Informe Laboratorio N°5 “Mediciones con osciloscopios y generador de
funciones ”
Integrantes: Roberto Albornoz Felipe Leyton Carrera: Ingeniería Civil Eléctrica Profesor: Jorge Salgado Sagredo Fecha: 30 de Mayo de 2014
Índice Instrumentos y Equipos ..................................................................................................... 3 Descripción del trabajo en el laboratorio ............................................................................ 3 Actividades ........................................................................................................................ 4 Conclusiones ................................................................................................................... 15 Bibliografía ....................................................................................................................... 16
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Instrumentos y Equipos
Osciloscopio EZ, OS-5020 Osciloscopio Tektronix TDS-1002 Multímetro digital Meterman 37XR Multímetro digital EZ DM-334 Generador de funciones EZ, FG-7002C. Generador Gwinstek GFG 8216A Cables BNC-BNC
Descripción del trabajo en el laboratorio En el desarrollo de este laboratorio se busca comprender el funcionamiento y operación de los siguientes instrumentos: El osciloscopio y el generador de funciones. Esto se realizó mediantes la realización de ocho actividades, en las cuales revisamos los distintos componentes de los instrumentos así como sus variados funcionamientos. A continuación detallaremos cada una de las actividades realizadas en el laboratorio con sus respectivas explicaciones además de fotografías de lo obtenido por parte de los instrumentos
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Actividades 1. Se nos pide obtener un punto en la pantalla y centrarlo, esto se logra al no introducir ninguna señal de entrada al osciloscopio, tanto de base de tiempo (perilla de tiempo en X-Y) como de voltaje externo y finalmente ajustando el punto en el centro (utilizando las perillas de posición vertical).
Figura 1: Punto centrado en la pantalla del osciloscopio
2. Se nos pide habilitar la Base de Tiempo, y obtener una línea horizontal, para esto debemos introducir la base de tiempo del osciloscopio (moviendo la perilla de tiempo) y no introduciendo ningún voltaje externo. Esta después se debe ajustar verticalmente para centrarse.
Figura 2: Línea horizontal en la pantalla del osciloscopio
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A continuación se señala que se varié esta perilla de tiempo en todas sus escalas y verificar lo que se logra. Desde hasta : No se observa línea recta en la pantalla del osciloscopio. Desde hasta : Se observa una línea horizontal en la pantalla del osciloscopio. Desde y en adelante: Se observa una línea recta cortada en la pantalla del osciloscopio.
3. Se nos pide obtener una línea vertical usando una señal externa desde el generador de funciones, esto se logra aplicando una señal sinusoidal de frecuencia y deshabilitando la señal de tiempo, así solo se obtendría un valor en el eje del tiempo. Después de centrar la línea vertical, se varía la amplitud y la frecuencia por separado.
Figura 3: Línea vertical en la pantalla del osciloscopio
Al variar la amplitud y la frecuencia en el generador de funciones, se observó que a medida que se aumentaba la amplitud el largo de la línea iba decreciendo y atenuándose, por otra parte a medida que se aumentaba la frecuencia la línea recta pasaba de una recta parpadeante a ser una recta más definida y continua.
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4. Se nos pide calibrar las entradas del osciloscopio, para realizar el ajuste de la punta de prueba, es necesario conectar la punta de prueba a CH1, y la pinza de esta en “PROBE ADJ 0,5Vp -p, observándose en la pantalla una señal cuadrada, el ajuste de la punta de prueba, se realiza ampliando esta imagen y observando los ángulos de la señal. En caso de observarse un pequeño peak en el ángulo, será necesario regular el conector, esto se realiza variando un potenciómetro que el conector posee, este puede observarse como un pequeño tornillo, luego este se regula hasta que los pequeños peak desaparezcan y se obtenga una señal perfecta.
Figura 4: Líneas rectas horizontales intercaladas en la pa ntalla del osciloscopio
5. Se nos pide ajustarlas puntas de prueba del osciloscopio, para esto utilizamos un método similar al del punto (4), este método se encuentra indicado en el manual del osciloscopio, pero como la señal esta correctamente compensada, esto se ve en la figura 4, no es necesario ajustar nada.
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6. Se nos pide conectar el generador de funciones, entregando una función senoidal de de frecuencia y amplitud , luego generar una señal de y y repetirlo para señales triangulares y cuadradas. Para la señal senoidal con frecuencia de y amplitud (considerando el eje y como y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 4: Señal senoidal
Para la señal senoidal con frecuencia de y amplitud y (considerando el eje y como 1 y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 5: Señal senoidal
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Para la señal triangular con frecuencia de y amplitud y (considerando el eje y como y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 7: Señal triangular
Para la señal triangular con frecuencia de y amplitud y (considerando el eje y como y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 8: Señal triangular
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Para la señal cuadrada con frecuencia de y amplitud y (considerando el eje y como y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 9: Señal cuadrada
Para la señal cuadrada con frecuencia de y amplitud y (considerando el eje y como y la base de tiempo en posición obtenemos:
Figura 10: Señal cuadrada
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Después de esto, investigar que ocurre al accionar los comandos AC, GND y DC, y sacar su resultado.
AC: Muestra la señal alterna de entrada DC: Muestra la señal continua de entrada GND: Muestra la señal de tierra de la entrada
La señal AC y DC muestran la misma señal en cambio GND muestra la siguiente imagen:
Figura 11: Cualquier entrada en posición GND
Finalmente encontrar el rise time de las ondas cuadradas, donde es el tiempo que se demora la onda en graficarse en el osciloscopio desde el 10% al 90% de la amplitud de la señal. Se obtiene mediante la siguiente fórmula: : Frecuencia señal de entrada
Experimentalmente para analizarlo solo hacemos una estimación ya que necesitamos un mejor osciloscopio con mayor ancho de banda.
Figura 12: Intento para encontrar rise time
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7. Se aplica a la entrada del osciloscopio, una onda cuadrada de , y después investigar lo que se aprecia al modificar los controles de Offset y Duty Cicle, y repetirlo para ondas triangulares y cuadradas. Después analizar el efecto de las señales, en las posiciones AC y DC. Para la señal senoidal:
Figura 13: Señal original
Figura 14: Variando Offset
Figura 15: Variando Duty Cicle
Figura 17: Variando Offset
Figura 18: Variando Duty Cicle
Figura 20: Variando Offset
Figura 21: Variando Duty Cicle
Para la señal triangular:
Figura 16: Señal original
Para la señal triangular:
Figura 19: Señal original
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8. Por último se debe aplicar en ambos canales señales senoidales con nivel similar de amplitud, y obtener figuras de Lissajous, y obtener la fase de la señal y su frecuencia, esto se logra aplicando la fórmula:
Donde: : Frecuencia aplicada a las señales verticales. : Frecuencia aplicada a la señal horizontal. : Número de loops observados a lo largo del lado vertical. : Número de loops observados a lo largo del lado horizontal. Para obtener la primera figura, se necesitan dos señales de igual frecuencia, en este caso: y
Figura 22
Para obtener la segunda figura, se necesitan dos señales en relación 1:2 en este caso: y
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Figura 23
Para obtener la tercera figura, se necesitan dos señales en relación 1:3, en este caso: y
Figura 24
Para obtener la tercera figura, se necesitan dos señales en relación 2:3, en este caso: y
Figura 25
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Para obtener la tercera figura, se necesitan dos señales en relación 3:4, en este caso: y
Figura 26:
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Conclusiones
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Bibliografía 1.
Guía N° 5 de Laboratorio de Circuito: Mediciones con osciloscopios y generador de funciones. 2. Apunte PDF “El Osciloscopio, Profesor: Jorge Salgado S. ” 3. Manual Osciloscopio EZ, OS-5020
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