El voltaje se define como la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Entonces, cuando se mide un voltaje, se mide entre dos puntos.
Entradas de osciloscopio de un solo extremo
La mayoría de los osciloscopios están equipados con entradas estándar de un solo extremo, que se refieren a tierra. Esto significa que un lado de la entrada siempre está conectado a tierra y el otro lado al punto de interés en el circuito bajo prueba.
Por lo tanto, el voltaje que se mide con un osciloscopio con entradas estándar de un solo extremo siempre se mide entre ese punto específico y tierra.
¿Qué pasa si el voltaje que le interesa no está referenciado a tierra? Conectar una entrada estándar de osciloscopio de un solo extremo a los dos puntos crearía un cortocircuito entre uno de los puntos y tierra, posiblemente dañando el circuito y el osciloscopio.
Una forma segura sería medir el voltaje en uno de los dos puntos, en referencia a tierra y en el otro punto, en referencia a tierra y luego calcular la diferencia de voltaje entre los dos puntos. En la mayoría de los osciloscopios, esto se puede hacer conectando uno de los canales a un punto y otro canal al otro punto y luego usando la función matemática Ch1 – Ch2 en el osciloscopio para mostrar la diferencia de voltaje real.
Hay algunas desventajas en este método:
– Para medir una señal, se ocupan dos canales.
– Al usar dos canales, el error de medición aumenta, los errores cometidos en cada canal se combinarán, lo que da como resultado un error de medición total mayor.
– La relación de rechazo en modo común de este método es relativamente baja. Si ambos puntos tienen un alto voltaje relativo, pero la diferencia de voltaje entre los dos puntos es pequeña, la diferencia de voltaje solo se puede medir en un rango de entrada alto, lo que resulta en una baja resolución.
Entradas de osciloscopio diferencial
Algunos osciloscopios están equipados con una entrada diferencial. Una entrada diferencial no está referenciada a tierra, pero ambos lados de la entrada están “flotando”.
Por lo tanto, es posible conectar un lado de la entrada a un punto del circuito y el otro lado de la entrada al otro punto del circuito y medir la diferencia de voltaje directamente.
Ventajas de una entrada diferencial:
– No hay posibilidad de crear un cortocircuito a tierra a través del osciloscopio.
– Solo se usa un canal para medir la señal.
– Medición más precisa, ya que solo un canal introduce un error de medición.
– La relación de rechazo de modo común de una entrada diferencial es alta. Si ambos puntos tienen un alto voltaje relativo, pero la diferencia de voltaje entre los dos puntos es pequeña, la diferencia de voltaje se puede medir en un rango de entrada bajo, lo que resulta en una alta resolución.
Aplicaciones
Existen diversas aplicaciones para osciloscopios con entradas diferenciales.
Sistemas de poder
Una aplicación para osciloscopios con entradas diferenciales son las mediciones en fuentes de alimentación (modo conmutador), accionamientos de motor, inversores de frecuencia. Los altos voltajes de modo común y las diferencias de bajo voltaje hacen que un osciloscopio con entradas diferenciales sea el instrumento de medición ideal. También reduce el riesgo de crear cortocircuitos, lo que da como resultado circuitos dañados y / o instrumentos de medición.
Buses de comunicación
Los osciloscopios con entradas diferenciales también se pueden usar muy bien al medir en buses de comunicación digital (alta velocidad) como, por ejemplo, USB y CAN.
Para mejorar la integridad de la señal, dichos buses usan dos líneas de señal diferencial y una línea de tierra común. Las dos líneas de señal transportan la misma señal, con la diferencia de que son inversas entre sí. Esto reduce el efecto de las influencias externas, ya que la mayoría de las perturbaciones externas son aditivas y causan el mismo error de compensación en ambas líneas de señal. La diferencia de voltaje seguirá siendo la misma, por lo que la señal real no se ve afectada. Para medir la señal real, se requiere una entrada diferencial.
Sistemas de audio
Otra aplicación para osciloscopios con entradas diferenciales es la medición en sistemas de audio profesionales. Al igual que para los buses digitales descritos anteriormente, también en los sistemas de audio profesionales se utilizan dos líneas de señal y una línea de tierra para mejorar la integridad de la señal (aquí llamada “balanceada”).
Productos
Ingeniería TiePie tiene una serie de productos para medir con entradas diferenciales.
Handyscope HS6 DIFF
El osciloscopio de alta resolución Handyscope HS6 DIFF es un osciloscopio USB portátil con cuatro entradas diferenciales de alta precisión que medirán con resoluciones de 8, 12, 14 y 16 bits.
El osciloscopio de alta resolución Handyscope HS6 DIFF combina una entrada de alta precisión con una resolución de hasta 16 bits y una frecuencia de muestra de hasta 1 GS / s, una longitud de registro de hasta 256 M muestras. Además, cuenta con conexión a tierra segura, prueba de conexión SureConnect y CMI .
Handyscope HS4 DIFF
El Handyscope HS4 DIFF es un poderoso instrumento de medición controlado por computadora que cuenta con cuatro canales de entrada diferencial incorporados.
Handyprobe HP3
El osciloscopio de alto voltaje Handyprobe HP3 es un osciloscopio USB portátil con una entrada de alto voltaje diferencial completo que medirá voltajes de hasta 800 V CC / 566 V RMS (CAT II).
El osciloscopio de alto voltaje Handyprobe HP3 combina una entrada de alto voltaje con una resolución de 10 bits, 100 MSamples / second y 1 MSamples de longitud de registro.
Atenuadores diferenciales
Para aumentar el rango de entrada de una entrada diferencial, se requiere un atenuador diferencial especial. Para una entrada diferencial, ambos lados de la entrada deben atenuarse.
Las sondas y atenuadores de osciloscopio estándar solo atenúan un lado de la ruta de la señal. Estos no son adecuados para ser utilizados con una entrada diferencial. El uso de estos en una entrada diferencial tendrá un efecto negativo en el CMRR e introducirá errores de medición.
Para aumentar el rango de entrada de Handyscope HS6 DIFF y Handyscope HS4 DIFF, vienen con cuatro atenuadores diferenciales 1:10, el atenuador diferencial TP-DA10 . Estos atenuadores diferenciales están especialmente diseñados para usarse con Handyscope HS6 DIFF y Handyscope HS4 DIFF.
Para aumentar aún más el rango de entrada del Handyscope HS6 DIFF, hasta 1000 V, se puede utilizar el atenuador diferencial TP-DA25 con el Handyscope HS6 DIFF. Este atenuador diferencial X25 está especialmente diseñado para usarse con el Handyscope HS6 DIFF
Cables de medición diferencial
El Handyscope HS6 DIFF y el Handyscope HS4 DIFF vienen con cuatro cables de medición especiales, el cable de medición TP-C812B, adecuado para realizar mediciones diferenciales. Además, el cable de medición de 3 m de largo TP-C1812B también está disponible.
Los cables suministrados, con un BNC en un extremo y dos enchufes tipo banana en el otro extremo, aseguran un buen CMRR.
Sonda diferencial SI-9002
Para proporcionar un osciloscopio existente con una o más entradas diferenciales, la sonda diferencial SI-9002 es la solución ideal.
Esta sonda diferencial proporciona a cualquier osciloscopio general una entrada diferencial de alto voltaje. Tanto el lado positivo como el negativo de la entrada balanceada poseen una entrada diferencial de alto voltaje de hasta 700 V, y su sensibilidad puede extenderse hasta 100 mV.