¿Cómo se conecta un resorte de tierra del osciloscopio?

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En ocasiones, debe asegurarse de que el cable de conexión a tierra de la sonda del osciloscopio no esté creando un error de medición, como un timbre y un sobreimpulso. En varias formas, he visto (y utilizado con éxito) un resorte de tierra para medir un circuito. He tomado prestada descaradamente la imagen de AndrejaKo para asegurarme de que todos estamos en la misma página:

Sonda de osciloscopio con conector a tierra tipo resorte

He determinado que esta longitud de cable es esencial en algunas de mis configuraciones de prueba, pero requiere atención constante para asegurarme de que no estoy cortando algo, perdiendo una conexión o sondeando lo incorrecto. Esto limita mi capacidad para realizar otras tareas en la configuración de prueba y hace que sea poco práctico para otras configuraciones que no permiten ese tipo de acceso de forma segura (condiciones ciegas o peligrosas).

¿Cómo conecto una sonda de alcance al circuito bajo prueba con un cable a tierra de 1/2 "(1 cm), o de lo contrario obtengo una configuración de alto ancho de banda manos libres?

W5VO
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He sido conocido por soldar ganchos hechos de patas de resistencia, o en casos extremos enchufes SMA, a prototipos de PCB ...
Brian Drummond
@BrianDrummond Pero eso no va a permanecer exactamente en su lugar, ¿verdad? ¿Qué pasa con las piezas SMT? El cable suelto y expuesto conduce a emocionantes fuegos artificiales.
W5VO
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Una advertencia sobre el uso de un zócalo SMA como un conector de punta de sonda de alcance: después de varios ciclos de inserción / extracción sin alivio de tensión mecánico, la hoja de contacto SMA puede deformarse, haciendo contacto intermitente.
MarkU

Respuestas:

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El tipo de punta que muestra no está destinado a una instalación permanente.

Si necesita tener un alcance conectado al dispositivo bajo prueba, con un buen rendimiento de alta frecuencia, la única buena solución es diseñar conexiones de prueba en su dispositivo.

Me gustan los conectores MMCX , porque son muy compactos y puedes obtener coletas MMCX-> SMA (y convertirlas a BNC) a bajo precio .

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Tienes que diseñar pruebas en tu proyecto, pero es un buen hábito entrar de todos modos. Tiendo a tratar de dispersar las huellas MMCX alrededor de los diseños de mi placa, para poder acceder fácilmente a cualquier red que me interese. Además, hacen almohadillas decentes para sondear con un clip de resorte si no quieres soldar conectores abajo.

También puede hacer una alternativa casera , si tiene el espacio para el tablero y la paciencia:

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Como W5VO señala en los comentarios, usar una configuración de prueba como esta para conexiones de alta velocidad puede ser algo desafiante. Debería construir un adaptador de sonda 10: 1 con un condensador de compensación y montarlo directamente en el conector MMCX de acoplamiento, o asegurarse de que su cable de conexión es de 50Ω, y el osciloscopio que está usando está configurado en una impedancia de entrada de 50Ω para evitar reflejos y distorsiones de señal.

Si está interesado en el sondeo lógico de alta velocidad, una solución más simple que tener que terminar la ejecución de la señal a su alcance sería utilizar una terminación en línea casera lo más cerca posible del conector MMCX.

Básicamente, puede preparar una sonda 10: 1 o 20: 1 simplemente insertando una terminación en serie lo más cerca posible del conector (el conector del extremo de la PCB). Con una impedancia de entrada de alcance de 50Ω, una resistencia en serie de 450Ω da como resultado una atenuación de 10: 1, al tiempo que mantiene una impedancia adecuada que coincide con el osciloscopio, y también carga el circuito bajo prueba mucho menos.

Una resistencia de 950Ω daría como resultado una atenuación de 20: 1.

Hay varias sondas caseras que utilizan esta técnica aquí y aquí .

Para este tipo de configuración, tomaría un conector de montaje en PC macho y hembra , y soldaría la resistencia entre los dos, con un cable desnudo que conecta los pines de tierra. Debe ser bastante compacto y estructuralmente robusto.

Incluso puede agregar condensadores de compensación si está interesado en señales de muy alta velocidad. Hay un buen recurso sobre eso aquí .

Luego simplemente inserte la terminación de la serie entre el cable del osciloscopio y su placa bajo prueba, y configure su osciloscopio con la atenuación adecuada.

Connor Wolf
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Para reflexionar sobre el conector RF, ¿estaría ejecutando el osciloscopio como una entrada de 50Ω y utilizaría una técnica de divisor de resistencia para obtener la amplitud a un rango aceptable de impedancia y voltaje?
W5VO
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@ W5VO: eso depende de si está intentando conexiones de bajo ruido o impedancia controlada, pero para lo último, sí.
Connor Wolf
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Mis preocupaciones son con los bordes rápidos que suben y bajan, y mis voltajes son tan altos que no puedo usar el modo 50Ω directamente. Me imagino que obtendrías un montón de efectos de línea de transmisión desagradables si solo usaras coaxial de 50Ω directamente a la entrada de 1MΩ del osciloscopio. Estoy tratando de minimizar el bucle de tierra para señales de alta velocidad.
W5VO
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@ W5VO: ese es un punto completamente válido. Admito que utilizo principalmente conectores integrados como el que muestro para obtener una conexión muy robusta y de bajo ruido para poder hacer una verificación analógica de alta precisión, todo a frecuencias muy por debajo de 1 MHz, por lo que realmente no he considerado la alta frecuencia requisitos Haces excelentes puntos.
Connor Wolf
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Básicamente, otra ventaja de este tipo de configuración de prueba es que, siempre que su dispositivo bajo prueba no esté conectado a tierra, obtendrá una conexión a tierra local de muy buena calidad (y sin bucles de tierra) con un conector de RF. Cuando observa señales de <1 mV, tener solo el cable de conexión a tierra corriendo a una conexión a tierra a una pulgada o dos de distancia puede saturar su señal de interés con diferencias de tierra.
Connor Wolf el
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Un truco es crear pequeños "cráteres" en la soldadura fría de los puntos de prueba con alguna herramienta afilada. Esto puede sonar destructivo al principio, pero en mi humilde opinión, es mucho menos destructivo y requiere menos esfuerzo que soldar algunos cables. Las puntas de sonda afiladas también son preferibles antes que las romas. Coloque las puntas de la sonda telescópica en estos cráteres cuando esté midiendo. Incluso los cráteres pueden parecer pequeños, a menudo son suficientes para evitar que las puntas de las sondas se salgan de los puntos de prueba.

Otro método que aprendí de Lecroy es aplicable para medir en IC: s. La idea es básicamente duplicar el plano de tierra en la parte superior del CI con una pequeña almohadilla de cobre. Vea la página 65 en la siguiente presentación de Digikey / Lecroy

boink
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Primero, enrolle el cable de bus desnudo alrededor de la sonda (como puede ver en la foto); estará suelto y no se quedará. El truco es que luego se lo quita y le da un pequeño apretón suave (deformándolo tal vez aproximadamente 0.1 mm más pequeño), de modo que sea un poco más pequeño que el diámetro de la sonda. Esto garantiza que se ajuste perfectamente cuando inserte la sonda.

Si desea una forma más confiable de generar estos conectores de conexión a tierra de sonda de alcance "ad hoc", consulte en su ferretería local para obtener un stock de espigas de madera en el tamaño más cercano más pequeño que el cuerpo de la sonda. Luego, cuando enrolle el cable alrededor del material del pasador, el "resorte" resultante será más pequeño que el cuerpo de la sonda. Si es demasiado pequeño, puede aumentar gradualmente su grosor enrollando cinta aislante alrededor del material del pasador hasta que tenga el tamaño correcto.

MarkU
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Creo que el OP está tratando de encontrar el método más seguro para obtener una conexión confiable del resorte al dispositivo bajo prueba, no entre el resorte y la sonda.
RJR
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Como sospecha RJR, no tengo ningún problema para hacer o usar el clip de conexión a tierra de resorte tradicional, mi problema es que no permanece conectado al circuito si quito mi mano.
W5VO
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Soldarlo en su lugar?
MarkU
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No no, no suelde la sonda de alcance real, quiero decir simplemente suelde el "resorte" del cable del bus. Puede hacer una bobina para que se ajuste al manguito de tierra de la sonda, y una bobina más pequeña para que se ajuste a la punta de la sonda.
MarkU
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Una vez que suelde el resorte, puede enrollar un cable desnudo de calibre 30 alrededor de la punta, haciendo un pequeño zócalo para la punta. Gire los dos extremos del cable mientras todavía está alrededor de la punta para formar una cola, (y para que quede apretada) suelde la cola al nodo de prueba, suelde el resorte de tierra que hizo arriba a un suelo a la distancia correcta y puede tenga un zócalo de sonda de alcance semipermanente en su placa.
John D