El primer paso a la hora de seleccionar la sonda adecuada es analizar la tarea de medición. ¿Está conectado a tierra el circuito en el que se va a realizar el ensayo (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 el voltaje de entrada máximo que puede darse?
Medición diferencial o de terminación única
Las sondas diferenciales son necesarias cuando el circuito en el que se va a realizar el ensayo no está conectado a tierra, para medir el voltaje en fuentes de alimentación para la conmutación, por ejemplo, o para mediciones 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 medición 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 mediciones 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 el voltaje de entrada máximo que se puede medir. Se especifica para el voltaje continuo y a menudo disminuye cuando aumenta la frecuencia de la señal. Para sondas diferenciales, también se hace una distinción entre el rango dinámico en modo común y modo diferencial. El rango dinámico en modo común especifica el rango de voltaje de entrada válido para una entrada diferencial simple, medición en relación con el suelo. El rango dinámico del modo diferencial especifica el voltaje diferencial de entrada máximo que se puede medir.
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 medición 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 alto voltaje, la seguridad del operador es de vital importancia. Así pues, las sondas de alto voltaje cuentan con un aislamiento especial y otros mecanismos de protección frente a un contacto accidental. Estas sondas se caracterizan por un voltaje máximo a tierra y por la categoría de medición. La categoría de medición define los entornos de medición en los que está protegido el operador. Una sonda solo podrá usarse en las categorías de medición de su especificación.
Carga en el dispositivo bajo prueba
Un sistema de medición no debe sobrecargar el circuito sometido a ensayo, 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.
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 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 medición 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 el voltaje 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 prueba, facilitan el trabajo diario del operador y ayudan a prevenir errores de medición. 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.
