EL OSCILOSCOPIO
El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo, donde el eje vertical Y representa el voltaje y el eje horizontal X representa el tiempo.
Tipos de osciloscopios
Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales.
Osciloscopios analógicos: son aquellos que trabajan con variables continuas, directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor.
Osciloscopios digitales: Los osciloscopios digitales poseen un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal, trabajan con variables discretas, utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.
Parámetros que influyen en la calidad de un osciloscopio.
Ancho de Banda
Especifica el rango de frecuencias en las que el osciloscopio puede medir con precisión.
Tiempo de subida
Nos dará, junto con el anterior, la máxima frecuencia de utilización del osciloscopio. Si desea medir con fiabilidad pulsos y flancos.
Sensibilidad vertical
Indica la facilidad del osciloscopio para amplificar señales débiles.
Velocidad
Para osciloscopios analógicos indica la velocidad máxima del barrido horizontal, lo que nos permitirá observar sucesos más rápidos.
Exactitud en la ganancia
Indica la precisión con la cual el sistema vertical del osciloscopio amplifica ó atenúa la señal.
Exactitud de la base de tiempos
Indica la precisión en la base de tiempos del sistema horizontal del osciloscopio para visualizar el tiempo.
Velocidad de muestreo
En los osciloscopios digitales indica cuantas muestras por segundo es capaz de tomar el sistema de adquisición de datos.
Resolución vertical
Nos indica con que precisión se convierten las señales de entrada en valores digitales almacenados en la memoria (nos da la resolución del conversor A/D del osciloscopio digital) y se mide en bits.
Longitud del registro
Indica cuantos puntos se memorizan en un registro para la reconstrucción de la forma de onda.
Sistema de visualización Intensidad.
En un osciloscopio analógico si se aumenta la velocidad de barrido es necesario aumentar el nivel de intensidad.
Sistema de visualización: Enfoque
Se trata de un potenciómetro que ajusta la nitidez del haz sobre la pantalla.
Sistema de visualización: Rotación del haz
Resistencia ajustable actuando sobre una bobina y que nos permite alinear el haz con el eje horizontal de la pantalla.
Medida de tiempo y frecuencia.
Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio.
La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo.
Medida de voltajes del osciloscopio
El voltaje es realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito.
¿Qué controles posee un osciloscopio típico?
Un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, menos una rejilla que ocupa la pantalla y el mayor número de controles que posee. En la siguiente figura se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:
Sistema vertical
Posición
Este control consta de un potenciómetro que permite mover verticalmente la forma de onda hasta el punto exacto que se desee.
Conmutador
Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema vertical.
Mando Variable
Se trata de un potenciómetro situado de forma concéntrica al conmutador del amplificador vertical y podemos considerarlo como una especie de lupa del sistema vertical.
Para realizar medidas es necesario colocarlo en su posición calibrada.
Acoplamiento de la entrada
Se trata de un conmutador de tres posiciones que conecta eléctricamente a la entrada del osciloscopio la señal exterior.
El acoplamiento DC deja pasar la señal tal como viene del circuito exterior .
El acoplamiento AC bloquea mediante un condensador la componente continua que posea la señal exterior.
El acoplamiento GND desconecta la señal de entrada del sistema vertical y lo conecta a masa, permitiéndonos situar el punto de referencia en cualquier parte de la pantalla.
Inversión
Es un conmutador de dos posiciones en forma de botón que permite en una de sus posiciones invertir la señal de entrada en el canal I .
Modo alternado / chopeado
Es un conmutador de dos posiciones, en forma de botón, que permite, cuando nos encontramos en modo DUAL, seleccionar el modo de trazado de las señales en pantalla.
· Modo alternado: se traza completamente la señal del canal I y después la del canal II y así sucesivamente.
· Modo chopeado: el osciloscopio traza una pequeña parte del canal I después otra pequeña parte del canal II, hasta completar un trazado completo y empezar de nuevo.
Modo simple / dual / suma
Es un control formado por tres conmutadores de dos posiciones, en forma de botón, que permite seleccionar entres tres modos de funcionamiento: simple, dual y suma.
· En el modo simple: actuamos tan solo sobre el conmutador etiquetado como CH I/II. Si no está pulsado visualizaremos la señal que entra por el canal I y si lo está la señal del canal II.
· El modo dual: se selecciona con el conmutador etiquetado DUAL. Si no está pulsado visualizaremos un solo canal (cual, dependerá del estado del conmutador CH I/II) y si lo está visualizaremos simultáneamente ambos canales.
· El modo suma: se selecciona pulsando el conmutador etiquetado I+II (si también lo está el etiquetado como DUAL) y nos permite visualizar la suma de ambas señales en pantalla.
Sistema horizontal
Posición
Este control consta de un potenciómetro que permite mover horizontalmente la forma de onda hasta el punto exacto que se desee.
Conmutador
Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema de barrido horizontal.
Mando variable
Se trata de un potenciómetro situado de forma concéntrica al conmutador de la base de tiempos y podemos considerarlo como una especie de lupa del sistema horizontal.
Para realizar medidas es necesario colocarlo en su posición calibrada.
Amplificación
Este control consta de un pequeño conmutador en forma de botón que permite amplificar la señal en horizontal por un factor constante (normalmente x5 ó x10). Se utiliza para visualizar señales de muy alta frecuencia (cuando el conmutador TIMEBASE no permite hacerlo).
XY
Este control consta de un pequeño conmutador en forma de botón que permite desconectar el sistema de barrido interno del osciloscopio, haciendo estas funciones uno de los canales verticales (generalmente el canal II).
Tipos de ondas
Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:
Ondas senoidales
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes 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 producen señales senoidales.
Ondas cuadradas y rectangulares
Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido.
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.
Ondas triangulares y en diente de sierra
Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión.
La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.
Pulsos y flancos ó escalones
Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias. Un flanco ó escalón indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación.
Es la etapa en donde se pulen las señales y elimina las crestas compuesto por un condensador electrociticos.