PP066

Il PP066 è una sonda passiva ad alta larghezza di banda progettata per l'uso con il WaveMaster™ e altri oscilloscopi a larghezza di banda elevata con terminazione di ingresso a 50 Ω. Questa sonda a capacità molto bassa fornisce una soluzione eccellente per applicazioni a frequenza più elevata, in particolare il sondaggio di linee di trasmissione con impedenza di 20–100 Ω.

Le punte dell'attenuatore intercambiabili forniscono all'utente una scelta di resistenze e sensibilità di ingresso. Il collegamento del cavo della sonda è un SMA standard. Le sonde PP066 sono adatte a un'ampia gamma di applicazioni di progettazione, tra cui il rilevamento di circuiti integrati analogici e digitali che si trovano comunemente nei computer, nelle comunicazioni, nell'archiviazione dei dati e in altri progetti ad alta velocità.

Quando si misurano frequenze molto alte, l'uso di una sonda con bassa capacità di ingresso è la chiave per preservare l'integrità del segnale. Una sonda attiva da 1 pf, sebbene abbia un'impedenza nominale elevata, carica un segnale da 1 GHz con una reattanza capacitiva di 159 ohm (X = 1/2πfC). Il PP066 conserva un elevato contenuto di larghezza di banda dei segnali, mantenendo la corretta forma del segnale anche per fronti molto veloci.

La misurazione accurata delle forme d'onda digitali con gli oscilloscopi diventa sempre più impegnativa man mano che le velocità dei bordi aumentano. Spesso, l'interconnessione del circuito di test all'oscilloscopio è la parte più difficile del problema. I progettisti selezionano spesso una sonda attiva come strumento preferito per questa attività. Tuttavia, in molte situazioni un tipo meno noto di sonda passiva può fornire prestazioni migliori a un costo inferiore.

Il sondaggio di qualsiasi circuito allo scopo di effettuare una misurazione ne modificherà il funzionamento.

Questo è spesso il caso quando si tratta di misurare forme d'onda con contenuto ad alta frequenza. Elementi parassiti estremamente piccoli aggiunti al circuito della sonda possono distorcere notevolmente il segnale misurato.

Il carico della sonda è solitamente il fattore più significativo che contribuisce alla distorsione della forma d'onda. Qualsiasi segnale di tensione della vita reale può essere rappresentato come un modello equivalente di Thévenin rappresentato come una sorgente di tensione ideale con un'impedenza in serie tra esso e il punto di test in cui è collegata la sonda (vedere la figura sul retro). L'impedenza nella sonda a terra forma un partitore di tensione, che attenua il segnale misurato. Se le impedenze fossero puramente resistive, questo effetto potrebbe essere facilmente compensato applicando un moltiplicatore scalare all'ampiezza della forma d'onda misurata. Tuttavia, le porzioni reattive dell'impedenza della sorgente del circuito e la sonda di misurazione creano un'attenuazione dipendente dalla frequenza che non può essere corretta efficacemente. All'aumentare del contenuto di frequenza del segnale misurato, anche la più piccola capacità parassita e induttanza impartiranno un'attenuazione significativa, distorcendo notevolmente l'aspetto della forma d'onda misurata.

Considera un esempio in cui sonderemo un segnale digitale veloce con un tempo di transizione di 1 ns utilizzando una sonda passiva di alta qualità. L'impedenza di ingresso di queste sonde è generalmente di 1 MΩ in parallelo con circa 10 pF. Se l'impedenza della sorgente del circuito in prova è di 30 Ω, la componente resistiva da 1 MΩ della sonda non crea praticamente alcuna attenuazione CC. Tuttavia, l'effetto della capacità è significativo. Utilizzando la regola di base per tradurre il tempo di salita in frequenza, il tempo di salita di 1 ns corrisponde a circa 350 MHz. La reattanza capacitiva di 10 pF a 350 MHz è 45 Ω. Pertanto, durante la transizione di 1 ns, l'impedenza nella parte inferiore del partitore di tensione sarebbe di 45 Ω anziché 1 MΩ, attenuando il segnale di circa il 40%.

Poiché di solito non possiamo tollerare misurazioni che includono il 40% o più di errori, una sonda attiva viene spesso utilizzata per misurare segnali ad alta velocità. Un tipico ingresso di capacità di 1 pF per una sonda attiva rappresenta un miglioramento di dieci volte rispetto a una sonda passiva di alta qualità.

Tuttavia, anche a 1pF, la sonda attiva può presentare un carico eccessivo in circuiti molto veloci. A 3.5 GHz una sonda attiva da 1 pf carica un segnale con la stessa reattanza capacitiva di 45 Ω della sonda passiva da 10 pf causata a 350 MHz.

In molte applicazioni, un tipo relativamente sconosciuto di sonda passiva offre prestazioni migliori rispetto a una sonda attiva, a un costo notevolmente inferiore. Queste sonde sono conosciute con diversi nomi tra cui linea di trasmissione, bassa capacità, bassa impedenza o sonde Zo. Indipendentemente da come vengono chiamati, funzionano tutti secondo lo stesso principio. In queste sonde, al posto del cavo della sonda, viene utilizzata una linea di trasmissione ad impedenza controllata di 50 Ω. Anziché pilotare un ingresso dell'oscilloscopio da 1 MΩ, la sonda richiede che l'ingresso dell'oscilloscopio sia impostato su una terminazione da 50 Ω. L'aggiunta di un resistore di punta alla linea di trasmissione fornisce l'attenuazione e aumenta la resistenza di ingresso per ridurre il carico CC del circuito misurato.

Su un intervallo operativo specificato di frequenze, l'impedenza di ingresso di una linea di trasmissione apparirà puramente resistiva, in questo caso 50 Ω. Mancando la componente capacitiva nella gamba inferiore dell'attenuatore, non è necessaria alcuna capacità di shunt attraverso il resistore di punta per compensare il divisore.

In teoria, una tale sonda avrebbe una capacità di ingresso pari a zero; Le sonde della vita reale hanno una piccola capacità, risultante dalla vicinanza della connessione di terra rispetto alla punta. Tuttavia, la capacità è molto bassa, spesso 0.2 pf o meno.

L'unico potenziale svantaggio della sonda della linea di trasmissione è la minore resistenza di ingresso. Una sonda ÷10 ha una resistenza di ingresso di 500 Ω e una sonda ÷20 pesa 1 kΩ. Questa bassa resistenza di ingresso è il motivo per cui molti progettisti hanno evitato di usarli in passato. Con la crescente velocità dei moderni sistemi digitali, la sonda della linea di trasmissione merita una seria considerazione. La maggior parte dei moderni circuiti digitali ad alta velocità non è influenzata dal carico resistivo. Le oscillazioni di tensione tendono ad essere inferiori e i circuiti integrati possono pilotare carichi di impedenza inferiori. Il carico di 1 KΩ non influirà negativamente sul funzionamento dei bus della linea di trasmissione, che stanno diventando comuni nei moderni sistemi digitali.

Una cosa che noterai quando apri la confezione di una di queste sonde per linee di trasmissione è la relativa mancanza di accessori per l'interconnessione delle sonde. C'è una ragione pratica per questo. Per apprezzare le prestazioni ad alta larghezza di banda che queste sonde possono offrire, è estremamente importante evitare di introdurre elementi reattivi parassiti nelle connessioni di ingresso. Se hai davvero bisogno di sondare circuiti con bordi veloci, rinuncia a usare sonde con conduttori di terra da 10 cm e attaccare clip miniaturizzate per conduttori SMD con prolunghe da 5 cm davanti alle punte delle sonde. Queste pratiche avranno effetti devastanti sulla fedeltà della forma d'onda e potrebbero alterare il funzionamento del circuito. Fornendo una soluzione semplice ma elegante per sondare i segnali ad alta frequenza, la sonda della linea di trasmissione capacitiva di Teledyne LeCroy preserva la fedeltà del segnale e consente alle apparecchiature di test ad alta larghezza di banda di misurare correttamente le caratteristiche del circuito.