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

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

Configuración 4: uso de la sonda con una solución con lámina de toma de tierra

Ahora vamos a pasar de la configuración con placa de cobre y toma de tierra flexible a la configuración de lámina de toma de tierra mostrada en la ilustración 4. Con esta solución se alcanzará el ancho de banda de sondeo máximo. La sonda que se muestra en la ilustración 4 cuenta con puntas intercambiables (puntas tanto rígidas como por resorte). Se recomienda utilizar la punta con resorte, ya que la lámina de toma de tierra también se acciona por resorte. De esta forma obtendrá flexibilidad en la altura Z durante el uso de la sonda. Para cambiar la punta de la sonda, utilice unos alicates para sostener la punta y tire de forma vertical para extraerla de la toma de contacto, situada a lo largo del eje de la sonda. No agarre el aislante plástico de la sonda con los alicates. De lo contrario, podría romper la punta y ser incapaz de extraerla del receptáculo para la punta de la sonda.

Con la ayuda de los alicates, inserte la punta con resorte en el receptáculo de contacto situado a lo largo del eje de la sonda. Para poder insertar correctamente y en su totalidad la punta con resorte en el receptáculo, presione con cuidado la punta de la sonda contra una superficie rígida. Observe que la lámina de toma de tierra presenta un pliegue y puede girar, por lo que podrá realizar determinados ajustes para encontrar la conexión a tierra más próxima posible sin perder la conexión con el objetivo de la señal. Esta solución de sondeo permite alcanzar el ancho de banda de señal máximo de la sonda, es decir, 2 GHz.

Ilustración 4 punta con resorte con lámina de toma de tierra utilizando una sonda activa unipolar Agilent N2896A
Ilustración 4 punta con resorte con lámina de toma de tierra utilizando una sonda activa unipolar Agilent N2896A

Resultados de medida

En la ilustración 5 se muestran las cuatro configuraciones tratadas en este artículo. Con nuestro análisis ha quedado claro que, aunque las configuraciones 1 y 2 ofrecen soluciones de sondeo sin necesidad de utilizar las manos, el ancho de banda y la integridad de la señal son más bajos con respecto a los valores obtenidos con las configuraciones 3 y 4. La longitud del cable del adaptador de cable en Y añade además inductancia y capacitancia parásita, con lo que se crea un circuito resonante. Los efectos de este circuito se constatan en las líneas de color rojo y verde en forma de rizado y atenuación de frecuencia mucho antes del punto de 2 GHz. Al retirar el adaptador de cable en Y y reducir la longitud de la toma de tierra al accesorio de toma de tierra flexible más corto, la planicidad de la respuesta y el ancho de banda mejoran, tal y como puede verse en la línea de color azul. Sin embargo, el uso de la solución de lámina de toma de tierra permite que la punta y la toma de tierra estén más próximas, para que los niveles de inductancia de toma de tierra y de capacitancia parásita sean mínimos, con lo que se logra una respuesta de frecuencia de 2 GHz por encima del punto de los 3 dB (observe la línea negra de la ilustración 5). Debe tenerse en cuenta también que el circuito sometido a prueba podría presentar un comportamiento diferente al no tener la sonda acoplada. Esto se debe a la carga capacitiva que induce la sonda. Sin embargo, el uso de una sonda de alta impedancia o baja capacitancia diseñada para circuitos de ancho de banda elevado hará que este problema disminuya.

Ilustración 5 respuesta de frecuencia de las cuatro configuraciones utilizadas con un osciloscopio Agilent Serie 9000
Ilustración 5 respuesta de frecuencia de las cuatro configuraciones utilizadas con un osciloscopio Agilent Serie 9000

Resumen

La finalidad de las cuatro configuraciones tratadas en este artículo es analizar cómo puede obtenerse la medida de señal más “precisa” posible y transferirse al osciloscopio a través de la sonda. La forma de onda que aparece en el osciloscopio representará ahora con mayor precisión la señal del dispositivo sometido a prueba.

Hemos analizado ya las diversas técnicas de sondeo y el efecto que tienen sobre el ancho de banda. Es importante recordar que siempre habrá que hacer alguna concesión en cuanto a flexibilidad de medida, usabilidad o ancho de banda obtenido. La inductancia añadida puede producir capacitancia parásita y esta, a su vez, circuitos de resistencia-capacitancia que resuenen dentro del ancho de banda medido. Estos circuitos reducirán el ancho de banda y el rizado que hemos mencionado afectará a las lecturas de amplitud. El usuario podrá utilizar, por ejemplo, soluciones de cable de mayor longitud para realizar comprobaciones rápidas destinadas a garantizar que los circuitos estén en funcionamiento. Sin embargo, a la hora de realizar medidas importantes, deberán utilizarse configuraciones con cables de la menor longitud posible (tanto en la sección de señal como en la de conexión a tierra).

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