ocsiloscopio y caracteristicas

Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje  !"orizontal# representa tiempos y el eje $ !vertical# representa representa tensiones. %a imagen as& o'tenida se denomina oscilograma. (uelen incluir otra entrada, llamada )eje THRASHER ) o )Cilindro de Wehnelt ) que controla la luminosidad del "az,  permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. %os osciloscopios, clasificados seg*n su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como analógicos  como digitales digitales,, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera cu alquiera de los dos casos, en teor&a.

Índice •

+ Utilización

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 -sciloscopio analógico o

.+ %imitaciones del osciloscopio analógico

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 -sciloscopio digital

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/ -sciloscopio de 0ósforo 1igital

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2 3éase tam'ién

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4 Enlaces e5ternos

Utilización En un osciloscopio e5isten, 'ásicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la  pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para o'servar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje  !"orizontal# y aprecia fracciones de tiempo !segundos !segundos,, milisegundos,, microsegundos milisegundos microsegundos,, etc., seg*n la resolución del aparato#. El segundo regula el eje $ !vertical# controlando la tensión tensión de  de entrada !en 3oltios 3oltios,, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato#.

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla,  permitiendo sa'er cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión tensión como  como en frecuencia frecuencia.. !en realidad se mide el  periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia#

Osciloscopio analógico %a tensión tensión a  a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de u n tu'o de rayos catódicos !utilizando catódicos !utilizando un amplificador  con  con alta impedancia de entrada y ganancia ajusta'le# mientras que a las placas de desviación "orizontal se aplica una tensión en diente de sierra !denominada as& porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma 'rusca#. Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador  apropiado  apropiado y su frecuencia puede frecuencia  puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina 'ase de tiempos.

0igura +.6 7epresentación esquemática de un osciloscopio. En la 0igura + se puede ver una representación esquemática de un osciloscopio con indicación de las etapas m&nimas fundamentales. El funciona miento es el siguiente8 En el tu'o de rayos catódicos el rayo de electrones electrones generado  generado por el cátodo cátodo y  y acelerado por el ánodo ánodo llega  llega a la pantalla, recu'ierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones. (i se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación, tiene lugar una desviación del "az de electrones de'ido al campo eléctrico creado por la tensión aplicada. 1e este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a

las placas de desviación "orizontal, "ace que el "az se mueva de izquierda a derec"a y durante este tiempo, en ausencia de señal en las placas de desviación vertical, di'uje una l&nea recta "orizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo  'arrido. Este retorno no es perci'ido por el ojo "umano de'ido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado !'orrado#  parcial o una desviación del rayo. (i en estas condiciones se aplica a las placas de desviación vertical la señal a medir !a través del amplificador de ganancia ajusta'le# el "az, además de moverse de izquierda a derec"a, se moverá "acia arri'a o "acia a'ajo, dependiendo de la polaridad de la señal, y con mayor o menor amplitud dependiendo de la tensión aplicada. 9l estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posi'le esta'lecer una relación entre estas divisiones y el per&odo el per&odo del  del diente de sierra en lo que se refiere al eje  y al voltaje en lo referido al $. :on ello a cada división "orizontal corresponderá co rresponderá un tiempo concreto, del mismo modo que a cada división vertical corresponderá una tensión concreta. 1e esta forma en caso de señales periódicas se puede determinar tanto su per&odo como su amplitud. El margen de escalas t&pico, que var&a de d e microvoltios a unos pocos voltios y de microsegundos a varios segundos, "ace que qu e este instrumento sea muy versátil para el estudio de una gran variedad de señales.

Limitaciones del osciloscopio analógico El osciloscopio analógico tiene una serie de d e limitaciones propias de su funcionamiento8 •

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%as señales de'en ser periódicas. Para ver un a traza esta'le, la señal de'e ser  periódica ya que es la periodicidad de dic"a señal la que refresca la traza en la  pantalla. Para solucionar este pro'lema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el 'arrido "orizontal !trigger level# o se utilizan osciloscopios con 'ase de tiempo disparada. %as señales muy rápidas reducen el 'rillo. ' rillo. :uando se o'serva parte del per&odo de la señal, el 'rillo se reduce de'ido a la 'aja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post6acelerador en el tu'o de rayos catódicos. %as señales lentas no forman una traza. %as señales de frecuencias 'ajas producen un 'arrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tu'os de alta persistencia. ;am'ién ;am'ién e5ist&an cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios.
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(ólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos= pero puede utilizarse un osciloscopio con 'ase de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado )disparo *nico). :uando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de ' arrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.

Osciloscopio digital En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de pod er transferir las medidas a una computadora computadora personal  personal o pantalla %:1. En el osciloscopio digital la señal es previamente d igitalizada por un conversor analógico digital. 9l depender la fia'ilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta de'e ser cuidada al má5imo. %as caracter&sticas y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplica'les a los digitales. (in em'argo, en estos se tienen posi'ilidades adicionales, tales como el disparo anticipado !pre6triggering# para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un P:. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. E5isten asimismo equipos que com'inan etapas analógicas y digitales. %a principal caracter&stica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el anc"o de 'anda má5imo que puede medir el instrumento, viene e5presada generalmente en <(>s !millones de muestra por segundo#. %a mayor&a de los osciloscopios digitales en la a ctualidad están 'asados en control por 0P?9 !del inglés 0ield Programma'le ?ate 9rray#, el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiter&a interna, como memoria, 'uffers, entre otros. Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposi'les de o'tener con circuiter&a analógica, como los siguientes8 •


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:aptura de transitorios transitorios..

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:álculos avanzados, como la 00; 00; para  para calcular el espectro de la señal. tam'ién sirve para medir señales de tensión.

Osciloscopio de ós!oro "igital El osciloscopio de fósforo digital !1P-, 1igital P"osp"or -scilloscope# ofrece una nueva  propuesta a la arquitectura del osciloscopio ya que com'ina las mejores caracter&sticas de un osciloscopio analógico con las de un osciloscopio digital. 9l igual que el osciloscopio analógico, el primer paso es el amplificador vertical, y al igual que el osciloscopio digital, la segunda etapa es un conversor 91:. Pero luego de la conversión de an alógico a digital, el osciloscopio de fósforo digital es un poco diferente al digital. Este tiene funciones especiales diseñadas para recrear el grado de intensidad de un tu'o de rayos catódicos. En vez de utilizar fósforo qu&mico, al igual que un osciloscopio analógico, el 1P- tiene fósforo digital que es una 'ase de datos actualizada constantemente. Esta 'ase de datos tiene una celda separada de información para cada uno de los pi5eles que tiene la pantalla. :ada vez que una forma de onda es capturada !en otras pala'ras, cada vez que el osciloscopio es disparado# esta es almacenada en las celdas de la 'ase de datos. 9 cada celda que almacena la información de la forma de onda luego se le inserta la información de la intensidad. Por *ltimo toda la información es mostrada en la pantalla %:1 o almacenada por el osciloscopio. 1E0@A@:@-A, U(- $ ;@P-( 1E -(:@%-(:-P@-( Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje  !"orizontal# representa tiempos y el eje $ !vertical# representa tensiones. %a imagen as& o'tenida se denomina oscilograma. (uelen incluir otra entrada, llamada )eje B) o ):ilindro de Ce"nelt) que controla la luminosidad del "az, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. %os osciloscopios, clasificados seg*n su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teor&a.

Utilización En un osciloscopio e5isten, 'ásicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la  pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para o'servar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje  !"orizontal# y aprecia fracciones de tiempo !segundos, milisegundos, microsegundos, etc., seg*n la resolución del aparato#. El segundo regula el eje $ !vertical# controlando la tensión de entrada !en 3oltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato#. Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla,  permitiendo sa'er cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer  el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. !en realidad se mide el  periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia#.

Osciloscopio analógico %a tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tu'o de rayos catódicos !utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajusta'le# mientras que a las placas de desviación "orizontal se aplica una tensión en diente de sierra !denominada as& porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma 'rusca#. Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su

frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina 'ase de tiempos.

Limitaciones del osciloscopio analógico El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento8 D %as señales de'en ser periódicas. Para ver una traza esta'le, la señal de'e ser periódica ya que es la periodicidad de dic"a señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar  este pro'lema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el  'arrido "orizontal !trigger level# o se utilizan osciloscopios con 'ase de tiempo disparada. D %as señales muy rápidas reducen el 'rillo. :uando se o'serva parte del per&odo de la señal, el 'rillo se reduce de'ido a la 'aja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post6acelerador en el tu'o de rayos catódicos. D %as señales lentas no forman una traza. %as señales de frecuencias 'ajas producen un  'arrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tu'os de alta persistencia. ;am'ién e5ist&an cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios.
funcionamiento denominado )disparo *nico). :uando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de 'arrer una vez que la señal ya fue impresa en la  pantalla.

Osciloscopio digital En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por  los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla %:1. En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. 9l depender la fia'ilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta de'e ser cuidada al má5imo. %as caracter&sticas y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplica'les a los digitales. (in em'argo, en estos se tienen posi'ilidades adicionales, tales como el disparo anticipado !pre6triggering# para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un P:. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. E5isten asimismo equipos que com'inan etapas analógicas y digitales. %a principal caracter&stica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el anc"o de 'anda má5imo que puede medir el instrumento, viene e5presada generalmente en <(>s !millones de muestra por segundo#. %a mayor&a de los osciloscopios digitales en la actualidad están 'asados en control por  0P?9 !del inglés 0ield Programma'le ?ate 9rray#, el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiteria interna, como memoria, 'uffers, entre otros. Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposi'les de o'tener con circuiter&a analógica, como los siguientes8  
Osciloscopio historia El primer método de la historia para crear una imagen de una forma de onda era a través de un minucioso y laborioso proceso de medición de la tensión o corriente de un rotor giratorio en puntos específicos alrededor del eje del rotor, y teniendo en cuenta que las mediciones efectuadas con un galvanómetro. El segundo método fue Automtico de papel tirado por oscilógrafo utili!ado por  primera ve! un galvanómetro para mover una pluma a través de un rollo de papel o de tambor, la captura de patrones de onda en un rollo contin"o movimiento. #ebido a la relativamente alta frecuencia de las ondas de velocidad en comparación con el tiempo de reacción lenta de los componentes mecnicos, la imagen de forma de onda no se ha tomado directamente, sino que construyó a lo largo de un período de tiempo mediante la combinación de peque$os tro!os de muchas diferentes formas de onda, para crear un forma promedio. El dispositivo conocido como el %ospitalario Ondograph se basa en este método de medición de la forma de onda. &e carga automticamente un condensador de cada onda '((, y se descarga la energía almacenada a través de un galvanómetro de grabación, con cada carga sucesiva de los condensadores estn adoptando desde un punto un poco ms a lo largo de la onda.la forma de onda mediciones) *ales eran todavía como promedio durante muchos cientos de ciclos de onda, pero eran ms precisos que los dibujados a mano oscilogramas+ El tercer método se hi!o con el desarrollo de la bobina móvil oscilógrafo por  illiam #uddell que en los tiempos modernos también se conoce como un espejo del galvanómetro . Esto redujo el dispositivo de medición a un peque$o espejo que podía moverse a gran velocidad para que coincida con la forma de onda. -omo ejemplo

/ara reali!ar una medición de forma de onda, una diapositiva fotogrfica se cayó el pasado una ventana en la que el ha! de lu! emerge, o un rollo continuo de película de cine se despla!a a través de la abertura para registrar la forma de onda en el tiempo. En la década de '01(, una peque$a inclinación del espejo unido a una membrana en la punta de un cuerno proporcionan buena respuesta hasta unos pocos 2%!, tal ve! incluso a '( 2%!. A base de tiempo, falta de sincroni!ación, fue proporcionado por un polígono de espejo giratorio, y un ha! colimado de lu! de una lmpara de arco de la forma de onda proyectado sobre la pared o la pantalla de un laboratorio. 3ncluso antes, de audio aplicado a un diafragma en la alimentación de gas a una llama hi!o la altura de la llama variar, y un polígono espejo giratorio dio un primer  indicio de formas de onda. Invención CRT

*ubos de rayos catódicos 4-5*+ se desarrollaron en el siglo '0. En ese momento, los tubos estaban destinados principalmente para demostrar y e6plorar la física de los electrones 4entonces conocido como los rayos catódicos+. 7arl 8eriando 9raun inventó el osciloscopio -5* como curiosidad la física en ':0;, mediante la aplicación de una se$al oscilante de deflector de placas con carga eléctrica en un fósforo recubierto -5*).
Osciloscopios se convirtió en una herramienta mucho ms "til en '0=>, cuando %o?ard @ollum y ac2 Burdoc2 inventó el osciloscopio de barrido disparado, *e2troni6 modelo C''. %o?ard @ollum había visto primero como Dtipos de acceso en Alemania. Antes de barrido disparado entró en uso, la desviación hori!ontal de la viga osciloscopio estaba controlado por una onda diente de sierra generador de duración libre. &i el período del barrido hori!ontal no ha coincidido con el período de la onda que se observa, cada posteriores tra!a comen!aría en un lugar  diferente en la forma de onda que lleva a una pantalla me!clada o una imagen en movimiento en la pantalla. El barrido puede ser sincroni!ado con el período de la se$al, pero luego la velocidad de barrido fue sin calibrar. Tektronix

@ollum y Burdoc2 fundó *e2troni6 , el primer fabricante de osciloscopios calibrado 4que incluía una retícula en la pantalla y producida parcelas con escalas calibradas en el eje de la pantalla+.
presencia de m"ltiples ca$ones de electrones en el tubo. En '0>, *e2troni6 presentó el @ista directa biestable de almacenamiento del tubo 4#@9&*+ , lo que permitió la observación de formas de onda de pulso "nico en ve! de 4como antes+ la repetición de formas de onda "nica. Fso de canales micro placas , una variedad de secundaria emisión de electrones multiplicador dentro de la -5* y detrs de la placa frontal, los osciloscopios analógicos avan!ados, la mayoría 4por ejemplo, el *e2 ;'(= mainframe+ podría mostrar un rastro visible 4o permitir la fotografía+ de un evento de un solo tiro, incluso cuando funciona a velocidades de barrido muy rpido. Este Dmbito de aplicación fue a ' G%!. Osciloscopios digitales

la mayoría de los osciloscopios nuevas 4aparte de la educación y los nichos de mercado muy pocos+ son digitales. Osciloscopios digitales se basan en el uso efica! de la memoria instalada y las funciones de activación la memoria no es suficiente y el usuario se pierda los eventos que desea e6aminar y, si el mbito de aplicación tiene una gran capacidad de memoria, pero no dispara como se desea,

EL OSC#LOSCO$#O %&'& $ARTES "E U( OSC#LOSCO$#O& %as partes principales de las que está formado todo osciloscopio son8 el tu'o de rayos catódicos, un amplificador para la señal vertical y otro para la "orizontal, una fuente de alimentación, una 'ase de tiempos y un sistema de sincronismo.

%&)& TU*O "E RA+OS CAT,"#COS& El tubo de rayos catódicos (T.R.C.) es lo que com*nmente denominamos pantalla, aunque no solo está compuesto de ésta sino que en el interior tiene más partes. El fundamento de estos tu'os es igual al que vimos al "a'lar de la televisión. (u principal función es que  permite visualizar la señal que se está estudiando, utilizando para ello sustancias fluorescentes que proporcionan una luz normalmente verde.

En la pantalla aparecen un conjunto de l&neas reticuladas que sirven como referencia para realizar las medidas. 1ic"as l&neas están colocadas so're la parte interna del cristal, estando as& la traza di'ujada por el "az de electrones y la cuadr&cula en el mismo plano, lo cual evita muc"os errores de apreciación. (eg*n el modelo de osciloscopio la cuadr&cula que se utiliza  puede ser de un tamaño o de otro. 9lgunos de los más comunes son de F 5 +G, +G 5 +G, 4 5 +G, etc. 9demás de las divisiones principales representadas por la cuadr&cula, normalmente suele "a'er otras su'divisiones que son utilizadas para realizar med idas más precisas.

%&%& *ASE "E T#E-$OS& -tra de las partes del osciloscopio es la base de tiempos . %a función de este circuito es conseguir que la tensión aplicada aparezca en la pantalla como función del tiempo. El sistema de coordenadas está formado por el eje vertical y el "orizontal, siendo en este *ltimo donde se suelen representar los tiempos. El circuito de 'ase de tiempos de'e conseguir que el punto luminoso se desplace periódicamente y con una velocidad constante

en el eje "orizontal so're la pantalla de izquierda a derec"a, volviendo luego rápidamente a la posición original y repitiendo todo el proceso. Para conseguir este proceso el circuito de  'ase de tiempos de'e proporcionar a las placas "orizontales una tensión varia'le cuya forma de'e ser la de diente de sierra.

%a forma de estas ondas ya la conocemos, aumenta la tensión "asta un punto má5imo, a  partir del cual desciende rápidamente en lo que se denomina tiempo de retorno, ya que retorna al punto original !G de tensión#. El tiempo que se tarda en alcanzar el punto má5imo de tensión es e5actamente el mismo que se va a tardar en recorrer toda la pantalla de izquierda a derec"a en el eje "orizontal. El tiempo de retorno es lo que se tarda en volver al  punto origen de la pantalla, es decir, a la izquierda de la misma. El tiempo en recorrer la  pantalla de izquierda a derec"a siempre va a ser mayor que el tiempo de retorno= de "ec"o, cuanto menor sea el tiempo de retorno mejor será la reproducción de la señal en la pantalla. (eg*n sea la frecuencia de la tensión de diente de sierra, el punto luminoso se desplazará con mayor o menor rapidez por la pantalla. Por lo tanto, nos interesa que el circuito de 'ase de tiempos proporcione una frecuencia varia'le, para que el rango de frecuencias que se  puedan analizar sea muy grande y a'arque desde las frecuencias muy cortas "asta las muy elevadas.

%&.& A-$L##CA"OR HOR#/O(TAL El amplificador horizontal  tiene como cometido amplificar las señales que entren por la entrada "orizontal ! X #. Aormalmente se emplea para amplificar las señales que son enviadas desde el circuito de 'ase de tiempos. 9 dic"as señales se les proporciona una amplitud suficiente para que se pueda producir el desv&o del "az de electrones a lo anc"o de toda la pantalla. 9lgunas veces no es necesario conectar las señales de la 'ase de tiempos ya que estas tienen la amplitud necesaria. Por lo tanto, como ya "emos dic"o, no solo se va a amplificar la señal de la 'ase de tiempos sino que podemos amplificar cualquier señal y luego componerla con la señal procedente del sistema vertical para o'tener la gráfica final que va a aparecer en la pantalla.

%&0& A-$L##CA"OR 1ERT#CAL El amplificador vertical  es, como su nom're indica, el encargado de amplificar la señal que entre por la entrada vertical !Y #. Para que el osciloscopio sea 'ueno de'e ser capaz de analizar señales cuyos valores estén comprendidos en un rango lo más grande posi'le.  Aormalmente, los amplificadores verticales constan de tres partes8 9mplificador, atenuador y seguidor catódico. El amplificador es el encargado de aumentar el valor de la señal. Está formado por un preamplificador que suele ser un transistor y es el encargado de amplificar la tensión. 1espués, tenemos unos filtros que son los en cargados de que el anc"o de 'anda de paso sea lo mayor posi'le, y pueden aumentar tanto la 'anda de 'ajas como de altas frecuencias. Por *ltimo, se pasa por el amplificador final que puede estar formado por uno o dos transistores.

Hay veces que la señal que llega es demasiado grande y necesitamos disminuirla, con este fin se utilizan los atenuadores, que son una parte de los amplificadores, aunque su función no es aumentar la señal sino todo lo contrario, disminuirla. Esta disminución de la señal es necesaria en algunos casos para que no se produzca distorsión, pudiendo disminuirse en +G, +GG, etc., veces el valor de la amplitud inicial. 1espués de producirse la disminución de la señal suele ser necesario el uso de un seguidor catódico, cuya función consiste en adaptar las impedancias de entrada del osciloscopio a la salida del emisor del transistor.

%&2& S#STE-A "E S#(CRO(#S-O& El sistema de sincronismo  es el encargado de que la imagen que vemos en el tu'o de rayos catódicos sea esta'le. Para poder conseguir esto se utiliza una señal de 'arrido que tiene

que ser igual o m*ltiplo de la frecuencia de la señal de entrada !vertical#. Para sincronizar la señal vertical con la 'ase de tiempos !o señal "orizontal# se puede utilizar la deno minada sincronización interna. :onsiste en inyectar en el circuito 'ase de tiempos la tensión que se o'tiene del ánodo o del cátodo del amplificador vertical !dependiendo de cuál sea la más adecuada#. 9s& se consigue que el principio de la oscilación de la 'ase de tiempos coincida con el inicio del ciclo de la señal de entrada. Este tipo de sincronización no siempre es el más adecuado. E5isten otros tipos de sincronización como la sincronización e5terna y la sincronización de red.

Por *ltimo, diremos que todo osciloscopio necesita una fuente de alimentación que va a ser la encargada de proporcionar las tensiones necesarias para alimentar las diferentes etapas que forman los circuitos de un osciloscopio.

Osciloscopio El osciloscopio es un instrumento de medición utilizado para medir señales eléctricas que cambian rápidamente con el tiempo. Es particularmente útil para la determinación de los voltajes instantáneos en aquellos procesos eléctricos, donde este cambia a velocidades superiores a las que la aguja del voltímetro no puede seguir, como en los osciladores. l osciloscopio se basa en el uso del tubo de ra!os catódicos. El tubo de ra!os catódicos "a #gura $ muestra un esquema simpli#cado de un tubo de ra!os catódicos. En uno de los e%tremos de un tubo de vidrio al que se &a practicado vacío,

se coloca un #lamento recubierto de un material emisor de electrones. Este #lamento se calienta &asta la incandescencia con el uso del voltaje marcado como ' en la #gura. (ebido al calentamiento, los electrones del material del #lamento pueden escapar de él mu! )ácilmente ! saltar al vacío atraídos por la polaridad positiva del cilindro cargado positivamente denominado cátodo de aceleración. El campo eléctrico concentrado en el centro del cilindro, atrae a los electrones, los concentra ! acelera para )ormar un &az que circula por el centro, la inercia de los electrones a alta velocidad &ace que salgan por el otro lado del cátodo de aceleración ! se

Figura 1

dirijan en linea recta &asta c&ocar con el otro e%tremo del tubo, el que &a sido ensanc&ado para )ormar una pantalla visora. Esta pantalla visora está recubierta interiormente por un material *uorescente capaz de emitir luz visible en el punto donde c&oca el &az de electrones, que se ve como un punto brillante desde el lado e%terior de la pantalla. "a pantalla está recubierta además en su interior, por un #nísima lámina conductora conectada con polaridad positiva que atrapa ! atrae al &az )ormado en el cátodo acelerador cuando sale de él ! a la vez sirve para cerrar el circuito eléctrico )ormado. En realidad lo que se &a logrado con todo esto es

&acer un arco eléctrico concentrado ! dirigido que sale del #lamento incandescente ! termina c&ocando con la pantalla por su lado interior.  +ubo de ra!os catódico del osciloscopio ara construir un osciloscopio, al tubo de ra!os catódicos descrito en el punto anterior &a! que agregarle algunos elementos. En la #gura - se muestra el esquema con los elementos necesarios. nmediatamente después del cátodo acelerador, están colocadas cuatro placas mutuamente perpendiculares, de manera que )orman un juego de dos placas colocadas verticalmente ! otras dos &orizontalmente. Estos pares de placas se llaman placas de de*e%ión &orizontal ! vertical respectivamente. /i estos pares de placas no se polarizan con electricidad el &az de electrones seguirá su

Figura 2

tra!ectoria rectilínea ! terminará c&ocando con el centro de la pantalla, punto donde se interceptan los ejes vertical ! &orizontal grabados en ella, tal ! como sucede en el tubo de ra!os catódicos simple, pero si alguno de los pares de placas se polariza con electricidad, atraerán el &az de electrones &acia la placa polarizada positivamente, desviándolo de su ruta rectilínea para c&ocar #nalmente en un punto de la pantalla di)erente del centro. /i las placas polarizadas son las verticales, el &az de electrones se desviará &orizontalmente ! el punto brillante quedará sobre el eje &orizontal en algún lugar )uera del centro, por el contrario, si las que se polarizan son las &orizontales, la desviación será en el sentido vertical ! el punto brillante quedará sobre el eje vertical por encima o por debajo del centro de acuerdo a la polarización. 0esulta

evidente que si se polarizan ambos  juegos de placas, el punto brillante será desviado a un lugar en la pantalla )uera de los ejes. 1uncionamiento del osciloscopio ara &acer )uncionar el osciloscopio tenemos que poner a trabajar las placas de de*e%ión vertical ! &orizontal, veamos2 lacas de de*e%ión vertical /i dividimos convenientemente como una escala los ejes vertical ! &orizontal de la pantalla, ! aplicamos un voltaje #jo que se quiere conocer al  juego de placas &orizontales, el &az de electrones se desviará en el sentido vertical &acia un lado u otro del cero, en concordancia con la polaridad, ! el punto luminoso marcará un valor de voltaje en la escala como se muestra en la #gura 34 tenemos construido un voltímetro.

/i a este voltímetro le introducimos un voltaje variable cu!o cambio se produce a baja velocidad, podremos ver el punto luminoso subir ! bajar verticalmente tal ! como lo &aría la aguja de un voltímetro de pantalla. ero si aplicamos un voltaje que cambia rápidamente, por ejemplo de manera sinusoidal, la mínima inercia del &az de electrones permite que este se mueva &acia arriba ! &acia abajo siguiendo el ritmo cambiante del voltaje de entrada ! lo que se podrá ver en la pantalla es una línea brillante vertical que va desde el má%imo valor alcanzado por el voltaje en el ciclo &asta el mínimo. "a escala vertical es una escala de voltaje.

Figura 3

lacas de de*e%ión &orizontal /upongamos que no &a! voltaje en las placas de de*e%ión vertical ! que apliquemos a&ora un voltaje cambiante generado por un circuito especializada del aparato cu!a )recuencia sea controlable a las placas verticales, la )orma del voltaje aplicado es del tipo de 5dientes de sierra5 es decir, el valor sube con respecto al tiempo linealmente, desde un mínimo negativo &asta un má%imo positivo ! luego cae casi instantáneamente al mínimo negativo otra vez como se muestra en la #gura 6. Este voltaje en las placas de de*e%ión &orizontal &ará al punto brillante moverse de manera continua comenzando desde un borde de la pantalla 7mínimo negativo8 &asta el otro 7má%imo positivo8 para luego aparecer de nuevo 7otra vez mínimo negativo8

Figura 4

en el borde de partida, &aciendo una suerte de barrido del eje &orizontal. "o que &emos construido es un reloj, !a que el punto luminoso se irá moviendo, ! la escala puede representar segundos, décimas de segundo, milésimas etc. de acuerdo a la velocidad de incremento del voltaje generado. /i la )recuencia del voltaje generado es baja, podremos ver el punto moverse de izquierda a derec&a en la pantalla, pero si la )recuencia es alta, lo que veremos es un línea brillante &orizontal a lo largo de este eje. 9mbas placas /i tenemos nuestro barrido &orizontal )uncionand o, ! aplicamos el voltaje variable a medir a las placas de de*e%ión vertical el e)ecto de ambas se combina ! el resultado será un dibujo en la pantalla de la )orma de la onda del voltaje que estamos determinan do como puede verse en la

#gura :4 nuestro osciloscopio estará completo. El eje &orizontal permitirá determinar el tiempo ! con ello la )recuencia de la onda de voltaje que se mide, ! el eje vertical el comportami ento del valor instantáneo de este voltaje.  +odos los osciloscopio s pueden ampli#car el valor del voltaje de entrada en caso de que este sea mu! pequeño para llevarlo al rango de )uncionamie nto de las placas de de*e%ión vertical.

Observe los dos botones, el de la izquierda permite cambiar los valores de voltaje por división del eje vertical 7ganancia del ampli#cado r8 ! el de la derec&a, la )recuencia del voltaje de barrido &orizontal, de esta )orma puede cambiarse el grá#co mostrado en pantalla para lograr la )orma deseada o para adaptarse a los valores ! )recuencias de la señal a medir.

"escripción El osciloscopio es un instrumento muy corriente en e l la'oratorio de 0&sica, de Electricidad y Electrónica. ;iene forma cónica con un cuello tu'ular en el que va montado el cañón de electrones. 1escri'iremos sus distintas partes8

El ca3ón electrónico %os electrones son emitidos por un cátodo de caldeo, que tiene forma de un cilindro cerrado por un e5tremo mediante una plaquita. Esta placa está recu'ierta por ó5idos de  'ario y estroncio que emiten un "az de electrones de alta densidad. El cátodo se calienta mediante un elemento calefactor en forma de "élice que está contenido en el cilindro. 9 continuación, y muy pró5imo al cátodo viene la rejilla de control que tiene un orificio más pequeño que la superficie emisora. Una segunda rejilla de control acelera los electrones que "an pasado a través de la primera rejilla. El siguiente elemento dentro del tu'o, es el denominado ánodo de enfoque. Iue tiene forma cil&ndrica con varios orificios. 0inalmente, tenemos el ánodo ac elerador.

El ánodo acelerador 9 está fijado a un potencial d e varios miles de voltios respecto al cátodo. El primer ánodo de enfoque 9+ funciona a un potencial V C   que es apro5imadamente la cuarta parte de 9, V C+   V   B. %a segunda rejilla 7 está conectada internamente a 9. 3ariando los potenciales V  B y V C   se puede cam'iar la energ&a del "az de electrones. %a rejilla de control 7+ es siempre negativa respecto al potencial del cátodo :. %a

densidad del "az de electrones y por tanto, la intensidad de la imagen so're la pantalla  puede variarse cam'iando esta diferencia de potencial, que reci'e el nom're de tensión de  polarización. Aormalmente, la rejilla de control 7+ funciona a un potencial de G voltios negativos respecto del cátodo. El tu'o de rayos catódicos tiene dos pares de placas deflectoras que desv&an el "az en dos direcciones mutuamente perpendiculares. %as placas no son completamente paralelas sino que se ensanc"an para lograr grandes ángulos de desviación evitando que el "az de electrones c"oque contra los 'ordes de las placas. %a diferencia de potencial entre las  placas deflectoras suele ser de G a /2 voltios.

La pantalla %a pantalla del tu'o de rayos catódicos está recu'ierta internamente con una sustancia fosforosa que destella visi'lemente cuando incide so're ella u n "az de electrones. (e denomina luminiscencia a una propiedad radiativa de los sólidos. %a sustancia 'rilla cuando se ilumina con luz de longitud de onda apropiada o se e5cita por alg*n otro medio como el c"oque con un "az de electrones.

:uando se lleva un electrón de la 'anda de valencia a la 'anda de conducción, deja un "ueco en la 'anda de valencia. En una red perfectamente pura y regular, el electrón regresa a la 'anda de valencia. (i la red tiene impurezas que introduzcan niveles de energ&a en la región pro"i'ida, un electrón que ocupe un nivel de impureza 'ajo, puede llenar el "ueco en la 'anda de valencia,

mientras que el electrón en la 'anda de conducción puede caer a alguno de los niveles de impureza cercanos a dic"a 'anda. :uando el electrón pasa de un nivel de impureza cercano a la  'anda de conducción a un nivel de impureza de 'aja energ&a, emite radiación que se denomina luminiscencia. El electrón situado en la 'anda de conducción puede caer en una trampa, desde la cual está pro"i'ida una transición al nivel fundamental de impureza. 9l ca'o de cierto tiempo, el electrón  puede regresar a la 'anda de conducción, después de lo cual  pasa de a un nivel de impureza cercano a la 'anda de conducción y a continuación, al nivel fundamental de impureza. 1e'ido al tiempo empleado en este proceso, que puede ser de varios segundos, el proceso se llama fosforescencia. %a sustancias que se comportan de esta manera como el sulfuro de cinc se usan en las pantallas de los tu'os de rayos catódicos, televisión, etc. :uando el "az de electrones c"oca contra el material de la  pantalla, otros electrones son e5pulsados del fósforo. Estos electrones li'res, se denominan electrones secundarios y son recogidos por un recu'rimiento de grafito en polvo que se aplica a la superficie interna del tu'o. El grafito es conductor de la electricidad y lleva los electrones al terminal positivo de la fuente de alimentación.

4ndamentos !5sicos El movimiento del electrón se realiza en tres etapas8 •

En el cañón acelerador 

•

Entre las placas deflectoras

•

:uando se dirige "acia la pantalla

-o6imiento en el ca3ón acelerador

%a velocidad de los electrones cuando llegan a las placas deflectoras después de "a'er sido acelerados por el cañón de electrones es.

-o6imiento entre las placas del condensador Entre las placas deflectoras, el electrón e5perimenta una fuerza constante F=qE . (iendo E  el campo eléctrico en el espacio comprendido entre las dos placas. Utilizamoslas ecuaciones del movimiento curvil&neo 'ajo aceleración constante

(i L es la longitud del condensador, la desviación vertical y del "az de electrones a la salida de las placas será

-o6imiento !4era de las placas 1espués de que el "az de electrones a'andone la región deflectora, sigue un movimiento rectil&neo uniforme, una l&nea recta tangente a la trayectoria en el punto xJ L en el que dic"o "az a'andonó la mencionada región. %a desviación total del "az en la pantalla situada a una distancia D del condensador es

El ángulo de desviación aumenta con la longitud L de las  placas, con la diferencia de potencial V d  ! o el campo E # entre las mismas. 9umenta tam'ién, si se disminuye el potencial acelerador V , o la velocidad vG de los electrones,  permitiéndoles estar más tiempo dentro del campo deflector.

U(#"A" %7 OSC#LOSCO$#OS&

%&) El osciloscopio7 "e!inición& $artes !4ndamentales& "iagrama de 8lo94es& Aplicaciones&

El osciloscopio Fn osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación grfica de se$ales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de se$al, frecuentemente junto a un anali!ador de espectro. /resenta los valores de las se$ales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje J 4hori!ontal+ representa tiempos y el eje I 4vertical+ representa tensiones.
$artes !4ndamentales
Aplicaciones del Osciloscopio

Ia sea como instrumento de propósito general, como aquí lo hemos descrito, o como instrumento de propósito específico, el osciloscopio encuentra una gran variedad de aplicaciones que van desde la medicina hasta el terreno de la industria, pasando por supuesto por una amplia gama de usos científicos que cubren desde la física hasta la biología. Enseguida presentamos una breve lista de usos típicos del osciloscopio. Medicina ElectrocardiógrafoK electroencefalógrafoK medición de presión arterial y venosaK medición de ritmo respiratorioK electro miógrafo 4actividad eléctrica del

tejido nervioso+. Radiocomunicaciones Anali!ador de espectrosK medidores de modulaciónK medidores de frecuenciaK pruebas de líneas de transmisión. Instrumentación Electrónica medición de amplitud, frecuencia, fase y distorsión de se$ales eléctricas. *ra!ador de curvas. 4caracteri!ación de dispositivos+. Navegación: &istemas de radarK sistemas de sonarK se$ali!adoresK sistemas de orientaciónK sistemas de simulación. Física: #uración de eventos cortos 4pulsos de nanosegundos a milisegundos+K caracteri!ación de materialesK monitoreo de eventos nuclearesK e6perimentos de espectroscopia. Industria: &istemas de medición y pruebaK monitoreo y pruebas en control de calidad. Servicios 5eparación de de equipo electrónicoK afinación electrónica automotri! .

%&% Osciloscopio analógico de alta !rec4encia& Sección 6ertical7 diagrama de 8lo94es: descripción: modos de operación 6ertical: m;todos de medición: errores < limitaciones&

Sección 6ertical -uando se conecta la sonda a un circuito, la se$al atraviesa esta "ltima y se dirige a la sección vertical. #ependiendo de donde situemos el mando del amplificador  vertical atenuaremos la se$al ó la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente se$al para atacar las placas de defle6ión verticales, que estn en posición hori!ontal y que son las encargadas de desviar el ha! de electrones, que surge del ctodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. %acia arriba si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia 4GH#+ ó hacia abajo si es negativa.

limitaciones Liitaciones del osciloscopio analógico

El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su

funcionamiento •


•


•


•

&ólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivosK pero puede utili!arse un oscloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado Ddisparo "nicoD. -uando viene un transitorio el osciloscopio mostrar este y sólo este, dejando de barrer una ve! que la se$al ya fue impresa en la pantalla.

%&. Osciloscopio analógico de alta !rec4encia Sección horizontal7 8ase de tiempo principal < retardada: diagrama de 8lo94es: decripción: modos de operación: t;cnicas de medición con am8as 8ases: errores < limitaciones&

Seccion Horizontal En la sección hori!ontal una se$al de reloj determina cuando el conversor AL# toma una muestra.
%&0 Ampli!icador de comp4ertas: modos de operación& $4ntas de

pr4e8as7 pasi6as < acti6as& Compensación& #nterpretación de las especi!icaciones del osciloscopio& Osciloscopio digital de m4estreo& Almacenamiento& -emorias& -atem=ticas de las !ormas de onda& Aplicaciones&

$4ntas de $r4e6as Fna punta de prueba 4o simplemente una punta+ es un dispositivo  que permite reali!ar una cone6ión física entre una fuente de se$al o punto de prueba 4 #F*+ y un instrumento de medición electrónico, como por ejemplo un osciloscopio. E6iste una gran variedad de puntas de prueba, desde dispositivos sencillos y resistentes hasta otros ms sofisticados, caros y frgiles. !"ntas pasivas


/untas de prueba de osciloscopio activas contienen o dependen de componentes eléctricos activos, como transistores, para su operación. En la mayoría de los casos, el elemento activo es un transistor de efecto campo 48E*+ en la forma de un peque$o amplificador, construido a partir de un 8E*, montado directamente dentro de la e6tremidad de la punta de prueba. #e esta manera se obtienen capacitancias parsitas e6cepcionalmente bajas 4típicamente entre unos pocos picofaradios hasta menos de un faradio+, sin comprometer el valor de la alta resistencia en corriente directa 4#-+. Es com"n ver capacitancias de ' p8 o menos con una resistencia de ' megohm .

Osciloscopio digital de m4estreo El método estndar de muestreo en los osciloscopios digitales es el muestreo en tiempo real el osciloscopio re"ne los suficientes puntos como para reconstruir  la se$al. /ara se$ales no repetitivas o la parte transitoria de una se$al es el "nico método valido de muestreo. *odos nuestros osciloscopios son calibrables seg"n la normativa 3&O. Esto le permite tener plena confian!a en nuestros equipos.

1#"EOS OSC#LOSCO$#O7

El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar fenómenos transitorios as& como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los d istintos puntos de los circuitos están 'ien definidas, y mediante su análisis podemos diagnosticar con facilidad cuáles son los pro'lemas del funcionamiento. %os osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que e5isten y los utilizan desde técnicos de reparación de televisores "asta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran n*mero de fenómenos, provisto del transductor adecuado !un elemento que convierte una magnitud f&sica en señal eléctrica# será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vi'raciones en un coc"e, etc. Es importante que el osciloscopio utilizado permita la visualización de señales de por lo menos /,2 ciclos por segundo, lo que permite la verificación de etapas de video, 'arrido vertical y "orizontal y "asta de fuentes de alimentación. (i 'ien el más com*n es el osciloscopio de trazo simple, es muc"o mejor uno de trazo do'le en el que más de un fenómeno o forma de onda pueden visualizarse simultáneamente. El funcionamiento del osciloscopio está 'asado en la posi'ilidad de desviar un "az de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos. En la mayor&a de osciloscopios, la desviación electrónica, llamada defle5ión, se consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la defle5ión electrostática. Una minor&a de aparatos de osciloscop&a especializados en la visualización de curvas de respuesta, emplean el sistema de defle5ión electromagnética, igual al usado en televisión. Este *ltimo tipo de osciloscopio carece de control del tiempo de e5ploración. El proceso de defle5ión del "az electrónico se lleva a ca'o en el vac&o creado en el interior del llamado tu'o de rayos catódicos !;7:#. En la pantalla de éste es donde se visualiza la información aplicada. El tu'o de rayos catódicos de defle5ión electroestática está dotado con dos pares de placas de defle5ión "orizontal y vertical respectivamente, que de'idamente controladas "acen  posi'le la representación so're la pantalla de los fenómenos que se desean analizar. Esta representación se puede considerar inscrita so're unas coordenadas cartesianas en las que los ejes "orizontal y vertical representan tiempo y tensión respectivamente. %a escala de cada uno de los ejes cartesianos gra'ados en la pantalla, puede ser cam'iada de modo independiente uno de otro, a fin de dotar a la señal de la representación más adecuada para su medida y análisis. %as dimensiones de la pantalla del ;7: están a ctualmente normalizadas en la mayor&a de instrumentos, a +G cm en el eje "orizontal !# por F cm en el eje vertical !$#. (o're la  pantalla se encuentran gra'adas divisiones de + cm cuadrado, 'ien directamente so're el ;7: o so're una pieza superpuesta a él, en la que se encuentra impresa una ret&cula de FG cm cuadrados. En esta ret&cula es donde se realiza la representación de la señal aplicada al osciloscopio. El osciloscopio, como aparato muy empleado que es, se encuentra representado en el mercado de instrumentos 'ajo muc"as formas distintas, no sólo en cuanto al aspecto  puramente f&sico sino en cuanto a sus caracter&sticas internas y por tanto a sus prestaciones y posi'ilidades de aplicación de las mismas.

 Ao o'stante, a pesar de las posi'les diferencias e5istentes, todos los osciloscopios presentan unos principios de funcionamiento comunes. %os de uso más generalizado son los que  podr&amos definir como )osciloscopios 'ásicos). :on el osciloscopio se pueden visualizar formas de ondas de señales alternantes, midiendo su voltaje pico a pico, medio y rms. En el anterior di'ujo se ve el esquema de 'loques de un osciloscopio de tipo 'ásico. (eg*n se o'serva en este di'ujo, los circuitos fundamentales son los siguientes8 •

9tenuador de entrada vertical

•

9mplificador de vertical

•

Etapa de defle5ión vertical

•

9mplificador de la muestra de disparo !trigger#

•

(elector del modo de disparo !interior o e5terior#

•

9mplificador del impulso de disparo

•

Kase de tiempos

•

9mplificador del impulso de 'orrado

•

Etapa de defle5ión "orizontal

•

;u'o de rayos catódicos

•

:ircuito de alimentación.

Una corriente alterna es aquella que cam'ia constantemente de valor e invierte su dirección a intervalos regulares. En el caso de un alternador, esos cam'ios son resultado de la rotación de la armadura o inducido, ya que cada vuelta del alam're del em'o'inado corta las l&neas de fuerza del campo magnético en una dirección y luego en la dirección opuesta, ocasionando as& que los electrones se muevan alternativamente en una dirección y luego en la dirección contraria. 1e acuerdo con esto, una alternación es el cam'io de intensidad que sufre una corriente alterna mientras se mueve en una dirección, creciendo su intensidad de cero a su valor má5imo y volviendo nuevamente a cero. 1os alternaciones, una en una dirección y la otra en la dirección contraria o negativa, forman un ciclo. En un alternador de dos polos, cuando la armadura "aya efectuado una revolución completa "a'rá recorrido 4G L eléctricos y "a'rá ocurrido un ciclo. El n*mero de ciclos que ocurren durante un segundo constituye la

frecuencia de la corriente alterna, la cual se sim'oliza con la letra f . -tro parámetro importante de la corriente alterna es el periodo, que se sim'oliza con la letra ;, el periodo y la frecuencia son rec&procos el uno del otro, cumpliéndose la siguiente ecuación8

%a frecuencia se mide usualmente en ciclos por segundo o Hertzios !Hz#. En la siguiente figura nos podemos "acer una idea más clara del periodo y la frecuencia de una onda8

Tipos de osciloscopios %os equipos electrónicos se dividen en dos tipos8 Analógicos y Digitales. %os primeros tra'ajan con varia'les continuas mientras que los segundos lo "acen con varia'les discretas. %os primeros tra'ajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desv&a un "az de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico6digital !9>1# para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. 9m'os tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. %os an alógicos son preferi'les cuando es  prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. %os osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos !picos de tensión que se producen aleatoriamente#.

Osciloscopios analógicos :uando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta *ltima y se dirige a la sección vertical. 1ependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la señal ó la amplificaremos. En la salida de este 'loque ya se dispone de la suficiente señal para atacar las placas de defle5ión verticales y que son las encargadas de desviar el "az de electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arri'a si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia !?A1# ó "acia a'ajo si es negativa. %a señal tam'ién atraviesa la sección de disparo para de esta forma iniciar el 'arrido "orizontal !este es el encargado de mover el "az de electrones desde la parte izquierda de la  pantalla a la parte derec"a en un determinado tiempo#. El trazado !recorrido de izquierda a derec"a# se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de defle5ión "orizontal, y puede ser regula'le en tiempo actuando so're el mando ;@
l&mites. %a 'ase de tiempos. Utilizar el mando ;@
Osciloscopios digitales %os osciloscopios digitales poseen además de las secciones e5p licadas anteriormente un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal.

:uando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la sección vertical ajusta la amplitud de la señal de la misma forma que lo "acia el osciloscopio analógico. El conversor analógico6digital del sistema de adquisición de datos "ace un muestreo la señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señal de voltaje continua en una serie de valores digitales llamados muestras. En la sección "orizontal una señal de reloj determina cuando el conversor 9>1 toma una muestra. %a velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo. %os valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de señal. El n*mero de los puntos de señal utilizados para reconstruir la señal en pantalla se denomina registro. %a sección de disparo determina el comienzo y el final de los puntos de señal en el registro. %a sección de visualización reci'e estos puntos del registro, una vez almacenados en la memoria, para presentar en pantalla la señal. 1ependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales so're los puntos muestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para o'servar  procesos que tengan lugar antes del disparo. 0undamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analógico,  para poder  tomar las medidas se necesita ajustar el mando 9
Terminolog5a E5iste un término general para descri'ir un patrón que se repite en el tiempo8 onda. E5isten ondas de sonido, ondas oceánicas, ondas cere'rales y por supuesto, ondas de tensión. Un osciloscopio mide estas *ltimas. Un ciclo es la m&nima parte de la onda que se repite en el tiempo. Una !orma de onda es la representación gráfica de una onda. Una forma de onda de tensión siempre se presentará con el tiempo en el eje "orizontal !# y la amplitud en el eje vertical !$#. %a forma de onda nos proporciona una valiosa información so're la señal. En cualquier momento podemos visualizar la altura que alcanza y, por lo tanto, sa'er si el voltaje "a cam'iado en el tiempo !si o'servamos, por ejemplo, una l&nea "orizontal podremos concluir 

que en ese intervalo de tiempo la señal es constante#. :on la pendiente de las l&neas diagonales, tanto en flanco de su'ida como en flanco de 'ajada, podremos conocer la velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden o'servarse tam'ién cam'ios repentinos de la señal !ángulos muy agudos# generalmente de'idos a procesos transitorios. Tipos de ondas (e pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes8 •

-ndas senoidales

•

-ndas cuadradas y rectangulares

•

-ndas triangulares y en diente de sierra.

•

Pulsos y flancos ó escalones.

Ondas senoidales (on las ondas fundamentales y eso por varias razones8 Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes !por ejemplo con com'inaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda#, la señal que se o'tiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test  producidas por los circuitos osciladores de un generador de señal son tam'ién senoidales, la mayor&a de las fuentes de potencia en 9: !corriente alterna# producen señales senoidales. %a señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo. Ondas cuadradas y rectanulares %as ondas cuadradas son 'ásicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. (on utilizadas usualmente para pro'ar amplificadores !esto es de'ido a que este tipo de señales contienen en si mismas todas las frecuencias#. %a televisión, la radio y los ordenadores utilizan muc"o este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. %as ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y 'ajo. (on particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas trianulares y en diente de sierra (e producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser,  por ejemplo, el 'arrido "orizontal de un osciloscopio analógico ó el 'arrido tanto "orizontal como vertical de una televisión. %as transiciones en tre el nivel m&nimo y má5imo de la señal cam'ian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas. %a onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de muc"a más pendiente que la rampa ascendente.

 !ulsos y flancos ó escalones (eñales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias. Un flanco ó escalón indica un cam'io repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso indicar&a, en este mismo ejemplo, que se "a conectado el interruptor y en un determinado tiempo se "a desconectado. ?eneralmente el pulso representa un 'it de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó tam'ién un pequeño defecto en un circuito !por ejemplo un falso contacto momentáneo#. Es com*n encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos  y de comunicaciones.

"olta#e 3oltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Aormalmente uno de esos puntos suele ser masa !?A1, Gv#, pero no siempre, por ejemplo se puede medir  el voltaje pico a pico de una señal !3pp# como la diferencia entre el valor má5imo y m&nimo de esta. %a pala'ra amplitud  significa generalmente la diferencia entre el valor má5imo de una señal y masa. En la serie de valores que e5perimenta una corriente alterna o una fuerza electromotriz senoidal, en el transcurso de un ciclo, el más alto posi'le es cuando el inductor corta el mayor n*mero posi'le de l&neas de fuerza. Este valor se denomina )3alor má5imo) y es positivo a MG L y negativo a NG L eléctricos. (e llama valor instantáneo al valor de la corriente o del voltaje en un momento cualquiera. El valor má5imo es un valor instantáneo, lo mismo que el valor de cero y cualquier otro comprendido entre estos dos.

1esde el punto de vista práctico, es de gran importancia el )valor efectivoO o rms, que es el valor que registran los instrumentos de medición para corriente alterna. El valor rms es el que produce el mismo efecto térmico !de calor # que el de una corriente directa. 9s&, por ejemplo, si una corriente directa de 2 amperios calienta el agua de una vasija a una temperatura de MG L :, una corriente alterna que produzca la misma elevación de temperatura tendrá un valor efectivo o rms de 2 amperios. El valor medio de una onda alterna senoidal pura es cero, dado que la semionda positiva es igual y de signo contrario a la semionda negativa. 1e a"& que cuando se "a'la de valor medio siempre se refiera al valor medio de una semionda. El valor medio de una senoide simétrica se define como la media alge!raica de los valores instant"neos durante un  semiperiodo. ;am'ién podemos decir que el valor medio es una ordenada tal que el área del rectángulo a que da lugar es igual al área del semiperiodo. (e representa añadiendo el su'&ndice med  a la letra may*scula de la magnitud de la cual se trate, Emed , #med , $med , etcétera. ;iene por e5presión matemática8

7elaciones entre los valores pico a pico, má5imo y efectivo El valor má5imo es la mitad del valor pico a pico, y el valor rms se o'tiene dividiendo el valor pico a pico por , por ejemplo si o'tenemos en una medición un valor de voltaje pico a  pico de +F voltios y deseamos o'tener el valor má5imo y el valor rms, procederemos como

sigue8 %uego el voltaje má5imo en nuestro ejemplo es de M voltios, el voltaje rms es de 4,4/ voltios y el voltaje medio es de 2,NG voltios. $ase %a fase se puede e5plicar muc"o mejor si consideramos la forma de onda senoidal. %a onda senoidal se puede e5traer de la circulación de un punto so're un circulo de 4G L. Un ciclo de la señal senoidal a'arca los 4G L.

:uando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que am'as no estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de am'as señales. En este caso se dice que am'as señales están desfasadas,  pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres8 (iendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.

$ar=metros 94e in!l4div !llegando "asta  m3>div#. "elocidad  Para osciloscopios analógicos esta especificación indica la veloc idad má5ima del 'arrido "orizontal, lo que nos permitirá o'servar sucesos más rápidos. (uele ser del orden de nanosegundos por división "orizontal.  actitud en la anancia @ndica la precisión con la cual el sistema vertical del osciloscopio amplifica ó aten*a la señal. (e proporciona normalmente en porcentaje má5imo de error.  actitud de la base de tiempos @ndica la precisión en la 'ase de tiempos del sistema "orizontal del osciloscopio para

visualizar el tiempo. ;am'ién se suele dar en porcentaje de error má5imo.  Resolución vertical  (e mide en 'its y es un parámetro que nos da la resolución del conversor 9>1 del osciloscopio digital. Aos indica con que prec isión se convierten las señales de entrada en valores digitales almacenados en la memoria. ;écnicas de cálculo pueden aumentar la resolución efectiva del osciloscopio.

4ncionamiento del Osciloscopio %os siguientes son los pasos para el correcto manejo del osciloscopio8  !oner a tierra Una 'uena cone5ión a tierra es muy importante para realizar medidas con un osciloscopio. Por seguridad es o'ligatorio colocar a tierra el osciloscopio. ( i se produce un contacto entre un alto voltaje y la carcasa de un osciloscopio no puesto a tierra, cualquier parte de la carcasa, incluidos los mandos, puede producirle un peligroso s"ocQ.
 %#uste inicial de los controles 1espués de conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo pulsando en el interruptor de encendido8

Es necesario familiarizarse con el panel frontal del osciloscopio. ;odos los osciloscopios disponen de tres secciones 'ásicas que llamaremos8 Vertical , %ori&ontal , y Disparo.

1ependiendo del tipo de osciloscopio empleado en particular, podemos disponer de otras secciones. E5isten unos conectores KA:, donde se colocan las sondas de medida.

%a mayor&a de los osciloscopios actuales disponen d e dos canales etiquetados normalmente como @ y @@ !ó 9 y K#. El disponer de dos canales nos permite comparar señales de forma muy cómoda. 9lgunos osciloscopios avanzados poseen un interruptor etiquetado como 9U;-(E; ó P7E(E; que ajustan los controles en un solo paso para ajustar perfectamente la señal a la  pantalla. (i el osciloscopio no posee esta caracter&stica, es importante ajustar los diferentes controles del aparato a su posición standard antes de proceder a medir. Estos son los pasos más recomenda'les8 •

9justar el osciloscopio para visualizar el canal @. !9l mismo tiempo se colocará como canal de disparo el @#.

•

9justar a una posición intermedia la escala voltios>división del canal @ !por ejemplo +v>cm#.

•

:olocar en posición cali'rada el mando varia'le de voltios>división !potenciómetro central#.

•

1esactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales.

•

:olocar el conmutador de entrada para el canal @ en acoplamiento 1:.

•

:olocar el modo de disparo en automático.

•

1esactivar el disparo retardado al m&nimo ó desactivado.

•

(ituar el control de intensidad al m&nimo que permita apreciar el trazo en la  pantalla, y el trazo de focus ajustado para una visualización lo más n&tida posi'le !generalmente los mandos quedaran con la señalización cercana a la posición vertical#.

 'ondas de medida :on los pasos detallados anteriormente, ya estamos en condiciones de conectar la sonda de medida al conector de entrada del canal @. Es muy importante utilizar las sondas diseñadas  para tra'ajar espec&ficamente con el osciloscopio. Una sonda no es, ni muc"o menos, un ca'le con una pinza, sino que es un conector espec&ficamente diseñado para evitar ruidos

que puedan pertur'ar la medida. 9demás, las sondas se construyen para que tengan un efecto m&nimo so're el circuito de medida. Esta facultad de la sondas reci'e el nom're de efecto de carga, para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de 5+G.

Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el osciloscopio y es una e5celente sonda de utilización general. Para otros tipos de medidas se utilizan sondas especiales, como pueden ser las sondas de corriente ó las activas. (ondas pasivas %a mayor&a de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente +G ó +GG. Por convenio los factores de atenuación aparecen con el signo  detrás del factor de división. En contraste los factores de a mplificación aparecen con el signo  delante !+G ó +GG#. %a sonda más utilizada posi'lemente sea la +G, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de +G. (u utilización se e5tiende a partir de frecuencias superiores a 2 RHz y con niveles de señal superiores a +G m3. %a sonda + es similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prue'a, pero puede medir señales con menor nivel. Por comodidad de uso se "an introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilización + ó +G. :uando se utilicen este tipo de sondas "ay que asegurarse de la  posición de este conmutador antes de realizar una medida. :ompensación de la sonda 9ntes de utilizar una sonda atenuadora +G es necesario realizar un ajuste en frecuencia  para el osciloscopio en particular so're el que se vaya a tra'ajar. Este ajuste se denomina compensación de la sonda y consta de los siguientes pasos. •

:onectar la sonda a la entrada del canal @.

•

:onectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación !%a mayor&a de los osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada#.

•

:onectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa.

•

-'servar la señal cuadrada de referencia en la pantalla.

•

:on el destornillador de ajuste, actuar so're el condensador de ajuste "asta o'servar  una señal cuadrada perfecta.

(ondas activas Proporcionan una amplificación antes de aplicar la señal a la entrada del osciloscopio. Pueden ser necesarias en circuitos con una potencia de salida muy 'aja. Este tipo de sondas necesitan para operar una fuente de alimentación. (ondas de corriente Posi'ilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. %as "ay para medida de corriente alterna y continua. Poseen una pinza que a'arca el ca'le a través del cual se desea medir la corriente. 9l no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en él.

>?4; podemos hacer con 4n osciloscopio@& •


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•

1eterminar indirectamente la frecuencia de una señal.

•


•

1eterminar que parte de la señal es 1: y cual 9:.

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%ocalizar aver&as en un circuito.

•

1eterminar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

-edida de tensiones con el Osciloscopio %as pantallas de los -sciloscopios vienen cali'radas con un reticulado de modo que en función de las ganancias seleccionadas para los circuitos internos, podemos usarlas como referencias para medir tensiones. 9s& si la llave selectora de ganancia estuviera en la  posición de +3>div, lo que corresponde a + voltio por cada división, 'astará centrar la señal  para poder o'tener diversas lecturas so're su intensidad a partir de la forma de onda. En la figura por ejemplo, tenemos un ejemplo de señal de  voltios de tensión má5ima o 4 voltios de tensión pico a pico, si la llave selectora está en la posición +3>div. Este procedimiento no sólo se aplica a señales alternadas. ;am'ién las tensiones continuas  pueden medirse con el osciloscopio. Una vez centrado el trazo en la pantalla, aplicamos en la entrada vertical la tensión que queremos medir. El alejamiento del trazo en la vertical !para arri'a o para a'ajo# va a depender de la tensión de entrada. (i la señal analizada tiene forma de onda conocida Ssenoidal, triangular, rectangularS  además de los valores de pico resulta fácil o'tener otros valores como por ejemplo el valor medio, el valor rms. 1el mismo modo si se trata de una señal de audio de forma conocida, tam'ién podemos calcular la potencia.

En cada una de las posiciones del atenuador vertical, se puede leer directamente la tensión necesaria para desviar el trazo un cent&metro, en sentido vertical. Esto nos permite realizar mediciones de tensión so're la pantalla, tanto de continua como de alterna. En am'os casos, se situará el conmutador de acoplamiento en la posición adecuada. %a medida de una tensión alterna se realizará contando los cent&metros o cuad ros de la ret&cula que ocupa la señal so're la pantalla, multiplicándolos por el factor de conversión seleccionado con el conmutador de vertical, teniendo en cuenta que cuanto mayor sea el espacio ocupado por la señal, so're la pantalla, más fia'le será la medida realizada. 9l realizar una medida de tensión continua, o 'ien su componente dentro de una forma de onda, lo que mediremos será el desplazamiento vertical que e5perimenta la defle5ión a  partir de una determinada referencia. Este desplazamiento nos indicará además, la polaridad de la tensión continua medida, seg*n sea "acia la parte superior de la ret&cula !tensión  positiva# o "acia la parte inferior !tensión negativa#.

-edida de Tiempos con el Osciloscopio %a distancia respecto al tiempo, entre dos puntos determinados, se puede calcular a partir de la distancia f&sica en cent&metros e5istente entre dic"os puntos y multiplicándola por el factor indicado en el conmutador de la 'ase de tiempos. En el ejemplo anterior si la llave selectora de intervalo de tiempo estuviera en .G+ segundo, el tiempo del ciclo di'ujado ser&a de .+ segundo, es decir, esta ser&a una onda de periodo igual a .+ segundo.

-edida de !rec4encia %a frecuencia propia de una señal determinada se puede medir so're un osciloscopio con arreglo a dos métodos distintos8 +. 9 partir de la medida de un per&odo de dic"a señal seg*n la aplicación delmétodo anterior y empleando la fórmula8 .
En este caso el osciloscopio se "ace tra'ajar en régimen >$ !1efle5ión e5terior#. 9plicando cada una de las señales, a las entradas )) e )$) del osciloscopio y en el caso de que e5ista una relación armónica completa entre am'as, se introduce en la pantalla una de las llamadas )figuras de %issajous), a la vista de la cual se puede averiguar el n*mero de veces que una frecuencia contiene a la otra y por lo tanto deducir el valor de la frecuencia desconocida.

-edida de !ase El sistema anterior de medida de frecuencia mediante el empleo de las )curvas de %issajous), se puede utilizar igualmente para averiguar el d esfase en grados e5istente entre dos señales distintas de la misma frecuencia. Hacemos tra'ajar el osciloscopio con defle5ión "orizontal e5terior, aplicando a sus entradas "orizontal y vertical !>$# las dos

señales que se desean comparar.  
%eer más8 "ttp8>>TTT.monografias.com>tra'ajos>osciloscopio>osciloscopio.s"tmli5zz?3VdMN+F

MANDOSDELOSCI L OSCOPI O: 1. - POWER.  I nt er r upt or . 2. - Intens.I nt ens i dad. 3. - Foco.Foc al i z ador . 4. - XY.I nt r oduc el as eñal del c anal Ienel ej ev er t i c al yl adel c anal I Ienel ej e hor i z ont al . 5. - TIME.Bas edet i empos .Regul al aes c al adet i emposodel ej ehor i z ont al . 6. - X-Mag.Au me nt al ae sc a l aXe nu nar e l a c i ó n1 0: 1 .