Transcription
UNIDAD5EL OSCILOSCOPIO ANALOGICO
El osciloscopio es un instrumento de medición que permite hacer visiblesdeterminados procesos cambiantes. Su utilización en la observación ymedición de variables del tipo eléctricas lo hace indispensable en todolaboratorio.Trabaja de acuerdo a la visualización de dos coordenadas en un plano, loque le permite registrar dos funciones cualesquiera: y f(x). Para tal fin,el aparato cuenta con un tubo de rayos catódicos (TRC), quien posee unapantalla en la cual puede observarse el proceso que se está desarrollando.A continuación, se esquematiza un diagrama en bloques delaparato completo, figura
ZControl del eje ZTubo rayos catódicosCanal verticalEje YBase de tiempoEje XYXPantallaFuente de alimentación para todos los sistemas
En la misma se advierte el tubo propiamente dicho (TRC); el módulogenerador de barrido (Base de tiempo) que es quien produce una tensiónde deflexión proporcional al tiempo materializando el eje X, y ademáspermite también ingresar con una señal del exterior adaptándola, para locual posee un amplificador ; el módulo canal vertical quien tiene comomisión adaptar la variable a registrar para que se desvíe según eje Y através también de un amplificador, el módulo Z, que permite ingresar unaseñal por un borne ubicado en la parte posterior del aparato y medianteella se puede controlar el brillo externamente; y finalmente, la fuente dealimentación que es quien genera los potenciales necesarios para que elinstrumento funcione.
En la figura se observa la imagen enla pantalla, es la composición cartesianade un voltaje lineal en función deltiempo, eje X con la señal variable enel eje Y. Esta última es justamente lainformación que interesa analizar omedir.TUBO DE RAYOS CATODICOSEste dispositivo es el componente primordial de todo osciloscopio, porlo tanto es necesario estudiar y comprender su principio de operaciónpara aprovechar al máximo el uso de este versátil instrumento demedida.
Su funcionamiento se basa en la poca masa que poseen los electronesy como consecuencia su ínfima inercia, lo que hace factible el podercontrolarlos y utilizarlos para componer una imagen en tiempo real.Se entiende como tiempo real a aquellos fenómenos que se producen yregistran en forma simultánea.Consta de tres partes: un cañón electrónico; un sistema de placasdeflectoras y una pantalla luminiscente , contenidos en una ampolla devidrio con un formato particular, a la cual se le ha realizado el vacío.Elcañón electrónico, recibe este nombre, porque es el encargado deproducir y acelerar un fino haz de electrones, los que desplazados en losejes X e Y, impactan finalmente en una pantalla recubierta de fósforo,transformando la energía cinética de los mismos en luminosa.
Placas deflectorasPantallaConexionesCañón electrónicoTubo de vidrioCañón electrónicoLo primero que se debe disponer es de electrones libres. La disponibilidadde electrones libres puede producirse de diferentes formas.El método normalmente utilizado es el denominado emisión termoiónica.
Para que los electrones libres puedan escapar de la superficie delmaterial, deben realizar un cierto trabajo para vencer las fuerzas deatracción. En consecuencia, a menos que un electrón libreque seencuentra en el interior del material, exceda el trabajo que el mismodebe realizar para vencer las fuerzas superficiales del conductor, elelectrón no puede liberarse. Ninguno es liberado a la temperaturaambiente, a menos que se lo ayudecon una energía que aumente latemperatura del conductor, la energía cinética de los electrones libresdel material aumenta y a una temperatura suficientemente elevada, unnúmero apreciable de ellos tendrá la energía cinética necesaria paraliberarse de la superficie del material. Este resultado es justamente laemisión termoiónica de los electrones.
CátodoLa cantidad de electrones emitido por la superficie del material, que sedenomina cátodo, es proporcional a la temperatura de calentamiento.Haysustancias disponibles para mejorar la eficiencia de emisión deelectrones, tales como el tungsteno. Son utilizados comercialmente enlos tubos de rayos catódicos. El calor se logra haciendo pasar unacorriente eléctrica por un filamento de tungsteno, Joule. El generadoraplicado al filamento puede ser de corriente continua o alterna.El filamento descripto, es rodeado por elIcátodo, transmitiéndole el calor necesario paraque los electrones de su superficie, al adquirirenergíacinéticaporefectodetemperatura, se desprendan y queden libres.GenCátodolafilamento
AnodoObtenidos los electrones de esta forma, si se sumergen en un campoeléctrico producido por una fuente de corriente continua, conectandoel terminal negativo al cátodo y el positivo a una placa metálicadenominada ánodo, se desplazaránen la dirección de las líneas delcampo eléctrico, en sentido contrario a ellas, y migrarán al potencialpositivo, produciendo una corriente eléctrica.ICátodoCampo eléctricoGenVafilamentoÁnodo
Es importante destacar que para que este fenómeno se produzca debeestar en un ambiente libre de moléculas extrañas. Por lo tanto todo eldispositivo debe encontrarse en un recinto al cual se le ha producidoel vacío. En la aplicación del osciloscopio, este recinto es el TRC.El próximo paso es ahora producir el haz de electrones que impactaránen la pantalla, provocando un punto luminoso. Para ello, al cañón se ledeben adicionar otros electrodos. El primero de ellos es el ánodo, yavisto.Está construido con una formaespecial: es un cilindro hueco demetal, colocado coaxialmente aleje longitudinal del tubo, a unacierta distancia del cátodo.CátodoÁnodo
Los electrones producidos por el cátodo son acelerados por el ánodo,pero dado que este electrodo es hueco, los mismos seguirán su marchapor el interior del mismo e impactarán en la pantalla.Grilla de control o intensidadPara lograr variar la intensidad luminosa que se produce en la pantalla,se debe controlar la cantidad de electrones que llegan a ella y para estose le agrega un nuevo electrodo denominado grilla de control (G). Estees un cilindro hueco pero cerrado en uno de los extremos con un orificiocentral en dicho cierre.Está ubicado muy cerca del cátodo y se leaplica un potencial negativo respecto a él.Orificio
Este potencial que puede variar desde cero hasta 50 Volt, produce uncampo contrario al generado entre el cátodo y el ánodo acelerador, detal forma que puede anular a este último.Así entonces, controlando el potencial de grilla, se puede variar lacantidad de electrones que llegan a la pantalla. Con este procedimientose logra obtener un punto (mancha luminosa) cuya intensidad variarádesde cero (ningún electrón llega a la pantalla) hasta el máximo (todoslos generados llegan a la pantalla).El osciloscopio posee un controlexterno de brillo o intensidad(acciona sobre la grilla) que eloperador controla a voluntad yCátodo GrillaÁnodoque se denomina Intensidad.
FocoOtro electrodo necesario es el de foco. Su misión es la de producir acualquier valor de intensidad elegido, el punto más pequeño en la pantalla.El operador también tiene acceso a este control externamente. Suconstrucción es similar al ánodo, un cilindro hueco pero de mayordiámetro. En la construcción del cañón, el ánodo se construye mediantedos cilindros iguales y al mismo potencial, ubicándose el electrodo delfoco entre ambas partes.Líneas de campoElectrones libres-Brillo-FocoAstigmatismo
El potencial que se aplica al electrodo de foco, es menor que el deánodo y conforma de esta manera lo que se denomina una lenteelectrónica y que pertenece a la óptica electrónica, cuya finalidad eshacer que los electrones impacten todos juntos sobre la superficiefosforescente, formando un círculo de diámetro muy pequeño, tal como0,1 mm.AstigmatismoOtro comando que afecta a los electrones en su avance hacia la pantalla,es el de astigmatismo. Este control que es interno y no tiene acceso elusuario, modifica ligeramente el potencial del ánodo acelerador conrespecto al cátodo. Su misión es la de corregir la excentricidad delpunto luminoso cuando no incide en el medio de la pantalla. En el centrode la misma produce un pequeño círculo, pero cuando lo hace en otraparte tiende a deformarse elípticamente.
Placas deflectorasUna vez generado el haz que llega a la pantalla, es necesario desviarlosegún los ejes X e Y. En el eje X se deberá generar una línea horizontalque lo materialice y que se denomina barrido y en el eje Y se aplicará laseñal a observar.Para lograr mover al haz en ambos sentidos, se colocan las denominadasplacas deflectoras en el interior del tubo y a continuación del cañónelectrónico. Las mismas se ubicanconformando las armaduras de uncondensador para cada eje, materializando cada uno de ellos un par deplacas para el horizontal y otro par para el vertical. En la figura se vedicha conformación.
Placas deflectoras YPlacas deflectoras X
Si la velocidad de los electrones es muy grande (gran potencialacelerador), la energía cinética de los mismos provocará en la pantalla unpunto con gran iluminación; pero exigiría un gran potencial para generarel campo necesario para producir la desviación a todo lo alto y ancho de lapantalla. Ello complica el diseño de los amplificadores por la gran tensiónnecesaria de desviación.Así surge que se debe buscar una buena alternativa entre el potencialacelerador que provoca la luminosidad del haz y el potencial de deflexiónaplicado a las placas deflectoras.Se denomina post-aceleración o post-deflexión. Para ello se aplica unnuevo potencial mayor que el aplicado al ánodo después de que loselectrones sean desviados por las placas. En otras palabras, se aumentale velocidad de los mismos a posteriori de la deflexión.
Los tubos modernos poseen entonces un nuevo electrodo de postaceleración. En la figura se puede observar dicho ánodo.Placas deflectorasPantallaConexionesCañón electrónicoÁnodo de post aceleraciónEste nuevo ánodo esta incorporado en el interior del tubo y estácompuesto por una pintura conductora en base a grafitoadherida al vidrio internamente y tiene una salida al exterior para suconexión.
Los electrones, al salir de la zona de las placas desviadoras, son nuevamenteacelerados, aumentando su energía cinética y por ende se transformará enmayor luminosidad en la pantalla. Los electrones impactan en la pantalla,recubierta internamente de fosforo, cediendo al mismo su energía cinética ygenerando la emisión de luz como la producción de electrones secundarios queson inmediatamente atraídos por el ánodo post-acelerador y cierran el circuitocon la fuente, tal como se muestra en la figura.GENERADOR DE BARRIDO O BASE DE TIEMPOLa base de tiempo es la encargada de generar el eje X, para que encombinación con el eje Y (señal a observar y/o medir), se pueda graficar.Para ello es necesario producir un voltaje que desplace linealmente alpunto luminoso de izquierda a derecha del observador.
Esta señal se denomina barrido yVes aplicada a las placas deflectorashorizontales. La forma de estaseñal, es una función diente desierra,denominadaasíporsusemejanza a los dientes de unaBarridotsierra.Se observa en ella, que la tensión crece linealmente con el tiempo(rampa ascendente); y posteriormente desciende en un tiempo muycorto. En otras palabras, la rampa ascendente es quien produceeldesplazamiento de la traza de izquierda a derecha barriendo el ancho dela pantalla, el que llegado al extremo derecho, vuelve rápidamente alpunto de partida y queda preparado para un nuevo barrido o exploración.
El retroceso del haz no se ve en la pantalla, ya que esto molestaría a laimagen a formar. Para que ello no suceda, se borra la misma, aplicando unpotencial negativo a la grilla del TRC durante el retroceso. Cabe aclararque el barrido del haz se produce a velocidad constante durante elproceso de exploración.Como se puede interpretar, si se combina el desplazamiento lineal delpunto luminoso en el eje X y que presupone un sistema cartesiano; conuna señal aplicada a las placas verticales (eje Y del mismo sistema) sepuede componer en ciertas condiciones, una imagen que reproduzcafielmente la de la señal desconocida a analizar.La señal aplicada a las placas verticales es una tensión senoidal. Si noexistiera el barrido, la misma subiría y bajaría formando un trazovertical en la pantalla.
Si al mismo tiempo que elImagen compuestapunto luminoso asciende ydesciendeconladeacuerdoseñalsenoidalDiente de sierraintroducida a las placasverticales, este punto esdesplazadohacialalinealmentederecha,elresultado entonces es quese grafica exactamente laSeñal de entradaseñal que se desea.en Y
SincronismoSi se ingresa cualquier señal a las placas verticales siempre sereproducirá fielmente a la misma pero con ciertos condicionamientos.Será necesario sincronizar el inicio del barrido con algún punto de laforma de onda aplicada a las placas verticalesy además la señaldeberá ser periódica. Tal como se podía esperar, la imagen formada severá estática en la pantalla, ya que cada barrido se compone de unaimagen idéntica a la anterior, debido justamente que las señalesaobservar son repetitivas, y ellas se van superponiendo en el mismolugar en la pantalla, siempre y cuando la persistencia del fósforoutilizado sea la adecuada. Así entonces la retina de la visión humanarecibirá una imagen estable, ya que con cada barrido se formará unanueva gráfica en el mismo lugar que la anterior. Esta condición se puedever en la siguiente figura.
Puntos dedisparodelbarrido
En la próxima figura se ha dibujado con la misma señal, el caso de queella no sincronice a la diente de sierra y por ello se puede ver que encada barrido hay un punto distinto de disparo por lo que en cada pantallase grafica la misma señal pero desfasada una de otra por lo que laimagen no es estable moviéndose en la pantalla con mayor o menorrapidez de acuerdo a la frecuencia de la onda diente de sierra.Barrido1Barrido232º Traza1233º Traza
Control de barridoEste control está calibrado en tiempo por división. La pantalla poseediezdivisiones horizontales, por lo que el punto luminoso deberecorrerlos o barrerlos. El control en inglés es Time/Div y estágraduado en diferentes velocidades de acuerdo al osciloscopio. Tambiénse dispone, ya sea de un control separado o concéntrico al descripto,continuamente variable, denominado Barrido variable (Sweep Var) quepermite obtener infinitas velocidades en cada una de las posicionesdiscretas. No obstante ello,este control posee una posición fijallamada Calibración (Cal), para poder leer con precisión tiempos de lafunción observada y por consiguiente el período de la misma, de acuerdoa los pasos fijos del control Time/Div.
Mediante un ejemplo, se comprenderá mejor la base de tiempo.Supóngase que la posición del generador está en 1 mS/div (1 milisegundo por división) y el control de barrido variable está encalibración. Todo esto significa que las diez divisiones horizontalesserán barridas por el haz en exactamente 10 mS. Así entonces, enla señal que se está observando, se podrán medir tiempos, y porconsiguiente si la señal es repetitiva, su período.Posición horizontal de la trazaOtro de los controles de la base de tiempo y que hace a la ubicaciónhorizontal del haz en la pantalla, es el de Posición (Position) . El mismopermite desplazar a voluntad la imagen a lo largo del eje X paracomodidad de la observación, Este control de posición X, desplazacompletamente la imagen a izquierda o derecha, manteniendo la forma.
Si se desplaza a la derecha sepodrá ver el inicio de la señalSi se desplaza a la derecha sepodrá ver el final de la señal
Esta posibilidad es para brindarle al operador otras alternativas l,la mayor partede los osciloscopios posee, ya sea concéntrico a él o aparte, una llaveque multiplica por cinco o por diez, x5 o x10. Esta posibilidad haceque la longitud de la imagen en la pantalla se incremente de acuerdo ala magnificación que posee el aparato; pero dado que la pantalla tienelas dimensiones fijas, solo se podrá ver una porción de la imagen(efecto ventana). Accionando el control de posición horizontal delbarrido, se logrará observar toda la señal por partes y así poderinterpretar algún detalle específico de ella, ampliado de acuerdo a lamagnificación, figura
Detalle dela señal aanalizarDetalleampliadopor 5Señal estirada 5 vecesSe destaca que esta ampliación no es un aumento de la velocidad debarrido. Simplemente es el aumento de la amplitud de la onda dientesierra, con lo cual se incrementa el barrido. Por ello es como si setuviera un tubo con una pantalla cinco o diez veces más amplia en elsentido horizontal.
Fuente de sincronismoContinuando con la base de tiempo, ahora se explicará como se sincronizael barrido con la información a visualizar. Para ello existe un subsistemade sincronización que posee controles específicos a este fin. Este tomaparte de la señal que ingresa al canal vertical o eje Y, y mediante ella leda la orden al generador de barrido para que inicie el mismo.En la base de tiempo se dispone de una serie de controles que permitenelegir la fuente de sincronismo (Source) que se especifican de lasiguiente forma: Interno (Int); Línea (Line) ; o Externo (Ext) .SourceInternoCH 1CH 2LINEEXT
La posición de interno es el modo más común de trabajo ya que elbarrido se sincroniza con la función que ingresa al canal vertical; con elcontrol en línea sincroniza con la línea de alimentación de 50 Hz yfinalmente en la posición externo, indica que para obtener la orden desincronismo, esta se toma de una señal externa, por lo que también sedispone de un conector BNC para la entrada de esta señal. Esta formade utilizar al osciloscopio es muy útil cuando se quieren observartransitorios u otras señales no periódicas.Modo de sincronismoComo complemento al control descripto, se dispone de otrosquepermiten seleccionar el modo de sincronismo, el nivel o amplitud de laseñal con que se sincroniza el barrido y su pendienteascendente o descendente (positivo o negativo).o flanco
El interruptor o llave Modo (mode), realiza las siguientes operaciones:Automático (auto) : indica que siempre habrá barrido aún sin señalexterna (esta es la posición normal para comenzar a trabajar con elaparato); Normal (norm), significa que para que exista barrido tieneque haber una señal en la entrada del osciloscopio, y además: televisiónhorizontal y vertical(Tv-H y Tv-V), posiciones exclusivas paratrabajar en receptores de televisión y que indica que el sincronismo seproducirá automáticamente con las funciones de barrido horizontal yvertical que poseen esos aparatos.CouplingAUTONORMTV - VTV - H
Nivel de sincronismoOtros controles que necesariamente deben disponerlas funciones anteriores, es el nivel de sincronizaciónTrig Level(trig level). Es un potenciómetro que girándolo eligeel punto o amplitud de la señal a observarLa señal que ingresa externamente debe tener como mínimo este valorpara sincronizarla. Como la señal a medir tiene su amplitud lo que sehace con este potenciómetro es bajar el nivel hasta que la señal sesincronice es decir quede quieta en la pantalla. Puede sincronizarse laseñal con pendiente positiva o negativa tirando hacia afuera el cursorconcéntrico que posee el potenciómetro.
Canal verticalEsta unidad es la encargada de recibir la señal o señales ( en el caso deaparatos con dos canales) que se desean observar. Posee una serie decontroles para adaptar correctamente a la misma para su estudio yademás tiene otras funciones complementarias. Quizás quien define elprecio y la calidad del osciloscopio es él o los canales verticales deacuerdo a su banda pasante.Banda pasanteUna cualidad de importancia de los osciloscopios es la habilidad depoder aceptar señales desde corriente continuaa alternas de muyaltas frecuencias. Ello define el ancho de banda del mismo.
En la actualidad, prácticamente en todos los modelos comerciales seinician en CC y se los limita, por precio y calidad en una determinadafrecuencia.Así se tienen los osciloscopios más comunes, cuya banda pasante vadesde CC o cero Hz hasta 20 Mhz y desde allí en adelante, hay unainfinita gama de modelos que cubren todas las aplicaciones en las cualesse utiliza.Ganancia70 % de AABanda pasanteFrecuencia
En la figura, se ha dibujado la amplificación o ganancia del circuitoamplificador del canal vertical que indica que la tensión amplificada desalida es constante para toda la gama de frecuencias a las cuales se hadiseñado el circuito y otra cualidad fundamental que se debe respetares que la señal de salida del amplificador sea totalmente fiel a laentrada. Esto significa que la forma de onda de la señal entrante nodebe sufrir ninguna deformación en el proceso de atenuaciónamplificación.Observando la gráfica de ganancia, se puede observar que el canalvertical es hábil para amplificar señales desde CC hasta unadeterminada frecuencia, a la cual se denomina ancho de banda o bandapasante, denominación estandarizada y que indica que la misma es linealhasta cuando cae a un 70,7% del valor máximo o plano.
Acondicionamiento de la señal entrantePara obtener las características vistas en los párrafos anteriores, esnecesario que los circuitos de entrada puedan amplificar o atenuar lasseñales entrantes. Se amplifican cuando la señal es muy pequeña (hasta10 mV) y se atenúan cuando son muy grandes, de tal forma que sepuedan mostrar en la pantalla sin ninguna dificultad.Conviene aclarar en este momentoque casi todos los osciloscopiosVolts / divposeen dos entradas o canalesverticales, denominados Ch1 o Canal1y Ch2 o Canal 2. Ambos 0DCCal
Entre ellos, el primero es el atenuador por pasos calibrados en volt/div(Volts por división que van desde 5; 10; 20; 50 mV/div; 0,1; 0,2; 0,5; 1;2; 5 Volt/div, siendo los pasos indicados los más comunes.En el mismo control y concéntrico también se dispone de un atenuadorcontinuamente variable para cualquier paso y posee una posición deCalibración (Cal) , en la cual valen los valores de los pasos estipulados.Otro control que interesa a cada uno de los canales es el de posición(Position), que permite desplazar la traza en sentido vertical sobre lapantalla, para su mejor posicionamiento. También en prácticamentetodos los osciloscopios se pueden tener otros dos controles tales comoel de magnificación por 5 o 10 (mag x5 o magx10) e inversión de laseñal.Veamos un ejemplo de lo que se puede hacer con el osciloscopio.
2Vp 4 V18Vpp 8 V1 V/divVCal4V2 V/divVp 4 VtVpp 8 V8 V/divVp 4 VVpp 8 V
Entrada de señalesEl ingreso de la señal o señales se realiza a través de un conector BNC(uno para cada canal) y se dispone además a la entrada, también paracada uno de ellos, una llave que tiene por misión adecuar la entrada delosciloscopio en función de las características de la señal ingresante.Esta llave posee tres posiciones: corriente alternada (AC); tierra (GND)y corriente continua (CC). Mediante la figura se explicará la función delas posiciones descriptas.BNCLa posición GND,Cenvía la entrada delACGNDDCAtenuador oseñal que ingresa.la
Esto hace posible poder ubicar la traza, mediante el control de posiciónvertical en cualquier lugar de la pantalla para que sirva de referencia.En la posición DC se conecta la entrada en forma directa alamplificador, permitiendo de esta manera medir potenciales tanto decorriente continua como de alterna.BNCCACGNDDCAtenuador oamplificador
En la posición AC se intercala un condensador entre la señal queingresa y el amplificador. Esta posibilidad permite bloquear cualquiercomponente de corriente continua que tenga la señal de entrada,dejando pasar solamente la de corriente alternaBNCCACAtenuador oGNDDCamplificadorEsta condición es muy útil cuando se trata de medir CA que está sumadaa continua.
En la figura se observa una señal de corriente continua de pequeñovalor, la que tiene sumada una de alterna. Si la entrada del osciloscopioestá en DC, se observará la señal alterna pero desplazada del cero,ajustado previamente en la posición GND.VACDCtSi ahora la componente de continua que se suma a la de alterna es muygrande, tal que supere el valor de la escala elegida (volt/div)seguramente la traza no se verá ya que el potencial continuo es tanalto que superará los límites de la pantalla.
ACVDCtSi está en AC, sólo se observará como si fuese una señal exclusivamentede corriente alterna.ACVDCt
Puntas de prueba de entradaEl ingreso de las señales al canal o canales de los osciloscopios serealiza mediante sondas especiales, denominadas puntas de prueba.Las mismas tienen la característica que independientemente de lafrecuencia y forma de la señal a observar, no introducen deformación alas mismas.Poseen un conductor coaxil macho que las une a un conector BNC parapoder ingresar al aparato: Este posee los mismos conectores BNC perohembras.ConectorBNC macho
Estas puntas disponen de un pequeño gancho para acoplar al circuito yposteriormente poseen también un atenuador capacitivo compensadoen frecuencia que reduce la señal por diez. Por otro lado, mediante unpequeño conmutador, se puede elegir sin atenuación, X1, o X10. Estopermite, en el caso de que se quieran medir tensiones muy grandes yno alcance el atenuador del osciloscopio, ingresar ya con la señalatenuada en diez veces.También poseen otro conductor (el de tierra o masa) con un clip tipococodrilo para poder conectar a la masa del circuito bajo prueba.El osciloscopio como frecuencímetroPor su versatilidad, el osciloscopio permite medir también frecuenciasy además la diferencia de fase entre dos señales alternas.
En el primer caso, no solamente existe una sola modalidad de lamedición de frecuencia, sino que con otros métodos también se puededeterminar.Para la primera forma de medir, su exactitud en la determinación sebasa en la precisión de la base de tiempo del osciloscopio, ya que lamisma genera la velocidad del barrido horizontal que se mide en tiempopor división. Conociendo este último parámetro y leyendo la cantidad dedivisiones que ocupa un ciclo completo de la señal, se encuentra el 1 período así : . Para este método se debe tener cuidado en colocar el control variable del barrido en calibración.Mediante un ejemplo, quedará debidamente explicitado esta forma demedir.
10 µseg/div50 µseg/div1 µseg/divCalEn la figura se puede apreciar la pantalla de un osciloscopio y el controlde barrido. Las divisiones horizontales son diez, y un ciclo de la señalocupa 6 divisiones.Como el barrido es de 10 , el período será de 60 μ lo que la frecuencia: 1 1 60 16,666 , por
Está de más decir que para esta determinación se puede utilizarcualquiera de los dos canales verticales del osciloscopio y la forma delas ondas pueden ser de cualquier manera, pero siempre periódicas.Método de LissajausEl investigador Lissajaus, encontró querelacionandogeométricamentedosseñales armónicas se puede encontrar lafrecuencia de una de ellas conociendo a laotrayademástambiénsepuedeencontrar la relación de fases entre lasmismas.La precaución a tener en cuenta es que ambas ondas deben ser armónicas.
Para ello debe eliminarse el barrido del eje X, y por el mismo seintroducirá una de las señales y por el eje Y, la otra. Esto se haceoprimiendo el botón X - Y que poseen todos los osciloscopiosUno de los canales verticales, que es el Ch2 oficiará de eje X y el Ch1será el eje Y. Cabe acotar aquí que al disponer de los controles deatenuación para ambas entradas puede llegarse a tener figuras de igualalto y ancho aunque las señales entrantes no sean de igual amplitud. Loque si es preciso respetar es que sean armónicas y que el generador defrecuencia conocida sea exacto.Mediante un primer ejemplo se relacionarán geométricamente dos ondasque posean igual amplitud.
21 112Otras posibles figuras son :1
Medición del ángulo de fasePara medir el ángulo de fase entre dos señales, como por ejemplo,entre la entrada de un amplificador y su salida. Se conecta la entradadel amplificador A al canal X y la salida del mismo al canal Y(porsupuesto, en la función X-Y del osciloscopio). Sin lugar a dudas, las dosseñales serán de igual frecuencia y de distinta amplitud (la señal deentrada será menor que la de salida) puesto que provienen de unamisma fuente (requisito fundamental para efectuar la medición defase); en cuanto a su amplitud se trabaja con los controles deatenuación del osciloscopio para que ambas sean iguales.Se obtendrá una figura de Lissajaus, cuya forma podrá ser una rectainclinada a cualquiera de los dos lados, o elipses o una circunferencia,de acuerdo a que estén o no desfasadas.
Se puede observar en la figuraque se produce una relación entreel valor de A y el valor de B. ElBAalgoritmo que se establece es elsiguiente: sin! "Mediante esta expresión se puede determinar el ángulo de desfasajeentre las dos señales. Se debe recordar que es imprescindible queambas funciones tengan la misma amplitud. En la próxima figura se danalgunos ejemplos de aplicación:
90º42º23º0º90º180º - 42º180 - 23º180º
OSCILOSCOPIO DIGITAL
INTRODUCCION AL OSCILOSCOPIO DIGITALEL POR QUE DE LOS OSCILOSCOPIOS DE “ MEMORIA DIGITAL ”: Los osciloscopiosdigitales son el resultado de la evolución de los osciloscopios de memoria analógicos ode persistencia variable. El avance de la tecnología podría mejorar algunas de lascaracterísticas de los osciloscopios de memoria analógica, pero debido a suarquitectura no podían ofrecer las características que estaba pidiendo el público; comola posibilidad de captar datos y transferirlos a una computadora o la posibilidad dealmacenar formas de onda indefinidamente. Estas propiedades las cumplenperfectame
Consta de tres partes: un cañón electrónico; un sistema de placas deflectoras y una pantalla luminiscente , contenidos en una ampolla de . El osciloscopio posee un control externo de brillo o intensidad (acciona sobre la grilla) que el operador controla a voluntad y Cátodo Grilla Ánodo quesedenomina Intensidad.
