miniatura|Sonda d'oscil·loscopi passiva típica que s'utilitza per provar un circuit integrat. Una sonda de prova és un dispositiu físic utilitzat per connectar un equip de prova electrònic a un dispositiu en prova (DUT). Les sondes de prova van des de dispositius molt senzills i robusts fins a sondes complexes que són sofisticades, cares i fràgils. Els tipus específics inclouen puntes de prova, sondes d'oscil·loscopi i sondes de corrent. Sovint es subministra una sonda de prova com a cable de prova, que inclou la sonda, el cable i el connector de terminació.
Sondes de tensió Les sondes de tensió s'utilitzen per mesurar les tensions presents al DUT. Per aconseguir una alta precisió, l'instrument de prova i la seva sonda no han d'afectar significativament la tensió que es mesura. Això s'aconsegueix assegurant que la combinació d'instrument i sonda presenta una impedància prou alta que no carregui el DUT. Per a les mesures de CA, el component reactiu de la impedància pot ser més important que el resistiu.
Cables de prova senzills miniatura|Un parell de cables de prova senzills Una sonda de tensió típica consisteix en un cable de prova d'un sol cable que té en un extrem un connector que s'adapta al voltímetre i a l'altre extrem una secció de plàstic tubular rígida que inclou tant un mànec com un cos de la sonda. El mànec permet a una persona subjectar i guiar la sonda sense influir en la mesura (al passar a formar part del circuit elèctric) ni estar exposada a tensions perilloses que poden provocar una descàrrega elèctrica. Dins del cos de la sonda, el cable està connectat a una punta metàl·lica rígida i punxeguda que entra en contacte amb el DUT. Algunes sondes permeten connectar un clip de cocodril a la punta, permetent així que la sonda s'uneixi al DUT de manera que no cal que es mantingui al seu lloc.
Els cables de prova solen estar fets amb fil de coure finament trenat per mantenir-los flexibles, amb calibres de cable suficients per conduir uns quants amperes de corrent elèctric. L'aïllament es tria perquè sigui flexible i tingui una tensió de ruptura superior a la tensió d'entrada màxima del voltímetre. Els molts fils fins i l'aïllament gruixut fan que el cable sigui més gruixut que el cable de connexió normal.
S'utilitzen dues sondes juntes per mesurar la tensió, el corrent i els components de dos terminals, com ara resistències i condensadors. A l'hora de fer mesures de CC és necessari saber quina sonda és positiva i quina és negativa, de manera que per convenció les sondes estan de color vermell per a positiu i negre per a negatiu. Depenent de la precisió requerida, es poden utilitzar amb freqüències de senyal que van des de DC fins a uns quants kilohertz.
Quan s'han de fer mesures sensibles (p. ex., voltatges molt baixos, o resistències molt baixes o molt altes), s'utilitzen blindatges, proteccions i tècniques com ara la detecció Kelvin de quatre terminals (utilitzant cables separats per transportar el corrent de mesura i detectar la tensió) utilitzat.
Sonda de pinça miniatura|Una sonda de pinces per a components de muntatge superficial Les sondes de pinces són un parell de sondes simples fixades a un mecanisme de pinces, que s'accionen amb una mà, per mesurar voltatges o altres paràmetres de circuits electrònics entre pins molt espaiats.
Pogo pins Les sondes de molla (també conegudes com " pogo pins ") són pins carregats amb molla que s'utilitzen en accessoris de prova elèctrica per posar-se en contacte amb punts de prova, cables de components i altres característiques conductores del DUT (Dispositiu en prova). Aquestes sondes solen s'ajusten a pressió a les preses de sondes, per permetre la seva fàcil substitució en accessoris de prova que poden romandre en servei durant dècades, provant molts milers de DUT en equips de prova automàtics .
Sonda d'oscil·loscopi Els oscil·loscopis mostren la forma d'ona instantània de magnituds elèctriques variables, a diferència d'altres instruments que donen valors numèrics de magnituds relativament estables.
Les sondes d'abast es divideixen en dues categories principals: passives i actives. Les sondes d'abast passiu no contenen peces electròniques actives, com ara transistors, de manera que no requereixen energia externa.
A causa de les altes freqüències sovint implicades, els oscil·loscopis normalment no utilitzen cables simples ("conductors volants") per connectar-se al DUT. És probable que els cables voladors captin interferències, de manera que no són adequats per a senyals de baix nivell. A més, la inductància dels cables voladors els fa inadequats per a senyals d'alta freqüència. En canvi, s'utilitza una sonda d'abast específica, que utilitza un cable coaxial per transmetre el senyal des de la punta de la sonda a l'oscil·loscopi. Aquest cable té dos avantatges principals: protegeix el senyal de les interferències electromagnètiques externes, millorant la precisió dels senyals de baix nivell; i té una inductància més baixa que els cables voladors, cosa que fa que la sonda sigui més precisa per a senyals d'alta freqüència.
Tot i que el cable coaxial té una inductància més baixa que els cables volants, té una capacitat més alta: un típic 50 El cable d'ohms té uns 90 pF per metre. En conseqüència, una sonda coaxial directa d'un metre d'alta impedància (1×) pot carregar el circuit amb una capacitat d'uns 110 pF i una resistència d'1 megaohm.
Les sondes d'oscil·loscopi es caracteritzen pel seu límit de freqüència, on la resposta d'amplitud ha disminuït un 3 dB, i/o pel seu temps de pujada . Aquests estan relacionats com (en xifres rodones)
Així un 50 La sonda MHz té un temps de pujada de 7 ns. La resposta de la combinació d'un oscil·loscopi i una sonda ve donada per
Per exemple, un 50 Sonda MHz alimentant un 50 L'abast de MHz donarà un 35 sistema MHz. Per tant, és avantatjós utilitzar una sonda amb un límit de freqüència superior per minimitzar l'efecte sobre la resposta global del sistema.
Sonda passiva miniatura|250x250px| Una sonda d'oscil·loscopi passiva amb un interruptor al mànec de la sonda que selecciona una atenuació 1× o 10× Per minimitzar la càrrega, s'utilitzen sondes atenuadores (per exemple, sondes 10 ×). Una sonda típica utilitza un 9 Resistència de la sèrie megohm derivada per un condensador de baix valor per fer un divisor compensat RC amb la capacitat del cable i l'entrada d'abast. Les constants de temps RC s'ajusten per coincidir. Per exemple, el 9 La resistència de la sèrie de megaohms és derivada per un 12,2 Condensador pF per una constant de temps de 110 microsegons. La capacitat del cable de 90 pF en paral·lel amb l'entrada d'abast de 20 pF (capacitat total 110 pF) i 1 megohm també dona una constant de temps de 110 microsegons. A la pràctica, hi haurà un ajust perquè l'operador pugui fer coincidir amb precisió la constant de temps de baixa freqüència (anomenada compensació de la sonda). La concordança de les constants de temps fa que l'atenuació sigui independent de la freqüència. A freqüències baixes (on la resistència de R és molt menor que la reactància de C ), el circuit sembla un divisor resistiu; a freqüències més altes (resistència molt més gran que la reactància), el circuit sembla un divisor capacitiu.
El resultat és una sonda de freqüència compensada per a freqüències modestes que presenta una càrrega d'uns 10 megaohms desviats per 12 pF. Tot i que aquesta sonda és una millora, no funciona quan l'escala de temps es redueix a diversos temps de trànsit del cable (el temps de trànsit normalment és de 5 ns). En aquest període, el cable sembla la seva impedància característica, i hi haurà reflexos de la desajust de la línia de transmissió a l'entrada de l'abast i la sonda que provoca sons. La sonda d'abast moderna utilitza línies de transmissió de baixa capacitat amb pèrdues i xarxes sofisticades de conformació de freqüència per fer que la sonda 10 × funcioni bé a diversos centenars de megahertz. En conseqüència, hi ha altres ajustos per completar la compensació.; Tek claims 300 MHz resistive coax at 30 pF per meter; schematic has 5 adjustments.
Una sonda de prova connectada directament (anomenada sonda 1×) posa la capacitat de plom no desitjada a través del circuit a prova. Per a un cable coaxial típic, la càrrega és de l'ordre de 100 pF per metre (la longitud d'un cable de prova típic).
Les sondes atenuadores minimitzen la càrrega capacitiva amb un atenuador, però redueixen la magnitud del senyal lliurat a l'instrument. Un atenuador 10 × reduirà la càrrega capacitiva en un factor d'uns 10. L'atenuador ha de tenir una relació precisa sobre tot l'espectre de freqüències d'interès; la impedància d'entrada de l'instrument passa a formar part de l'atenuador. Un atenuador de corrent continu amb divisor resistiu es complementa amb condensadors, de manera que la resposta de freqüència sigui predictible en el rang d'interès.
El mètode de concordança constant de temps RC funciona sempre que el temps de trànsit del cable blindat sigui molt inferior a l'escala de temps d'interès. Això vol dir que el cable blindat es pot veure com un condensador concentrat en lloc d'un inductor. El temps de trànsit en un cable d'1 metre és d'uns 5 ns. En conseqüència, aquestes sondes funcionaran a uns quants megahertz, però després d'això els efectes de la línia de transmissió causen problemes.
A freqüències altes, la impedància de la sonda serà baixa.
El disseny més comú insereix una resistència de 9 megaohms en sèrie amb la punta de la sonda. A continuació, el senyal es transmet des del capçal de la sonda a l'oscil·loscopi a través d'un cable coaxial especial amb pèrdues dissenyat per minimitzar la capacitat i el timbre. La invenció d'aquest cable s'ha remuntat a John Kobbe, un enginyer que treballava per a Tektronix. La resistència serveix per minimitzar la càrrega que la capacitat del cable imposaria al DUT. En sèrie amb la impedància d'entrada normal d'1 megaohm de l'oscil·loscopi, el 9 La resistència de megaohm crea un divisor de tensió de 10 ×, de manera que aquestes sondes es coneixen normalment com a sondes de baixa capacitat (capacitància) o sondes de 10 ×, sovint impreses amb la lletra X o x en comptes del signe de multiplicació, i normalment es parla com "a vegades- deu sonda".
Com que l'entrada de l'oscil·loscopi té una certa capacitat parasitària en paral·lel amb l'1 resistència de megaohms, 9 La resistència de megaohms també ha de ser anul·lada per un condensador per evitar que formi un filtre de pas baix RC sever amb la capacitat paràsit de l'abast. La quantitat de capacitat de derivació s'ha de combinar acuradament amb la capacitat d'entrada de l'oscil·loscopi de manera que els condensadors també formin un divisor de tensió de 10 ×. D'aquesta manera, la sonda proporciona una atenuació uniforme de 10× des de CC (amb l'atenuació que proporcionen les resistències) fins a freqüències de CA molt altes (amb l'atenuació que proporcionen els condensadors).