Znaczenie sond w dostarczaniu wiernego obrazu mierzonego sygnału przy pomiarach oscyloskopowych jest często niedoceniane. Dotyczy to szczególnie sond pasywnych, które są standardowym wyposażeniem oscyloskopów. Wszystkie sondy mają swoje wady i zalety, a wiedza na ten temat jest niezbędna do osiągnięcia optymalnej integralności sygnału. Każda sonda obciąża badany sygnał w mniejszym lub większym stopniu i w konsekwencji go zniekształca. Ściślej mówiąc, przebieg wyświetlany na ekranie oscyloskopu nie odzwierciedla wiernie rzeczywistości.
W celu minimalizacji tych oddziaływań użytkownik powinien zrozumieć przeważające uwarunkowania związane z testowanym urządzeniem. Dla większości pomiarów standardowa sonda jest więcej niż wystarczająca, jednakże w pewnych przypadkach powinno się rozważyć dobór sondy bardziej odpowiedniej dla danego zastosowania. Przykładowo, przy pomiarach napięcia sieci elektroenergetycznej pasmo i pojemność wejściowa sondy nie są szczególnie istotne. Z drugiej strony, jeżeli analizowane mają być podzespoły CMOS o czasach narastania rzędu kilku nanosekund, to standardowa sonda bardzo szybko ujawnia swoje ograniczenia.
W komplecie z większością oscyloskopów o paśmie do 500 MHz dostarczane są standardowe sondy pasywne o poniższych parametrach:
- pasmo dostosowane do pasma przenoszenia oscyloskopu,
- tłumienie 10:1,
- rezystancja wejściowa 10 MΩ,
- pojemność wejściowa 10 do 20 pF.
Takie sondy są tanie i niezawodne, charakteryzują się akceptowalną impedancją i umiarkowanie obciążają badany obwód. Dotyczy to jednak tylko sygnałów o częstotliwościach od niskiej aż do dolnego zakresu megahercowego. W zakresie wysokich częstotliwości znaczącą wadą sond pasywnych jest ich pojemność wejściowa obciążająca badany obwód. Pojemność ta wynosi zwykle od 10 do 20 pF, gdy tymczasem maksymalne obciążenie pojemnościowe obwodów standardu TTL jest określane na 100 pF, zatem sama sonda już stanowi 10% do 20% dopuszczalnego obciążenia takich układów.
Ogólnie biorąc, sonda z jej pojemnością wejściową i standardowym połączeniem z masą tworzy obwód rezonansowy, który jest pobudzany przez mierzony sygnał. Aby przesunąć częstotliwość rezonansową tego obwodu poza częstotliwość badaną, należy zredukować pojemność lub indukcyjność. Nie jest możliwa redukcja pojemności, ale indukcyjność można zminimalizować przez skrócenie połączenia z masą obwodu. To wyjaśnia dlaczego we wszystkich instrukcjach obsługi zaleca się stosowanie możliwie jak najkrótszych przewodów masowych.
Część sond, jak np. HZ355 (rysunek 1) jest dostarczanych z szerokim zestawem akcesoriów zawierających m.in. małą sprężynkę uziemiającą. Sprężynka ma mniej niż 1 cm długości, dzięki czemu ma znacznie mniejszą induktancję niż 10 cm przewód masowy z końcówką krokodylkową.
Rys. 1. Sonda pasywna HZ355 z krótką sprężynką uziemiającą
Dodatkowo sonda ta jest wyposażona w akcesoria, które umożliwiają pomiary podzespołów o bardzo małym rastrze wyprowadzeń bez ryzyka spowodowania zwarcia. Jak pokazano na rysunku 2 zielona nasadka na końcówkę sondy ma dwie plastykowe boczne osłony, przez które wysuwana jest sprężynowa końcówka pomiarowa. Osłony boczne chronią końcówkę stykową przed zsunięciem się z testowanego wyprowadzenia i spowodowaniem zwarcia. Do układu scalonego można przykleić kawałek folii miedzianej zapewniający najkrótsze możliwe połączenie z masą układu. Krótki sprężynowy styk masowy sondy zapewnia teraz połączenie z tą uziemioną folią. W ten prosty sposób, bez wielkiego wysiłku, można wykonywać precyzyjne i bezpieczne pomiary.
Rys. 2. Sonda HZ355 z wyposażeniem do pomiaru elementów o małym rozstawie wyprowadzeń
