Keysight TechnologiesOito Dicas para Melhorar a Coleta de Sinais do Osciloscópio

Nota de aplicação

Introdução

8 dicas para melhorar a coleta de sinais do osciloscópio

A coleta do sinal é um passo crítico para fazer medições de qualidade com os osciloscópios e muitas vezes a ponta de prova é o primeiro elo da cadeia da medição do osciloscópio. Se você usar uma ponta de prova que não seja adequada para a sua aplicação, verá sinais distorcidos ou que o levem a conclusões erradas em seu osciloscópio. Escolher a ponta de prova certa para a sua aplicação é

t

mais comuns na coleta de sinais.

Dica #1 – Ponta de prova passiva ou ativa?

Dica #3 – Faça a compensação da ponta de prova antes do uso

Dica #1Ponta de prova passiva ou ativa?

Para as medições de uso geral em frequên

MHz), as pontas de prova passivas com di

t

cia de entrada do osciloscópio. Entretanto, elas impõem um carregamento capacitivo

menores do que pontas de prova passivas de

ativas. De maneira geral, as pontas de prova

escolhas para depuração e eliminação de

circuitos analógicos ou digitais.

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

visão mais precisa dos sinais rápidos.

da Keysight Technologies Inc.) medindo um

ps. À esquerda, a ponta de prova passiva N2873A da Keysight de 500 MHz foi usada para medir esse sinal. À direita, a ponta

GHz com terminação simples foi usada para medir o mesmo sinal. A curva amarela mostra o sinal antes da colocação daponta de prova, a mesma para os doiscasos. A curva verde mostra o sinal após acolocação da ponta de prova, que é o o mesmo da entrada na ponta de prova.

ou asaída da ponta de prova.

Uma ponta de prova passiva carrega e re

Provavelmente você espera que a ponta de seu osciloscópio não afete os sinais do

nesse caso, a ponta de prova passiva tem

sinal medido passa a ser 4 ns em vez do

500 MHz, na medição de um sinal de 583

Os efeitos indutivo e capacitivo da ponta

efeitos de overshoot e ripping na saída da

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

características do sinal após a colocação

idênticas às características presentes sem

não é afetado pela ponta, sendo mantido em 555 ps. Inclusive, a saída da ponta

possível.

Ponta de prova passiva N2873A da Keysight de 500 MHz com condutor de aterramento tipo jacaré de 15 cm– Sinal com carregamento, agora com

– A saída da ponta contém

1,4 ns

com condutor de aterramento de 1,8 cm

– O sinal não foi afetado pela ponta de

– A saída da ponta é igual ao sinal e mede 555 ps

usando duas pontas de prova

Dica #2

ponta usando duas pontas de prova

Antes de coletar sinais em um circuito, conecte o terminal de sua ponta de prova em um ponto do circuito e depois conecte a sua segunda ponta de prova no mesmo ponto. Em condições ideais, você não deveria ver nenhuma alteração em seu sinal.

carregamento da ponta de prova.

Em um mundo ideal, a ponta do

ligado ao circuito de interesse e ofereceria

no mundo real, a ponta passa a ser parte da medição e introduz carregamento no circuito.

ponta de prova, em primeiro lugar, conecte

ou a um sinal degrau conhecido e a outra

salve essa curva e a recoloque na tela para que ela permaneça na tela para a comparação. Em seguida, conecte outra ponta do mesmo tipo ao mesmo ponto e veja como

Você pode precisar fazer ajustes à sua ponta ou considerar usar uma ponta de prova com menor carregamento para

no caso apresentado, o truque foi reduzir o comprimento do condutor de aterramento.

terra do circuito é feito com um condutor de

Ponta passiva de alta impedância

Ponta ativa

Não Sim

Carregamento Alto carregamento capacitivo e de carregamento resistivo e capacitivo

até 700 MHz até 30 GHz

Aplicações Medições de uso geral em Aplicações em altas frequências

entrada~ 300V ~ 40V

Preços típicos >$1k

quadrada

prova.

Dica #3Faça a compensação da ponta de prova antes do uso

terra do sinal é feita com um condutor de pressão de menor comprimento. As

ringing) do sinal

receram com o uso do condutor de aterramento mais curto.

A maior parte das pontas de prova são projetadas para combinar com as entradas

Entretanto, há pequenas variações de um osciloscópio a outro e até mesmo entre os canais de entrada de um mesmo

a compensação da ponta de prova na

de um osciloscópio, porque essa ponta pode ter sido ajustada anteriormente para uma entrada diferente. Para esse ajuste, a maior parte das pontas de prova passivas possuem redes de compensação formadas por divisores RC. A compensação da ponta de prova é o processo de ajuste do divisor RC que mantém a relação de atenuação da ponta de prova por toda a sua largura de

Se o seu osciloscópio puder fazer a compensação automática da performance da ponta, faz sentido usar esse recurso. Caso contrário, use a compensação manual para

maior parte dos osciloscópios tem um sinal de onda quadrada de referência disponível no painel frontal para a compensação da ponta. Você pode conectar a ponta da sua ponta de prova ao terminal de compensação e conectar a saída da ponta na

de onda quadrada de referência na tela, faça o ajuste na ponta usando uma chave de fenda pequena, de forma que as ondas

quadradas possível.

O diagrama da parte de cima da Figura

podemos ver na figura, você pode ter picos overshoot

ou undershoot) da onda quadrada quando

corretamente. Isso resultará em imprecisões nas frequências altas de suas medições. É

capacitor de compensação está ajustado corretamente.

Dica #4Dicas de medição de

Na medida em que dispositivos modernos

verdes e eficientes no consumo de energia, ocorre uma crescente necessidade de se

sumo de corrente desses dispositivos esteja dentro dos limites aceitáveis. As aplicações principais que demandam por medições precisas de consumo de energia são as aplicações dispositivos móveis sem fio e eletrônicos de consumo. -teria, os engenheiros precisam minimizar o consumo de energia ao longo da vida do produto. O principal responsável pela redução do consumo de energia de um dispositivo é a redução do consumo médio de corrente para um nível

Um desafio primário na medição de consumo de corrente de dispositivos móveis ali

um tablet

móvel tipicamente chaveia alternadamente entre estados ativos, momento em que

altos e rápidos e modo de correte inativo ou de espera, momento em que consome

medido em um celular GSM enquanto realiza uma chamada. A corrente em modo ativo atinge picos tão altos quanto ~2A e, em modo ocioso, o consumo de corrente é

Um jeito simples de medir a corrente com um osciloscópio é o uso de uma ponta de prova de corrente do tipo alicate como

monitorar diretamente a corrente fluindo no dispositivo.

miliampères e vários ampères devido à

da ponta de prova de corrente tipo alicate, que é limitada a poucos miliampères. No

de um telefone móvel, o modo ocioso de corrente não é realmente mensurável porque está ocultada pelo ruído da ponta de prova.

Além disso, para medições mais precisas,

de prova para remover o magnetismo residual interno da ponta de prova e compensar qualquer offset CC do alicate da ponta de prova de corrente. Esse pro

de prova de corrente tipo alicate incômoda de se usar.A nova série N2820A de pontas de prova de

Technologies endereça a necessidade

aplicação atuais necessitam de dimensões

entre as pontas de prova de corrente de osciloscópio, indo desde 50 uA até o alcance

A ponta de prova de corrente de dois

Keysight acompanha dois amplificadores diferenciais dentro da ponta com diferentes configurações de ganho, onde o lado de

lhezoom

outzoom

in

de um telefone móvel. A pontas de prova de

que o usuário veja tanto sinais grandes quanto detalhes em formas de onda de

A ponta oferece um método inovador de conectar pontas de prova ao seu DUT.

Make-Before-Break) fornecidos permitem que você colete sinais em diversos lugares do seu DUT sem a necessidade de soldar ou dessoldar os fios. O header MBB pode ser acoplado na sua

se adpta ao espaçamento entre orifícios

layout de suas PCIs adequadamente.

A inovação não termina aí. Com as formas de onda capturadas, você agora quer calcular o consumo médio de corrente do sistema ao longo do tempo. Os osciloscópios Infiniium e InfiniiVision da Keysight oferecem uma

você pode calcular facilmente os consumos

Hora) ao longo do tempo. O ‘Ah’ é uma unidade de medição da capacidade de

Um Ah é igual a corrente de um ampère fluindo por uma hora.

Agora, com as pontas de prova de corrente

capazes de ver detalhes e o panorama geral

como nunca antes com pontas tipo alicate tradicionais.

Make-Before-Break) fornecidos permitem

que você rapidamente colete sinais em diversos lugares do seu DUT sem ter que soldar ou dessoldar os fios.

Os usuários de osciloscópios muitas vezes precisam fazer medições flutuantes nas quais nenhum dos pontos de medição tem o potencial de um ponto de terra.

medindo a queda de tensão entre a entrada e a saída do regulador U1 de uma fonte de alimentação linear. Esses pinos de entrada e de saída do regulador não são referenciados ao terra.

Uma medição padrão de osciloscópio, na qual a ponta é colocada no ponto do sinal e o condutor de terra da ponta de prova é colocado no ponto de terra do circuito, é na verdade a medição da diferença entre o ponto de teste e o ponto de terra. A maior parte dos osciloscópios tem os seus

ao sistema de terra de proteção. Isso é feito para que todos os sinais aplicados ao osciloscópio tenham um ponto de

as medições de osciloscópio são feitas

o conector de aterramento em um dos

potencial do ponto conectado ao potencial de terra, o que muitas vezes provoca

circuito. De que maneira você contorna esse

Uma solução popular, ainda que indesejável para a medição flutuante, é a técnica

de terminação simples e uma função matemática do osciloscópio.

A maior parte dos osciloscópios digitais

eletricamente um do outro para apresentar a diferença em um sinal diferencial. Para

fazer o casamento e a compensação de cada ponta de prova antes do uso. Nesse método, a relação de rejeição no modo comum tipicamente é limitada a menos de

nas pontas tiverem um nível muito alto e o sinal diferencial for muito menor, qualquer diferença de ganho entre os dois lados irá alterar significativamente o seu resultado

de sanidade aqui seria usar as duas pontas de prova no mesmo sinal e ver o que é

medição diferencial.

Usar uma ponta de prova diferencial,

muito melhor para fazer medições flutuantes seguras e precisas com qualquer osciloscópio. Tendo um amplificador

apresenta valores nominais de medição de tensão diferencial de até 1.400 VCC +

Para fazer medições flutuantes seguras e precisas, use uma ponta de prova diferencial

Dica #5

seguras com uma ponta de prova diferencial

terra e veja se algum sinal é mostrado na tela.

Uma das questões mais mal compreendidas na coleta de sinais é que a rejeição no modo comum pode limitar a qualidade de uma medição. Seja com uma ponta de terminação simples ou diferencial, sempre vale a pena conectar os dois terminais da ponta ao terra do DUT e ver se algum sinal aparece na tela.

Se aparecer algum sinal, ele mostrará o nível de corrupção do sinal provocado

Correntes de ruído no modo comum provocadas por outras fontes que não o sinal medido podem fluir do terra do DUT pelo terra da ponta de prova até a

ruído no modo comum podem ser internas

linha de alimentação e correntes EMI ou ESD.

Um condutor de aterramento longo em uma ponta de prova de terminação simples pode

Uma ponta de terminação simples sofre

comum. Pontas de prova diferenciais ativas oferecem relações de rejeição no modo comum muito maiores, tipicamente de até

muito maior, eliminando efetivamente a corrente de ruído no modo comum.

Tendo a sua ponta de prova conectada a

onda na tela apresentar alguma variação significativa, haverá um acoplamento de

melhorar a precisão da coleta do sinal, pela redução das correntes de ruído do modo

sinal, porque esse sinal passa pelo condutor

a

a precisão da coleta do sinal

é importante. Por conveniência, você

de prova mais leve e fácil de ser manejada.

reduzida.

A redução do comprimento do condutor de aterramento de uma ponta de terminação simples pode ajudar em alguns casos. A troca por uma ponta de prova diferencial normalmente é o que mais ajuda. Muitos

variações em suas medições, especialmente em altas frequências, o que pode levar a

qualidade das medições.

Dica #6

modo comum

Dica #7

ponta de prova

A performance de uma ponta de prova é

conectada. À medida que aumentam as velocidades em seu projeto, você poderá

overshoot, ringing e outras

prova no osciloscópio. As pontas de prova formam um circuito ressonante no ponto em que são conectadas ao dispositivo. Se

que você estiver usando, será difícil

devido ao seu circuito ou à ponta de prova. Em uma ponta de prova de terminação simples, coloque a resistência apenas

Clock de 250 MHz, tempo de subida de 100 ps

500ps/div 500ps/div

Vsource VinVout

Com amortecimento

500ps/div 500ps/div

Vsource VinVout

Sem amortecimento

overshoot, ringingprova incluindo um resistor de amortecimento na ponta de sua ponta de prova.

Sem amortecimento Condutor de 2 com amortecimento

no condutor do sinal e tente manter o condutor do terra o mais curto possível. Em uma ponta de prova diferencial, coloque resistores nas pontas dos dois condutores e mantenha esses

mesmo comprimento. Para determinar o valor desse resistor, primeiro use uma placa de acessório, como a E2655C da Keysight, para introduzir um sinal degrau conhecido no canal do osciloscópio. Em seguida, capture o sinal com o fio que

você quer usar, com um resistor na ponta

resistência estiver correto, você verá um degrau de uma forma muito parecida com

ringingresistor.

Dica #8

Os acessórios com amortecimento dessa ponta de prova oferecem um modelo de

em frequência plana por toda a sua

de prova da série N2750A da InfiniiMode,

usam essa tecnologia de acessórios com amortecimento para oferecer uma

acessórios com amortecimento para oferecer

Medições confiáveis começam pela ponta de prova! Literaturas relacionadas da Keysight:

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Título da publicação Tipo da publicação Número da publicação

Keysight Oscilloscope Probes and Accessories Guia de seleção 5989-6162EN

Infiniium Oscilloscope Probes and Accessories Folha de dados 5968-7141EN

InfiniiVision Oscilloscope Probes and Accessories

Folha de dados 5968-8153EN

Osciloscópios da Keysight TechnologiesDiversos fatores de forma de 20 MHz a > 90 GHz | Especificações líderes na indústria | Aplicações poderosas

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Este documento era anteriormente conhecido como Nota de Aplicação 1603.

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