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Cuatro pasos para optimizar el ancho de banda de medida del osciloscopio (i)

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Artículo escrito por Boon Campbell, Oscilloscopes Product Division de Agilent Technologies

¿Desea aumentar al máximo el ancho de banda del osciloscopio para sus medidas? Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta es cómo puede ayudarle la sonda adecuada según sus necesidades. Es muy importante elegir un ancho de banda de sonda adecuado según el osciloscopio que se esté empleando, y la misma importancia tienen los efectos de la conexión a tierra de la sonda en el ancho de banda de medida global. La elección de una conexión a tierra inadecuada provocará una reducción drástica del ancho de banda de su sistema, además de distorsiones en las señales medidas. En este documento se tratan cuatro técnicas de conexión a tierra para sondas activas, la mejor solución de conexión a tierra y el impacto que produce cada técnica sobre el ancho de banda.

En la ilustración 1 se muestran los accesorios o cables disponibles para un tipo de sonda de osciloscopio Agilent. ¿Cómo puede saber cuál debe utilizar y de qué forma afecta cada uno de ellos al rendimiento de su osciloscopio o sistema de sonda? En este artículo trataremos cuatro configuraciones de cable de sonda posibles y explicaremos las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Posteriormente podrá aplicar estos conceptos al uso que haga de la sonda o el accesorio.

Ilustración 1 accesorios para la sonda activa Agilent N2796A de 2 GHz
Ilustración 1 accesorios para la sonda activa Agilent N2796A de 2 GHz

Configuración 1: uso de la sonda en modo manos libres con el adaptador de cable en Y y el adaptador de clip de punta flexible

Supongamos que utiliza un osciloscopio con un ancho de banda de 4 GHz. La sonda de la ilustración 2 cuenta con un ancho de banda superior de 2 GHz. Su capacitancia de entrada se encuentra por debajo de los 2 pF, lo que se traduce en una impedancia de entrada elevada a altas frecuencias. Esta es la razón por la que se utilizará esta sonda activa como ejemplo principal en el resto de este artículo. En la ilustración 2 se muestra también la sonda activa acoplada a un adaptador de cable en Y de 10 centímetros con un accesorio adaptador de punta flexible. La combinación de estos accesorios permite al usuario utilizar la sonda con mayor flexibilidad, además de poder hacerlo sin tener que usar las manos. El accesorio de punta flexible puede engancharse en patillas de cabeceras, puntos de prueba, conductores de circuitos integrados y determinados componentes pasivos. Sin embargo, la mayor longitud de estos dos accesorios aumenta la inductancia, lo que provoca que el ancho de banda de la sonda disminuya de forma considerable. El uso de esta configuración de sonda hace que el ancho de banda disminuya 1,5 GHz, con lo que el ancho de banda efectivo de la sonda se reduce a 500 MHz. Las medidas realizadas con esta combinación de punta de la sonda podrán emplearse para la detección y la solución de averías y para comprobar si hay señal, aunque el ancho de banda y la integridad de la señal no son valores que deban examinarse.

Ilustración 2 clip de punta flexible y adaptador de cable en Y utilizando una sonda activa unipolar Agilent N2896A
Ilustración 2 clip de punta flexible y adaptador de cable en Y utilizando una sonda activa unipolar Agilent N2896A

Configuración 2: uso de la sonda en modo manos libres con el adaptador de cable en Y

En esta configuración se elimina el adaptador de clip de punta flexible de la ilustración 2, para únicamente emplear el accesorio adaptador de cable en Y. A continuación se conectan las patillas hembra del adaptador de cable en Y directamente a patillas de cabecera estándar del sector (las tomas del adaptador de cable en Y están diseñadas para acoplarse a patillas de cabecera estándar del sector de 0,1 pulgadas). Esta solución reduce la inductancia de la configuración de la ilustración 2 y hace que el ancho de banda de la sonda alcance hasta 1 GHz. A pesar de la clara mejoría, el ancho de banda de la sonda sigue siendo la mitad del máximo posible. Esta solución de sondeo deberá utilizarse también como método de detección y solución de averías aproximado, y no para analizar el rendimiento de su sistema en relación con la señal mostrada en el osciloscopio.

Configuración 3: uso de la sonda con una placa de cobre y una solución de toma de tierra flexible

A continuación, pasamos del método de medida en el que se emplea el adaptador de cable en Y a la solución de toma de tierra flexible de la ilustración 3.

Configuración 3 uso de la sonda con una placa de cobre y una solución de toma de tierra flexible
Configuración 3 uso de la sonda con una placa de cobre y una solución de toma de tierra flexible

Con esta solución se reduce en gran medida la inductancia, así como la mayor parte de la capacitancia parásita. La lámina de toma de tierra ofrece los mejores resultados cuando se utiliza con la placa de cobre autoadhesiva que también se muestra en la ilustración 2. Esta placa de cobre puede cortarse para adaptarse a las medidas de cualquier circuito integrado. Una vez acoplada al circuito integrado, la placa de cobre deberá conectarse a algunas de las tomas de tierra del circuito integrado con la ayuda de cables de cortocircuito. Esta solución resulta muy eficaz para el sondeo de señales con contenido de alta frecuencia. Sin embargo, para optimizar el rendimiento de esta solución deberá conectar a tierra la placa de cobre en tantos puntos como pueda. El rendimiento obtenido se sitúa alrededor de 1,8 GHz, a tan solo 200 MHz del ancho de banda máximo de esta sonda activa.

Continua en Cuatro pasos para optimizar el ancho de banda de medida del osciloscopio (y ii)

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