TRABAJO PRÁCTICO NÚMERO 1: Osciloscopio

Universidad Abierta Interamericana
Facultad de Tecnología en Informática
E L E C T R O M AG N E T I S M O - E S T AD O S Ó L I D O I I
TRABAJO PRÁCTICO 1
Osciloscopio
Profesor: Lic. Carlos Vallhonrat / Ing. Marcos Solá
Integrantes:
García, Francisco Germán
Olivieri, Juan Pablo
Aieta, Monica
Sanchez, Patricio
5 AÑO - SEDE BOULOGNE
Utilización del Osciloscopio
Objetivos
Familiarizarse con el uso del osciloscopio. Estudiar distintas formas de onda.
Introducción teórica
El osciloscopio es un instrumento destinado a la medición y visualización de señales eléctricas.
Consta básicamente de un sistema que produce un haz de electrones el cual incide sobre una
pantalla de material fosforescente, donde se los visualiza.
Los electrones se producen mediante un sistema de filamento y cátodo, luego son focalizados por
medio de una “lente electrónica convergente” que los hace incidir sobre la pantalla en forma
puntual.
El “punto luminoso” logrado de esta manera sobre la pantalla, se posiciona exactamente sobre la
misma gracias a un sistema formado por dos pares de placas deflectoras, un par vertical y otro
horizontal.
Las rejillas verticales producen un campo eléctrico proporcional a la señal que se esté analizando,
provocando la deflexión del haz electrónico hacia arriba o hacia abajo.
Las rejillas horizontales producen el barrido horizontal del haz, y pueden estar comandadas por
una segunda señal externa o, (lo que es más usual), por un circuito interno de barrido que
produce repetidamente la deflexión del haz electrónico de un extremo al otro de la pantalla, en
un intervalo de tiempo determinado.
Usualmente el osciloscopio presenta los siguientes controles fundamentales:
 Control de intensidad o luminosidad del haz.
 Control de enfoque del haz.
 Controles de posición vertical (Y) y horizontal (X).
 Control de la base de tiempo del barrido horizontal.
 Control de amplificación vertical.
Elementos necesarios
Osciloscopio.
Multímetro.
Generador de señales
Desarrollo de la experiencia
1. Conectar la entrada de señal vertical (Y) del osciloscopio al generador de señales.
2. Estudiar diversos tipos de ondas (senoidal, cuadrada, triangular), determinando en cada caso
sus amplitudes y frecuencias, a partir de las mediciones realizadas con el osciloscopio.
3. Realizar las mediciones de tensiones con el multímetro y comparar los resultados.
Cuestionario
 Interpretar los resultados obtenidos.
 Discutir la diferencia entre los valores pico a pico y eficaz para una forma de onda senoidal.
Experiencia
El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales
eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el
voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.
Este instrumento nos permitió:
 Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.
 Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
 Determinar que parte de la señal es DC y cual AC.
 Localizar averías en un circuito.
 Medir la fase entre dos señales.
 Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.
Para realizar la experiencia, como primer paso, identificamos los principales controles del
osciloscopio distribuidos en cinco secciones:
** Vertical. ** Horizontal. ** Disparo. ** Control de la visualización ** Conectores.
Luego realizamos tres ajuste básicos:
 La atenuación ó amplificación que necesita la señal. Utilizar el mando AMPL. para ajustar
la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical.
Conviene que la señal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar
los límites.
 La base de tiempos. Utilizar el mando TIMEBASE para ajustar lo que representa en
tiempo una división en horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas es conveniente
que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos.
 Disparo de la señal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER
SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible señales repetitivas.
Conectamos la entrada de señal vertical (Y) del osciloscopio al generador de señales y
analizamos e interpretamos diferentes tipo de ondas:
 Ondas senoidales
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas
muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y
frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la señal 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 de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de
potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales.
 Ondas cuadradas
Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan 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 que este tipo de señales contienen en si mismas todas las
frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales,
fundamentalmente como relojes y temporizadores.
Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los
que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar
circuitos digitales.
 Ondas triangulares
Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por
ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como
vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de la señal cambian a
un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas .
Luego calculamos Periodo, Frecuencia y Voltaje, ya que son las medidas más básicas que se
pueden realizar con un osciloscopio, al ser medidas directas.
Si una señal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz (Hz)
y es igual al 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: el periodo, definiéndose
como el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo. Periodo y frecuencia son recíprocos el
uno del otro:
Voltaje
Medimos el voltaje pico a pico de una señal (Vpp) como la diferencia entre el valor máximo y
mínimo de esta.
Diferencia entre los valores pico a pico y eficaz para una forma de onda senoidal
Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de
potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno
de los puntos esta conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en
el punto A (cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND). Los voltajes
pueden también medirse de pico a pico, entre el valor máximo y mínimo de la señal.
En la figura anterior se ha señalado el valor de pico V p , el valor de pico a pico V pp ,
normalmente el doble de V p y el valor eficaz V ef ó V RMS (root-mean-square, es decir la raiz
de la media de los valores instantáneos elevados al cuadrado) utilizada para calcular la
potencia de la señal CA.
El valor rms es el valor equivalente al de una señal constante (DC) que desarrollaría la misma
potencia media “P” en un resistor “R” de referencia.
Vef = Vp / raiz(2), donde Vef es el voltaje eficaz y Vp es el voltaje pico.
Conclusión: Un osciloscopio es un útil instrumento de medición electrónico para la
representación gráfica de señales eléctricas. Sirven tanto al profesional como al investigador para
análisis de laboratorio o de investigación. El uso del mismo, nos ayudo a clarificar conceptos
vistos en clase, a entender y analizar mejor los distintos tipos de señal y nos presenta una
alternativa para el cálculo de voltajes, frecuencias y periodos. Nos alentó a interiorizarnos más en
el tema y así conocer, a través de la web, osciloscopios digitales, osciloscopios con rangos de 60,
100, 150 y 250 MHz, osciloscopios en tiempo real y / o con memoria, equipados con dos o cuatro
canales, con pantalla monocromática o en color.