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Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 6Artículo de Tapatrol) atenuaremos la señaló la amplificaremos. En lasalida de este bloque ya sedispone de la suficienteseñal para atacar las placas de deflexión verticales(que naturalmente están enposición horizontal) y queson las encargadas de desviar el haz de electrones,que surge del cátodo eimpacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical.El haz de electronesimpactará arriba de la pantalla si la tensión es positivacon respecto al punto dereferencia (GND) o abajo,si es negativa.Figura 2 - Diagrama en bloques de unLa señal también atraosciloscopio analógico.viesa la sección de disparopara tener una referenciaque permita iniciar el barrido horizontal que es el encargado de mover el haz de electrones desde la parteizquierda de la pantalla a la parte derecha, en un determinado tiempo (fijado por la base de tiempo). El trazado(recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicandola parte ascendente de una señal diente de sierra a lasplacas de deflexión horizontal (las que están en posiciónvertical). El tiempo que tarda la señal diente de sierra encompletar un período se puede regular actuando sobre elcontrol TIME-BASE. El retrazado (recorrido de derecha aizquierda) se realiza de forma mucho más rápida con laparte descendente del mismo diente de sierra.De esta forma la acción combinada del trazado horizontal y de la deflexión vertical “dibuja”la gráfica de laseñal en la pantalla. La sección de disparo es necesariapara estabilizar las señales repetitivas (se asegura que eltrazado comience en el mismo punto de la señal repetitiva).En la figura 3 puede observarse la misma señal entres ajustes de disparo diferentes: en el primero disparada en flanco ascendente, en el segundo sin disparo yen el tercero disparada en flanco descendente.Como conclusión, para utilizar de forma correcta unosciloscopio analógico necesitamos realizar tres ajustebásicos:1) AJUSTAR LA ATENUACIÓN Ó AMPLIFICACIÓN QUE NECESe debe utilizar el control AMPL. (figura 1)para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Conviene que laSITA LA SEÑAL.6Saber ElectrónicaFigura 3 - Una señal senoidal con diferentes ajustes de disparo del osciloscopio

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Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 8Artículo de Tapaseñal ocupe una parteimportante de la pantallasin llegar a sobrepasar loslímites.2) FIJAR LA BASE DEPara ello debeemplear el mando o control TIMEBASE (figura 1)para ajustar lo que representa en tiempo una división de la pantalla en sentido horizontal. Para señales repetitivas es conveniente que en la pantallase puedan observar aproximadamente un par deciclos.TIEMPOS.Figura 4 - Diagrama en bloques de un osciloscopio digital.3) AJUSTAR EL DISPAROtales llamados muestras. En la sección horizontal unaDE LA SEÑAL. Debe utilizar los mandos TRIGGER LEVELseñal de reloj determina cuando el conversor A/D toma(nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disuna muestra. La velocidad de este reloj se denominaparo), figura 1, para estabilizar lo mejor posible señalesvelocidad de muestreo y se mide en muestras porrepetitivas.segundo, figura 5.Los valores digitales muestreados se almacenan enPor supuesto, también deben ajustarse los controlesuna memoria como puntos de señal. El número de losque afectan a la visualización, tales como:puntos de señal utilizados para reconstruir la señal enpantalla se denomina registro. La sección de disparoFOCUS (enfoque),determina el comienzo y el final de los puntos de señal enINTENS. (intensidad) nunca excesiva,el registro. La sección de visualización recibe estos punY-POS (posición vertical del haz) ytos del registro, una vez almacenados en la memoria,X-POS (posición horizontal del haz).para presentar en pantalla la señal.Dependiendo de las características del osciloscopiose pueden tener procesos adicionales sobre los puntosOSCILOSCOPIOS DIGITALESmuestreados, incluso se puede disponer de un pre-disparo, para observar procesos que tengan lugar antes delLos osciloscopios digitales poseen además de lasdisparo e, incluso, magnificarlos para ver un entorno desecciones explicadas anteriormente un sistema adicionalla señal en detalle.de proceso de datos que permite almacenar y visualizarFundamentalmente, un osciloscopio digital se manejala señal. En la figura 4 tenemos el diagrama en bloquesde una forma similar a uno analógico, para poder tomarde un osciloscopio digital clásico.las medidas se necesita ajustar el control AMPL., elCuando se conecta la sonda de un osciloscopio digimando TIMEBASE así como los mandos que intervienental a un circuito, la sección vertical ajusta la amplitud deen el disparo.la señal de la misma forma que lo hace el osciloscopioanalógico.El conversor analógico-digital del sistema deadquisición de datosmuestrea la señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señalde tensión continua enuna serie de valores digiFigura 5 - Para digitalizar una señal se emplea el método de “muestreo”.8Saber Electrónica

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 9Funcionamiento y Manejo del OsciloscopioMUESTREO EN TIEMPO EQUIVALENTE. Si la señal esrepetitiva es posible muestrear durante unos cuantos ciclos en diferentespartes de la señal paradespués reconstruir laseñal completa.MUESTREO EN TIEMPO REALCON INTERPOLACIÓNEl método estándar demuestreo en los osciloscopios digitales es el muestreo en tiempo real: elosciloscopio reúne losFigura 6 - Diferencias entre las señales reconstruídas por los diferentes sissuficientes puntos comotemas de muestreo.para reconstruir la señal.Para señales no repetitiMÉTODOS DE MUESTREOvas ó la parte transitoria de una señal es el único métodoválido de muestreo.Explicaremos cómo hacen los osciloscopios digitaLos osciloscopios utilizan la interpolación para poderles para reunir los puntos de muestreo. Para señalesvisualizar señales que son más rápidas que su velocidadde baja frecuencia o de lenta variación, los osciloscode muestreo. Existen básicamente dos tipos de interpopios digitales pueden perfectamente reunir más puntoslación:de los necesarios para reconstruir posteriormente laseñal en la pantalla.Lineal: Simplemente conecta los puntos muestreadosNo obstante, para señales rápidas (la frecuenciacon líneas.máxima de la señal a muestrear dependerá de la máximaSenoidal: Conecta los puntos muestreados con curvelocidad de muestreo de nuestro aparato) el osciloscovas según un proceso matemático, de esta forma lospio no puede recoger muestras suficientes y debe recupuntos intermedios se calculan para rellenar los espaciosrrir a una de estas dos técnicas:entre puntos reales de muestreo.INTERPOLACIÓN, es decir, estimar un punto intermediode la señal basándose en el punto anterior y posterior.Usando este proceso es posible visualizar señalescon gran precisión disponiendo de relativamentepocos puntos de muestreo,figura 6.ENMUESTREOTIEMPOEQUIVALENTEAlgunos osciloscopios digitales utilizan este tipo de muestreo. Se trata de reconstruiruna señal repetitiva capturando una pequeña parte dela señal en cada ciclo. Existendos tipos básicos:Figura 7 - Muestreo aleatorio de una señal analógica para ser mostrada en la pantalla de un osciloscopio digital.MUESTREO SECUENCIAL: Lospuntos aparecen de izquierdaa derecha en secuencia paraconformar la señal.Saber Electrónica9

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 10Artículo de TapaMUESTREO ALEATORIO: Los puntos aparecen aleatoriamente para formar la señal, figura 7.LO QUE DEBE SABER PARA HACER LAS MEDICIONESEstudiar sobre un tema implica conocer nuevos términos técnicos. Ahora he pensado que debo explicar lostérminos más utilizados en relación al estudio de los osciloscopios.TÉRMINOS UTILIZADOS AL MEDIRExiste un término general para describir un patrónque se repite en el tiempo: onda. Existen ondas desonido, ondas oceánicas, ondas cerebrales y, porsupuesto, ondas eléctricas (señales eléctricas). Un osciloscopio mide estas últimas que, básicamente, se caracterizan por su forma de onda, por su amplitud y por su frecuencia o cantidad de veces que se repite un ciclo en unsegundo.Un ciclo es la mínima parte de la onda que se repiteen el tiempo. Una forma de onda es la representacióngráfica de una onda. El período de la onda eléctrica siempre se presentará con el tiempo en el eje horizontal (X) yla amplitud en el eje vertical (Y).La forma de onda nos proporciona una valiosa información sobre la señal.En cualquier momento podemos visualizar la alturaque alcanza y, por lo tanto, saber si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si observamos, por ejemplo, unalínea horizontal podremos concluir que en ese intervalode tiempo la señal es constante).Con la pendiente de las líneas diagonales, tanto enflanco de subida como en flanco de bajada, podremosconocer la velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden observarse también cambios repentinos de la señal(ángulos muy agudos) generalmente debidos a procesostransitorios.TIPOS DE ONDASSe pueden clasificar las ondas en los siguientes cuatro tipos:Ondas senoidalesOndas cuadradas y rectangularesOndas triangulares y diente de sierra.Pulsos y flancos ó escalones.En electrónica se estudia y se demuestra que, en realidad, todas las ondas periódicas (que se repiten en eltiempo) son senoidales o un conjunto de ellas que se llaman armónicas, pero este no es el tema que estamosabordando.10Saber ElectrónicaFigura 8 - Onda senoidal pura y amortiguada.Figura 9 - Onda cuadrada y rectangular.Figura 10 - Onda triangular y diente de sierra.ONDAS SENOIDALESSon las ondas fundamentales y eso por varias razones, principalmente porque poseen propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), laseñal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador deseñal son también senoidales, la mayoria de las fuentesde potencia en AC (corriente alterna) producen señalessenoidales.La señal senoidal amortiguada es un caso especialde este tipo de ondas y se producen en fenómenos deoscilación, pero que no se mantienen en el tiempo,figura 8.ONDAS CUADRADAS Y RECTANGULARESLas ondas cuadradas son básicamente ondas quepasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a queeste tipo de señales contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmentecomo relojes y temporizadores.Las ondas rectangulares se diferencian de las cua-

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 11dradas en no tener iguales los intervalos en los que latensión permanece a nivel alto y bajo, figura 9. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.ONDAS TRIANGULARES Y EN DIENTE DE SIERRASe producen en circuitos diseñados para controlarvoltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, elbarrido horizontal de un osciloscopio analógico ó elbarrido tanto horizontal como vertical de una televisión.Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de laseñal cambian a un ritmo constante. Estas transicionesse denominan rampas.La onda tipo diente de sierra es un caso especial deseñal triangular con una rampa descendente de muchamás pendiente que la rampa ascendente, figura 10.PULSOS Y FLANCOS Ó ESCALONESSeñales, como los flancos y los pulsos, que solo sepresentan una sola vez, se denominan señales transito-Figura 11 - Flancos y escalones.rias, figura 11. Un flanco ó escalón indica un cambiorepentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta uninterruptor de alimentación.El pulso indica, en este mismo ejemplo, que se haconectado el interruptor y en un determinado tiempo seha desconectado.Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un ordenador digital ótambién un pequeño defecto en un circuito (por ejemploun falso contacto momentáneo). Es común encontrarseñales de este tipo en computadoras, equipos de rayosX y de comunicaciones.CÓMO HACER LAS MEDICIONESA continuación describimos las medidas más corrientes para describir una forma de onda.PERIODO Y FRECUENCIASi una señal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz (Hz) y es igualal numero de veces que la señal se repite en un segundo,es decir, 1Hz equivale a 1 ciclo por segundo.Una señal repetitiva también posee otro parámetro: elperíodo, definiéndose como el tiempo que tarda la señalen completar un ciclo, figura 12.Período y frecuencia son recíprocos el uno del otro:Saber Electrónica11

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 12Artículo de TapaTENSIÓNTensión (voltaje) es ladiferencia de potencialeléctrico entre dos puntosdeuncircuito.Normalmente uno deesos puntos suele sermasa (GND, 0V), pero nosiempre, por ejemplo sepuede medir el voltajepico a pico de una señal(Vpp) como la diferenciaentre el valor máximo ymínimo de esta. La palabra amplitud significageneralmente la diferencia entre el valor máximode una señal y masa.Figura 12 - El período de una señal es tiempo que tarda en completarse unciclo y es la inversa de su frecuencia.FASELa fase se puedeexplicar mucho mejor siconsideramos la forma deonda senoidal. La ondasenoidal se puede extraerde la circulación de unpunto sobre un circulo de360º, figura 13. Un ciclode la señal senoidalFigura 13 - La onda senoidal se puede extraer de la circulación de unabarca los 360º.punto sobre un circulo de 360º.Cuando se comparandos señales senoidalesIMPEDANCIA DE ENTRADAde la misma frecuencia puede ocurrir que ambas noEs el valor de impedancia que posee el equipo y queestén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo losdebe ser considerado a la hora de hacer una medición.pasos por puntos equivalentes de ambas señales. Eneste caso se dice que ambas señales están desfasadas,figura 14.CÓMO SE DEFINE LA CALIDAD DE UN OSCILOSCOPIOLos términos definidos en esta sección nos permitiráncomparar diferentes modelos de osciloscopio disponiblesen el mercado.ANCHO DE BANDAEspecifica el rango de frecuencias en las que el osciloscopio puede medir con precisión.Por definición, el ancho de banda del osciloscopio secalcula desde 0Hz (continua) hasta la frecuencia a la cualuna señal de tipo senoidal se visualiza a un 70.7% delvalor aplicado a la entrada (lo que corresponde a una atenuación de 3dB).12Saber ElectrónicaFigura 14 - 2 señales senoidales de igual frecuencia pero de diferente fase.

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 13Funcionamiento y Manejo del OsciloscopioCuanto más alta es la impedancia (máxima resistencia,mínima capacidad y mínima inductancia) menos cargaráal equipo bajo prueba y mejor será el osciloscopio.TIEMPO DE SUBIDAEs otro de los parámetros que nos dará, junto con elanterior, la máxima frecuencia de utilización del osciloscopio. Es un parámetro muy importante si se desea medircon fiabilidad pulsos y flancos (recordar que este tipo deseñales poseen transiciones entre niveles de tensiónmuy rápidas). Un osciloscopio no puede visualizar pulsoscon tiempos de subida más rápidos que el suyo propio.SENSIBILIDAD VERTICALIndica la facilidad del osciloscopio para amplificarseñales débiles. Se suele proporcionar en mV por división vertical, normalmente es del orden de 5 mV/div (llegando hasta 2 mV/div).VELOCIDADPara osciloscopios analógicos esta especificaciónindica la velocidad máxima del barrido horizontal, lo quenos permitirá observar sucesos más rápidos. Suele serdel orden de nanosegundos por división horizontal.EXACTITUD EN LA GANANCIAIndica la precisión con la cual el sistema vertical delosciloscopio amplifica ó atenúa la señal. Se proporcionanormalmente en porcentaje máximo de error.EXACTITUD DE LA BASE DE TIEMPOSIndica la precisión en la base de tiempos del sistemahorizontal del osciloscopio para visualizar el tiempo.También se suele dar en porcentaje de error máximo.sición de datos (específicamente el conversor A/D). Enlos osciloscopios de calidad se llega a velocidades demuestreo de Megamuestras/segundo. Una velocidad demuestreo grande es importante para poder visualizarpequeños periodos de tiempo. En el otro extremo de laescala, también se necesita velocidades de muestreobajas para poder observar señales de variación lenta.Generalmente la velocidad de muestreo cambia al actuarsobre el mando TIMEBASE para mantener constante elnúmero de puntos que se almacenaran para representarla forma de onda.RESOLUCIÓN VERTICALSe mide en bits y es un parámetro que nos da la resolución del conversor A/D del osciloscopio digital. Nosindica con que precisión se convierten las señales deentrada en valores digitales almacenados en la memoria.Técnicas de cálculo pueden aumentar la resolución efectiva del osciloscopio.LONGITUD DEL REGISTROIndica cuantos puntos se memorizan en un registropara la reconstrucción de la forma de onda. Algunos osciloscopios permiten variar, dentro de ciertos límites, esteparámetro. La máxima longitud del registro depende deltamaño de la memoria de que disponga el osciloscopio.Una longitud del registro grande permite realizar zoomssobre detalles en la forma de onda de forma muy rápida(los datos ya han sido almacenados), sin embargo estaventaja es a costa de consumir más tiempo en muestrearla señal completa.COMPOSICIÓN DE SEÑALES EN EL OSCILOSCOPIOVELOCIDAD DE MUESTREOEn los osciloscopios digitales indica cuántas muestras por segundo es capaz de tomar el sistema de adqui-Para finalizar, explicaremos cómo hace el osciloscopio analógico para mostrar una señal en su pantalla.Si aplicamos una señal alternada, por ejemplo unaFigura 15 - Vista en la pantalla cuando sólohay señal en las placas horizontales del TRC.Figura 16 - Vista en la pantalla cuando sólohay señal en las placas verticales del TRC.Saber Electrónica13

Art Tapa - Osciloscopio21/3/1215:42Página 14Artículo de Tapaseñal con forma de onda senoidal en las placas de deflexión vertical de un tubo de rayos catódicos (eje Y), elpunto luminoso provocado por el haz de electrones debeoscilar hacia arriba y hacia abajo en la misma frecuenciade la señal. Si la señal tiene una frecuencia suficientemente alta no veremos las oscilaciones sino solamenteun trazo vertical en la pantalla, figura 15.Por otro lado, si una señal también senoidal, o inclusode otra forma de onda, es aplicada en las placas deflectoras horizontales (eje X) el movimiento del haz de electrones será tal que obtendremos en la pantalla un trazohorizontal, figura 16.Suponiendo ahora que las dos señales se aplican almismo tiempo en las placas deflectoras del tubo de rayoscatódicos, veremos que la posición en que el haz de electrones incide en la pantalla dep

Descarga de CD: Osciloscopio para PC & Pañol de Instrumentos 16 ARTICULO DE TAPA Funcionamiento y Manejo del Osciloscopio 3 CURSO DE ELECTRONICA Etapa 1, Lección 3: Teoría: Potencia Eléctrica y Asociación de Resistencias 17 Práctica: Resolución de Circuitos 57 Evaluación MONTAJES Conversor de Puerto COM a Puerto LPT & Conversor de .