Revista Colombiana Colombiana de Física, Física, Semestre Semestre I, Año Año 2016
Osciloscopio y generadores de frecuencia Oscilloscope and frequency generators Daniela Cely Negret 1,,Miller Mateus Rodriguez 2, Henry Herrera 3 1
Grupo 2, In!eniería Civil, "01#11"#$%niversidad "01#11"#$%niversidad de &a Salle' Grupo 2, In!eniería (l)ctrica, "21*11+2$%niversidad de &a Salle' # Grupo 2, In!eniería Industrial, "+1*1"1"$%niversidad de &a Salle' 2
Fecha práctica: ayo 11 de 2!1"# Fecha entrega de in$ore: ayo 1% de 2!1"
Resumen &l o'(eti)o de *sta práctica es conocer y ane(ar adecuadaente un osciloscopio y de un generador de $unciones, puesto +ue son aparatos uy iportantes en el la'oratorio -n osciloscopio es un instruento de edici.n electr.nico para la representaci.n grá$ica de se/ales el*ctricas +ue pueden )ariar en el tiepo De acuerdo con esto )aos a o'ser)ar, teniendo en cuanta una $recuencia, la )ariaci.n de una se/al el*ctrica con respecto al tiepo &n cuanto a la recolecci.n de los datos teneos en cuenta la $recuencia, el periodo, un tiepo de 'arrido, tiepo y )olta(e 0ara aprender a ane(ar *stos instruentos hicios dos ediciones donde hallaos la $recuencia te.rica y eperientalente y encontraos +ue *stos aparatos son 'astantes con$ia'les pues son uy eactos
Palabras claves: sciloscopio, generador de $unciones, se/ales, $recuencia, )olta(e
Abstract he o'(ecti)e o$ this practice is to 4no5 and properly handle an oscilloscope and a $unction generator, since they are )ery iportant de)ices in the la'oratory 6n oscilloscope is an electronic easuring instruent $or the graph represents7ing electrical signals that can )ary o)er tie 6ccordingly, 5e 5ill o'ser)e, ta4ing into account a $re+uency )ariation o$ an electrical signal 5ith respect to tie 6s $or the collection o$ data, 5e consider the $re+uency, period, tie scanning, tie and )oltage o learn ho5 to handle these instruents ade t5o easureents 5here 5e $ind the theoretical $re+uency and eperientally and $ound that these de)ices are +uite relia'le 'ecause they are )ery accurate 8 eywords: eywords: scilloscope, $unction generator, signals, $re+uency, )oltage
© 201 R!"#$%A &O'O()#A*A +! ,-$#&A. %O+O$ 'O$ +!R!&/O$ R!$!R"A+O$.
1. #ntr #ntrooducc ducciin
pudiendo as9 o'ser)arse en la pantalla uchas ás caract caracter9 er9sti sticas cas de la se/al se/al +ue las o'teni o'tenidas das con cual+uier otro instruento
&n el capo de la electr.nica y la electricidad los osciloscopios son los instruentos ás )ersátiles +ue eisten, puede ser utilizado para deterinar el per9odo y la a apl plit itud ud de un unaa se se/a /al, l, in indi dire rect cta aen ente te su $recuencia, deterinar +ue parte de una se/al es 6C y cual DC, edir la $ase entre dos se/ales, localizar a)er9a a)e r9ass en cir circui cuitos tos o e+u e+uipo ipos, s, en $in es uti utiliz lizado ado desde t*cnicos de reparaci.n hasta cient9$icos en el área de la in)estigaci.n De'ido a esta )ersatilidad y util ut ilid idad ad es i ipr pres esci cind ndi' i'le le +u +uee no noso sotr tros os co coo o estudiantes de ingenier9a aprendaos a anipularlo y $ailiarizarnos $ailiarizar nos con dichos instruentos
Hay Hay uch uchos os apar aparat atos os de edi edida dass capa capace cess de cuanti$ica cuanti$icarr di$erente di$erentess agnitude agnitudes s 0or e(eplo, e(eplo, el )ol )olt9et 9etro ro ide ide tens tensiione ones, el aper per9etr etro o intensidades, el )at9etro potencia, etc 0ero, sin duda alguna, el aparato de edidas ás iportante +ue se conoce es el sciloscopio Con *l, no s.lo podeos a)eriguar el )alor de una agnitud, sino +ue, entre otras uchas cosas, se puede sa'er la $ora +ue tiene dicha agnitud, es decir, podeos o'tener la grá$ica +ue la representa representa &l generador generador de $unciones $unciones es un e+uipo e+uipo capaz capaz de gener generar ar se/ale se/aless )aria' )aria'les les en el doinio del tiepo para ser aplicadas posteriorente so're so're el circui circuito to 'a(o 'a(o prue'a prue'a as as $ora $orass de onda onda t9picas son las triangulares, cuadradas y senoidales
&l sci scilo losc scop opio io es uno uno de los los ás ás ipo iport rtan ante tess apar aparat atos os de edi edida da +ue +ue eis eiste ten n actu actual ale ent nte e Representan grá$icaente las se/ales +ue le llegan, 1
a'i a'i*n *n son uy utili utilizad zadas as las se/ale se/aless +ue pueden ser utilizadas coo se/al de prue'a o re$erencia en circuitos digitales tras aplicaciones del generador de $unciones pueden ser las de cali'raci.n de e+uipos, rapas de alientaci.n de osciloscopios, etc
2. (ar (arco te teri rico co Osciloscopio &l oscilo oscilosco scopio pio es 'ásica 'ásicaen ente te un dispos disposit iti)o i)o de )isualizac )isualizaci.n i.n grá$ica grá$ica +ue uestra uestra se/ales se/ales el*ctrica el*ctricass )aria'les en el tiepo &l e(e )ertical ; representa el )olta(e, ientras +ue el e(e horizontal < representa el tiepo tiepo Con un oscilosco osciloscopio pio podeos podeos deterina deterinar r directaente el periodo y el )olta(e de una se/al y de $ora indirecta la $recuencia de una se/al, as9 coo la $ase entre dos se/ales 6deás, el osciloscopio nos perite deterinar +u* parte de la se/al es corriente continua y cuál alterna as9 coo deterinar +u* parte de la se/al es ruido y c.o )ar9a este con el tiepo Finalente el osciloscopio es uy =til para localizar a)er9as en un circuito
os osciloscopios pueden ser anal.gicos o digitales os prier prieros os tra'a tra'a(an (an direct directae aente nte con la se/al se/al aplicada >+ue es continua y de ah9 +ue el osciloscopio sea anal.gico? +ue una )ez apli$icada des)9a un haz de electrone electroness en sentido sentido )ertical proporciona proporcionall a su )alor )alor 0or el contrario, contrario, los oscilosc osciloscopios opios digitales digitales utilizan utilizan pre)iaen pre)iaente te un con)ersor con)ersor anal.gico anal.gico7dig 7digital ital para alacenar digitalente la se/al de entrada, reconstruyendo posteriorente esta in$oraci.n en la pantalla .gicaente, .gicaente, a'os tipos tipos presentan )enta(as e incon)enientes 6s9, los anal.gicos son pre$eri'les cuando es $undaental el poder )isualizar )ariaciones rápidas de la se/al de entrada en tiepo real 0or el contra contrario rio,, los los oscilo oscilosco scopio pioss digita digitales les se utiliz utilizan an cuando se desea analizar e)entos no repetiti)os
u3 podemos 4acer con un osciloscopio5 •
Deterinar directaente el periodo y el )olta(e de una se/al
•
Deterinar indirectaente la $recuencia de una se/al
•
Deterinar +ue parte de la se/al es DC y cual 6C
•
ocalizar a)erias en un circuito
•
Medir la $ase entre dos se/ales
•
Deterinar +ue parte de la se/al es ruido y coo )aria este en el tiepo
os os osci oscilo losc scop opio ioss son son de los los inst instru rue ent ntos os ás ás )ersátiles +ue eisten y lo utilizan desde t*cnicos de reparaci.n de tele)isores a *dicos -n osciloscopio puede edir un gran n=ero de $en.enos, pro)isto del transductor adecuado >un eleento +ue con)ierte una agnitud $9sica en se/al el*ctrica? será capaz de darn darnos os el )alo )alorr de una una pres presi. i.n, n, rit rito o card cardia iaco co,, potencia de sonido, ni)el de )i'raciones en un coche, etc
u3 tipos de osciloscopios e6isten5
os os e+uipo e+uiposs electr electr.ni .nicos cos se di)ide di)iden n en dos tipos: tipos: 6nal.gico 6nal.gicoss y Digitale Digitales s os prieros tra'a(an tra'a(an con )aria' )aria'les les contin continuas uas ientr ientras as +ue los segund segundos os lo hace hacen n con con )ari )aria' a'le less disc discre reta tas s 0or 0or e(e e(epl plo o un tocadiscos es un e+uipo anal.gico y un Copact Disc es un e+uipo digital os sciloscopios ta'i*n pueden ser anal.gicos o digitales os prieros tra'a(an directaente con la se/al aplicada, está una )ez apli$icada des)9a un haz de electrones en sentido )ertical proporcionalente a su )alor )alor &n contra contraste ste los oscilo oscilosco scopio pioss digita digitales les utilizan utilizan pre)iaent pre)iaentee un con)ersor con)ersor anal.gico7 anal.gico7digit digital al >6@D >6@D?? para para ala alace cena narr digi digita tal len ente te la se/a se/all de entr entrad ada, a, reco recons nstr truy uyen endo do post poster erio ior ren ente te esta esta in$oraci.n en la pantalla 6'os tipos tienen sus )enta(as e incon)enientes os anal.g anal.gico icoss son pre$er pre$eri'l i'les es cuando cuando es priori prioritar tario io )isualizar )ariaciones rápidas de la se/al de entrada en tiepo real os osciloscopios digitales se utilizan
cuando se desea )isualizar y estudiar e)entos no repetiti)os >picos de tensi.n +ue se producen aleatoriaente?
u3 controles posee un osciloscopio t7pico5 6 priera )ista un osciloscopio se parece a una pe+ue/a tele)isi.n portátil, sal)o una re(illa +ue ocupa la pantalla y el ayor n=ero de controles +ue posee &n la siguiente $igura se representan estos controles distri'uidos en cinco secciones:
Cuando se conecta la sonda a un circuito, la se/al atra)iesa esta =ltia y se dirige a la secci.n )ertical Dependiendo de d.nde situeos el ando del apli$icador )ertical atenuareos la se/al . la apli$icareos &n la salida de este 'lo+ue ya se dispone de la su$iciente se/al para atacar las placas de de$lei.n )erticales >+ue naturalente están en posici.n horizontal? y +ue son las encargadas de des)iar el haz de electrones, +ue surge del cátodo e ipacta en la capa $luorescente del interior de la pantalla, en sentido )ertical Hacia arri'a si la tensi.n es positi)a con respecto al punto de re$erencia >ND? . hacia a'a(o si es negati)a a se/al ta'i*n atra)iesa la secci.n de disparo para de esta $ora iniciar el 'arrido horizontal >este es el encargado de o)er el haz de electrones desde la parte iz+uierda de la pantalla a la parte derecha en un deterinado tiepo? &l trazado >recorrido de iz+uierda a derecha? se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de de$lei.n horizontal >las +ue están en posici.n )ertical?, y puede ser regula'le en tiepo actuando so're el ando M&7E6& &l retrasado >recorrido de derecha a iz+uierda? se realiza de $ora ucho ás rápida con la parte descendente del iso diente de sierra
AA Bertical AA Horizontal AA Disparo AA Control de la )isualizaci.n AA Conectores
&mo funciona un osciloscopio5 0ara entender el $uncionaiento de los controles +ue posee un osciloscopio es necesario detenerse un poco en los procesos internos lle)ados a ca'o por este aparato &pezareos por el tipo anal.gico ya +ue es el ás sencillo
Osciloscopios analgicos
De esta $ora la acci.n co'inada del trazado horizontal y de la de$lei.n )ertical traza la grá$ica de la se/al en la pantalla a secci.n de disparo es necesaria para esta'ilizar las se/ales repetiti)as >se asegura +ue el trazado coience en el iso punto de la se/al repetiti)a?
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&n la siguiente $igura puede o'ser)arse la isa se/al en tres a(ustes de disparo di$erentes: en el priero disparada en $lanco ascendente, en el segundo sin disparo y en el tercero disparada en $lanco descendente
Coo conclusi.n para utilizar de $ora correcta un osciloscopio anal.gico necesitaos realizar tres a(uste
'ásicos: •
a atenuaci.n o apli$icaci.n +ue necesita la se/al -tilizar el ando 6M0 para a(ustar la aplitud de la se/al antes de +ue sea aplicada a las placas de de$lei.n )ertical Con)iene +ue la se/al ocupe una parte iportante de la pantalla sin llegar a so'repasar los l9ites
•
a 'ase de tiepos -tilizar el ando M&E6& para a(ustar lo +ue representa en tiepo una di)isi.n en horizontal de la pantalla 0ara se/ales repetiti)as es con)eniente +ue en la pantalla se puedan o'ser)ar aproiadaente un par de ciclos
•
Disparo de la se/al -tilizar los andos R&R &B& >ni)el de disparo? y R&R &&CR >tipo de disparo? para esta'ilizar lo e(or posi'le se/ales repetiti)as
Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la secci.n )ertical a(usta la aplitud de la se/al de la isa $ora +ue lo hacia el osciloscopio anal.gico &l con)ersor anal.gico7digital del sistea de ad+uisici.n de datos uestrea la se/al a inter)alos de tiepo deterinados y con)ierte la se/al de )olta(e continua en una serie de )alores digitales llaados uestras &n la secci.n horizontal una se/al de relo( deterina cuando el con)ersor 6@D toa una uestra a )elocidad de este relo( se denoina )elocidad de uestreo y se ide en uestras por segundo
0or supuesto, ta'i*n de'en a(ustarse los controles +ue a$ectan a la )isualizaci.n: FC- >en$o+ue?, N&N >ntensidad? nunca ecesi)a, ;70 >posici.n )ertical del haz? y <70 >posici.n horizontal del haz?
os )alores digitales uestreados se alacenan en una eoria coo puntos de se/al &l n=ero de los puntos de se/al utilizados para reconstruir la se/al en pantalla se denoina registro a secci.n de disparo deterina el coienzo y el $inal de los puntos de se/al en el registro a secci.n de )isualizaci.n reci'e estos puntos del registro, una )ez alacenados en la eoria, para presentar en pantalla la se/al Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales so're los puntos uestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para o'ser)ar procesos +ue tengan lugar antes del disparo Fundaentalente, un osciloscopio digital se ane(a de una $ora siilar a uno anal.gico, para poder toar las edidas se necesita a(ustar el ando 6M0, el ando M&E6& as9 coo los andos +ue inter)ienen en el disparo
Osciloscopios digitales os osciloscopios digitales poseen adeás de las secciones eplicadas anteriorente un sistea adicional de proceso de datos +ue perite alacenar y )isualizar la se/al
G
(3todos de muestreo e trata de eplicar c.o se las arreglan los osciloscopios digitales para reunir los puntos de uestreo 0ara se/ales de lenta )ariaci.n, los osciloscopios digitales pueden per$ectaente reunir ás puntos de los necesarios para reconstruir posteriorente la se/al en la pantalla No o'stante, para se/ales rápidas >coo de rápidas dependerá de la áia )elocidad de uestreo de nuestro aparato? el osciloscopio no puede recoger uestras su$icientes y de'e recurrir a una de estas dos t*cnicas: nterpolaci.n, es decir, estiar un punto interedio de la se/al 'asándose en el punto anterior y posterior Muestreo en tiepo e+ui)alente i la se/al es repetiti)a es posi'le uestrear durante unos cuantos ciclos en di$erentes partes de la se/al para despu*s reconstruir la se/al copleta
os puntos aparecen de iz+uierda a derecha en secuencia para con$orar la se/al Muestreo aleatorio7 os puntos aparecen aleatoriaente para $orar la se/al
•
•
(uestreo en tiempo real con #nterpolacin &l *todo standard de uestreo en los osciloscopios digitales es el uestreo en tiepo real: el osciloscopio re=ne los su$icientes puntos coo para reconstruir la se/al 0ara se/ales no repetiti)as o la parte transitoria de una se/al es el =nico *todo )álido de uestreo os osciloscopios utilizan la interpolaci.n para poder )isualizar se/ales +ue son ás rápidas +ue su )elocidad de uestreo &isten 'ásicaente dos tipos de interpolaci.n: ineal: ipleente conecta los puntos uestreados con l9neas enoidal: Conecta los puntos uestreados con cur)as seg=n un proceso ateático, de esta $ora los puntos interedios se calculan para rellenar los espacios entre puntos reales de uestreo -sando este proceso es posi'le )isualizar se/ales con gran precisi.n disponiendo de relati)aente pocos puntos de uestreo
%3rminos utili8ados al medir &iste un t*rino general para descri'ir un patr.n +ue se repite en el tiepo: onda &isten ondas de sonido, ondas oceánicas, ondas cere'rales y por supuesto, ondas de tensi.n -n osciloscopio ide estas =ltias -n ciclo es la 9nia parte de la onda +ue se repite en el tiepo -na $ora de onda es la representaci.n grá$ica de una onda -na $ora de onda de tensi.n siepre se presentará con el tiepo en el e(e horizontal >;? a $ora de onda nos proporciona una )aliosa in$oraci.n so're la se/al &n cual+uier oento podeos )isualizar la altura +ue alcanza y, por lo tanto, sa'er si el )olta(e ha ca'iado en el tiepo >si o'ser)aos, por e(eplo, una l9nea horizontal podreos concluir +ue en ese inter)alo de tiepo la se/al es constante? Con la pendiente de las l9neas diagonales, tanto en $lanco de su'ida coo en $lanco de 'a(ada, podreos conocer la )elocidad en el paso de un ni)el a otro, pueden o'ser)arse ta'i*n ca'ios repentinos de la se/al >ángulos uy agudos? generalente de'idos a procesos transitorios
%ipos de ondas e pueden clasi$icar las ondas en los cuatro tipos siguientes: • • • •
ndas senoidales ndas cuadradas y rectangulares ndas triangulares y en diente de sierra 0ulsos y $lancos o escalones
Ondas senoidales (uestreo en tiempo equivalente 6lgunos osciloscopios digitales utilizan este tipo de uestreo e trata de reconstruir una se/al repetiti)a capturando una pe+ue/a parte de la se/al en cada ciclo &isten dos tipos 'ásicos: Muestreo secuencial7
on las ondas $undaentales y eso por )arias razones: 0oseen unas propiedades ateáticas uy interesantes >por e(eplo con co'inaciones de se/ales senoidales de di$erente aplitud y $recuencia se puede reconstruir cual+uier $ora de onda?, la se/al +ue se o'tiene de las toas de corriente de
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cual+uier casa tienen esta $ora, las se/ales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de se/al son ta'i*n senoidales, la ayor9a de las $uentes de potencia en 6C >corriente alterna? producen se/ales senoidales a se/al senoidal aortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en $en.enos de oscilaci.n, pero +ue no se antienen en el tiepo
e/ales, coo los $lancos y los pulsos, +ue solo se presentan una sola )ez, se denoinan se/ales transitorias -n $lanco . escal.n indica un ca'io repentino en el )olta(e, por e(eplo cuando se conecta un interruptor de alientaci.n &l pulso indicar9a, en este iso e(eplo, +ue se ha conectado el interruptor y en un deterinado tiepo se ha desconectado eneralente el pulso representa un 'it de in$oraci.n atra)esando un circuito de un ordenador digital . ta'i*n un pe+ue/o de$ecto en un circuito >por e(eplo un $also contacto oentáneo? &s co=n encontrar se/ales de este tipo en ordenadores, e+uipos de rayos < y de counicaciones
Ondas cuadradas y rectangulares as ondas cuadradas son 'ásicaente ondas +ue pasan de un estado a otro de tensi.n, a inter)alos regulares, en un tiepo uy reducido on utilizadas usualente para pro'ar apli$icadores >esto es de'ido a +ue este tipo de se/ales contienen en s9 isas todas las $recuencias? a tele)isi.n, la radio y los ordenadores utilizan ucho este tipo de se/ales, $undaentalente coo relo(es y teporizadores as ondas rectangulares se di$erencian de las cuadradas en no tener iguales los inter)alos en los +ue la tensi.n peranece a ni)el alto y 'a(o on particularente iportantes para analizar circuitos digitales
(edidas en las formas de onda &n esta secci.n descri'ios las edidas ás corrientes para descri'ir una $ora de onda
Periodo y ,recuencia i una se/al se repite en el tiepo, posee una $recuencia >$? a $recuencia se ide en Hertz >Hz? y es igual al n=ero de )eces +ue la se/al se repite en un segundo, es decir, 1Hz e+ui)ale a 1 ciclo por segundo -na se/al repetiti)a ta'i*n posee otro paráetro: el periodo, de$ini*ndose coo el tiepo +ue tarda la se/al en copletar un ciclo 0eriodo y $recuencia son rec9procos el uno del otro:
Onda s triangulares y en diente de sierra e producen en circuitos dise/ados para controlar )olta(es linealente, coo pueden ser, por e(eplo, el 'arrido horizontal de un osciloscopio anal.gico . el 'arrido tanto horizontal coo )ertical de una tele)isi.n as transiciones entre el ni)el 9nio y áio de la se/al ca'ian a un rito constante &stas transiciones se denoinan rapas a onda en diente de sierra es un caso especial de se/al triangular con una rapa descendente de ucha ás pendiente +ue la rapa ascendente
"olta9e Bolta(e es la di$erencia de potencial el*ctrico entre dos puntos de un circuito Noralente uno de esos puntos suele ser asa >ND, !)?, pero no siepre, por e(eplo se puede edir el )olta(e pico a pico de una se/al >B pp ? coo la di$erencia entre el )alor áio y 9nio de esta a pala'ra aplitud signi$ica generalente la di$erencia entre el )alor áio de una se/al y asa
,ase a $ase se puede eplicar ucho e(or si consideraos la $ora de onda senoidal a onda senoidal se puede etraer de la circulaci.n de un
Pulsos y flancos escalones "
punto so're un c9rculo de 3"! -n ciclo de la se/al senoidal a'arca los 3"!
di)isi.n )ertical, noralente es del orden de K B@di) >llegando hasta 2 B@di)?
"elocidad 0ara osciloscopios anal.gicos esta especi$icaci.n indica la )elocidad áia del 'arrido horizontal, lo +ue nos peritirá o'ser)ar sucesos ás rápidos uele ser del orden de nanosegundos por di)isi.n horizontal Cuando se coparan dos se/ales senoidales de la isa $recuencia puede ocurrir +ue a'as no est*n en $ase, o sea, +ue no coincidan en el tiepo los pasos por puntos e+ui)alentes de a'as se/ales &n este caso se dice +ue a'as se/ales están des$asadas, pudi*ndose edir el des$ase con una siple regla de tres: iendo t el tiepo de retraso entre una se/al y otra
!6actitud en la ganancia ndica la precisi.n con la cual el sistea )ertical del osciloscopio apli$ica . aten=a la se/al e proporciona noralente en porcenta(e áio de error
!6actitud de la base de tiempos ndica la precisi.n en la 'ase de tiepos del sistea horizontal del osciloscopio para )isualizar el tiepo a'i*n se suele dar en porcenta(e de error áio
"elocidad de muestreo
u3 parmetros influyen en la calidad de un osciloscopio os t*rinos de$inidos en esta secci.n nos peritirán coparar di$erentes odelos de osciloscopio disponi'les en el ercado
Anc4o de )anda &speci$ica el rango de $recuencias en las +ue el osciloscopio puede edir con precisi.n 0or con)enio el ancho de 'anda se calcula desde !Hz >continua? hasta la $recuencia a la cual una se/al de tipo senoidal se )isualiza a un I!IJ del )alor aplicado a la entrada >lo +ue corresponde a una atenuaci.n de 3dE?
%iempo de subida &s otro de los paráetros +ue nos dará, (unto con el anterior, la áia $recuencia de utilizaci.n del osciloscopio &s un paráetro uy iportante si se desea edir con $ia'ilidad pulsos y $lancos >recordar +ue este tipo de se/ales poseen transiciones entre ni)eles de tensi.n uy rápidas? -n osciloscopio no puede )isualizar pulsos con tiepos de su'ida ás rápidos +ue el suyo propio
$ensibilidad vertical ndica la $acilidad del osciloscopio para apli$icar se/ales d*'iles e suele proporcionar en B por
&n los osciloscopios digitales indica cuantas uestras por segundo es capaz de toar el sistea de ad+uisici.n de datos >espec9$icaente el con)ersor 6@D? &n los osciloscopios de calidad se llega a )elocidades de uestreo de Megauestras@sg -na )elocidad de uestreo grande es iportante para poder )isualizar pe+ue/os periodos de tiepo &n el otro etreo de la escala, ta'i*n se necesita )elocidades de uestreo 'a(as para poder o'ser)ar se/ales de )ariaci.n lenta eneralente la )elocidad de uestreo ca'ia al actuar so're el ando M&E6& para antener constante el n=ero de puntos +ue se alacenaran para representar la $ora de onda
Resolucin vertical e ide en 'its y es un paráetro +ue nos da la resoluci.n del con)ersor 6@D del osciloscopio digital Nos indica con +ue precisi.n se con)ierten las se/ales de entrada en )alores digitales alacenados en la eoria *cnicas de cálculo pueden auentar la resoluci.n e$ecti)a del osciloscopio
'ongitud del registro ndica cuantos puntos se eorizan en un registro para la reconstrucci.n de la $ora de onda 6lgunos osciloscopios periten )ariar, dentro de ciertos l9ites, este paráetro a áia longitud del registro depende del taa/o de la eoria de +ue disponga el osciloscopio -na longitud del registro grande perite realizar zoos so're detalles en la $ora de onda de $ora uy rápida >los datos ya han sido alacenados?, sin e'argo esta )enta(a es a costa de consuir ás tiepo en uestrear la se/al copleta
Poner a tierra -na 'uena conei.n a tierra es uy iportante para realizar edidas con un osciloscopio
&olocar a tierra el Osciloscopio
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A9uste inicial de los controles
0or seguridad es o'ligatorio colocar a tierra el osciloscopio i se produce un contacto entre un alto )olta(e y la carcasa de un osciloscopio no puesto a tierra, cual+uier parte de la carcasa, incluidos los andos, puede producirle un peligroso shoc4 Mientras +ue un osciloscopio 'ien colocado a tierra, la corriente, +ue en el anterior caso te atra)esar9a, se des)9a a la conei.n de tierra 0ara conectar a tierra un osciloscopio se necesita unir el chasis del osciloscopio con el punto de re$erencia neutro de tensi.n >co=nente llaado tierra? &sto se consigue epleando ca'les de alientaci.n con tres conductores >dos para la alientaci.n y uno para la toa de tierra? &l osciloscopio necesita, por otra parte, copartir la isa asa con todos los circuitos 'a(o prue'a a los +ue se conecta 6lgunos osciloscopios pueden $uncionar a di$erentes tensiones de red y es uy iportante asegurarse +ue está a(ustado a la isa de la +ue disponeos en las toas de tensi.n
Despu*s de conectar el osciloscopio a la toa de red y de alientarlo pulsando en el interruptor de encendido:
&s necesario $ailiarizarse con el panel $rontal del osciloscopio odos los osciloscopios disponen de tres secciones 'ásicas +ue llaareos: Bertical, Horizontal, y Disparo Dependiendo del tipo de osciloscopio epleado en particular, podeos disponer de otras secciones &isten unos conectores ENC, donde se colocan las sondas de edida
a ayor9a de los osciloscopios actuales disponen de dos canales eti+uetados noralente coo y >. 6 y E? &l disponer de dos canales nos perite coparar se/ales de $ora uy c.oda 6lgunos osciloscopios a)anzados poseen un interruptor eti+uetado coo 6-& . 0R&& +ue a(ustan los controles en un solo paso para a(ustar per$ectaente la se/al a la pantalla i tu osciloscopio no posee esta caracter9stica, es iportante a(ustar los di$erentes controles del aparato a su posici.n estándar antes de proceder a edir &stos son los pasos ás recoenda'les:
Ponerse a tierra uno mismo i se tra'a(a en circuitos integrados >Cs?, especialente del tipo CM, es necesario colocarse a tierra uno iso &sto es de'ido a +ue ciertas partes de estos circuitos integrados son suscepti'les de estropearse con la tensi.n estática +ue alacena nuestro propio cuerpo 0ara resol)er este pro'lea se puede eplear una correa conductora +ue se conectará de'idaente a tierra, descargando la electricidad estática +ue posea su cuerpo
%
•
6(ustar el osciloscopio para )isualizar el canal >al iso tiepo se colocará coo canal de disparo el ?
•
6(ustar a una posici.n interedia la escala )oltios@di)isi.n del canal >por e(eplo 1)@c?
•
Colocar en posici.n cali'rada el ando )aria'le de )oltios@di)isi.n >potenci.etro central?
•
Desacti)ar cual+uier tipo de ultiplicadores )erticales
•
Colocar el conutador de entrada para el canal en acoplaiento DC
Con los pasos detallados anteriorente, ya estás en condiciones de conectar la sonda de edida al conector de entrada del canal &s uy iportante utilizar las sondas dise/adas para tra'a(ar espec9$icaente con el osciloscopio -na sonda no es, ni ucho enos, un ca'le con una pinza, sino +ue es un conector espec9$icaente dise/ado para e)itar ruidos +ue puedan pertur'ar la edida 6deás, las sondas se construyen para +ue tengan un e$ecto 9nio so're el circuito de edida &sta $acultad de la sondas reci'e el no're de e$ecto de carga, para iniizarla se utiliza un atenuador pasi)o, generalente de 1!
&ste tipo de sonda se proporciona generalente con el osciloscopio y es una ecelente sonda de utilizaci.n general 0ara otros tipos de edidas se utilizan sondas especiales, coo pueden ser las sondas de corriente . las acti)as
$ondas pasivas •
•
•
Colocar el odo de disparo en autoático
Desacti)ar el disparo retardado al 9nio . desacti)ado ituar el control de intensidad al 9nio +ue perita apreciar el trazo en la pantalla, y el trazo de $ocus a(ustado para una )isualizaci.n lo ás n9tida posi'le >generalente los andos +uedaran con la se/alizaci.n cercana a la posici.n )ertical?
$ondas de medida
a ayor9a de las sondas pasi)as están arcadas con un $actor de atenuaci.n, noralente 1!< . 1!!< 0or con)enio los $actores de atenuaci.n aparecen con el signo < detrás del $actor de di)isi.n &n contraste los $actores de apli$icaci.n aparecen con el signo < delante ><1! . <1!!? a sonda ás utilizada posi'leente sea la 1!<, reduciendo la aplitud de la se/al en un $actor de 1! u utilizaci.n se etiende a partir de $recuencias superiores a K 4Hz y con ni)eles de se/al superiores a 1! B a sonda 1< es siilar a la anterior pero introduce ás carga en el circuito de prue'a, pero puede edir se/ales con enor ni)el 0or coodidad de uso se han introducido sondas especiales con un conutador +ue perite una utilizaci.n 1< . 1!< Cuando se utilicen este tipo de sondas hay +ue asegurarse de la posici.n de este conutador antes de realizar una edida
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e trata de un potenci.etro +ue a(usta el 'rillo de la se/al en la pantalla &ste ando act=a so're la re(illa ás cercana al cátodo del CR >1?, controlando el n=ero de electrones eitidos por este &n un osciloscopio anal.gico si se auenta la )elocidad de 'arrido es necesario auentar el ni)el de intensidad 0or otra parte, si se desconecta el 'arrido horizontal es necesario reducir la intensidad del haz al 9nio >para e)itar +ue el 'o'ardeo concentrado de electrones so're la parte interior de la pantalla deteriore la capa $luorescente +ue la recu're?
&ompensacin de la sonda 6ntes de utilizar una sonda atenuadora 1!< es necesario realizar un a(uste en $recuencia para el osciloscopio en particular so're el +ue se )aya a tra'a(ar &ste a(uste se denoina copensaci.n de la sonda y consta de los siguientes pasos Conectar la sonda a la entrada del canal Conectar la punta de la sonda al punto de se/al de copensaci.n >a ayor9a de los osciloscopios disponen de una toa para a(ustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada? Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a asa 'ser)ar la se/al cuadrada de re$erencia en la pantalla Con el destornillador de a(uste, actuar so're el condensador de a(uste hasta o'ser)ar una se/al cuadrada per$ecta • •
$istema de visuali8acin !nfoque
•
e trata de un potenci.etro +ue a(usta la nitidez del haz so're la pantalla &ste ando act=a so're las re(illas interedias del CR >2 y G? controlando la $inura del haz de electrones e retocará dicho ando para una )isualizaci.n lo ás precisa posi'le os osciloscopios digitales no necesitan este control
•
•
$ondas activas 0roporcionan una apli$icaci.n antes de aplicar la se/al a la entrada del osciloscopio 0ueden ser necesarias en circuitos con una carga'ilidad de salida uy 'a(a &ste tipo de sondas necesitan para operar una $uente de alientaci.n
$ondas de corriente
Rotacin del 4a8
0osi'ilitan la edida directa de las corrientes en un circuito as hay para edida de corriente alterna y continua 0oseen una pinza +ue a'arca el ca'le a tra)*s del cual se desea edir la corriente 6l no situarse en serie con el circuito causan uy poca inter$erencia en *l
Resistencia a(usta'le actuando so're una 'o'ina y +ue nos perite alinear el haz con el e(e horizontal de la pantalla Capos agn*ticos intensos cercanos al osciloscopio pueden a$ectar a la orientaci.n del haz a posici.n del osciloscopio con respecto al capo agn*tico terrestre ta'i*n puede a$ectar os osciloscopios digitales no necesitan de este control e
#ntensidad 1!
a(ustará dicha resistencia, con el ando de acoplaiento de la se/al de entrada en posici.n ND, hasta conseguir +ue el haz est* per$ectaente horizontal
(ando "ariable e trata de un potenci.etro situado de $ora conc*ntrica al conutador del apli$icador )ertical y podeos considerarlo coo una especie de lupa del sistea )ertical 0ara realizar edidas es necesario colocarlo en su posici.n cali'rada
Posicin &ste control consta de un potenci.etro +ue perite o)er )erticalente la $ora de onda hasta el punto eacto +ue se desee Cuando se está tra'a(ando con una sola se/al el punto noralente elegido suele ser el centro de la pantalla
Acoplamiento de la entrada
&onmutador e trata de un conutador con un gran n=ero de posiciones, cada una de las cuales, representa el $actor de escala epleado por el sistea )ertical 0or e(eplo si el ando está en la posici.n 2 )oltios@di) signi$ica +ue cada una de las di)isiones )erticales de la pantalla >aproiadaente de un 1 c? representa 2 )oltios as di)isiones ás pe+ue/as representaran una +uinta parte de este )alor, o sea, !G )oltios a áia tensi.n +ue se puede )isualizar con el osciloscopio presentado y con una sonda de 1!< será entonces: 1! >$actor de di)isi.n de la sonda? 2! )oltios@di) >áia escala? % di)isiones )erticales L 1"!! )oltios &n la pantalla se representa una se/al de 1Bpp tal coo la )er9aos en di$erentes posiciones del conutador
e trata de un conutador de tres posiciones +ue conecta el*ctricaente a la entrada del osciloscopio la se/al eterior &l acoplaiento DC de(a pasar la se/al tal coo )iene del circuito eterior >es la se/al real?&l acoplaiento 6C 'lo+uea ediante un condensador la coponente continua +ue posea la se/al eterior &l acoplaiento ND desconecta la se/al de entrada del sistea )ertical y lo conecta a asa, periti*ndonos situar el punto de re$erencia en cual+uier parte de la pantalla >generalente el centro de la pantalla cuando se tra'a(a con una sola se/al?
#nversin &s un conutador de dos posiciones en $ora de 'ot.n +ue perite en una de sus posiciones in)ertir la
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se/al de entrada en el canal >eisten otros osciloscopios +ue in)ierten el canal ?
D-6 i no está pulsado )isualizareos un solo canal >cual, dependerá del estado del conutador CH @? y si lo está )isualizareos siultáneaente a'os canales &l odo sua se selecciona pulsando el conutador eti+uetado >si ta'i*n lo está el eti+uetado coo D-6? y nos perite )isualizar la sua de a'as se/ales en pantalla
(odo alternado ; c4opeado &s un conutador de dos posiciones, en $ora de 'ot.n, +ue perite, cuando nos encontraos en odo D-6, seleccionar el odo de trazado de las se/ales en pantalla &n el odo alternado se traza copletaente la se/al del canal y despu*s la del canal y asi sucesi)aente e utiliza para se/ales de edia y alta $recuencia >generalente cuando el ando M&E6& está situado en una escala de !K sg . in$erior? &n el odo chopeado el osciloscopio traza una pe+ue/a parte del canal despu*s otra pe+ue/a parte del canal , hasta copletar un trazado copleto y epezar de nue)o e utiliza para se/ales de 'a(a $recuencia >con el ando M&E6& en posici.n de 1 sg . superior?
$istema 4ori8ontal Posicin &ste control consta de un potenci.etro +ue perite o)er horizontalente la $ora de onda hasta el punto eacto +ue se desee Cuando se está tra'a(ando con una sola se/al el punto noralente elegido suele ser el centro de la pantalla>0ara o'ser)ar e(or el punto de disparo se suele o)er la traza un poco hacia la derecha?
&onmutador e trata de un conutador con un gran n=ero de posiciones, cada una de las cuales, representa el $actor de escala epleado por el sistea de 'arrido horizontal 0or e(eplo si el ando está en la posici.n 1 sg@di) signi$ica +ue cada una de las di)isiones horizontales de la pantalla >aproiadaente de un 1 c? representa 1 ilisegundo as di)isiones ás pe+ue/as representaran una +uinta parte de este )alor, o sea, 2!! sg &l osciloscopio presentado puede )isualizar un áio de 2 sg en pantalla >2!! sg 1! di)isiones?
(odo simple ; dual ; suma &s un control $orado por tres conutadores de dos posiciones, en $ora de 'ot.n, +ue perite seleccionar entres tres odos de $uncionaiento: siple, dual y sua &n el odo siple actuaos tan solo so're el conutador eti+uetado coo CH @ i no está pulsado )isualizareos la se/al +ue entra por el canal y si lo está la se/al del canal &l odo dual se selecciona con el conutador eti+uetado 12
y un 9nio de 1!! nsg por di)isi.n, si epleaos la 6pli$icaci.n >!K sg @ K?
Coo )ereos en el cap9tulo dedicado a las edidas esto nos perite )isualizar cur)as de respuesta . las $aosas $iguras de issa(ous, =tiles tanto para la edida de $ase coo de $recuencia
(ando variable e trata de un potenci.etro situado de $ora conc*ntrica al conutador de la 'ase de tiepos y podeos considerarlo coo una especie de lupa del sistea horizontal 0ara realizar edidas es necesario colocarlo en su posici.n cali'rada
$istema de disparo $entido &ste control consta de un conutador en $ora de 'ot.n +ue perite in)ertir el sentido del disparo i está sin pulsar la se/al se dispara su'iendo >$lanco positi)o ? y si lo pulsaos se disparará 'a(ando >$lanco negati)o 7?&s con)eniente disparar la se/al en el $lanco de transici.n ás rápida
Amplificacin &ste control consta de un pe+ue/o conutador en $ora de 'ot.n +ue perite apli$icar la se/al en horizontal por un $actor constante >noralente K . 1!? e utiliza para )isualizar se/ales de uy alta $recuencia >cuando el conutador M&E6& no perite hacerlo? Hay +ue tenerle en cuenta a la hora de realizar edidas cuantitati)as >ha'rá +ue di)idir la edida realizada en pantalla por el $actor indicado?
*ivel e trata de un potenci.etro +ue perite en el odo de disparo anual, a(ustar el ni)el de se/al a partir del cual, el sistea de 'arrido epieza a actuar &ste a(uste no es operati)o en odo de disparo autoático
<= &ste control consta de un pe+ue/o conutador en $ora de 'ot.n +ue perite desconectar el sistea de 'arrido interno del osciloscopio, haciendo estas $unciones uno de los canales )erticales >generalente el canal ?
Acoplamiento
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De'ido a las uy di$erentes se/ales +ue se pueden presentar en electr.nica, el osciloscopio presenta un conutador con el +ue podeos conseguir el disparo esta'le de la se/al en di$erentes situaciones a gaa de $recuencias . tipos de se/ales +ue a'arca cada posici.n del conutador depende del tipo de osciloscopio >es posi'le incluso +ue el osciloscopio tenga otras posiciones, especialente para tratar las se/ales de tele)isi.n? &n la siguiente $igura se especi$ica los datos para un osciloscopio en particular 0ara tu osciloscopio de'erás consultar la in$oraci.n suinistrada por el $a'ricante, para actualizar esta ta'la
e'argo, si aprendeos a realizar edidas de $ora anual, estareos ta'i*n capacitados para che+uear las edidas autoáticas +ue realiza un osciloscopio digital
'a pantalla &n la siguiente $igura +ue representa la pantalla de un osciloscopio De'erás notar +ue eisten unas arcas en la pantalla +ue la di)iden tanto en )ertical coo en horizontal, $oran lo +ue se denoina reticula . re(illa a separaci.n entre dos lineas consecuti)as de la re(illa constituye lo +ue se denoina una di)isi.n Noralente la re(illa posee 1! di)isiones horizontales por % )erticales del iso taa/o >cercano al c?, lo +ue $ora una pantalla ás ancha +ue alta &n la lineas centrales, tanto en horizontal coo en )ertical, cada di)isi.n . cuadro posee unas arcas +ue la di)iden en K partes iguales >utilizadas coo )ereos ás tarde para a$inar las edidas?
!6terior a situaci.n noral es +ue se perita al osciloscopio +uien internaente dispare la se/al de entrada &sto perite sincronizar casi todas las se/ales peri.dicas siepre +ue la altura de la iagen supere un cierto )alor >generalente uy pe+ue/o, del orden de edia di)isi.n? 0ara algunas se/ales coplicadas, es necesario dispararlas con otra se/al procedente del iso circuito de prue'a &sto puede hacerse introduciendo esta =ltia se/al por el conector eti+uetado R &< y pulsando ta'i*n el 'ot.n +ue le acopa/a
6lgunos osciloscopios poseen arcas horizontales de !J, 1!J, O!J y 1!!J para $acilitar la edida de tiepos de su'ida y 'a(ada en los $lancos >se ide entre el 1!J y el O!J de la aplitud de pico a pico? 6lgunos osciloscopios ta'i*n )isualizan en su pantalla cuantos )oltios representa cada di)isi.n )ertical y cuantos segundos representa cada di)isi.n horizontal
(edida de volta9es eneralente cuando ha'laos de )olta(e +uereos realente epresar la di$erencia de potencial el*ctrico, epresado en )oltios, entre dos puntos de un circuito 0ero noralente uno de los puntos está conectado a asa >! )oltios? y entonces sipli$icaos ha'lando del )olta(e en el punto 6 >cuando en realidad es la di$erencia de potencial entre el punto 6 y ND? os )olta(es pueden ta'i*n edirse de pico a pico >entre el )alor áio y 9nio de la se/al? &s uy iportante +ue especi$i+ueos al realizar una edida +ue tipo de )olta(e estaos idiendo &l osciloscopio es un dispositi)o para edir el )olta(e de $ora directa tros edidas se pueden realizar a partir de esta por siple cálculo >por e(eplo, la de la
%3cnicas de medida #ntroduccin &sta secci.n eplica las t*cnicas de edida 'ásicas con un osciloscopio as dos edidas ás 'ásicas +ue se pueden realizar con un osciloscopio son el )olta(e y el tiepo, al ser edidas directas &sta secci.n descri'e coo realizar edidas )isualente en la pantalla del osciloscopio 6lgunos osciloscopios digitales poseen un so$t5are interno +ue perite realizar las edidas de $ora autoática in 1G
intensidad . la potencia? os cálculos para se/ales C6 pueden ser coplicados, pero siepre el prier paso para edir otras agnitudes es epezar por el )olta(e
&n la $igura anterior se ha se/alado el )alor de pico B p , el )alor de pico a pico B pp , noralente el do'le de B p y el )alor e$icaz B e$ . B RM >root7ean7 s+uare, es decir la raiz de la edia de los )alores instantáneos ele)ados al cuadrado? utilizada para calcular la potencia de la se/al C6 Realizar la edida de )olta(es con un osciloscopio es $ácil, sipleente se trata de contar el n=ero de di)isiones )erticales +ue ocupa la se/al en la pantalla 6(ustando la se/al con el ando de posicionaiento horizontal podeos utilizar las su'di)isiones de la re(illa para realizar una edida ás precisa >Recordar +ue una su'di)isi.n e+ui)ale generalente a 1@K de lo +ue represente una di)isi.n copleta? &s iportante +ue la se/al ocupe el áio espacio de la pantalla para realizar edidas $ia'les, para ello actuareos so're el conutador del apli$icador )ertical
6lgunos osciloscopios poseen en la pantalla un cursor +ue perite toar las edidas de tensi.n sin contar el n=ero de di)isiones +ue ocupa la se/al Eásicaente el cursor son dos l9neas horizontales para la edida de )olta(es y dos l9neas )erticales para la edida de tiepos +ue podeos desplazar indi)idualente por la pantalla a edida se )isualiza de $ora autoática en la pantalla del osciloscopio
(edida de tiempo y frecuencia 0ara realizar edidas de tiepo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio &sto incluye la edida de periodos, anchura de ipulsos y tiepo de su'ida y 'a(ada de ipulsos a $recuencia es una edida indirecta y se realiza calculando la in)ersa del
periodo 6l igual +ue ocurr9a con los )olta(es, la edida de tiepos será ás precisa si el tiepo o'(eto de edida ocupa la ayor parte de la pantalla, para ello actuareos so're el conutador de la 'ase de tiepos i centraos la se/al utilizando el ando de posicionaiento )ertical podeos utilizar las su'di)isiones para realizar una edida ás precisa
(edida de tiempos de subida y ba9ada en los flancos &n uchas aplicaciones es iportante conocer los detalles de un pulso, en particular los tiepos de su'ida . 'a(ada de estos as edidas estándar en un pulso son su anchura y los tiepos de su'ida y 'a(ada &l tiepo de su'ida de un pulso es la transici.n del ni)el 'a(o al ni)el alto de )olta(e 0or con)enio, se ide el tiepo entre el oento +ue el pulso alcanza el 1!J de la tensi.n total hasta +ue llega al O!J &sto eliina las irregularidades en las 'ordes del ipulso &sto eplica las arcas +ue se o'ser)an en algunos osciloscopios > algunas )eces sipleente unas l9neas punteadas ? a edida en los pulsos re+uiere un $ino a(uste en los andos de disparo 0ara con)ertirse en un eperto en la captura de pulsos es iportante conocer el uso de los andos de disparo +ue posea nuestro osciloscopio -na )ez capturado el pulso, el proceso de edida es el siguiente: se a(usta actuando so're el conutador del apli$icador )ertical y el y el ando )aria'le asociado hasta +ue la aplitud pico a pico del pulso coincida con las l9neas punteadas >. las se/aladas coo !J y 1!!J? e ide el inter)alo de tiepo +ue eiste entre +ue el ipulso corta a la linea se/alada coo 1!J y el O!J, a(ustando el conutador de la 'ase de tiepos para +ue dicho tiepo ocupe el áio de la pantalla del osciloscopio
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e utiliza cuando deseaos sincronizar en la pantalla del osciloscopio se/ales $oradas por trenes de ipulsos espaciados en el tiepo e pretende +ue el osciloscopio se dispare cuando el prier ipulso del +ue consta el tren alcance el ni)el de tensi.n $i(ado para el disparo, pero +ue eista una zona de so'ra para el disparo +ue cu'ra los ipulsos siguientes, el osciloscopio no de'e dispararse hasta +ue llegue el prier ipulso del siguiente tren Consta generalente de un ando asociado con un interruptor, este =ltio pone en $uncionaiento el sistea holdo$$ y el ando )aria'le a(usta el tiepo de so'ra para el disparo &n la siguiente $igura se o'ser)ará e(or el $uncionaiento
(edida del desfase entre se>ales a secci.n horizontal del osciloscopio posee un control eti+uetado coo <7; , +ue nos )a a introducir en una de las t*cnicas de edida de des$ase >la =nica +ue podeos utilizar cuando solo disponeos de un canal )ertical en nuestro osciloscopio? &l periodo de una se/al se corresponde con una $ase de 3"! &l des$ase indica el angulo de atraso . adelanto +ue posee una se/al con respecto a otra >toada coo re$erencia? si poseen a'as el iso periodo ;a +ue el osciloscopio solo puede edir directaente los tiepos, la edida del des$ase será indirecta -no de los *todos para edir el des$ase es utilizar el odo <7; &sto iplica introducir una se/al por el canal )ertical >generalente el ? y la otra por el canal horizontal >el ? >este *todo solo $unciona de $ora correcta si a'as se/ales son senoidales? a $ora de onda resultante en pantalla se denoina $igura de issa(ous >de'ido al $9sico $ranc*s denoinado Pules 6ntoine issa(ous? e puede deducir la $ase entre las dos se/ales, as9 coo su relaci.n de $recuencias o'ser)ando la siguiente $igura
?enerador de ,unciones -n generador de $unciones es un instruento utilizado en la electr.nica y sir)e para generar o siular se/ales espec9$icas con deterinadas caracter9sticas 0or e(eplo, crear o siular una se/al +ue puede ser cuadrada, sinusoidal, de una deterinada $recuencia, y de una deterinada aplitud De esta $ora, podeos aplicar esta se/al generada a un circuito para )er su respuesta &ntonces, para resuir lo anterior, es un siulador de se/ales de di$erentes caracter9sticas -n generador de $unciones tiene una $recuencia áia a la cual puede llegar el instruento, al igual +ue una aplitud áia en )olts os generadores de $unciones ás counes, pueden generar ondas sinusoidales, triangulares y cuadradas tros generadores, en ca'io, tienen se/ales prograa'les coo por e(eplo la de un electrocardiograa
/oldoff 0odia traducirse coo antener > hold ? desconectado > o$$ ?&ste control no está incluido en los osciloscopios de ni)el 'a(o . edio 1"
a'i*n, puede ha'er instruentos +ue peritan la generaci.n de una se/al de ipulso
2
3
G
K
-n generador de se/ales, de $unciones o de $oras de onda es un dispositi)o electr.nico de la'oratorio +ue genera patrones de se/ales peri.dicas o no peri.dicas tanto anal.gicas coo digitales e eplea noralente en el dise/o, prue'a y reparaci.n de dispositi)os electr.nicos# aun+ue ta'i*n puede tener usos art9sticos Hay di$erentes tipos de generadores de se/ales seg=n el prop.sito y aplicaci.n +ue corresponderá con el precio radicionalente los generadores de se/ales eran dispositi)os estáticos apenas con$igura'les, pero actualente periten la conei.n y control desde un 0C Con lo +ue pueden ser controlados ediante so$t5are hecho a edida seg=n la aplicaci.n, auentando la $lei'ilidad
&ontroles@ &onectores e #ndicadores Parte ,rontalB
"
I
%
O
1
Eot.n de &ncendido >0o5er 'utton? 0resione este 'ot.n para encender el generador de $unciones i se presiona este 'ot.n de nue)o, el generador se apaga
uz de &ncendido >0o5er on light? i la luz está encendida signi$ica +ue el generador esta encendido Eotones de Funci.n >Function 'uttons? os 'otones de onda senoidal, cuadrada o triangular deterinan el tipo de se/al pro)isto por el conector en la salida principal Eotones de Rango >Range 'uttons? >Hz? &sta )aria'le de control deterina la $recuencia de la se/al del conector en la salida principal Control de Frecuencia >Frecuency Control? &sta )aria'le de control deterina la $recuencia de la se/al del conector en la salida principal toando en cuenta ta'i*n el rango esta'lecido en los 'otones de rango Control de 6plitud >6plitude Control? &sta )aria'le de control, dependiendo de la posici.n del 'ot.n de )olta(e de salida >B -?, deterina el ni)el de la se/al del conector en la salida principal Eot.n de rango de Bolta(e de salida >Bolts ut range 'utton? 0resiona este 'ot.n para controlar el rango de aplitud de ! a 2 Bp7p en circuito a'ierto o de ! a 1 Bp7p con una carga de K!Q Buel)e a presionar el 'ot.n para controlar el rango de aplitud de ! a 2! Bp7p en circuito a'ierto o de ! a 1! Bp7p con una carga de K!Q Eot.n de in)ersi.n >n)ert 'utton? i se presiona este 'ot.n, la se/al del conector en la salida principal se in)ierte Cuando el control de ciclo de á+uina esta en uso, el 'ot.n de in)ersi.n deterina +ue itad de la $ora de onda a la salida )a a ser a$ectada a siguiente ta'la, uestra esta relaci.n
Control de ciclo de á+uina >Duty control? Pala este control para acti)ar esta opci.n 1! $$set en DC >DC $$set? Pala este control para acti)ar esta opci.n &ste control esta'lece el ni)el de DC y su polaridad de la se/al del conector en la salida principal Cuando el control esta presionado, la se/al se centra a ! )olts en DC
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11 Eot.n de Earrido >Q&&0 'utton? 0resiona el 'ot.n para hacer un 'arrido interno &ste 'ot.n acti)a los controles de rango de 'arrido y de ancho del 'arrido i se )uel)e a presionar este 'ot.n, el generador de $unciones puede aceptar se/ales desde el conector de 'arrido eterno >&<&RN6 Q&&0? localizado en la parte trasera del generador de $unciones 12 Rango de Earrido >5eep Rate? &ste control a(usta el rango del generador del 'arrido interno y el rango de repetici.n de la copuerta de paso 13 6ncho del Earrido >5eep Qidth? &ste control a(usta la aplitud del 'arrido 1G Conector de la salida principal >M6N output connector? e utiliza un conector ENC para o'tener se/ales de onda senoidal, cuadrada o tiangular 1K Conector de la salida >;NC >? output connector? e utiliza un conector ENC para o'tener se/ales de tipo
la opci.n de onda senoidal en el 'ot.n de $unci.n y cuando cual+uier 'ot.n del rango de $recuencia está ta'i*n presionado a $recuencia de la onda se esta'lece por la co'inaci.n del 'ot.n de rango y el control de )ariaci.n de $recuencia a salida tendrá +ue ser re)isada con un osciloscopio e de'e proceder de la siguiente anera: 1? 0ara o'tener una se/al senoidal, se de'en seguir las siguientes instrucciones:
&ontroles@ &onectores e #ndicadores Parte %raseraB 2? Fi(a la perilla de )olts por di)isi.n >B@DB? a 2 B, la perilla de segundos por di)isi.n >&C@DB? a !2 s y el resto de los controles en la posici.n de operaci.n noral 3? a $recuencia de salida puede ser calculada toando el rec9proco del per9odo de la $ora de la se/al G?a $recuencia de salida puede esta'lecerse con ayor precisi.n utilizando un contador de $recuencia >Fre+uency Counter? conectando la salida del generador de $unciones directaente al contador, o usando un ca'le ENC con conei.n en de la salida del generador de $unciones al osciloscopio y al contador al iso tiepo Cuando se $ailiariza con la con$iguraci.n para lograr una se/al senoidal a la $recuencia del e(eplo anterior, ca'ie el rango de $recuencias y rote el disco de $recuencias, o'ser)ando el osciloscopio o el display del contador ea el )olta(e de salida del generador conectando a *ste un ult9etro, situado en la $unci.n de )olta(e en 6C >6C Bolts? Con esto, será posi'le leer el )alor rs de la se/al senoidal y copararla con la se/al pico a pico >p7p? )ista en el osciloscopio &l )alor rs de'e ser !3K3K )eces el )alor p7p )isto en el osciloscopio as ondas senoidales son utilizadas para checar circuitos de audio y de radio $recuencia
1R Fusi'le >ine Fuse? 0ro)ee de protecci.n por so'ecargas o al $uncionaiento de e+uipo 2R &ntrada de alientaci.n >0o5er nput? Conector de entrada para el ca'le de alientaci.n 3R Conector de entrada para 'arrido eterno >&ternal 5eep input connector? e utiliza un conector de entrada tipo ENC para controlar el )olta(e del 'arrido as se/ales aplicadas a este conector controlan la $recuencia de salida cuando el 'ot.n de 'arrido no está presionado &l rango total de 'arrido es ta'i*n dependiente de la $recuencia 'ase y la direcci.n deseada del 'arrido GR elector de )olta(e >ine Bolta(e elector? &stos selectores conectan la circuiter9a interna para distintas entradas de alientaci.n
,unciones y Aplicaciones ND6 &ND6 -na onda senoidal se puede o'tener en el conector de la salida principal cuando se presiona 1%
as $recuencias ás altas del generador de $unciones pueden ser utilizadas para siular la portadora para la 'anda de 6M Con un capacitor en serie con el centro del conector en la salida principal, las se/ales de audio pueden ser inyectadas a cual+uier e+uipo de audio ND6 C-6DR6D6 -na onda cuadrada se puede o'tener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opci.n de onda cuadrada en el 'ot.n de $unci.n y cuando cual+uier 'ot.n del rango de $recuencia está ta'i*n presionado a $recuencia de la onda se esta'lece por la co'inaci.n del 'ot.n de rango y el control de )ariaci.n de $recuencia a salida puede )eri$icarse con un osciloscopio utilizando la isa conei.n utilizada en la onda senoidal a $recuencia de salida puede esta'lecerse con ayor precisi.n utilizando un contador de $recuencia >Fre+uency Counter? conectando la salida del generador de $unciones directaente al contador, o usando un ca'le ENC con conei.n en de la salida del generador de $unciones al osciloscopio y al contador al iso tiepo 0ara a(ustar el generador de $unciones para +ue opere con una onda cuadrada, los controles pueden estar a(ustados de la isa anera con la +ue se o'tu)o la se/al senoidal, ecepto la opci.n de onda cuadrada en el 'ot.n de $unci.n de'e estar presionada No se podrá tener un )alor rs uy eacto para una onda cuadrada con el ult9etro o cual+uier otro edidor digital o anal.gico, por+ue están cali'rados para o'tener )alores rs de se/ales senoidales a se/al de onda cuadrada puede ser utilizada para siular se/ales pulsantes a onda cuadrada es $recuenteente usada para prue'as y cali'raci.n de circuitos de tiepo ND6 D&N& D& &RR6 -na onda triangular se puede o'tener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opci.n de onda triangular en el 'ot.n de $unci.n y cuando cual+uier 'ot.n del rango de $recuencia está ta'i*n presionado a $recuencia de la onda se esta'lece por la co'inaci.n del 'ot.n de rango y el control de )ariaci.n de $recuencia a salida puede )eri$icarse con un osciloscopio utilizando la isa conei.n utilizada en la onda senoidal a $recuencia de salida puede esta'lecerse con ayor precisi.n utilizando un contador de $recuencia >Fre+uency Counter? conectando la salida del generador de $unciones directaente al contador, o usando un ca'le ENC con conei.n en de la salida del generador de $unciones al osciloscopio y al contador al iso tiepo 0ara a(ustar el generador de $unciones para +ue opere con una onda triangular, los controles pueden estar
a(ustados de la isa anera con la +ue se o'tu)o la se/al senoidal, ecepto la opci.n de onda cuadrada en el 'ot.n de $unci.n de'e estar presionada No se podrá tener un )alor rs uy eacto para una onda cuadrada con el ult9etro o cual+uier otro edidor digital o anal.gico, por+ue están cali'rados para o'tener )alores rs de se/ales senoidales -no de los usos ás counes de la onda triangular es para hacer un control de 'arrido eterno para un osciloscopio &s ta'i*n usada para cali'rar los circuitos si*tricos de algunos e+uipos -na se/al >ransistor7ransistor7ogic? puede o'tenerse a la salida del conector ;NC &l rango del pulso es controlado por los 'otones de rango y el disco de $recuencia a sietr9a de esta $ora de onda puede ser controlada con el control de ciclo de tra'a(o a se/al está ta'i*n disponi'le en el odo de 'arrido a aplitud de la se/al se $i(a a 2 Bp7p >ona cuadrada? &l pulso es utilizado para in(ectar se/ales a circuitos l.gicos con el prop.sito de hacer prue'as 6D6 D& E6RRD odas las salidas +ue se pueden o'tener del generador de $unciones pueden utilizarse en odo de 'arrido &stas salidas son utilizadas en con(unto con otros instruentos de prue'a para producir una se/al de $recuencia odulada &l uso de una se/al de 'arrido es un *todo co=n en circuitos de sintonizaci.n y para controlar el ancho de 'anda de circuitos de audio y de radio $recuencia B6P& CNR6D 0R 6 &NR6D6 06R6 E6RRD &<&RN &sta caracter9stica perite +ue el generador de 'arrido sea controlado por una $uente de )olta(e eterna Cuando está en operaci.n este odo, el 'ot.n de 'arrido no de'e estar presionado por lo +ue los controles de rango de 'arrido y ancho de 'anda de 'arrido tapoco están en operaci.n &l )olta(e en DC aplicado a la entrada deterina las caracter9sticas del 'arrido de la se/al a la salida del conector principal o ;NC >?
3 (onta9e y procedimiento .1 (ateriales os ateriales utilizados en la práctica $ueron: •
sciloscopio
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Cuadrarlos de tal anera +ue el punto luinoso +uede n9tido
•
Ca'les
•
enerador de e/ales
C
nyectar al osciloscopio una se/al eno por edio de generadores de $unciones aplicada al canal 1 6cti)ar la perilla de 'arrido horizontal hasta +ue se encuentre una se/al esta'le en la pantalla
D
Colocar la perilla )ertical del canal 1 en el )alor 1 Bolts@Di) y con el 'ot.n de aplitud del generador de $unciones logre +ue la $unci.n eno ocupe una di)isi.n )ertical Colocar ahora la perilla )ertical en !K Bolt@Di) con lo cual la se/al ocupará dos di)isiones
E
denti$icar ahora el 'ot.n +ue selecciona 6C7 ND7DC 6plicar la se/ar eno y colocar el 'ot.n en las siguientes posiciones: &n 6C ostrará la coponente eno &n ND ostrará una l9nea horizontal de re$erencia &n DC ostrará la $unci.n eno con su coponente de corriente continua
.2 Procedimiento &l proceso +ue se realiz. $ue:
1
2
eneos un osciloscopio de do'le canal, le podeos inyectar dos se/ales a las placas de de$lei.n )ertical, y dos generadores de $unciones +ue nos periten di$erentes $oras de onda ya 'ien sean seno, triangular, cuadrada etc 'ser)ar el osciloscopio e identi$icar los di$erentes 'otones y perillas, +ue controlan todas sus $unciones
0render el osciloscopio y o'ser)ar el punto +ue aparece en la pantalla Mo)er los 'otones Intens y Focus y o'ser)ar el e$ecto
2!
F
denti$icar la perilla de posici.n )ertical, o)erla y o'ser)ar su $unci.n &sta perilla a/ade un )olta(e continuo +ue se sua a la se/al aplicada con lo cual se su'e o se 'a(a en la pantalla
G
denti$icar el 'ot.n central de la perilla )ertical, o)erla y o'ser)ar su e$ecto &ste 'ot.n )ar9a la ganancia )ertical y siepre +ue está idiendo de'e estar cali'rado
H
denti$icar el 'ot.n CH1767CH076DD7 CH2 para )er su e$ecto inyectar otro generador de $unciones una se/al cuadrada al canal 2 y desplazar el 'ot.n por las di$erentes posiciones y o'ser)ar su e$ecto
10 denti$icar la tecla CH2 NB y colocar el
0orcenta(e de error
canal 2 so're el cual tra'a(a y accionar so're ella
11 Hallar una $recuencia en dos ocasiones o'ser)ando la pantalla de osciloscopio y otra calculando con lo +ue se o'ser)a, para o'tener una $recuencia te.rica y otra eperiental
C. +atos y procesamiento de datos &l o'(eti)o de la práctica $ue hallar la $recuencia dada por el generador de $recuencia ediante el osciloscopio &l osciloscopio ostra'a una grá$ica coo se uestra en la $igura la cual el e(e y es el )olta(e y el e(e el tiepo
e
()
[
e
()
1.01
=
]
44.000 − 44.444,4444
100
∗
44.000
=
0ara el segundo )alor $ue con un )alor te.rico de F =55,000
&scal a de Bolta( e
Bolta( e
&scala de tiep o
0eriodo
Frecuencia
2
K2
1!7K
1K1!7K
KK,KKKKKK K
e
()
[
e
()
1.01
=
55.000 −55.555,5555 55.000
]
100
∗
=
D. Anlisis de resultados
e calcula'a el )olta(e pico a pico contando el n=ero de cuadros y ultiplicándolo por la escala +ue ten9a el osciloscopio# igualente se calcul. es periodo pico a pico Despu*s se halo la $recuencia con la siguiente $orula F =
1 T
iendo el periodo ; se copar. con el )alor te.rico ostrado por el generador de $recuencia &n la práctica se toaron dos )alores &n el priero $ue con un )alor te.rico de F =44,000
&scal a de Bolta( e
Bolta( e
&scala de tiep o
0eriodo
Frecuencia
1
K
1!7"
22K1!7"
GG,GGGGGG G
&n el eperiento realizado, se toaron los datos +ue se ostra'an en la pantalla del apli$icador, +ue está dada por una se/al de 6C la cual ten9a una grá$ica oscilante racias a esta gra$ica pudios deterinar el )olta(e pico a pico y el tiepo o periodo de la isa, con el cual ta'i*n se pudo hallar la $recuencia os errores calculados $ueron uy 'a(os, siendo el error ás alto de 1,!1J &ste error pudo ser esta'lecido por el a(uste en las l9neas de edida de la inter$ace del osciloscopio, o ta'i*n pudo ser ocasionado por los di)ersos $actores +ue tiene el circuito in$luyendo uchas cosas +ue no son de'idaente toadas en cuenta por su poca alteraci.n de la edida racias a este error tan 'a(o podeos a$irar +ue el osciloscopio es un 'uen aparato de edici.n y +ue sus )ariantes están 'ien de$inidas por cada una de sus anecillas de control
E. &onclusiones •
&l osciloscopio es un instruento +ue tiene la particularidad de gra$icar distintos tipos de se/ales de tipo sinusoidal, cuadrada, triangular, suinistradas por el generador de se/ales y a su )ez perite edir )aria'les coo el )olta(e, periodo de la se/al, as9
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•
•
•
coo conocer el des$asaiento entre )arias se/ales &l osciloscopio se relaciona directaente con las $unciones de un coputador ya +ue se le puede suinistrar in$inidad de c.digos acoplados en una serie de 'otones +ue satis$acen su uso en di$erentes aplicaciones de tipo electr.nico &l generador de se/ales o$rece una dependencia directa con el osciloscopio ya +ue perite generar distintos tipos de se/ales antes encionadas y cuyas gra$icas se plasan en el osciloscopio donde su representaci.n cartesiana perite una ayor o'tenci.n de los datos re+ueridos iene la particularidad de odi$icar la $recuencia y aplitud de di$erentes se/ales &n el desarrollo de este la'oratorio se conocieron las $unciones 'ásicas +ue presentan el generador de se/ales y el osciloscopio periti*ndonos a$ianzar conociientos pre)ios a su realizaci.n Donde se generaron di$erentes tipos de se/ales esta'lecidas en la práctica y la o'tenci.n de datos
)ibliograf7a 1S ears, F >2!!O? Física universitaria con .ísica moderna, Bol 1, Docea)a &dici.n, 0&6RN &D-C6CN, M*ico 2S 6t4ins, 0Pones, >2!!"? /rincipios de uímica'3 ed &ditorial 0anaericana Euenos 6ires 3S Castellan, Fisicouímica,>1O%I?, 0&6RN &D-C6CN, M*ico GS Eur'ano, arc9a, C >2!!3? Física General, 32 ed, &ditorial e'ar
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