sin afectar excesivamente al circuito observado.

Además, las sondas activas proporcionan la ventaja de un elevado offset de entada. Dicho de otra manera, una sonda activa puede tratar señales que no estén centradas alrededor de los cero voltios. Esta función es de mucha utilidad cuando se trabaja con señales que pueden tener una componente de CC (corriente continua) o una base de línea distinta de cero.

Una sonda activa por lo general cuenta con un conector patentado, el cual permite que el osciloscopio la detecte y calibre de manera automática. 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 requieren de un ajuste de terminación de 50 Ω en el canal del osciloscopio.

Sondas diferenciales

Las sondas diferenciales están diseñadas para medir la diferencia de voltaje entre dos puntos en 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», las cuales son señales que se presentan de manera simultánea en ambos puntos de medición. Lo que las hace perfectas para realizar mediciones de 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. En otras palabras, se necesita «convertir» un voltaje medido en 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 capturando el campo electromagnético generado por la corriente que fluye a través del conductor y luego lo convierte 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 externa para funcionar. Aunque todas las sondas de corriente pueden detectar y medir corriente alterna, algunas también pueden medir corriente continua. Las mediciones de corriente alterna apuestan por un transformador de corriente, mientras que las mediciones de corriente continua o de corriente 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 corriente entran en juego. Estas sondas se caracterizan por tener una estructura especial que les permite medir altas corrientes con baja resistencia. A menudo utilizan sensores especiales para medir el campo magnético que el flujo de corriente genera. Esto permite realizar mediciones sin contacto, lo cual es esencial cuando se trabaja con corrientes elevadas. 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 la electrónica de potencia y los sistemas de energía, donde pequeños cambios en la corriente pueden tener consecuencias importantes.

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 las variaciones en los tiempos de propagación dentro de los cables de la sonda. Este sesgo puede dar lugar a resultados de potencia inexactos.

Se utilizan accesorios de corrección de sesgo para abordar estos problemas. 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, lo que mitiga el impacto del sesgo en mediciones posteriores al tiempo que mantiene la precisión de los cálculos de potencia.