LABSEI - Notas Técnicas

 Laboratorio de 
Sistemas Electrónicos
e Instrumentación

Puntas de Prueba

Atenuadoras

Alvaro Jiménez

Ingeniero
Electrónico
PUCV


En esta nota se comparan las puntas de prueba más comunes para osciloscopios, las cuales se clasifican en directas y atenuadoras (ver figura 1).



Figura 1. Puntas comunes para osciloscopios.


Las puntas directas conectan directamente al circuito con el osciloscopio, y permiten utilizar la máxima sensibilidad del instrumento. La desventaja de estas puntas es que la capacidad del cable puede producir un efecto de carga significativo en la señal que se desea medir (ver figura 2).




Figura 2. Capacitancias del cable y del osciloscopio.


En corriente continua o en frecuencias bajas, el efecto de carga proveniente de la capacidad del cable sobre el circuito es mínimo. Pero en el caso de las señales de alta frecuencia esta capacitancia sí puede representar un problema para la medición.

Por ejemplo, consideremos la siguiente situación:
  • Rosc = 1 Mohm (estándar en los osciloscopios)
  • Cosc = 20 pF
  • Ccable = 80 pF
  • Frecuencia de la señal = 1 MHz
La carga equivalente sobre el circuito será de:



Más aún, si la frecuencia fuese de 10 MHz, la carga sobre el circuito sería 159 ohm!

Para evitar este problema se usan las puntas atenuadoras (ver figura 3).




Figura 3. Circuito equivalente de la punta atenuadora.


En corriente continua y en frecuencias bajas, el circuito equivalente es el mostrado en la figura 4.




Figura 4. Circuito equivalente de la punta atenuadora en frecuencias bajas.


La punta forma un divisor de tensión junto con la resistencia del osciloscopio:



Se aprecia que el circuito atenúa la señal en un factor de 10. Los valores de Rp y Rent son estándar, lo que permite conectar puntas de un fabricante a osciloscopios de otro fabricante, manteniendo el factor de atenuación de 10.

Por otro lado, el atenuador formado por Rp, Rent y Cent se comporta como un filtro pasabajos con una frecuencia de corte del orden de 2 kHz. Para evitar este efecto, se compensa la punta agregando el capacitor Cp.

Para que el circuito esté compensado se debe cumplir que:


es decir:

En términos de reactancias capacitivas:



La capacidad de entrada del conjunto punta-osciloscopio resulta entonces 10 veces menor que la obtenida con la punta directa.
Si la relación de las capacitancias no coincide con el factor 9 a 1, la respuesta de frecuencia del osciloscopio no será plana.

Como la capacidad de entrada de los osciloscopios varía de un equipo a otro, el capacitor Cp de la punta es ajustable. Para calibrar la punta se deben seguir los siguientes pasos:
  1. Conectar la punta de prueba a la onda cuadrada que proporciona el osciloscopio para ese fin (ver figura 5).
  2. Usar la herramienta de ajuste proporcionada por el fabricante o un elemento no magnético para ajustar el condensador variable de la punta atenuadora de tal manera que la onda cuadrada no contenga distorsión, tal como se muestra en la figura 6.
  3. Finalmente, si el osciloscopio tiene alguna rutina de calibración, ejecutarla para lograr mayor precisión.



Figura 5. Calibración de una punta atenuadora.




Figura 6. Punta atenuadora sobrecompensada, subcompensada, y correctamente compensada.


Muchas puntas atenuadoras disponen de un switch que permite conmutar entre "x1" (directa) y "x10" (atenuadora).

Para mayor información sobre este tema, se recomienda revisar la nota técnica ABCs of Probes, disponible en www.tektronix.com.


Octubre de 2005