Sonda de prueba

Una sonda de prueba es un dispositivo físico que se utiliza para conectar un equipo de prueba electrónico a un dispositivo bajo prueba (DUT). Las sondas de prueba varían desde dispositivos muy simples y robustos hasta sondas complejas que son sofisticadas, costosas y frágiles. Los tipos específicos incluyen sondas de prueba , sondas de osciloscopio y sondas de corriente . Una sonda de prueba a menudo se suministra como un cable de prueba , que incluye la sonda, el cable y el conector de terminación.

Las sondas de tensión se utilizan para medir las tensiones presentes en el dispositivo bajo prueba. Para lograr una alta precisión, el instrumento de prueba y su sonda no deben afectar significativamente la tensión que se mide. Esto se logra asegurándose de que la combinación de instrumento y sonda presente una impedancia suficientemente alta que no cargue el dispositivo bajo prueba. Para las mediciones de CA, el componente reactivo de la impedancia puede ser más importante que el resistivo.

Una sonda de voltímetro típica consta de un cable de prueba de un solo cable que tiene en un extremo un conector que se ajusta al voltímetro y en el otro extremo una sección de plástico tubular rígida que comprende un mango y un cuerpo de sonda. El mango permite que una persona sostenga y guíe la sonda sin influir en la medición (al convertirse en parte del circuito eléctrico) o estar expuesta a voltajes peligrosos que podrían causar descargas eléctricas . Dentro del cuerpo de la sonda, el cable está conectado a una punta metálica rígida y puntiaguda que entra en contacto con el dispositivo bajo prueba. Algunas sondas permiten colocar una pinza de cocodrilo en la punta, lo que permite colocar la sonda en el dispositivo bajo prueba de modo que no sea necesario sujetarla en su lugar.

Los cables de prueba suelen estar hechos de alambre trenzado fino para mantenerlos flexibles, con calibres de alambre suficientes para conducir unos pocos amperios de corriente eléctrica . El aislamiento se elige para que sea flexible y tenga una tensión de ruptura superior a la tensión de entrada máxima del voltímetro. Los numerosos hilos finos y el aislamiento grueso hacen que el cable sea más grueso que el cable de conexión común.

Se utilizan dos sondas juntas para medir voltaje, corriente y componentes de dos terminales, como resistencias y capacitores. Al realizar mediciones de CC, es necesario saber qué sonda es positiva y cuál es negativa, por lo que, por convención, las sondas se colorean de rojo para positivo y de negro para negativo. Según la precisión requerida, se pueden utilizar con frecuencias de señal que van desde CC hasta algunos kilohercios .

Cuando se deben realizar mediciones sensibles (por ejemplo, voltajes muy bajos o resistencias muy bajas o muy altas), se utilizan blindajes, protecciones y técnicas como la detección Kelvin de cuatro terminales (que utiliza cables separados para transportar la corriente de medición y detectar el voltaje).

Las sondas de pinza son un par de sondas simples fijadas a un mecanismo de pinza , operadas con una mano, para medir voltajes u otros parámetros de circuitos electrónicos entre pines muy espaciados.

Las sondas de resorte (también conocidas como " pins pogo ") son pines accionados por resorte que se utilizan en los dispositivos de prueba eléctricos para hacer contacto con los puntos de prueba, los cables de los componentes y otras características conductoras del dispositivo bajo prueba (DUT). Estas sondas suelen encajarse a presión en los conectores de las sondas, lo que permite su fácil sustitución en dispositivos de prueba que pueden permanecer en servicio durante décadas, probando miles de DUT en equipos de prueba automáticos .

Los osciloscopios muestran la forma de onda instantánea de cantidades eléctricas variables, a diferencia de otros instrumentos que dan valores numéricos de cantidades relativamente estables.

Las sondas de osciloscopio se dividen en dos categorías principales: pasivas y activas. Las sondas de osciloscopio pasivas no contienen componentes electrónicos activos, como transistores , por lo que no requieren alimentación externa.

Debido a las altas frecuencias que suelen estar involucradas, los osciloscopios normalmente no utilizan cables simples ("cables flotantes") para conectarse al DUT. Los cables flotantes son propensos a captar interferencias, por lo que no son adecuados para señales de bajo nivel. Además, la inductancia de los cables flotantes los hace inadecuados para señales de alta frecuencia. En su lugar, se utiliza una sonda de osciloscopio específica, que utiliza un cable coaxial para transmitir la señal desde la punta de la sonda hasta el osciloscopio. Este cable tiene dos beneficios principales: protege la señal de la interferencia electromagnética externa, mejorando la precisión para señales de bajo nivel; y tiene una inductancia menor que los cables flotantes, lo que hace que la sonda sea más precisa para señales de alta frecuencia.

Aunque el cable coaxial tiene una inductancia menor que los cables sueltos, tiene una capacitancia mayor: un cable típico de 50 ohmios tiene aproximadamente 90 pF por metro. En consecuencia, una sonda coaxial directa de alta impedancia (1×) de un metro puede cargar el circuito con una capacitancia de aproximadamente 110 pF y una resistencia de 1 megaohmio.

Las sondas de osciloscopio se caracterizan por su límite de frecuencia, donde la respuesta de amplitud ha caído en 3 dB, y/o por su tiempo de subida . Estos se relacionan como (en cifras redondas)$estilo de visualización t_{r}$

${\displaystyle f_{3dB}=0,35/t_{r}}$

Por lo tanto, una sonda de 50 MHz tiene un tiempo de subida de 7 ns. La respuesta de la combinación de un osciloscopio y una sonda viene dada por

${\displaystyle t_{r}(combined)={\sqrt {t_{r}(probe)^{2}+t_{r}(scope)^{2}}}}$

Por ejemplo, una sonda de 50 MHz que alimenta un osciloscopio de 50 MHz dará como resultado un sistema de 35 MHz. Por lo tanto, es ventajoso utilizar una sonda con un límite de frecuencia más alto para minimizar el efecto en la respuesta general del sistema.

Para minimizar la carga, se utilizan sondas atenuadoras (por ejemplo, sondas 10×). Una sonda típica utiliza una resistencia en serie de 9 megaohmios derivada por un condensador de bajo valor para hacer un divisor compensado RC con la capacitancia del cable y la entrada del osciloscopio. Las constantes de tiempo RC se ajustan para que coincidan. Por ejemplo, la resistencia en serie de 9 megaohmios se deriva mediante un condensador de 12,2 pF para una constante de tiempo de 110 microsegundos. La capacitancia del cable de 90 pF en paralelo con la entrada del osciloscopio de 20 pF (capacitancia total de 110 pF) y 1 megaohmio también da una constante de tiempo de 110 microsegundos. En la práctica, habrá un ajuste para que el operador pueda hacer coincidir con precisión la constante de tiempo de baja frecuencia (lo que se denomina compensación de la sonda). La coincidencia de las constantes de tiempo hace que la atenuación sea independiente de la frecuencia. A bajas frecuencias (donde la resistencia de R es mucho menor que la reactancia de C ), el circuito parece un divisor resistivo; A frecuencias más altas (resistencia mucho mayor que la reactancia), el circuito parece un divisor capacitivo. ^[1]

El resultado es una sonda compensada en frecuencia para frecuencias modestas que presenta una carga de aproximadamente 10 megaohmios con una desviación de 12 pF. Aunque esta sonda es una mejora, no funciona cuando la escala de tiempo se reduce a varios tiempos de tránsito del cable (el tiempo de tránsito es típicamente de 5 ns). En ese marco de tiempo, el cable se ve como su impedancia característica y habrá reflexiones de la falta de coincidencia de la línea de transmisión en la entrada del osciloscopio y la sonda que causa el zumbido. ^[2] La sonda de osciloscopio moderna utiliza líneas de transmisión de baja capacitancia con pérdida y redes sofisticadas de modelado de frecuencia para hacer que la sonda 10× funcione bien a varios cientos de megahertz. En consecuencia, hay otros ajustes para completar la compensación. ^{[3] [4] [5]}

Una sonda de prueba conectada directamente (denominada sonda 1×) aplica la capacitancia no deseada del cable a través del circuito bajo prueba. Para un cable coaxial típico , la carga es del orden de 100 pF por metro (la longitud de un cable de prueba típico).

Las sondas atenuadoras minimizan la carga capacitiva con un atenuador, pero reducen la magnitud de la señal entregada al instrumento. Un atenuador 10× reducirá la carga capacitiva en un factor de aproximadamente 10. El atenuador debe tener una relación precisa en todo el rango de frecuencias de interés; la impedancia de entrada del instrumento se convierte en parte del atenuador. Un atenuador de CC con divisor resistivo se complementa con capacitores, de modo que la respuesta de frecuencia sea predecible en todo el rango de interés. ^[6]

El método de adaptación de la constante de tiempo RC funciona siempre que el tiempo de tránsito del cable blindado sea mucho menor que la escala de tiempo de interés. Esto significa que el cable blindado puede considerarse como un condensador concentrado en lugar de un inductor. El tiempo de tránsito en un cable de 1 metro es de aproximadamente 5 ns. En consecuencia, estas sondas funcionarán hasta unos pocos megahercios, pero después de eso los efectos de la línea de transmisión causan problemas.

A altas frecuencias, la impedancia de la sonda será baja. ^[7]

El diseño más común inserta una resistencia de 9 megaohmios en serie con la punta de la sonda. La señal se transmite desde el cabezal de la sonda al osciloscopio a través de un cable coaxial especial con pérdidas que está diseñado para minimizar la capacitancia y el zumbido . La invención de este cable se ha rastreado ^[8] a John Kobbe, un ingeniero que trabajaba para Tektronix . La resistencia sirve para minimizar la carga que la capacitancia del cable impondría al DUT. En serie con la impedancia de entrada normal de 1 megaohmio del osciloscopio, la resistencia de 9 megaohmios crea un divisor de voltaje 10×, por lo que estas sondas normalmente se conocen como sondas de baja capacidad (acitancia) o sondas 10× , a menudo impresas con la letra X o x en lugar del signo de multiplicación, y generalmente se habla de ellas como "una sonda multiplicada por diez".

Debido a que la entrada del osciloscopio tiene cierta capacitancia parásita en paralelo con la resistencia de 1 megaohmio, la resistencia de 9 megaohmios también debe ser puenteada por un capacitor para evitar que forme un filtro de paso bajo RC severo con la capacitancia parásita del osciloscopio. La cantidad de capacitancia de puenteo debe coincidir cuidadosamente con la capacitancia de entrada del osciloscopio para que los capacitores también formen un divisor de voltaje 10×. De esta manera, la sonda proporciona una atenuación uniforme 10× desde CC (con la atenuación proporcionada por las resistencias) hasta frecuencias de CA muy altas (con la atenuación proporcionada por los capacitores).

En el pasado, el condensador de derivación en el cabezal de la sonda era ajustable (para lograr esta atenuación de 10×). Los diseños de sonda más modernos utilizan un circuito electrónico de película gruesa recortado con láser en el cabezal que combina la resistencia de 9 megaohmios con un condensador de derivación de valor fijo; luego colocan un pequeño condensador ajustable en paralelo con la capacitancia de entrada del osciloscopio. De cualquier manera, la sonda debe ajustarse de modo que proporcione una atenuación uniforme en todas las frecuencias. Esto se conoce como compensación de la sonda . La compensación generalmente se logra sondeando una onda cuadrada de 1 kHz y ajustando el condensador de compensación hasta que el osciloscopio muestre la forma de onda más cuadrada. La mayoría de los osciloscopios tienen una fuente de calibración de 1 kHz en sus paneles frontales, ya que la compensación de la sonda debe realizarse cada vez que se conecta una sonda 10:1 a una entrada del osciloscopio. Las sondas más nuevas y más rápidas tienen arreglos de compensación más complejos y ocasionalmente pueden requerir ajustes adicionales.

También están disponibles sondas pasivas de 100×, así como algunos diseños especializados para su uso en voltajes muy altos (hasta 25 kV).

Las sondas pasivas suelen conectarse al osciloscopio mediante un conector BNC . La mayoría de las sondas 10× son equivalentes a una carga de aproximadamente 10-15 pF y 10 megaohmios en el dispositivo bajo prueba, mientras que las sondas 100× suelen presentar una carga de 100 megaohmios y una capacitancia menor, y por lo tanto cargan menos el circuito.

Las sondas Z ₀ son un tipo especializado de sonda pasiva de baja capacitancia que se utiliza en circuitos de baja impedancia y muy alta frecuencia. Tienen un diseño similar a las sondas pasivas 10× pero a niveles de impedancia mucho más bajos. Los cables de la sonda suelen tener una impedancia característica de 50 ohmios y se conectan a osciloscopios con una impedancia de entrada adaptada de 50 ohmios (en lugar de 1 megaohmio). Las sondas de osciloscopio de alta impedancia están diseñadas para el osciloscopio convencional de 1 megaohmio, pero la impedancia de entrada de 1 megaohmio solo es a baja frecuencia; la impedancia de entrada no es una constante de 1 megaohmio en todo el ancho de banda de la sonda, sino que disminuye con la frecuencia. Por ejemplo, la impedancia de entrada de una Tektronix P6139A comienza a caer por encima de los 10 kHz y es de aproximadamente 100 ohmios a 100 MHz. ^[9] Se necesita una técnica de sonda diferente para señales de alta frecuencia.

Un osciloscopio de alta frecuencia presenta una carga adaptada (normalmente 50 ohmios) en su entrada, lo que minimiza las reflexiones en el osciloscopio. La prueba con una línea de transmisión de 50 ohmios adaptada ofrecería un rendimiento de alta frecuencia, pero cargaría indebidamente la mayoría de los circuitos. Se puede utilizar un atenuador (divisor resistivo) para minimizar la carga. En la punta, estas sondas utilizan una resistencia en serie de 450 ohmios (para una atenuación de 10×) o de 950 ohmios (para una atenuación de 20×). ^{[10] [11]} Tektronix vende una sonda divisora ​​de 10× con un ancho de banda de 9 GHz con una resistencia en serie de 450 ohmios. ^{[12] [ verificación fallida ]} Estas sondas también se denominan sondas divisoras resistivas, ya que una línea de transmisión de 50 ohmios presenta una carga puramente resistiva.

El nombre Z ₀ se refiere a la impedancia característica del osciloscopio y el cable. Las impedancias adaptadas proporcionan un mejor rendimiento de alta frecuencia que el que puede lograr una sonda pasiva no adaptada, pero a expensas de la baja carga de 500 ohmios que ofrece la punta de la sonda al DUT. La capacitancia parásita en la punta de la sonda es muy baja, por lo que, para señales de muy alta frecuencia, la sonda Z ₀ puede ofrecer una carga menor que cualquier sonda de alta impedancia e incluso muchas sondas activas. ^[13]

En principio, este tipo de sonda se puede utilizar a cualquier frecuencia, pero en CC y frecuencias inferiores los circuitos suelen tener impedancias altas que se verían cargadas de forma inaceptable por la baja impedancia de la sonda de 500 o 1000 ohmios. Las impedancias parásitas limitan los circuitos de frecuencia muy alta a funcionar a baja impedancia, por lo que la impedancia de la sonda es un problema menor.

Las sondas activas de osciloscopio utilizan un amplificador de alta frecuencia y alta impedancia montado en el cabezal de la sonda y un cable blindado. El propósito del amplificador no es la ganancia, sino el aislamiento (almacenamiento en búfer) entre el circuito bajo prueba y el osciloscopio y el cable, cargando el circuito solo con una capacitancia baja y una resistencia de CC alta, y coincidiendo con la entrada del osciloscopio. Las sondas activas se ven comúnmente por el circuito bajo prueba como una capacitancia de 1 picofaradio o menos en paralelo con una resistencia de 1 megaohmio. Las sondas se conectan al osciloscopio con un cable que coincide con la impedancia característica de la entrada del osciloscopio. Las sondas activas basadas en tubos se usaban antes de la llegada de la electrónica de estado sólido de alta frecuencia , utilizando un pequeño tubo de vacío como amplificador seguidor de cátodo .

Las sondas activas tienen varias desventajas que les han impedido reemplazar a las sondas pasivas para todas las aplicaciones:

• Son varias veces más caras que las sondas pasivas.
• Requieren energía (pero ésta normalmente la suministra el osciloscopio).
• Su rango dinámico es limitado, a veces tan bajo como 3 a 5 voltios, y pueden dañarse por sobretensión, ya sea de la señal o de una descarga electrostática .

Muchas sondas activas permiten al usuario introducir un voltaje de compensación para permitir la medición de voltajes con un nivel excesivo de CC. El rango dinámico total aún es limitado, pero el usuario puede ajustar su punto central para que se puedan medir voltajes en el rango de, por ejemplo, cero a cinco voltios en lugar de -2,5 a +2,5.

Debido a su capacidad de bajo voltaje inherente, no es necesario proporcionar aislamiento de alto voltaje para la seguridad del operador. Esto permite que los cabezales de las sondas activas sean extremadamente pequeños, lo que las hace muy convenientes para su uso con circuitos electrónicos modernos de alta densidad.

En una nota de aplicación de Williams se analizan sondas pasivas y un diseño de sonda activa modesto. ^[14]

La Tektronix P6201 es una de las primeras sondas FET activas de CC a 900 MHz. ^[15]

A frecuencias extremadamente altas, un osciloscopio digital moderno requiere que el usuario suelde un preamplificador al DUT para obtener un rendimiento de 50 GS/s y 20 GHz. ^[16]

Las sondas diferenciales están optimizadas para adquirir señales diferenciales . Para maximizar la relación de rechazo de modo común (CMRR), las sondas diferenciales deben proporcionar dos rutas de señal que sean lo más idénticas posible y que coincidan en atenuación general, respuesta de frecuencia y retardo de tiempo.

En el pasado, esto se hacía diseñando sondas pasivas con dos rutas de señal, lo que requería una etapa amplificadora diferencial en el osciloscopio o cerca de él. (Muy pocas sondas tempranas instalaban el amplificador diferencial en un cabezal de sonda bastante voluminoso utilizando tubos de vacío). Con los avances en la electrónica de estado sólido, se ha vuelto práctico colocar el amplificador diferencial directamente dentro del cabezal de la sonda, lo que alivia enormemente los requisitos en el resto de la ruta de señal (ya que ahora se convierte en un solo extremo en lugar de diferencial y se elimina la necesidad de hacer coincidir los parámetros en la ruta de señal). Una sonda diferencial moderna generalmente tiene dos extensiones de metal que el operador puede ajustar para tocar simultáneamente los dos puntos apropiados en el DUT. De este modo, se hacen posibles CMRR muy altos.

Todas las sondas de osciloscopio contienen algún mecanismo para conectar la sonda a tierra con el voltaje de referencia del circuito. Esto se logra generalmente conectando un cable de conexión a tierra muy corto desde el cabezal de la sonda a tierra. La inductancia en el cable de conexión a tierra puede generar distorsión en la señal observada, por lo que este cable se mantiene lo más corto posible. Algunas sondas utilizan un pequeño pie de conexión a tierra en lugar de cualquier cable, lo que permite que el enlace a tierra sea tan corto como 10 mm.

La mayoría de las sondas permiten instalar una variedad de "puntas". La punta puntiaguda es la más común, pero también se usa comúnmente una sonda de pinza o "gancho de prueba" con una punta en forma de gancho que se puede asegurar al punto de prueba. Las puntas que tienen un pequeño pie aislante de plástico con hendiduras pueden facilitar la prueba de circuitos integrados de paso muy fino ; las hendiduras se acoplan al paso de los cables del CI, estabilizando la sonda contra el temblor de la mano del usuario y, por lo tanto, ayudan a mantener el contacto en el pin deseado. Varios estilos de pies se adaptan a varios pasos de los cables del CI. También se pueden usar diferentes tipos de puntas para sondas de otros instrumentos.

Algunas sondas contienen un botón pulsador. Al presionar el botón se desconectará la señal (y se enviará una señal de tierra al osciloscopio) o se hará que el osciloscopio identifique la traza de alguna otra manera. Esta función es muy útil cuando se utilizan más de una sonda simultáneamente, ya que permite al usuario correlacionar sondas y trazas en la pantalla del osciloscopio.

Algunos diseños de sonda tienen pines adicionales alrededor del BNC o utilizan un conector más complejo que el BNC. Estas conexiones adicionales permiten que la sonda informe al osciloscopio sobre su factor de atenuación (10×, 100×, otros). El osciloscopio puede ajustar sus pantallas de usuario para tener en cuenta automáticamente la atenuación y otros factores causados ​​por la sonda. Estos pines adicionales también se pueden utilizar para suministrar energía a las sondas activas.

Algunas sondas ×10 tienen un interruptor "×1/×10". La posición "×1" evita el atenuador y la red de compensación, y se puede utilizar cuando se trabaja con señales muy pequeñas que estarían por debajo del límite de sensibilidad del osciloscopio si se atenuaran en ×10.

Debido a su diseño estandarizado, las sondas pasivas (incluidas las sondas Z ₀ ) de cualquier fabricante se pueden utilizar normalmente con cualquier osciloscopio (aunque las funciones especializadas, como el ajuste automático de la lectura, pueden no funcionar). Las sondas pasivas con divisores de tensión pueden no ser compatibles con un osciloscopio en particular. El condensador de ajuste de compensación solo permite la compensación en un rango pequeño de valores de capacitancia de entrada del osciloscopio. El rango de compensación de la sonda debe ser compatible con la capacitancia de entrada del osciloscopio.

Por otro lado, las sondas activas casi siempre son específicas del proveedor debido a sus requisitos de energía, controles de voltaje de compensación, etc. Los fabricantes de sondas a veces ofrecen amplificadores externos o adaptadores de alimentación de CA enchufables que permiten que sus sondas se utilicen con cualquier osciloscopio.

Una sonda de alto voltaje permite que un voltímetro común mida voltajes que de otro modo serían demasiado altos para medir o incluso destructivos. Esto se logra reduciendo el voltaje de entrada a un nivel seguro y medible con un circuito divisor de voltaje de precisión dentro del cuerpo de la sonda.

Las sondas diseñadas para hasta 100 kV suelen emplear un divisor de tensión de resistencia , con una resistencia de entrada de cientos o miles de megaohmios para minimizar la carga del circuito. Se logra una alta linealidad y precisión mediante el uso de resistencias con coeficientes de tensión extremadamente bajos, en conjuntos combinados que mantienen una relación divisoria constante y precisa a lo largo de la temperatura de funcionamiento de la sonda. Los voltímetros tienen una resistencia de entrada que altera de manera efectiva la relación divisoria de la sonda y una capacitancia parásita que se combina con la resistencia de la sonda para formar un circuito RC ; estos pueden reducir fácilmente la precisión de CC y CA, respectivamente, si se dejan sin compensar. Para mitigar estos efectos, las sondas divisoras de tensión suelen incluir componentes adicionales que mejoran la respuesta de frecuencia y permiten calibrarlas para diferentes cargas del medidor.

Se pueden medir voltajes incluso más altos con sondas divisoras de capacitores, aunque el mayor tamaño físico y otras características mecánicas (por ejemplo, anillos de corona ) de estos dispositivos a menudo impiden su uso como sondas portátiles.

Una sonda de corriente genera un voltaje proporcional a la corriente en el circuito que se está midiendo; como se conoce la constante de proporcionalidad, los instrumentos que responden al voltaje se pueden calibrar para indicar la corriente. Las sondas de corriente se pueden utilizar tanto en instrumentos de medición como en osciloscopios.

La sonda de corriente clásica es una resistencia de bajo valor (una "resistencia de muestreo" o "derivación de corriente") insertada en el camino de la corriente. La corriente se determina midiendo la caída de voltaje a través de la resistencia y utilizando la ley de Ohm . (Wedlock y Roberge 1969, p. 152.) La resistencia de muestreo debe ser lo suficientemente pequeña como para no afectar significativamente el funcionamiento del circuito, pero lo suficientemente grande como para proporcionar una buena lectura. El método es válido tanto para mediciones de CA como de CC. Una desventaja de este método es la necesidad de interrumpir el circuito para introducir la derivación. Otro problema es medir el voltaje a través de la derivación cuando hay voltajes de modo común; se necesita una medición de voltaje diferencial.

Las corrientes alternas son relativamente fáciles de medir, ya que se pueden utilizar transformadores. Un transformador de corriente se utiliza comúnmente para medir corrientes alternas. La corriente que se va a medir se fuerza a través del devanado primario (a menudo una sola vuelta) y la corriente a través del devanado secundario se encuentra midiendo el voltaje a través de una resistencia de detección de corriente (o "resistencia de carga"). El devanado secundario tiene una resistencia de carga para establecer la escala de corriente. Las propiedades de un transformador ofrecen muchas ventajas. El transformador de corriente rechaza los voltajes de modo común, por lo que se puede realizar una medición precisa de voltaje de un solo extremo en un secundario conectado a tierra. La resistencia en serie efectiva del devanado primario se establece mediante la resistencia de carga en el devanado secundario y la relación de vueltas del transformador , donde: .${\displaystyle R_{s}}$${\displaystyle R}$${\displaystyle N}$${\displaystyle R_{s}=R/N^{2}}$

El núcleo de algunos transformadores de corriente está dividido y articulado; se abre y se sujeta alrededor del cable que se va a detectar y luego se cierra, lo que hace innecesario liberar un extremo del conductor y pasarlo a través del núcleo.

Otro diseño con pinza es la bobina Rogowski . Se trata de una bobina equilibrada magnéticamente que mide la corriente evaluando electrónicamente la integral de línea alrededor de una corriente.

Las sondas de corriente pasivas de alta frecuencia y señal pequeña suelen tener un rango de frecuencia de varios kilohercios a más de 100 MHz. La Tektronix P6022 tiene un rango de 935 Hz a 200 MHz. (Tektronix 1983, p. 435)

Los transformadores no se pueden utilizar para sondear corrientes continuas (CC).

Algunos diseños de sondas de CC utilizan las propiedades no lineales de un material magnético para medir CC.

Otras sondas de corriente utilizan sensores de efecto Hall para medir el campo magnético que rodea un cable producido por una corriente eléctrica que pasa por él sin necesidad de interrumpir el circuito para colocar la sonda. Están disponibles tanto para voltímetros como para osciloscopios. La mayoría de las sondas de corriente son autónomas y se alimentan de una batería o del instrumento, pero algunas requieren el uso de una unidad amplificadora externa. (Véase también: Pinza amperimétrica )

Las sondas de corriente más avanzadas combinan un sensor de efecto Hall con un transformador de corriente. El sensor de efecto Hall mide los componentes de CC y de baja frecuencia de la señal, y el transformador de corriente mide los componentes de alta frecuencia. Estas señales se combinan en el circuito amplificador para producir una señal de banda ancha que se extiende desde CC hasta más de 50 MHz. (Wedlock & Roberge 1969, pág. 154) La combinación de la sonda de corriente Tektronix A6302 y el amplificador AM503 es un ejemplo de este tipo de sistema. (Tektronix 1983, pág. 375) (Tektronix 1998, pág. 571)

Las sondas de campo cercano permiten medir un campo electromagnético . Se utilizan habitualmente para medir el ruido eléctrico y otras radiaciones electromagnéticas no deseadas del dispositivo bajo prueba, aunque también se pueden utilizar para espiar el funcionamiento del dispositivo bajo prueba sin introducir demasiada carga en los circuitos.

Comúnmente están conectados a analizadores de espectro .

Las sondas de temperatura se utilizan para realizar mediciones de contacto de las temperaturas de las superficies. Emplean un sensor de temperatura, como un termistor , un termopar o un RTD , para producir un voltaje que varía con la temperatura. En el caso de las sondas de termistor y RTD, el sensor debe ser estimulado eléctricamente para producir un voltaje, mientras que las sondas de termopar no requieren estimulación porque un termopar producirá un voltaje de salida de forma independiente.

A veces se pueden usar voltímetros para medir sondas de temperatura, pero esta tarea generalmente se delega a instrumentos especializados que estimularán el sensor de la sonda (si es necesario), medirán el voltaje de salida de la sonda y convertirán el voltaje a unidades de temperatura.

Para medir o visualizar la forma de onda moduladora de una señal de alta frecuencia modulada (por ejemplo, una señal de radio modulada en amplitud ) se puede utilizar una sonda equipada con un demodulador de diodo simple. La sonda emitirá la forma de onda moduladora sin la portadora de alta frecuencia .

• Sonda Langmuir , utilizada para medir el potencial eléctrico, la temperatura y la densidad de los electrones de un plasma.

Se utiliza una sonda lógica para observar señales digitales .

• Tektronix (1983), Productos Tek , Tektronix
• Tektronix (1998), Catálogo de productos de medición 1998/1999 , Tektronix
• Williams, Jim (agosto de 1991), Técnicas de amplificadores de alta velocidad: guía para diseñadores de circuitos de banda ancha (PDF) , Nota de aplicación, Linear Technology, AN-47

• Introducción al ABC de las sondas | Tektronix
• Sondas y accesorios para osciloscopios (PDF, 6,69 MB), de Keysight