Esplorazione dei diversi tipi di sonde utilizzate con gli oscilloscopi digitali

Introduzione
Digitale oscilloscopi sono attrezzature indispensabili per ogni situazione in cui è necessario analizzare e misurare i segnali elettrici. Se scegli la sonda giusta per i tuoi scopi, puoi essere certo che i risultati delle tue misurazioni saranno accurati e affidabili. Senza sonde, non è possibile catturare i segnali dal dispositivo in prova (DUT) e trasferirli all'oscilloscopio.

In questa sezione, daremo un'occhiata alle varie sonde compatibili con gli oscilloscopi digitali. È essenziale avere una solida conoscenza degli attributi, dei vantaggi e degli svantaggi di ciascuna forma di sonda disponibile prima di selezionare una sonda per soddisfare le proprie esigenze di misurazione. Questo perché ci sono molti tipi di sonde.

Sonde passive
Poiché le sonde passive sono molto convenienti e semplici da usare, sono la forma di sonda che viene utilizzata più spesso. Cavo coassiale e un partitore di tensione resistivo sono i due componenti che compongono ogni sonda.

Poiché le sonde passive non dipendono dal tipo di segnale inviato, possono essere utilizzate per eseguire facilmente qualsiasi tipo di misurazione. La larghezza di banda di questi tipi di dispositivi varia in genere da diverse centinaia a diversi gigahertz.

Le sonde passive offrono una serie di vantaggi, i più notevoli dei quali sono il costo contenuto e la semplicità. Hanno un funzionamento semplice e non richiedono alcuna fonte di alimentazione aggiuntiva. Tuttavia, le sonde passive non sono prive di inconvenienti e limitazioni.

Caricando il circuito che viene testato, la loro maggiore capacità di ingresso ha il potenziale per indurre una distorsione nel valore misurato, che è più probabile che si verifichi a frequenze più alte. Inoltre, poiché i loro conduttori di terra sono più lunghi, esiste la possibilità che possano contribuire ad aumentare il rumore alla misurazione.

Sonde attive
Le prestazioni migliorate e l'impedenza di ingresso ridotta sono due vantaggi che le sonde attive forniscono alle applicazioni ad alta frequenza che sono molto utili. Poiché la testa della sonda è dotata di elettronica attiva, l'effetto di caricamento capacitivo può essere ridotto e, di conseguenza, il rumore è molto inferiore.

Le sonde attive hanno spesso una larghezza di banda maggiore di quella delle sonde passive. La larghezza di banda della sonda attiva può variare da diverse centinaia di megahertz a diversi gigahertz.

Uno dei principali vantaggi delle sonde attive è la loro elevata impedenza di ingresso, che riduce l'influenza del carico sul circuito monitorato.

Questo vantaggio può essere riscontrato nelle sonde attive. Inoltre, presentano un livello di rumore di fondo inferiore e una migliore qualità del segnale. Le sonde attive, invece, spesso necessitano di una fonte di alimentazione aggiuntiva e sono vendute a un prezzo maggiore rispetto alle sonde passive.

Sonde correnti
Le sonde di corrente sono progettate specificamente per misurare la corrente alternata, come suggerisce il nome dello strumento. Vengono utilizzati in situazioni in cui non è possibile stabilire un collegamento diretto al circuito o quando è necessario misurare la corrente senza provocare in alcun modo l'interruzione del circuito. La configurazione di una sonda di corrente è ciò che definisce se è attiva o passiva durante il funzionamento.

La generazione di un campo magnetico consente la misura della corrente mediante sonde passive. Non danneggeranno nulla e non metteranno le mani sul circuito stesso. A causa della loro risposta in frequenza limitata, le sonde di corrente passive spesso forniscono risultati accurati solo per i test a basse frequenze.

Un sensore di corrente e componenti di amplificazione elettrica sono entrambi inclusi all'interno delle teste delle sonde di corrente attive.

A causa della loro larghezza di banda più ampia e della maggiore sensibilità, le sonde attive sono più adatte per il monitoraggio di correnti ad alta frequenza rispetto alle sonde passive. Questo perché le sonde attive sono più accurate. Le sonde di corrente attive spesso includono funzionalità come guadagno variabile e filtraggio come tariffa standard.

Sonde differenziali
Una sonda differenziale può essere utilizzata per misurare la tensione in due punti qualsiasi in un circuito, indipendentemente dalla loro posizione. Con il loro aiuto, possono essere studiati argomenti come il rumore, il rifiuto di modo comune e la segnalazione differenziale nei sistemi bilanciati.

Le sonde differenziali sono dotate di due ingressi che possono essere utilizzati per collegarsi alle posizioni dei punti di interesse target.

A causa del forte rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) delle sonde differenziali, è possibile condurre misure con un basso livello di rumore e interferenza. LISUN fornisce i migliori oscilloscopi sul mercato.

Alcuni esempi di applicazioni popolari includono l'analisi dell'azionamento del motore, il collaudo di automobili e il collaudo dell'elettronica di potenza. Esistono due tipi di sonde differenziali: passive e attive, e ognuna ha le sue caratteristiche uniche di larghezza di banda e sensibilità alla tensione.

Sonde ad alta tensione
Per misurare i segnali ad alta tensione in modo sicuro, è necessario un apparato specializzato, come una sonda ad alta tensione. Queste sonde sono assolutamente necessarie per qualsiasi applicazione che coinvolge tensioni che sono al di fuori dell'intervallo di ingresso delle sonde standard per oscilloscopi.

Alcuni esempi di tali applicazioni sono l'elettronica di potenza ad alta tensione e i sistemi di distribuzione elettrica. Le sonde ad alta tensione possono essere passive o attive, a seconda delle preferenze dell'utente.

I divisori di tensione resistivi vengono utilizzati dalle sonde passive ad alta tensione per ridurre l'altissima tensione a un livello compatibile con un oscilloscopio. Nella maggior parte dei casi, sono in grado di funzionare correttamente a tensioni che vanno da poche centinaia a diverse migliaia di volt. Le misure di alta tensione che vengono effettuate utilizzando una sonda passiva sono semplici da eseguire e possono essere utilizzate in qualsiasi contesto.

Una testa della sonda di un tester ad alta tensione attivo avrà tipicamente un partitore di tensione attivo incorporato. Come diretta conseguenza di ciò, la risposta in frequenza e la precisione potrebbero essere migliorate rispetto alle sonde passive. Le sonde attive ad alta tensione sono spesso dotate di una varietà di funzioni, come rapporti di attenuazione configurabili e impostazioni di larghezza di banda personalizzabili.

Sonde specializzate
Le sonde per uso generico sopra menzionate sono solo la punta dell'iceberg quando si tratta della varietà di sonde disponibili per l'uso in vari contesti di misurazione. Alcune illustrazioni sono:

Sonde attive differenziali: questi sensori sono ottimizzati per misure di segnali differenziali ad alte frequenze. Applicazioni come i trasferimenti di dati ad alta velocità e l'elaborazione del segnale differenziale possono trarre vantaggio dal loro basso rumore e dall'eccellente reiezione di modo comune.

Sonde dell'analizzatore logico: per esaminare i segnali digitali, oscilloscopi accoppiare con le sonde dell'analizzatore logico. Le forme d'onda digitali possono essere catturate e analizzate con il loro aiuto e forniscono anche sofisticate opzioni di attivazione e decodifica. Se devi risolvere i problemi di circuiti digitali, protocolli o sistemi integrati, hai bisogno di una sonda per analizzatore logico.

Sonde in fibra ottica: per misurare i segnali ottici, vengono utilizzate sonde in fibra ottica. Per analizzare con precisione i segnali delle onde luminose in campi diversi come le telecomunicazioni, le comunicazioni in fibra ottica e le reti ottiche, dispongono di una connessione in fibra ottica che si collega all'oscilloscopio.

Sonde di temperatura: la sonda di temperatura è una sonda specializzata per l'acquisizione di letture di temperatura. Termocoppie o rilevatori di temperatura a resistenza (RTD) sono sensori di temperatura comuni che si trovano su queste sonde. Consentono il monitoraggio e la misurazione delle temperature nei circuiti elettrici ed elettronici e nei sistemi di distribuzione dell'energia e nel software di gestione termica.

Conclusione
L'accuratezza e l'affidabilità delle tue misurazioni dipenderanno dalla sonda che scegli per il digitale oscilloscopi. Mentre le sonde passive sono meno costose e possono essere utilizzate per una varietà di scopi, le sonde attive forniscono prestazioni superiori, soprattutto quando si misurano ad alte frequenze.

È possibile soddisfare requisiti di misurazione specifici utilizzando una sonda di corrente, una sonda differenziale o una sonda ad alta tensione. Inoltre, le sonde speciali, come quelle progettate per l'uso con un analizzatore logico, un cavo in fibra ottica o un misuratore di temperatura, forniscono funzionalità ancora più sofisticate. È possibile scegliere la sonda ideale per le proprie esigenze di misurazione imparando le sue caratteristiche e come può essere utilizzata.

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