Melhore a coleta de sinal no seu osciloscópio: Ponta de prova passiva ou ativa?

Realizar a análise dos seus sinais no osciloscópio vai te trazer inúmeras e importantes informações. Dessa forma, o processo precisa ser realizado da forma correta e principalmente respeitando as capacidades e metodologias que o seu aparelho impõe. Contudo, nem sempre conseguimos fazer tudo e por vezes acabamos deixando alguns detalhes passarem que no final farão uma diferença significativa na nossa análise. Por isso, nessa sequência de matérias intitulada Melhore a coleta de sinal no seu osciloscópio, iremos dar dicas dos principais pontos que você precisa se ater durante a sua análise. Nessa matéria falaremos sobre pontas de prova passiva e ativa, você sabe que é isso? Sabe diferenciar ou quando usar? Ficou interessado? Então continua ai e boa leitura! Para as medições de uso geral em frequências de médias a baixas (abaixo de 600 MHz), as pontas de prova passivas com di­visor resistivo de alta impedância são boas opções. Estas ferramentas robustas e de baixo preço oferecem uma faixa dinâmica ampla (acima de 300 V) e alta resistência de entrada para o casamento com a impedân­cia de entrada do osciloscópio. Entretanto, elas impõem um carregamento capacitivo mais pesado e oferecem larguras de banda menores do que pontas de prova passivas de baixa impedância (zO) ou pontas de prova ativas. De maneira geral, as pontas de prova passivas de alta impedância são excelentes escolhas para depuração e eliminação de problemas de uso geral na maior parte dos circuitos analógicos ou digitais.

Em aplicações de alta frequência (acima de 600 MHz), que exigem precisão em uma ampla faixa de frequências, as pontas de prova ativas são o caminho a ser seguido. Elas têm um custo maior do que as pontas passivas e a sua tensão de entrada é limita­da, mas com o seu carregamento capacitivo significativamente menor, dão a você uma visão mais precisa dos sinais rápidos.

Na Figura 1-1, vemos capturas de telas de um osciloscópio de 600 MHz (o DS09064A da Keysight Technologies Inc.) medindo um sinal que tem um tempo de subida de 500 ps. À esquerda, a ponta de prova passiva N2873A da Keysight de 500 MHz foi usada para medir esse sinal. À direita, a ponta de prova ativa N2796A da Keysight de 2 GHz com terminação simples foi usada para medir o mesmo sinal. A curva amarela mostra o sinal antes da colocação da ponta de prova, a mesma para os dois casos. A curva verde mostra o sinal após a colocação da ponta de prova, que é o o mesmo da entrada na ponta de prova.

Figura 1-1. Comparação entre pontas de prova passiva e ativa na medição de um sinal que tem tempo de subida de 600 ps.

A curva roxa mostra o sinal medido, ou a saída da ponta de prova. Uma ponta de prova passiva carrega e re­duz o sinal com a sua resistência, indutância e capacitância de entrada (curva verde). Provavelmente você espera que a ponta de seu osciloscópio não afete os sinais do dispositivo sob teste (DUT). Entretanto, nesse caso, a ponta de prova passiva tem efeito sobre o DUT. O tempo de subida do sinal medido passa a ser 4 ns em vez do esperado 600 ps, parte devido à impedância de entrada da ponta de prova, mas também devido à sua largura de banda limitada de 500 MHz, na medição de um sinal de 583 MHz (0,35/600 ps= 583 MHz).

Os efeitos indutivo e capacitivo da ponta de prova passiva também podem provocar efeitos de overshoot e ripping na saída da ponta (curva roxa). Alguns projetistas não estão preocupados com essa quantidade de erro de medição. Para outros, essa quanti­dade de erro de medição é inaceitável. Podemos ver que o sinal praticamente não é afetado quando conectamos uma ponta ativa, como a ponta de prova ativa N2796A de 2 GHz da Keysight, ao DUT. As características do sinal após a colocação da ponta de prova (curva verde) são quase idênticas às características presentes sem a ponta de prova (curva N2796A de 2 GHz). Além disso, o tempo de subida do sinal não é afetado pela ponta, sendo mantido em 555 ps. Inclusive, a saída da ponta ativa (curva verde) é igual ao sinal coletado pela ponta (curva roxa) e mede o tempo de subida esperado de 600 ps. O uso da largura de banda de 2 GHz da ponta ativa N2796A, com fidelidade superior de sinal e baixo carregamento de ponta, torna isso possível.

Abaixo você pode conferir uma tabela resumo com as principais diferenças entre as pontas de prova passiva e ativa.

Quer conhecer um pouco mais sobre as pontas de prova? Então confere esse vídeo da Keysight Labs e Junte-se à Ally enquanto ela desvenda o mistério das pontas de prova do osciloscópio, guiando você pelos princípios básicos dos dois principais tipos. Ela explica como o circuito dentro das pontas de prova do osciloscópio difere, como isso pode afetar sua medição e ainda dá dicas para selecionar a ponta de prova correta do osciloscópio para sua necessidade específica de medição.

Utilizar as pontas de provas corretas para as suas análises é imprescindível para o sucesso dos seus resultados. Aprendeu tudo o precisava sobre as pontas de prova? Então, confere todo o conteúdo e produtos disponíveis no portal Datasonic, pioneiro em equipamentos tecnológicos de ponta que se destaca pela sua diversidade de marcas, modelos e principalmente preços está a sua disposição para que você possa tirar todas as suas dúvidas, comparar preços e por fim, escolher o melhor produto para você. No site é possível encontrar inúmeros modelos de osciloscópios com os mais diversos recursos e configurações e equipamentos relacionados. O portal Datasonic possui um amplo portfólio e um leque de variados produtos, todos à sua disposição. Aproveite e conheça outros equipamentos de medição que irão complementar o seu projeto.

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