¿Qué necesito saber sobre las sondas de osciloscopio?

Me he encontrado con un osciloscopio Hitachi V-355 y un amigo que está dispuesto a darme un trato si lo quiero. Desafortunadamente, no hay sondas que vienen con él. Estaba buscando sondas, solo para descubrir que son ESTUPIDAMENTE caros (o eso o que soy ESTUPIDAMENTE barato), y no puedo encontrar ninguno para pedir prestado.

Así que aquí está mi pensamiento: tengo un montón de sondas de prueba de, digamos, mi multímetro. Tengo un estable de cables de conexión en todas las configuraciones posibles de conector banana / pinza de cocodrilo / pin de resorte. También tengo un montón de conectores y adaptadores BNC en mi kit de reparación de cable de video.

Entonces, esta es mi pregunta: ¿puedo soldar un cable de pinza de cocodrilo a un conector BNC y tener una sonda de osciloscopio? ¿O hay algo especial dentro de esas sondas que hace que cuesten $ 50.00?

Si esto último, y termino mordiendo la bala y obteniendo sondas de osciloscopio reales, honestas y verdaderas, ¿qué cosas debo tener en cuenta al comprar?

Las sondas de osciloscopio no son solo piezas de alambre con un extremo puntiagudo unido a ellas. La sonda típica además del palo puntiagudo y la pinza de cocodrilo tienen el circuito de atenuación de entrada y el circuito de coincidencia de impedancia en el interior.

Básicamente, el front-end de entrada del osciloscopio tiene su propia capacitancia interna y su propia resistencia interna. Para evitar la distorsión de la señal, la capacitancia de la sonda debe coincidir con la capacitancia del alcance. Si no coincide bien, obtendrá un sobrepaso o una falta de tiro. La mayoría de los ámbitos tienen en su frente un conector de compensación de la sonda que proporciona una señal de prueba que se puede utilizar para ajustar la capacidad de la sonda. Aquí está la imagen del efecto:

La resistencia de la sonda proporciona atenuación de entrada y funciona junto con la resistencia de entrada del osciloscopio. Las sondas habituales 1x / 10x tendrán un interruptor que inserta lo que generalmente es una resistencia de en serie con la señal. En el alcance, generalmente hay una resistencia de 1 M Ω para la atenuación de entrada. En el modo 1x, solo tiene esa resistencia, mientras que en el modo 10x, ambas resistencias proporcionan una atenuación de 10 M Ω .$9 \mbox{ } M \Omega$$1 \mbox{ } M \Omega$$10 \mbox{ } M \Omega$

En paralelo con la resistencia de entrada de la sonda, tiene el condensador de compensación. Al comprar una sonda, debe prestar atención a que el valor del capacitor puede coincidir con el valor de la capacitancia de entrada del osciloscopio.

Otra parte importante de la sonda es la capacitancia de la punta. Está modelado como un condensador en paralelo con la señal. Su propósito es reducir el tiempo de subida de la señal que ingresa a la sonda, lo que en general se considera un efecto negativo. La capacidad de la punta probablemente no será de demasiada importancia para un alcance como el que está considerando, pero para frecuencias más altas, podría causar problemas cuando se necesita una medición precisa del tiempo de subida.

Algunas sondas también tienen lo que se llama compensación de alta frecuencia. Probablemente no desee pagar por tal investigación, pero solo lo mencionaré por completo. La parte de compensación de alta frecuencia generalmente estará en el conector del cable BNC de la sonda y consiste en una conexión en serie de una resistencia y un capacitor variable colocados en paralelo a la ruta de la señal. Se utiliza para solucionar problemas con el aumento de la impedancia con la frecuencia debido a la inductancia del cable. Básicamente, la impedancia disminuirá más o menos linealmente con la frecuencia hasta que alcancemos la frecuencia de resonancia de la sonda. Después de eso, aumentará. El sistema de compensación se usa para alejar el punto de frecuencia resonante del rango de frecuencia con el que estamos interesados ​​en usar el osciloscopio.

Finalmente, hay un libro gratuito disponible de Tektronix (si desea darles su dirección de correo electrónico) que explica cómo funcionan las sondas con gran detalle. Se llama ABC de sondas y actualmente está disponible desde aquí .

¿Qué es demasiado caro?

He tenido excelentes experiencias con las sondas de osciloscopio dealextreme ultra económicas de $ 12:

Parecen ser casi idénticos a las sondas que vienen con los ámbitos digitales Owon, y por $ 12, son prácticamente desechables. Inicialmente compré un par por curiosidad, y fueron lo suficientemente agradables como para haber comprado dos pares adicionales. El coaxial es muy agradable, suave y flexible, y son buenos hasta al menos 10 Mhz (no tengo un generador de señal más rápido en este momento), según mis pruebas.

Dealextreme también tiene muchas otras sondas de alcance, de clasificación de velocidad variable, etc.

Esta página tiene información sobre lo que se necesita para ajustar las sondas de osciloscopio y proporciona un modelo simplificado de una sonda. Incluso con sondas pasivas de extremo superior, deben calibrarse para que coincidan con los extremos analógicos de un alcance determinado. De lo contrario, obtendrá extraños efectos de atenuación / sobreimpulso visibles.

Como nota, los cables largos sin blindaje actuarán como una antena y captarán el ruido EMI del entorno. Desea que sus clientes potenciales sean cortos para proporcionar la mejor respuesta de alta frecuencia.

También puede obtener sondas de 35 MHz por menos de $ 50. Estas sondas TPI de 60 MHz ~ $ 35.

También puede probar suerte en Ebay , aunque le recomendaría encarecidamente que algo parezca demasiado bueno para ser verdad.

Úselos solo para señales, nunca como cables de alimentación. El cable central es muy delgado para mantener baja la capacitancia (*), y demasiada corriente puede quemarlos.

(*) La capacitancia de un cable coaxial está determinada por la relación diámetro interior / exterior.

Puede soldar pinzas de cocodrilo a conectores BNC y obtener una "sonda" que funciona a bajas frecuencias. Sin embargo, no funcionará bien a altas frecuencias. Si quieres entender por qué, te sugiero que leas ¿Cómo sabe la corriente cuánto fluye, antes de ver la resistencia?

Las sondas que funcionarán lo suficientemente bien para el uso hobby de hasta 35 MHz (al parecer, el límite de ese alcance) se pueden obtener por menos de $ 50. Prueba MPJA . He tenido un par de sus sondas de 40 MHz durante años, y funcionan al menos tan bien como mi alcance barato de 30 MHz.

Parece mucha información desalentadora aquí. Yo diría que si te atreves, solo constrúyelo. es una excelente manera de aprender cómo funcionan las cosas y un excelente método para encontrar el equilibrio correcto entre "barato" y "útil".

Lo que se dijo, un conector BNC con dos pies de cable coaxial y algunos conectores FUNCIONARÁN. Puede que no sea ideal a altas frecuencias, puede humedecer los bordes de las señales que cambian rápidamente, la carga de algunos tipos de circuitos de súper alta impedancia / baja señal puede estar lejos de ser óptima, pero va a funcionar. Si finalmente encuentra que una pieza de este tipo de equipo casero pone límite a lo que sea que esté haciendo, entonces compre uno del estante o haga uno mejor.

No vas a matar nada, es posible que obtengas mediciones menos que perfectas.

Tengo al menos cuatro sondas de fábrica en mi laboratorio, pero una vez que me he quedado sin estas según sea necesario para conectar también una fuente de activación y un generador de formas de onda. Demasiado. Así que tomé una vieja base de antena UHF y corté el BNC junto con unos pocos pies de cable. Inicialmente, he usado esto solo para la salida del generador y a 20 Mhz estaba bien. Más tarde, sin embargo, utilicé esto como sonda de entrada de alcance y funcionó muy bien a pesar del cable genérico RG58 utilizado para ello: la señal de onda cuadrada tenía los bordes ascendentes / descendentes un poco más "redondeados" de lo que esperaba, pero nada trágico también.

Aquí hay un bonito PDF de Agilent bonito PDF de Keysight con información sobre sondas.

¿O hay algo especial dentro de esas sondas que hace que cuesten $ 50.00?

Claro que sí, eche un vistazo a esta sonda ZS2500 de LeCroy a un precio de $ 7,160.40. Paga todo este valor para poder ver señales de alta velocidad con fidelidad y sin modificar demasiado las características del circuito que se está midiendo.

No necesita nada lujoso mientras trabaja en bajas frecuencias y bajo voltaje. Comencé a usar un cable simple con los extremos pelados y enchufarlos a la entrada axial central, y un solo cable de cocodrilo como mi tierra en el eje externo. Funciona muy bien al analizar ASM lógicos. Hago lo mismo con la estación del multímetro, solo me aseguro de que no esté midiendo nada de alto voltaje y / o alto amperaje, o quemará más que solo las puntas de los dedos y el cable.

Si eres un novato completo, no te arriesgues, asegúrate de aprender los conceptos básicos y los peligros, bajo supervisión, antes de comenzar a hackear tus propias soluciones de bajo presupuesto.