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Un método sencillo para comprobar el ancho de banda de su sonda

 

En los osciloscopios o sondas de osciloscopio, el ancho de banda es la medida de la anchura de un rango de frecuencias determinada en hercios. Concretamente, el ancho de banda se especifica como la frecuencia a la cual una señal de entrada sinusoidal se atenúa hasta el 70,7 por ciento de su amplitud original, lo que también se conoce como punto de –3 dB. La mayoría de los fabricantes de osciloscopios diseñan la respuesta del osciloscopio/sonda para que sea tan plana como sea posible en todo su rango de frecuencia especificado, y la mayoría de los clientes simplemente confían en el ancho de banda del osciloscopio o las sondas de osciloscopio especificado, aunque se cuestionan si realmente están obteniendo las prestaciones de ancho de banda en la punta de la sonda. Ahora puede utilizar estas instrucciones paso a paso para medir y comprobar de forma sencilla el ancho de banda de su sonda con un osciloscopio que ya tenga. 
 Para medir el ancho de banda de una sonda de osciloscopio, a menudo se utiliza un VNA (analizador vectorial de redes), que suele ser caro y difícil de aprender a utilizar. Además, como las sondas pasivas típicas son sondas de alta impedancia que deberían terminarse en 1 Mohmio de un osciloscopio, se hace difícil aplicar el método tradicional de VNA s21 porque es un sistema basado en 50 ohmios. La otra manera de obtener el ancho de banda es utilizando una fuente de ondas sinusoidales, un divisor y un medidor de potencia y barriendo directamente la respuesta. Si se hace así, se debe configurar para que funcione utilizando una interfaz remota como GPIB o USB. Hacerlo manualmente es muy laborioso, propenso a errores y requiere un gran esfuerzo cada vez que se quiere evaluar un ajuste, etc. 
Una manera más fácil de medir el ancho de banda de la sonda, especialmente en las sondas de menor ancho de banda (sonda pasiva de < 1 GHz), es el enfoque de dominio de tiempo utilizando únicamente un osciloscopio con la fuente de señal de paso integrada, la función de diferenciación y la transformada rápida de Fourier (FFT). Para utilizar este método, su osciloscopio debe admitir la función de salida de otra función. Si no puede, una alternativa es extraer los datos de forma de onda del dominio de tiempo del osciloscopio, importarlos en una herramienta de análisis basada en PC, como Matlab, y aplicar allí funciones matemáticas a los datos de paso.
Al aplicar una función de paso a su sistema, obtendrá la respuesta de paso. Si luego aplica la diferenciación (o derivada) a esta respuesta de paso, obtiene la respuesta a impulso; a continuación, tome la FFT de la respuesta a impulso para obtener la respuesta en frecuencia del sistema. 
El osciloscopio en tiempo real Infiniium de Agilent es una herramienta excelente para realizar esta comprobación rápida del ancho de banda. Aquí se indica paso a paso el procedimiento de la comprobación. Para este ejemplo de medida del ancho de banda, se utiliza una sonda pasiva de 500 MHz N2873A con un osciloscopio Infiniium DSO9404A de 4 GHz. 
• Utilice una fijación para verificación de las prestaciones, como la Agilent E2655C con un cable BNC de 50 ohmios, para conectar la salida Aux del osciloscopio a la entrada del osciloscopio. El osciloscopio Infiniium tiene un puerto de salida Aux con velocidad de flanco rápida (~ 340 pseg, 10-90 % para Infiniium Serie 9000) para la calibración de sondas. Es sumamente importante tener en cuenta que el tiempo de subida de la fuente de señal debe ser más rápido que el tiempo de subida de la sonda y que la respuesta en frecuencia de la fuente es razonablemente plana respecto a la frecuencia. 
• Conecte la sonda a la fijación para VR para medir un flanco de la fuente. Utilice una masa de sonda lo más corta posible para reducir la carga de la sonda asociada con hilos de masa.
Canal 1 (amarillo) = fuente (salida Aux) según carga de la sonda
Canal 2 (verde) = salida medida de la sonda
 • Sitúe los flancos crecientes en el centro de la pantalla, dispare en la salida medida de la sonda (canal 2) y utilice la adquisición promedio o de alta resolución para reducir el ruido de la forma de onda.
• Utilice la función matemática integrada del osciloscopio para diferenciar la respuesta de paso. Ahora se obtiene la respuesta a impulso del canal 2 en el que está conectada la sonda. Asigne la salida diferenciada de la respuesta de paso en el F1 del osciloscopio. 
• Aplique la función de magnitud de la FFT integrada en la respuesta a impulso (F1) de la señal de paso medida. Vuelva a escalar la FFT a 100 MHz/div (la frecuencia central a 500 MHz con el recorrido de 1 GHz de frecuencia a través de la pantalla) y 3 dB/div verticalmente.
• Ahora dispone de una representación del ancho de banda. Dado que la escala vertical de la representación de la FFT está definida en 3 dB/div con la escala horizontal definida en 100 MHz/div, puede ver que la sonda tiene ~530 MHz, cuando recoge el punto en la traza de la FFT que cae en 3 dB. (Figura 6) Hay un truco para ello. El modo en que diferenciamos en algunos de los osciloscopios es tomando la mejor pendiente de ajuste respecto a tres puntos adyacentes y luego asignando esta pendiente al punto central. Ello sin duda puede arruinar la medida del ancho de banda si no dispone de suficiente densidad de muestra en el flanco, de modo que experimente con la densidad de muestra y asegúrese de que no afecte al ancho de banda.
Conclusión
Utilizando las capacidades matemáticas integradas de que disponen los osciloscopios de digitalización modernos, es posible obtener la respuesta en frecuencia o las características de ancho de banda de una sonda a partir de la respuesta de paso medida de una señal de paso rápido. Entre todos estos métodos de prueba, el enfoque de dominio de tiempo es el más fácil de reproducir sin necesidad de utilizar caros instrumentos de prueba. 


Etiquetas
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