PUNTAS DE PRUEBAS Las puntas de pruebas o también llamadas

PUNTAS DE PRUEBAS
Las puntas de pruebas o también llamadas sondas se construyen para que tengan un efecto mínimo sobre el circuito de medida,
esto es evitar cargar al circuito en donde se realiza la medición. Esta facultad de la sondas recibe el nombre de efecto de carga,
para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de x10.
Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el osciloscopio y es una excelente sonda de utilización general. Para otros
tipos de medidas se utilizan sondas especiales, como pueden ser las sondas de corriente ó las activas.
Sondas pasivas
La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente x10 ó x100. Por convenio los factores
de atenuación aparecen con el signo X delante del factor de división. En contraste los factores de amplificación aparecen con el
signo x detrás (10x ó 100x). La sonda más utilizada posiblemente sea la x10, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10.
Su utilización se extiende a partir de frecuencias superiores a 5 KHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La sonda x1 es
similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prueba, pero puede medir señales con menor nivel. Por comodidad de
uso se han introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilización x1 ó x10. Cuando se utilicen este tipo de
sondas hay que asegurarse de la posición de este conmutador antes de realizar una medida.
Sondas activas
Proporcionan una amplificación antes de aplicar la señal a la entrada del osciloscopio. Pueden ser necesarias en circuitos con una
potencia de salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan para operar una fuente de alimentación.
En esta nota se comparan las puntas de prueba más comunes para osciloscopios, las cuales se clasifican
en directas y atenuadoras (ver figura 1).
Figura 1. Puntas comunes para osciloscopios.
Las puntas directas conectan directamente al circuito con el osciloscopio, y permiten utilizar la máxima sensibilidad del instrumento.
La desventaja de estas puntas es que la capacidad del cable puede producir un efecto de carga significativo en la señal que se
desea medir (ver figura 2).
Figura 2. Capacitancias del cable y del osciloscopio.
En corriente continua o en frecuencias bajas, el efecto de carga proveniente de la capacidad del cable sobre el circuito es mínimo.
Pero en el caso de las señales de alta frecuencia esta capacitancia sí puede representar un problema para la medición.
Por ejemplo, consideremos la siguiente situación:
Rosc = 1 Mohm (estándar en los osciloscopios)
Cosc = 20 pF (30-50)pF
Ccable = 80 pF
Frecuencia de la señal = 1 MHz
La carga equivalente sobre el circuito será de:
Más aún, si la frecuencia fuese de 10 MHz, la carga sobre el circuito sería 159 ohm!
Para evitar este problema se usan las puntas atenuadoras (ver figura 3).
Figura 3. Circuito equivalente de la punta atenuadora.
En corriente continua y en frecuencias bajas, el circuito equivalente es el mostrado en la figura 4.
Figura 4. Circuito equivalente de la punta atenuadora en frecuencias bajas.
La punta forma un divisor de tensión junto con la resistencia del osciloscopio:
Se aprecia que el circuito atenúa la señal en un factor de 10. Los valores de Rp y Rent son estándar, lo que permite conectar puntas
de un fabricante a osciloscopios de otro fabricante, manteniendo el factor de atenuación de 10.
Por otro lado, el atenuador formado por Rp, Rent y Cent se comporta como un filtro pasabajos con una frecuencia de corte del orden
de 2 kHz. Para evitar este efecto, se compensa la punta agregando el capacitor Cp.
Para que el circuito esté compensado se debe cumplir que:
es decir:
En términos de reactancias capacitivas:
La capacidad de entrada del conjunto punta-osciloscopio resulta entonces 10 veces menor que la obtenida con la punta directa.
Si la relación de las capacitancias no coincide con el factor 9 a 1, la respuesta de frecuencia del osciloscopio no será plana.
Como la capacidad de entrada de los osciloscopios varía de un equipo a otro, el capacitor Cp (12-18pF) de la punta es ajustable.
Para calibrar la punta (compensación de la punta) se deben seguir los siguientes pasos:
1.
2.
3.
Conectar la sonda a la entrada del canal I, fijándose si se encuentra en x1 o x10. (Fig.5)
Conectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación (La mayoría de los osciloscopios disponen de una toma
para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada).
4.
5.
Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa, opcional ya que las masas de ambos canales están conectadas.
1.
Observar la señal cuadrada de referencia en la pantalla
2.
Si el osciloscopio tiene alguna rutina de calibración, ejecutarla para lograr mayor precisión. Es decir, manejar base de tiempo
y perilla de atenuación del respectivo canal (V/div).
3.
Usar la herramienta de ajuste proporcionada por el fabricante o un elemento no magnético (en general un destornillador de
plástico) para ajustar el condensador variable de la punta atenuadora de tal manera que la onda cuadrada no contenga
distorsión, tal como se muestra en la figura 6.
Figura 5. Calibración de una punta atenuadora.
Figura 6. Punta atenuadora sobrecompensada, subcompensada, y correctamente compensada.