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Conceitos básicos do osciloscópio

Osciloscópios são as ferramentas mais comuns para projetar e testar dispositivos e componentes eletrônicos. Tanto os osciloscópios de armazenamento digital (DSO) quanto os de sinal misto (MSO) são instrumentos eficazes, usados para exibir e medir sinais elétricos ao longo do tempo e podem ajudar a indicar quais componentes de um sistema estão funcionando corretamente e quais não estão. Eles também podem ajudar a determinar se um componente novo se comporta conforme o esperado.

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O que é um osciloscópio?

Osciloscópios são ferramentas eficazes usadas para projetar e testar dispositivos eletrônicos. Eles são fundamentais para determinar quais componentes de um sistema estão funcionando corretamente e quais não estão. Eles também podem ajudar a determinar se um componente novo se comporta conforme o esperado.

Osciloscópios são muito mais eficazes que multímetros porque permitem que você visualize a forma dos sinais eletrônicos. Os osciloscópios são usados em diversos campos, do setor automotivo a laboratórios de pesquisa em universidades e ao setor aeroespacial/de defesa. Empresas usam osciloscópios para descobrir defeitos e fabricar produtos totalmente funcionais.

Saiba mais sobre os conceitos básicos do osciloscópio

Learn the basics of using an oscilloscope from the 2-Minute Guru

Largura de banda

A característica mais importante de um osciloscópio é a largura de banda, que fornece uma indicação da faixa no domínio da frequência.

Medida em Hertz, a largura de banda determina a faixa de sinais, em termos de frequência, que você pode exibir e testar com precisão.

Sem largura de banda suficiente, seu osciloscópio não exibirá uma representação precisa do sinal. Por exemplo, a amplitude do sinal pode estar incorreta, as bordas podem não ficar claras e detalhes da forma de onda podem ser perdidos.

Para obter dicas sobre como avaliar as larguras de banda de osciloscópios, veja a seguinte aplicação

Taxa de amostragem e memória

A taxa de amostragem de um osciloscópio é o número de amostras que o dispositivo pode adquirir por segundo. Um osciloscópio deve ter uma taxa de amostragem pelo menos 2,5 vezes maior que sua largura de banda. No entanto, a taxa de amostragem ideal deve ser 4 vezes a largura de banda ou mais.

Osciloscópios digitais usam um conversor A/D (analógico-digital) para digitalizar a forma de onda de entrada. Os dados digitalizados são então armazenados na memória de alta velocidade do osciloscópio. A profundidade da memória é exatamente a quantidade de amostras ou pontos e, portanto, a quantidade de tempo que pode ser armazenada.

A profundidade da memória tem um papel importante na taxa de amostragem de um osciloscópio. O ideal é que a taxa de amostragem permaneça constante, independentemente da configuração do osciloscópio. Isso, no entanto, exigiria uma quantidade de memória enorme com configurações de tempo/divisão grandes. Em vez disso, a taxa de amostragem diminui conforme o intervalo de tempo aumenta. Quanto maior a profundidade de memória de um osciloscópio, mais tempo você tem para capturar formas de onda na velocidade máxima de amostragem.

Veja como avaliar as taxas de amostragem e a fidelidade de amostragem de um osciloscópio

Entenda como a arquitetura da memória do osciloscópio pode afetar a memória de aquisição do osciloscópio

Aprenda como a memória segmentada pode maximizar a memória disponível do osciloscópio

Taxa de atualização da forma de onda

As taxas de atualização da forma de onda podem ser extremamente importantes — às vezes, tão importantes quanto as especificações tradicionais do equipamento, incluindo largura de banda e profundidade de memória.

Todos os osciloscópios possuem uma característica intrínseca chamada “tempo morto”. Esse é o tempo entre cada aquisição repetitiva do osciloscópio, quando ele está processando a forma de onda adquirida anteriormente. Infelizmente, os tempos mortos de alguns osciloscópios podem ser muito maiores que os tempos de aquisição. Durante o tempo morto de um osciloscópio, qualquer atividade de sinal que ocorrer será perdida, o que pode tornar a captura de eventos aleatórios e infrequentes uma atividade incerta.

Veja como taxas de atualização mais rápidas podem aumentar as suas chances de encontrar surtos infrequentes na seguinte nota de aplicação

Modos de aquisição

Os modos de aquisição do osciloscópio definem como os pontos de amostra adquiridos pelo dispositivo através do conversor analógico-digital são combinados e exibidos como pontos de forma de onda. Os modos de aquisição a seguir são os mais comuns:

Modo de aquisição de amostra ou normal

este é o modo de aquisição básico, em que um ponto de forma de onda é criado a partir de um ponto de amostra durante cada intervalo de forma de onda. É o modo mais comum e produz a melhor exibição para a maioria das formas de onda.

Modo de aquisição de média

este modo permite obter uma média de diversas aquisições para reduzir os ruídos e aumentar a resolução vertical. A média exige um disparo estável e uma forma de onda repetitiva. Um número de médias maior reduz ainda mais os ruídos e aumenta a resolução vertical.

aquistion-modes

Modo de rolagem

o modo de rolagem é um modo de aquisição sem disparo, em que os dados obtidos são exibidos na forma de rolagem, começando no lado direito do visor e avançando para o lado esquerdo (enquanto a aquisição está em andamento). Esse modo é útil ao fazer ajustes manuais em formas de onda de baixa frequência, encontrar distúrbios em formas de onda de baixa frequência ou monitorar a tensão durante o ciclo de ativação de uma fonte de energia. Como o modo de rolagem é um modo sem disparo, não há referência de disparo e todos os recursos de disparo são desativados. Dados novos continuam passando pela tela enquanto a aquisição está em andamento. O ponto de referência horizontal é colocado à direita e representa o momento atual. Os pontos de dados da forma de onda avançam para a esquerda do ponto de referência horizontal na taxa de amostragem atual.

Modo de detecção de picos

todos os DSOs e MSOs têm uma quantidade fixa de memória de aquisição. Esse é o número de amostras que o osciloscópio pode digitalizar em cada ciclo de aquisição. Se o osciloscópio tiver uma configuração de tempo/divisão relativamente rápida, como 20 ns/div, o dispositivo sempre terá memória suficiente para capturar uma forma de onda usando a taxa de amostragem máxima especificada. Por exemplo, se a taxa máxima especificada de um osciloscópio for de 4 GSa/s (250 ps entre amostras) e a base de tempo estiver configurada para 20 ns/div, uma profundidade de memória de aquisição de 800 pontos será suficiente para capturar e exibir uma forma de onda completa. A 20 ns/div, uma forma de onda completa na tela do osciloscópio consistiria em 200 ns de tempo (20 ns/div x 10 divisões horizontais). A profundidade de memória necessária para preencher esse tempo durante uma amostragem de 4 GSa/s é, portanto, de 800 pontos (200 ns/250 ps = 800).

Se você alterar a base de tempo do osciloscópio para uma configuração de tempo/divisão muito mais lenta, para capturar formas de onda mais lentas e um tempo maior, o dispositivo pode precisar diminuir a taxa de amostragem automaticamente para preencher o tempo de forma de onda necessário. Todos os DSOs e MSOs fazem isso. Por exemplo, supondo que você queira capturar um sinal relativamente lento e precise configurar a base de tempo do osciloscópio em 10 ms/div (100 ms de lado a lado da tela). Se a profundidade máxima da memória do osciloscópio for de 2 M pontos, o dispositivo precisará reduzir a taxa de amostragem para 20 MSa/s (100 ms/2 M = 50 ns de período de amostragem).

Ainda que na maioria dos casos isso não seja um problema, pois a captura de formas de onda mais lentas não precisa de taxas de amostragem rápidas, o que aconteceria se o sinal de entrada tivesse uma combinação de características de baixa velocidade e alta velocidade? Por exemplo, e se o sinal que você quer capturar for uma onda senoidal de 30 Hz com surtos ocasionais muito estreitos? Para capturar uma onda senoidal de 30 Hz não é preciso ter uma taxa de amostragem rápida, mas a captura de surtos estreitos precisa de uma taxa muito rápida.

Quando o modo de aquisição de detecção de picos é selecionado, em vez de adquirir amostras de forma de onda a uma taxa reduzida, o osciloscópio inteligentemente decimam os dados adquiridos usando uma taxa de amostragem mais rápida. Por exemplo, supondo que o osciloscópio tenha que operar a uma taxa de amostragem de 1/100 de sua taxa máxima. Isso seria equivalente a operar o osciloscópio com sua taxa de amostragem máxima, mas armazenando somente 1 a cada 100 pontos, o que é uma decimação “pouco inteligente”. No modo de detecção de picos, o osciloscópio analisaria um grupo de 200 amostras consecutivas em tempo real (obtidas a uma taxa alta) e armazenaria somente os valores máximo e mínimo digitalizados desse grupo de 200 pontos, ou seja, apenas 2 pontos. Isso seria um fator de decimação de 100. Então, você poderia perguntar, por que não usar sempre o modo de detecção de picos? Esse modo de aquisição tem vantagens e desvantagens. Primeiro, a taxa de amostragem máxima do osciloscópio é reduzida. Segundo, os pontos armazenados NÃO terão espaçamento uniforme. E esse é um critério importante do teorema de amostragem de Nyquist. Assim, para esta aplicação de medição específica, o uso do modo de detecção de picos é uma boa escolha. Para outras aplicações de medição, porém, a detecção de picos pode não ser o modo de aquisição adequado.

Modo de aquisição de alta resolução

o modo de alta resolução faz uma média de pontos de amostra sequenciais dentro da aquisição da amostra. Isso reduz os ruídos aleatórios, gera um traço mais suave na tela e aumenta a resolução vertical de maneira efetiva. Para isso, não é preciso ter uma forma de onda repetitiva, como ocorre na amostragem de média.

Veja como os modos de aquisição de média ou de alta resolução podem aumentar a resolução vertical

Modo de aquisição com memória segmentada

a memória segmentada permite que a memória de aquisição seja dividida em sub-registros de mesmo comprimento, cuja soma é igual ao comprimento da profundidade total da memória do osciloscópio. A memória segmentada é útil para aplicações com múltiplos surtos de dados separados por um tempo morto, pois maximiza a profundidade da memória do osciloscópio capturando somente um sub-registro após um evento de disparo. Antes do surgimento da memória segmentada, a melhor maneira de obter e armazenar dados de eventos de disparo consecutivos conforme eles ocorriam era armazenar os dados obtidos de cada disparo no disco rígido do osciloscópio. O tempo necessário para salvar cada forma de onda no disco rígido limitava muito o rendimento do dispositivo. Com a memória segmentada, o osciloscópio usa a memória de aquisição de alta velocidade para armazenar cada forma de onda, e não o disco rígido. Isso aumenta o rendimento significativamente e reduz o tempo morto entre ciclos.

Aprenda como a memória segmentada pode maximizar a memória disponível do osciloscópio

Dicas de uso dos diferentes modos de aquisição

Modo de aquisição normal:

  • Use para formas de onda com componentes de frequência inferiores a ¼ da taxa de amostragem.
  • Use para capturar formas de onda que não ocorrem com frequência, como surtos.
  • Use para eventos de forma de onda únicos.

Modo de aquisição de detecção de picos:

  • Use para encontrar irregularidades na forma de onda com mais de 50 ps de largura e que ocorrem entre amostras em baixas velocidades de varredura.
  • Use para ver se a forma de onda apresenta o efeito de aliasing.
  • Use para eventos de forma de onda únicos.

Modo de aquisição de média:

  • Para formas de onda periódicas, a média normal pode ser usada para reduzir o ruído ao longo de diversos disparos.

Modo de aquisição de alta resolução:

  • Use para diminuir os ruídos e melhorar a relação sinal/ruído em formas de onda não periódicas (evento único). Para formas de onda periódicas, a média normal pode ser usada para reduzir o ruído ao longo de diversos disparos.
  • Use para melhorar a resolução do sinal. À medida que o intervalo de alta resolução aumenta, o número de bits efetivos também aumenta (até certo ponto).

Modo de amostragem segmentada (modos de aquisição normal, de detecção de picos ou de alta resolução):

  • Use para visualizar eventos de forma de onda afastados um do outro, mas com conteúdo de alta frequência.

Modo de amostragem de rolagem:

  • Use ao fazer ajustes manuais a formas de onda de baixa frequência.
  • Use para encontrar distúrbios em formas de onda de baixa frequência.
  • Use para monitorar a tensão durante o ciclo de ativação de uma fonte de energia.

Controles básicos do osciloscópio

Muitos osciloscópios disponíveis atualmente no mercado oferecem diferentes maneiras de controlar o equipamento, incluindo um painel frontal, tela de toque ou teclas programáveis. Alguns dos controles básicos presentes na maioria dos osciloscópios incluem:

Controles horizontais: normalmente, os controles horizontais de um osciloscópio ficam reunidos em uma seção do painel frontal com a indicação Horizontal. Eles permitem fazer ajustes na escala horizontal do visor. Há um controle para determinar o tempo por divisão no eixo X. Diminuir o tempo por divisão permite ampliar a visualização de um período de tempo mais curto. Também há um controle para o retardo (deslocamento) horizontal. Ele permite fazer a varredura de um período de tempo.

Controles verticais: normalmente, os controles verticais de um osciloscópio ficam reunidos em uma seção com a indicação Vertical. Os controles permitem ajustar os aspectos verticais do visor. Por exemplo, há um controle para determinar o número de volts por divisão (escala) no eixo Y da grade do visor. Você pode ampliar a exibição de uma forma de onda diminuindo o número de volts por divisão ou reduzir a exibição, aumentando esse número. Também há um controle para o deslocamento vertical da forma de onda. Esse controle simplesmente move a forma de onda inteira para cima ou para baixo no visor.

Controles de disparo: os disparos no sinal ajudam a gerar uma exibição estável e útil, além de permitir que você sincronize a aquisição do osciloscópio na parte da forma de onda que lhe interessa. Os controles de disparo permite escolher o nível de disparo vertical (por exemplo, a tensão em que o osciloscópio deve ser disparado) e diferentes características de disparo.

Veja um exemplo das seções de controles vertical e horizontal do painel frontal de um osciloscópio Keysight InfiniiVision série 2000X:

basic-controls1

basic-controls2

Medições básicas

Normalmente, depois de adquirir um sinal e exibi-lo no osciloscópio, a etapa seguinte é fazer medições na forma de onda. Hoje em dia, os osciloscópios têm uma enorme capacidade de medição integrada, que permite analisar uma forma de onda rapidamente. Alguns exemplos dessas medições básicas incluem:

Tempo de subida: é o tempo no limite superior menos o tempo no limite inferior da borda que está sendo medida. O tempo de descida é semelhante, sendo o tempo no limite inferior menos o tempo no limite superior da borda que está sendo medida.
basic-measurements-rise

Largura de pulso: é o tempo entre o limite médio da primeira borda de subida e o limite médio da borda de descida seguinte.
basic-measurements-pulse


Amplitude e outras medições de tensão:
é uma medida da amplitude da exibição da forma de onda. Normalmente, é possível medir as tensões de pico a pico, máxima, mínima e média.
basic-measurements-amplitude

Período / Frequência: período é o tempo entre os cruzamentos do limite médio de duas bordas consecutivas e de mesma polaridade. A frequência é definida como 1/período.
basic-measurements-frequency

Há diversas outras medições disponíveis em um osciloscópio, mas estas dão uma ideia geral das medições mais básicas.

Funções matemáticas

Diversas operações matemáticas podem ser realizadas em formas de onda. Alguns exemplos incluem:

  • Transformada de Fourier: esta função matemática permite visualizar as frequências que compõem um sinal.
  • Valor absoluto: esta função matemática mostra o valor absoluto (em termos de tensão) da forma de onda.
  • Integração: esta função matemática calcula a integral da forma de onda.
  • Adição ou subtração: estas funções matemáticas permitem adicionar ou subtrair diversas formas de onda e exibir o sinal resultante.

Lembre-se de que este é um pequeno conjunto das medições e funções matemáticas disponíveis em osciloscópios.

Saiba mais sobre o uso de funções matemáticas e outras capacidades avançadas de osciloscópios no seguinte webcast

Triggering

Os disparos no sinal ajudam a gerar uma exibição estável e útil, além de permitir que você sincronize a aquisição do osciloscópio na parte da forma de onda que lhe interessa.

Saiba mais

Disparos básicos

Disparos permitem que você faça duas coisas no seu osciloscópio:

  • Localizar eventos na forma de onda
  • Obter uma exibição estável

Quando você define as condições de disparo, o osciloscópio verifica suas aquisições para ver quando essas condições são atendidas. Quando elas são atendidas, o osciloscópio exibe o evento de disparo e começa a procurar pelo próximo evento (a não ser que o dispositivo esteja no modo de aquisição simples, em que ele para). Assim, você pode definir condições de disparo para localizar partes específicas da forma de onda.

Existem vários tipos diferentes de disparos, mas o mais usado é o disparo de borda. O disparo de borda identifica uma condição de disparo verificando a inclinação (subida ou descida) e o nível de tensão (nível de disparo) na fonte selecionada. Qualquer canal de entrada, disparo de entrada auxiliar ou entrada de linha pode ser usado como fonte de disparo.

A figura a seguir mostra o diagrama do circuito de disparo.
basic-triggering

A forma de onda entra na entrada positiva do comparador de disparo, onde é comparada com a tensão do nível de disparo na outra entrada. O comparador de disparo tem uma saída de borda de subida e uma de borda de descida. Quando uma borda de subida na forma de onda cruza o nível de disparo, a saída do comparador de borda de subida sobe e a saída da borda de descida desce. Quando uma borda de descida na forma de onda cruza o nível de disparo, a saída do comparador de borda de subida desce e a saída da borda de descida sobe. O osciloscópio usa a saída que você selecionar como a saída de disparo.

O disparo de zona também é muito útil e está presente em alguns osciloscópios. Esse disparo permite que você desenhe uma caixa no visor do dispositivo e defina algumas condições de disparo, como “deve cruzar”, “não cruzar” etc. Isso pode facilitar o uso de disparos em sinais complexos, nos quais normalmente seria preciso configurar uma condição de disparo avançado.

Saiba mais sobre novos recursos de osciloscópios que simplificam o isolamento de irregularidades de sinais nas notas de aplicação

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-1107EN.pdf

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-4436EN.pdf?id=2462850

Faça um teste nesta simulação de disparo on-line

Disparos avançados

Às vezes, um disparo básico de borda não é suficiente para isolar/capturar o seu sinal. Nesses casos, os osciloscópios têm disparos avançados disponíveis. Alguns exemplos de disparos avançados incluem:

Disparo de largura de pulso

o osciloscópio identifica um disparo de largura de pulso procurando um pulso que seja mais largo ou mais estreito que outros pulsos na forma de onda. Você especifica a largura e a polaridade do pulso (positiva ou negativa) que o osciloscópio usa para determinar um disparo de largura de pulso. Para um pulso de polaridade positiva, o osciloscópio ativa o disparo quando a borda de descida de um pulso cruza o nível de disparo. Para um pulso de polaridade negativa, o osciloscópio ativa o disparo quando a borda de subida de um pulso cruza o nível de disparo.

Disparo de pulso menor

Use disparos de pulso menor para encontrar um pulso positivo ou negativo que tenha amplitude menor que o restante dos pulsos. Um limite superior e um inferior são definidos com este disparo. O osciloscópio procura pulsos que ficam entre os dois limites e ativa o disparo quando encontra um.

EDisparo de configuração e retenção

Procura por violações de configuração e retenção.

Disparo “Borda após borda”

Este disparo é ativado quando a borda N ocorre após uma borda de armação e um período de retardo.

Disparo de padrão

Identifica uma condição de disparo procurando por um padrão específico. Um padrão é uma combinação lógica dos canais. Cada canal pode ter um valor de 1 (Alto), 0 (Baixo) ou X (Não importa). Um valor é considerado Alto quando o nível de tensão da forma de onda é maior que o nível de disparo, e Baixo quando o nível de tensão é menor que o nível de disparo. Se um canal for configurado como “Não importa”, ele não é usado como critério para o padrão.

Disparo de vídeo

Pode ser usado para capturar as formas de onda complexas da maioria dos sinais de vídeo analógico padrão. O circuito de disparo detecta os intervalos vertical e horizontal da forma de onda e gera disparos com base nas configurações de disparo de vídeo que você selecionou.

Além dos modos de disparo básicos e avançados presentes em osciloscópios, existem também disparos especiais para ajudá-lo na decodificação de barramentos específicos. Por exemplo, os disparos e decodificadores comuns incluem:

  • CAN/LIN/SENT
  • I2C / SPI
  • I2S
  • MIL-STD-1553 / ARINC 429
  • USB 2.0
  • UART / RS232
  • E muitos outros…

Como exemplo desse recurso presente em diversos osciloscópios, aprenda como depurar projetos automotivos mais rapidamente com o disparo e decodificador CAN-dbc Symbolic

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-2847EN.pdf?id=2369311

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-0512EN.pdf?id=2190814

Os vídeos a seguir também demonstram esses recursos:

Pontas de prova

Pontas de prova são usadas para conectar o osciloscópio ao dispositivo que está sendo testado (DUT). Uma série de fatores, incluindo o tipo de ponta de prova, a carga da ponta de prova e a largura de banda podem afetar a precisão da exibição e análise do sinal.

Saiba mais

Visão geral das pontas de prova

As pontas de prova, usadas para conectar o osciloscópio ao dispositivo que está sendo testado (DUT), são fundamentais quanto à integridade do sinal.

Se tiver um osciloscópio de 1 GHz, mas uma ponta de prova que suporta uma largura de banda de apenas 500 MHz, você não utilizará toda a largura de banda do osciloscópio.

Veja 8 dicas para uso de pontas de prova em osciloscópios

Saiba como escolher a ponta de prova correta com o Guia de seleção de pontas de prova e acessórios para osciloscópios

Aprenda sobre alguns aspectos técnicos de pontas de prova que você deve considerar ao capturar sinais de alta velocidade

See probing hints in the probing demo videos

Pontas de prova passivas

Atualmente, o tipo mais comum de ponta de prova de osciloscópio é a ponta de prova de tensão passiva. Pontas de prova passivas contêm somente componentes passivos e não precisam de uma fonte de alimentação para funcionar.
Elas são úteis para analisar sinais com larguras de banda menores que 600 MHz. Pontas de prova passivas costumam gerar cargas capacitivas relativamente altas e cargas resistivas relativamente baixas.

As pontas de prova passivas podem ser divididas em dois tipos principais: pontas de prova de entrada de alta impedância e pontas de prova de resistor-divisor de baixa impedância. A ponta de prova passiva de entrada de alta impedância com relação de divisão de 10:1 é provavelmente a ponta de prova mais usada hoje em dia.

Em comparação com pontas de prova ativas, as pontas de prova passivas são mais resistentes e baratas. Elas têm uma faixa dinâmica ampla (acima de 300 V para uma ponta de prova 10:1 comum) e alta resistência de entrada para serem compatíveis com a impedância de entrada de um osciloscópio. No entanto, pontas de prova de entrada de alta impedância geram cargas capacitivas maiores e têm larguras de banda menores que as pontas de prova ativas ou pontas de prova passivas de resistor-divisor de baixa impedância (z0).

Saiba mais sobre como escolher a melhor ponta de prova passiva ou ativa para o seu serviço

Pontas de prova ativas

Active probes require a power supply for active devices within the probe itself. Active probes contain a small, active amplifier built into the probe body near the probe tip. This arrangement makes it possible to keep the probe input capacitance very low, usually less than 2 pF. This low capacitance results in high input impedance on high frequencies. It has the best overall combination of resistive and capacitive loading. With such low loading, active probes can be used on high-impedance circuits that would be seriously loaded by passive probes. Active probes are the least intrusive of all the probes.

If your scope has more than 500 MHz of bandwidth, you are probably using an active probe—or should be. Despite its high price, the active probe is the tool of choice when you need high bandwidth performance. Active probes typically cost more than passive probes and feature limited input voltage but, because of their significantly lower capacitive loading, they give you more accurate insight into fast signals.

Veja dicas de aplicação de pontas de prova nos vídeos de demonstração (link para

Pontas de prova simples e diferenciais

Uma ponta de prova “diferencial” é uma ponta de prova ativa com duas entradas, uma positiva e uma negativa, além de um fio condutor de terra separado; ela alimenta um cabo de terminação simples de 50 Ω para transmitir sua saída para um canal do osciloscópio. O sinal de saída é proporcional à diferença entre as tensões presentes nas duas entradas. Uma ponta de prova diferencial é usada para analisar sinais que tem um ao outro como referência, em vez da referência ao terra, e para verificar sinais pequenos na presença de grandes deslocamentos de CC ou outros sinais comuns, como ruídos em linhas de transmissão de energia.

Normalmente, você escolheria uma ponta de prova ativa simples para medir sinais simples (uma tensão em relação ao terra) e pontas de prova ativas diferenciais para medir sinais diferenciais (uma tensão positiva em relação a uma tensão negativa). Entretanto, uma coisa para se lembrar é que a malha de aterramento efetiva entre conexões de sinais em pontas de prova diferenciais é mais crítica do que para a maioria das conexões de aterramento em pontas de prova simples. Essa malha de aterramento conecta o terra da ponta de prova ao terra do dispositivo que está sendo testado (DUT) com impedância bastante baixa. Portanto, as pontas de prova diferenciais podem fazer medições ainda melhores em sinais simples do que as pontas de prova simples.

Saiba mais sobre o uso de pontas de prova simples e diferenciais:

Pontas de prova de corrente

Pontas de prova de corrente medem a corrente que está passando por um condutor e a convertem em uma tensão que pode ser exibida e medida em um osciloscópio. Muitas pontas de prova de corrente usam uma tecnologia híbrida que inclui um sensor de efeito Hall, que mede a corrente contínua, e um transformador de corrente, que mede a corrente alternada. Usando uma construção de núcleo bipartido, a ponta de prova de corrente pode ser facilmente grampeada a um condutor para que não seja preciso fazer uma conexão elétrica com o circuito.

Dicas para fazer medições de corrente

Pontas de prova especiais/para aplicações específicas

Além das pontas de prova padrão, existem diversas pontas de prova criadas para aplicações específicas. Alguns exemplos incluem:

Ponta de prova dentro de câmaras de temperatura

Medições de faixas dinâmicas amplas com alta sensibilidade

Aplicação

Os osciloscópios podem ser ferramentas úteis em diversas aplicações e diferentes recursos de osciloscópio podem ser usados para ajudar a fazer medições mais precisas nessas aplicações.

Saiba mais

Integridade do sinal

O termo “integridade do sinal” surge com frequência quando se fala de testes eletrônicos. Integridade de sinal é a medida básica da qualidade do sinal e sua importância aumenta com a largura de banda, a necessidade de ver sinais pequenos ou a necessidade de ver pequenas mudanças em sinais maiores. Por que a integridade do sinal de um osciloscópio é importante? A integridade do sinal afeta todas as medições do osciloscópio. O impacto que a integridade do sinal pode ter sobre o formato do sinal e os valores das medições pode ser surpreendente. Os próprios osciloscópios estão sujeitos a problemas de integridade de sinal, como distorção, ruído e perda. Osciloscópios com excelentes atributos de integridade de sinal fornecem uma melhor representação dos sinais sendo testados, enquanto dispositivos com atributos de integridade de sinal ruins mostram uma representação ruim dos sinais sendo testados. Essa diferença afeta a capacidade do engenheiro de compreender, depurar e caracterizar projetos de circuito. Os resultados de osciloscópios com baixa integridade de sinal podem aumentar o risco nos tempos de ciclo de desenvolvimento, na qualidade da produção e nos componentes escolhidos. Para minimizar o risco, é uma boa ideia avaliar e escolher um osciloscópio que tenha bons atributos de integridade de sinal.

Veja como avaliar a integridade de sinal de um osciloscópio

Aprenda sobre soluções para integridade de sinal Keysight

Integridade da alimentação

Integridade da alimentação (PI) é um termo geral usado no setor de eletrônica que se refere à análise da eficácia com que a alimentação é convertida e fornecida da fonte até a carga em um sistema.

A alimentação é fornecida através de uma rede de distribuição de energia (PDN) formada por componentes passivos e interconexões entre a fonte de energia e a carga, incluindo a montagem até o semicondutor. Normalmente, ela inclui medições de CC a multigigahertz.

Dicas importantes para fazer as melhores medições possíveis de integridade de alimentação

Para obter mais detalhes sobre ferramentas e técnicas para fazer medições de integridade de alimentação, como ondulação, ruído, picos, compressão, resposta a carga estática/dinâmica e ruído e jitter de sinal induzidos pela fonte,

veja o webcast por demanda

Para saber como testar trilhos de alimentação com mais precisão, incluindo ver e distinguir pequenos distúrbios nos trilhos, veja o webcast por demanda

Análise de domínio de frequência/espec

Diversos osciloscópios digitais atuais contêm uma transformada rápida de Fourier (FFT) para análise no domínio da frequência. Esse recurso é especialmente útil para usuários de osciloscópio que têm acesso limitado ou que não têm acesso a um analisador de espectro, mas que, ocasionalmente, precisam de capacidades de análise no domínio da frequência. Um osciloscópio com FFT integrada oferece uma alternativa econômica e compacta a um analisador de espectro dedicado.

A função FFT do osciloscópio e uma série de outras funções matemáticas podem ajudar no lançamento de projetos digitais e de radiofrequência no mercado. Por exemplo, a função FFT de um osciloscópio pode destacar a frequência dos sinais acoplados em trilhos de alimentação. Isso, por sua vez, pode ajudar a identificar a fonte dos ruídos do sinal. Isso é importante porque esses sinais podem se transformar em ruído em outras partes do projeto, cortando as margens do sinal e até mesmo evitando que o projeto vá além da fase de protótipo até que o problema seja resolvido. Uma exibição espectral da função FFT também pode ser útil ao analisar sinais de radiofrequência para confirmar se as características de pulso ou modulação adequadas estão presentes. FFTs com portão de tempo fazem análises ainda mais avançadas dos componentes de um sinal, como a frequência presente em determinados pontos ao longo dos pulsos de radiofrequência. Funções matemáticas como uma “tendência de medição” em medições de frequência podem verificar rapidamente se um sistema de modulação clássico está ocorrendo corretamente, como um desvio rápido de onda de modulação de frequência linear em pulsos de radiofrequência em um conjunto de pulsos.

Aprenda mais sobre FFTs e medições de pulsos de radiofrequência

Saiba como usar FFTs com portão de tempo para análises de domínio misto

Análise de sinal misto

Em osciloscópios digitais padrão, o sinal de entrada é analógico e o conversor digital-analógico digitaliza o sinal. Entretanto, conforme a tecnologia eletrônica digital avançou, o monitoramento simultâneo de sinais analógicos e digitais se tornou cada vez mais necessário. Com isso, os fabricantes de osciloscópios começaram a produzir dispositivos de sinais mistos, que podem ser disparados por e exibir sinais analógicos e digitais. O normal é que haja um número pequeno de canais analógicos (2 ou 4) e um grande número de canais digitais. Osciloscópios de sinal misto têm a vantagem de serem disparados por uma combinação de sinais analógicos e digitais e de poder exibir todos conjuntamente na mesma base de tempo.

Saiba mais sobre a análise de sinais mistos

Medições de jitter

Jitter é qualquer variação espúria de uma forma de onda em relação à sua fase ou frequência ideal. O jitter ocorre em uma borda da forma de onda antes ou depois do ponto de disparo, como uma borda borrada. Em outras palavras, se você fosse traçar um diagrama de olho, o jitter seria uma medição da variação no tempo dos pontos de cruzamento (veja a captura de tela abaixo).

O jitter tem diversas causas, entre elas:

  • Ruído térmico
  • ISI
  • Linhas cruzadas
  • Ruído vertical no osciloscópio
  • Radiação de interferência eletromagnética

Conforme as taxas de dados aumentam nos projetos digitais de alta velocidade atuais, o tempo disponível para as tarefas diminui. Para que os sinais seriais de dados sejam válidos e estáveis quando os receptores obtêm as amostras de dados, normalmente é preciso ter uma compreensão dos efeitos dos vários componentes do jitter que podem contribuir para a diminuição das janelas de dados válidos. Osciloscópios são a principal ferramenta usada atualmente por engenheiros de projeto de hardware para capturar e visualizar jitter na forma de onda. Muitos dos osciloscópios de alto desempenho existentes hoje em dia têm capacidades opcionais de análise de jitter, que podem ser usadas para exibir o jitter em diferentes formatos e também quantificar os diversos componentes do jitter.

Saiba mais sobre como fazer medições de jitter em um osciloscópio

Saiba mais sobre as especificações de jitter de um osciloscópio

Barramentos seriais

Osciloscópios são excelentes ferramentas para testar, decodificar e analisar barramentos seriais. Muitos osciloscópios têm uma ampla variedade de pacotes de análise de barramento, que normalmente incluem capacidades de disparo no barramento e de decodificação dele. Alguns exemplos incluem CAN, LIN, I2C e SPI, entre outros.

Saiba mais sobre testes de barramentos seriais automotivos:

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-4038EN.pdf?id=2449467

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-2847EN.pdf?id=2369311

Os vídeos a seguir também demonstram esses recursos:

Scope Tip of the Month

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