O que eu preciso saber sobre as pontas de prova do osciloscópio?

Encontrei um osciloscópio Hitachi V-355 e um amigo que está disposto a me fazer um acordo, se eu quiser. Infelizmente, não há probes que o acompanhem. Eu estava procurando por sondas, apenas para descobrir que eles são ESTÚPIDOS caros (ou isso ou eu sou ESTÚPIDO barato), e não consigo encontrar nenhum para emprestar.

Então, aqui está o meu pensamento: eu tenho uma tonelada de sondas de teste, digamos, do meu multímetro. Eu tenho um estábulo de cabos de conexão em todas as configurações possíveis de plugue banana / clipe jacaré / clipe elástico possível. Também tenho uma confusão de conectores e adaptadores BNC no meu kit de reparo de cabos de vídeo.

Então, eis a minha pergunta: Posso soldar um cabo jacaré em um conector BNC e ter uma sonda de osciloscópio? Ou há algo especial acontecendo dentro dessas sondas que as faz custar US $ 50,00?

Se o último e eu acabamos mordendo a bala e ficando reais, honestos e com sondas de osciloscópio verdadeiras, quais são algumas das coisas que eu preciso estar ciente ao fazer compras?

As pontas de prova do osciloscópio não são apenas pedaços de arame com ponta pontiaguda presa a elas. Além da haste pontiaguda e do clipe de jacaré, a sonda típica possui o circuito de atenuação de entrada e o circuito de correspondência de impedância no interior.

Basicamente, o front-end de entrada do osciloscópio tem sua própria capacitância interna e sua própria resistência interna. Para evitar distorção do sinal, a capacitância da sonda precisa corresponder à capacitância do osciloscópio. Se não corresponder bem, você terá superação ou superação. A maioria dos osciloscópios tem na frente um conector de compensação da sonda que fornece um sinal de teste que pode ser usado para ajustar a capacitância da sonda. Aqui está a imagem do efeito:

$9 \mbox{ } M \Omega$$1 \mbox{ } M \Omega$$10 \mbox{ } M \Omega$ .

Em paralelo com a resistência de entrada da sonda, você tem o capacitor de compensação. Ao comprar uma sonda, preste atenção que o valor do capacitor pode corresponder ao valor da capacitância de entrada do osciloscópio.

Outra parte importante da sonda é a capacitância da ponta. É modelado como um capacitor em paralelo com o sinal. Seu objetivo é diminuir o tempo de subida do sinal que entra na sonda, o que geralmente é considerado um efeito negativo. A capacitância da ponta provavelmente não será de muita importância para um escopo como o que você está considerando, mas para frequências mais altas, poderá causar problemas quando for necessária uma medição precisa do tempo de subida.

Algumas sondas também têm o que se chama compensação de alta frequência. Você provavelmente não quer pagar por essa sonda, mas vou mencioná-la por completo. A parte de compensação de alta frequência geralmente estará no conector do cabo BNC da sonda e consiste em uma conexão em série de um resistor e capacitor variável colocado paralelo ao caminho do sinal. É usado para corrigir problemas com o aumento da impedância com a frequência devido à indutância do cabo. Basicamente, a impedância diminuirá mais ou menos linearmente com a frequência até atingirmos a frequência ressonante da sonda. Depois disso, aumentará. O sistema de compensação é usado para afastar o ponto de frequência ressonante da faixa de frequência com a qual estamos interessados ​​em usar o osciloscópio.

Por fim, há um livro gratuito disponível na Tektronix (se você quiser fornecer seu endereço de e-mail), o qual explica como as sondas funcionam com grande detalhe. Chama-se ABC de probes e atualmente está disponível a partir daqui .

O que é muito caro?

Tive excelentes experiências com as sondas ultra-baratas do osciloscópio dealextreme de US $ 12:

Eles parecem quase idênticos às sondas que acompanham os escopos da Owon Digital e, por US $ 12, são praticamente descartáveis. Inicialmente, comprei um par por curiosidade, e eles foram legais o suficiente para comprar dois pares adicionais. O cabo coaxial é muito agradável, macio e flexível, e é bom até pelo menos 10 Mhz (não tenho um gerador de sinal mais rápido no momento), dos meus testes.

O Dealextreme também possui muitas outras sondas de escopo, de classificação de velocidade variável, etc.

Esta página possui algumas informações sobre o que é necessário para as sondas do osciloscópio de ajuste e fornece um modelo simplificado de uma sonda. Mesmo com sondas passivas de ponta, elas precisam ser calibradas para corresponder às extremidades frontais analógicas de um determinado escopo. Caso contrário, você terá estranhos efeitos visíveis de atenuação / superação.

Como nota, cabos não blindados longos atuarão como uma antena e captarão o ruído EMI do ambiente. Você deseja que seus leads sejam curtos para fornecer a melhor resposta de alta frequência.

Você também pode obter sondas de 35 MHz por menos de US $ 50. Essas sondas TPI de 60 MHz são ~ $ 35.

Você também pode tentar a sorte no Ebay , apesar de eu ter muita cautela contra algo que parece bom demais para ser verdade.

Use-os apenas para sinais, nunca como fios de energia. O fio central é muito fino para manter a capacitância baixa (*) e muita corrente pode queimar.

(*) A capacitância de um cabo coaxial é determinada pela razão diâmetro interno / externo.

Você pode soldar clipes de jacaré nos conectores BNC e obter uma "sonda" que funcione em baixas frequências. Porém, não funcionará bem em altas frequências. Se você quer entender o porquê, sugiro que você leia Como a corrente sabe quanto deve fluir antes de ver o resistor?

As sondas que funcionarão bem o suficiente para o uso em hobby de até 35 MHz (o limite desse escopo, ao que parece) podem ser adquiridas por menos de US $ 50. Tente MPJA . Eu possuo um par de suas sondas de 40 MHz por anos e eles funcionam pelo menos tão bem quanto meu escopo barato de 30 MHz.

Parece muita informação desanimadora aqui. Eu diria - se você ousar, apenas construa. é uma ótima maneira de aprender como as coisas funcionam e um ótimo método para encontrar o equilíbrio certo entre "barato" e "útil".

Tudo o que foi dito, um conector BNC com dois pés de cabo coaxial e alguns conectores funcionarão. Pode não ser o ideal em altas frequências, pode atenuar as bordas dos sinais de mudança rápida, o carregamento de alguns tipos de circuitos de alta impedância / sinal baixo pode estar longe de ser o ideal - mas IT vai funcionar. Se você finalmente achar que esse equipamento caseiro limita o que está fazendo - compre um da prateleira ou faça você mesmo um melhor.

Você não vai matar nada, você pode apenas obter medições menos do que perfeitas.

Eu tenho pelo menos quatro sondas de fábrica em meu laboratório, mas uma vez acabei com elas conforme necessário para conectar também uma fonte de disparo e um gerador de formas de onda. Que pena. Então, peguei uma antiga base de antena UHF e cortei o BNC com alguns metros de cabo. Inicialmente eu usei isso apenas para saída do gerador e a 20 Mhz estava bom. Mais tarde, no entanto, usei isso como uma sonda de entrada de escopo e funcionou muito bem, apesar do cabo RG58 genérico usado para ele - o sinal de onda quadrada estava tendo as bordas de elevação / queda um pouco mais "arredondadas" do que eu esperaria, mas nada trágico também.

Aqui está um bom PDF da Agilent PDF agradável da Keysight com informações sobre sondas.

Ou há algo especial acontecendo dentro dessas sondas que os custa US $ 50,00?

Claro que existe, dê uma olhada nesta sonda ZS2500 da LeCroy a um preço de $ 7.160,40. Você paga todo esse valor para poder ver sinais de alta velocidade com fidelidade e sem modificar muito as características do circuito que está sendo medido.

Você não precisa de nada sofisticado enquanto trabalha em baixas frequências e baixa tensão. Comecei a usar fios simples com as extremidades desnudadas e conectando-os à entrada axial central, e um único fio de jacaré como base no axial externo. Funciona muito bem ao analisar ASMs lógicos. Eu faço o mesmo com a estação do multímetro, apenas certifique-se de não medir nada de alta tensão e / ou alta amperagem, ou você queimará mais do que apenas as pontas dos dedos e o fio.

Se você é um novato completo, não se arrisque, aprenda o básico e os perigos, sob supervisão, antes de começar a hackear suas próprias soluções de baixo orçamento.