práctica 5. osciloscopios con doble base de tiempo. osciloscopio hm

PRÁCTICA 5. OSCILOSCOPIOS CON DOBLE BASE DE TIEMPO.
OSCILOSCOPIO HM 1004 (III). MULTIVIBRADOR ASTABLE
INTEGRADO. DETERMINACIÓN DE LA FRECUENCIA DE
TRABAJO. MEDIDAS DE PARÁMETROS DE LA SEÑAL
AYUDADOS DE LA DOBLE BASE DE TIEMPOS.
5.1.- Objetivos.
•
Obtener destreza en el manejo de la doble base de tiempos de un osciloscopio.
•
Utilizar la doble base de tiempo de un osciloscopio para visualizar ampliaciones
transitorios o zonas de señales de difícil visualización con la base principal.
•
Haciendo uso de la doble base de tiempos, determinar los umbrales de la tensión de
entrada que hacen posible la conmutación en un multivibrador astable integrado.
5.2.- Metodología.
Los osciloscopios con doble base de tiempos se emplean para visualizar
ampliaciones de una señal principal. También se usan para visualizar zonas de señales
que están separadas por un intervalo temporal que dificulta el correcto análisis.
Las dos bases de tiempos reciben el nombre de principal y retardada. Esta última
inicia su barrido un tiempo después de la principal.
La base de tiempos B en modo retardado puede retardar el tiempo de desvío con
el tiempo preestablecido en la base de tiempo B, el retardo lo establece un
potenciómetro multivuelta Hold Off, a partir del punto de disparo de la base de tiempo
A. De esta forma la deflexión de tiempo puede iniciarse en cualquier punto del periodo
de la seña, permitiendo, permitiendo presentar, en comparación a la presentación de la
base de tiempo A, el sector de tiempo que sigue al inicio de la deflexión de tiempo B
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muy ampliado, aumentando la velocidad de deflexión (reduciendo el coeficiente de
tiempo).
5.2.1.- Determinación de la frecuencia de trabajo de un multivibrador astable realizado
con el C.I. 74Ls02.
A continuación se monta es siguiente circuito:
La ecuación de carga del condensador C, considerado k = RC es
Siendo k = 6800 x 0,022x10-6 = 149,6 µs
Vi1 = (VTR –VDD) + (2 VDD – VTR)(1 – e-t/k )
Los valores que obtenemos son los siguientes:
Se obtiene un valor de VT R de: VT R = 1,47 V.
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Para un tiempo t = T1, cuando vi1 alcanza el valor VTR, valor umbral de cambio
de estado, las puertas cambien sus niveles siendo:
T1 = k ln (2 VDD – VTR)/ (VDD – VTR)
T 1 = k ln
2VDD − VTR
2 x 3,37 − 1,147
= 149,6x10 -6 ln
= 137,5µs
VDD − VTR
3,37 − 1,147
Para VTR = 0,5 VDD
T1 = k ln 3 = 1,1 RC = 164,5 µs
Verificándose que el dutty-cycle del circuito es simétrico.
T = T1 + T2 = 2 T1 = 2.2 RC = 329,12 µs
La frecuencia es: f =
1
1
=
= 3038,4 Hz
2,2 RC 2, 2 x149,6
Resultando las gráficas:
El motivo de que se obtenga un valor de 1,47 V, es debido a la tecnología TTL,
siendo los rangos de éste entre 0,7 y 2 V que en este caso es 1,47 V, y no depende del
valor de entrada, siempre es ese valor.
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Experimentalmente hallamos T1 = 0,163 ms, y T2 = 0,0955 ms
En este montaje, no se aprecia retraso apreciable.
5.2.2.- Determinación gráfica de VT R para diferentes valores de VDD.
Una vez montado el circuito anterior descrito, se tiene con los siguientes
parámetros: C = 10 nF; R = 6,8 kΩ; µlógica.- 74LS02.
Visualizamos las formas de onda de la salida del reloj y de carga del
condensador.
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A continuación, realizamos la misma práctica pero con la tecnología CMOS, es
decir, cambiamos los componentes y volvimos a analizarlo, obteniendo la siguiente
gráfica:
En esta gráfica se representa todos los valores obtenidos en la experiencia, con
una frecuencia de f =3,25 kHz y teniendo una VT R = 2,29 V.
Ayudándonos por la doble base de tiempos determinaremos el retardo que se
produce al invertir doblemente la salida del reloj. En la práctica no fue posible añadir
más componentes en el circuito, aún así, el retardo que apreciamos es prácticamente
inapreciable. En el mismo circuito que hemos estado usando, queremos ampliar una
zona de la salida del mismo, usando la doble base de tiempo.
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La doble base de tiempos queda representado como:
Los parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar un circuito
integrado sea TTL o CMOS, son la rapidez de funcionamiento, inmunidad al ruido,
umbral, etc. Los TTL tienen unas zona umbral y una zona intermedia llamada zona de
incertidumbre, por ejemplo, de 0,7 V a 4,2 V no se sabe a ciencia cierta a que estado va
a cambiar, esto hace que la tecnología TTL tenga una inmunidad al ruido mucho mayor
a la tecnología CMOS, en general, el CMOS es mucho más sensible, debido a que esa
zona de incertidumbre es mucho menor, provocando que sea una tecnología más rápida.
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Angel Francisco Villoria Marcos
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