Sviluppo di una Sonda Differenziale Attiva a Intervallo Programmabile con Isolamento Galvanico = Active Differential Probe with Programmable Range and Galvanic Isolation

Questa tesi si propone di descrivere lo studio e la realizzazione di una sonda differenziale attiva a range programmabile, dotata di isolamento galvanico tra ingresso e uscita. Il dispositivo è progettato per la misura di segnali elettrici caratterizzati da un’ampia dinamica di tensione e da una banda passante estesa fino all’ordine del megahertz. L’obiettivo del lavoro è sviluppare una sonda di misura versatile e affidabile, capace di acquisire segnali in modo accurato anche in presenza di forti disturbi o di masse affette da potenziali diversi, garantendo al contempo sicurezza, linearità e basso livello di rumore. La sonda è costituita da una catena di macroblocchi funzionali: un circuito di accoppiamento AC/DC selezionabile, una rete di attenuazione programmabile (×1, ×10, ×100), uno stadio di amplificazione differenziale basato su un instrumentation amplifier — cuore dell’architettura — e un sistema di isolamento galvanico ottico in uscita. L’impiego di alimentazioni isolate e una corretta gestione delle masse consentono di mantenere una separazione elettrica completa tra la sezione di condizionamento del segnale di misura e quella di uscita, riducendo i disturbi e migliorando la qualità del segnale acquisito. Il lavoro di progettazione e prototipazione affronta inoltre aspetti pratici legati alla selezione dei componenti e alle criticità del layout PCB, con particolare attenzione alla riduzione dei disturbi che possono degradare il CMRR, la stabilità del guadagno e la risposta in frequenza.