Como usar un osciloscopio y un generador de funciones. Características de cada uno

El Osciloscopio es uno de los más importantes aparatos de medida que existen actualmente. Representan gráficamente las señales que le llegan, pudiendo así observarse en la pantalla muchas más características de la señal que las obtenidas con cualquier otro instrumento.
Hay muchos aparatos de medidas capaces de cuantificar diferentes magnitudes. Por ejemplo, el voltímetro mide tensiones, el amperímetro intensidades, el vatímetro potencia, etc. Pero, sin duda alguna, el aparato de medidas más importante que se conoce es el Osciloscopio. Con él, no sólo podemos averiguar el valor de una magnitud, sino que, entre otras muchas cosas, se puede saber la forma que tiene dicha magnitud, es decir, podemos obtener la gráfica que la representa.
Un osciloscopio puede ser utilizado para estudiar propiedades físicas que no generan señales eléctricas, por ejemplo las propiedades mecánicas. Para poder representar en pantalla del osciloscopio dichas propiedades, en necesario utilizar transductores que convierta la señal que le llega, en este caso la mecánica, en impulsos eléctricos. Un osciloscopio es un aparato que basa su funcionamiento en la alta sensibilidad que tiene a la tensión, por lo que se pondría entender como un voltímetro de alta impedancia. Es capaz de analizar con mucha presión cualquier fenómeno que podamos transformar mediante un transductor en tensión eléctrica.
Con el osciloscopio se pueden hacer varias cosas, como:
 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.
En todos los osciloscopios podemos distinguir tres partes:
a) la pantalla;
b) un canal de entrada por las que se introduce la diferencia de potencial a medir;
c) una base tiempos.
a) La pantalla es dónde vamos a ver las señales introducidas por el canal de entrada. Está fabricada con un material fluorescente que se excita a la llegada de los electrones procedentes de un tubo de rayos catódicos situado en el interior del osciloscopio. La intensidad de éste cañón y su enfoque sobre la pantalla se puede controlar con los mandos 2 y 4 .
b) El canal de entrada para la señal de tensión (en nuestro osciloscopio hay dos) consta de un borne para la recepción de la señal ( 24 y 37 cuando se introduce utilizando una clavija coaxial, también conocida como BNC); así como un conmutador giratorio para cada canal, 26 y 3 4, que permiten variar el factor de amplificación de la señal según el eje Y. Esta amplificación posee un ajuste fino en 27 y 33, pero para realizar medidas éste deberá estar en su posición CAL (posición tope en sentido horario).
Los conmutadores 26 y 34 nos señalan en su escala el número de voltios por división que tenemos. Esta será la base con la cual podremos conocer el valor de nuestra señal. Cada cuadrado de la pantalla del osciloscopio representa el valor elegido en la escala.
El error de medida se corresponde con la menor indicación en la pantalla (o la mitad) del aparato. Hay que tener en cuenta que esta escala depende de la posición del mando 26 (también con el 34).
c) La base tiempos es vital en el osciloscopio para el registro de las señales que varían con el tiempo. El valor de la tensión de la señal de entrada aparece según el eje vertical (eje Y) y la señal es representada en función del tiempo según el eje horizontal (eje X). La escala de tiempos puede modificarse girando el conmutador 12. Este mando posee también un ajuste fino en 13, y deberá estar girado a tope en sentido horario para que la escala de medida de tiempos que indica el mando sea correcta.
Para ver correctamente en la pantalla señales que no permanecen estacionarias en la misma, el osciloscopio dispone de un control de disparo (trigger), que permite fijar en la pantalla todas las señales. Para que funcione correctamente es necesario tener el botón 15 en posición NORM y girar el botón 16 hasta que se establece la señal. Para ello el botón 14 no deberá estar presionado.
El error de medida se corresponde con la menor indicación en la pantalla (o la mitad) del aparato. Hay que tener en cuenta que esta escala depende de la posición del mando 12.
Trigger holdoff se utiliza en los osciloscopios de definir un período determinado después de un disparo durante el cual el ámbito de aplicación no se disparará de nuevo. Esto hace que sea más fácil establecer una visión estable de una forma de onda con múltiples aristas que de otro modo causaría otro gatillo.

El GreenLine es la forma de onda, la línea roja parcial vertical representa la ubicación del gatillo y la línea amarilla representa el nivel de activación. Si el ámbito se creó simplemente para desencadenar en cada flanco de subida, esta forma de onda causaría tres disparadores para cada ciclo:
Determinamos la caída de los 3db, ocurre que se logra más atenuación para las frecuencias altas (datos, adsl)
El filtro debe para la continua (señalización)
La amplitud es fija lo que voy a varias es la frecuencia

En el canal horizontal de visualiza la rampa
En el canal vertical salida del filtro
Se visualiza tensión en función de tensión (cuadros/div)

Como calibro las puntas de prueba

1. Conectar la punta de prueba a la onda cuadrada que proporciona el osciloscopio para ese fin .
2. Usar la herramienta de ajuste proporcionada por el fabricante o un elemento no magnético para ajustar el condensador variable de la punta atenuadora de tal manera que la onda cuadrada no contenga distorsión.
3. Finalmente, si el osciloscopio tiene alguna rutina de calibración, ejecutarla para lograr mayor precisión

Existe un terminal de calibración con una onda cuadrada.

Podemos encontrarnos con 3 opciones de visualización

• Punta sub. compensada
• Punta sobre compensada
• Punta compensada

Osciloscopio digital

Como trabaja:

A través de un pulso de muestreo se detiene el eje instantáneo con un conversor analógico digital ahí se convierte la digital y se almacena.

Tendremos 2 posibilidades:

1. tomo muestras en intervalos pequeños y muestreándolo en tiempo real , su velocidad de muestra es elevada
2. velocidad de muestreo 2000 millones de muestras por segundos , mide señales periódicas d FREC elevadas
3. el muestreo de tiempo equivalente en una señal periódica toma muestras en distintos ciclos ,las juntas y lo visualizo

Empezamos primeramente la etapa de acondicionamiento (atenuación, amplificación, puesta a punto)
Luego comentamos algunas características que posee este instrumento
Posee un menú que en el cual se visualiza los siguientes:
• Posee 4 canales y uno de disparo exterior
• El menú lo activo o desactivo , me indica lo que estoy por hacer
• Posee acoplamiento de alterna, continua y masa
• Limita bw (20 mhz , no 100mhz)
• Puntas de pruebas atenuadas
• Invertir
• Sonda
• Ajuste de volt/dic,(volt, ampere, watt, grados centígrados, o adimensional
• Factor de deflexión)
• Opciones de vistas , 4 al mismo tiempo
• Mide el periodo, frecuencia, numero de pulsos, ancho de pulsos positivos, relación de estados(estado alto y el tiempo total del periodo)
• Posee cursores de tiempo verticales y horizontales para fácil recorrido y situarme en cualquier punto de la grafica
• Diferencia de potencial (muy cómodo de utilizar)
• Cálculos de señal, transformadas rápidas de fourier, suma, resta , producto de señales
• Señal con ruido detecto picos y valor medio
• Toma un promedio de cada y tramo de muestras.
• Son computadoras, imprime y me permite a través de un software, lograr simulaciones.
• Permite automatizar bancos de prueba

Este esta compuesto de diversos botones q intentaremos describir a continuación.

– Teclas 1 y 2: Sirven para elegir la señal introducida por el canal de entrada 1
(tecla 1x) o 2(tecla 2x). Hay un tercer canal de entrada denominado exterior.
– Voltaje: al seleccionar esta tecla aparece en pantalla un menú parecido a este:
Seleccionando cada una de las opciones obtienes los valores de:
o Voltaje pico a pico (Vp-p): voltaje desde el inicio de tiempo hasta un flanco.
o Valor medio (Vavg): voltaje medio de la señal.
o Valor eficaz (Vrms): valor cuadrático medio

Al pulsar NextMenu aparece un menú donde puedes calcular los voltajes máximos y mínimos.

– Time: esta tecla nos abre el siguiente menú:
Que como sus nombres indican nos dan la frecuencia y el periodo respectivamente. NextMenu abre un menú con dos opciones +Width que es el tiempo de subida y -Width que es le tiempo de bajada.
– Cursors: Esta es una tecla muy útil porque nos abre este menú:
En este caso al pulsar uno de los botones y mover el botón que se encuentra debajo de la tecla Cursors denominado Delayed* puedes variar la posición del cursor y tomar distintos valores en la gráfica.
o Display: permite determinar el modo por pantalla: Normal si se quiere presentar la señal que el osciloscopio adquiere en el momento, PeaKDet si queremos los máximos y mínimos y Average para limpiar la señal de ruidos.
– Main/Delayed*: sirve para observar la señal en un punto moviendo los cursores. Para ello debes seleccionar la opción Delayed del menú. Puedes variar la anchura de la zona de referencia con el botón Time/Div y su localización gracias a Delayed.
Al escoger dichas opciones podemos observar que la pantalla se divide en dos partes: en la superior aparece la onda cuadrada y en la inferior la onda ampliada en la zona escogida. También puedes variar el origen de los tiempos.
– Trigger: establece las condiciones q debe satisfacer la señal para que el osciloscopio la represente por pantalla.
– Level: para poder variar el nivel de voltaje o disparo.
– Slope/Coupling: al presionar esta tecla aparece en el menú Slope que permite elegir el sentido de la variación del voltaje al cruzar el nivel de disparo, puede ser ascendente o descendente.
– Mode: hay varios modos de sincronía: Single para señales no periódicas y otros modos automáticos.
– Source: permite cambiar la fuente de disparo.
– Auto -Scale : sirve para optimizar la imagen del osciloscopio.
– RUN: tecla para poner en marcha el osciloscopio.
Señal de calibrado: Es una señal que nos da el osciloscopio con frecuencia de 1.2kHz, periodo 810us y 5 V que sirve para poder calibrar el osciloscopio.
Interruptor I: Posee dos posiciones la uno en la que los puntos 1 y 2 están conectados y la dos en que los puntos 2 y3 están conectados

Sobre qué lado de la pantalla se presenta la frecuencia inferior y la superior y porque ocurre esto?

Controles y salidas principales de características especiales:

Sweep Rate (5): Frecuencia de repetición del barrido, desde la frecuencia inferior a la superior.
Sweep Width (4): permite controlar la amplitud de la rampa de barrido, con lo cual se fija la
frecuencia superior de salida.
GCV Output jack (19): Salida de la señal Rampa (Diente de sierra) que produce el barrido de frecuencia, y la cual es usada para barrer horizontalmente (canal X) el trazo en el osciloscopio. La rampa producida es una rampa negativa, o sea, del tipo subida muy rápida y descenso controlado, lo cual hará que el equipo bajo prueba sea barrido desde la frecuencia más alta hacia la más baja.
La amplitud y la frecuencia de ella es controlada por los controles SWEEP WIDTH y RATE
respectivamente.
El voltaje de la rampa es proporcional a la frecuencia de salida, y es directamente proporcional a la posición del dial cuando el Sweep Rate esta en Off. La posición del dial de .002 produce 0 volts de salida de la rampa. Una posición de .2 produce una amplitud de -.2 volts, y cuando está en 2.0 produce una salida de –2 volts. La rampa se presenta como
una rampa negativa.
Para graduar la escala horizontal en frecuencia de acuerdo al rango de barrido, se coloca el Range en el valor a usar durante el proceso de barrido, la llave Sweet Rate en OFF, y el Dial a la menor frecuencia a barrer. La salida de GCV se conecta a la entrada X(horizontal) del osciloscopio.
Este se configura como XY. El voltaje de salida de GCV tendrá un valor determinado. Se ajusta el punto luminoso del osciloscopio en el extremo derecho de la pantalla y se marca ese punto. Ese será el valor de frecuencia inferior.
Luego se ajusta el dial a la mayor frecuencia de barrido, esto desplazará el punto luminoso hacia la izquierda. Ajuste el control de ganancia del canal X para desplazar el haz hacia el extremo
izquierdo para obtener mayor resolución. Sobre la pantalla, marque ese punto como frecuencia
máxima. Este proceso fija los puntos de referencia inferior y superior del espectro a barrer sobre el osciloscopio.
Es posible que tenga que realizar repetidamente este proceso para ajustar el control de ganancia horizontal del osciloscopio para lograr el ajuste adecuado de los límites de barrido sobre toda la pantalla horizontal.
Luego vuelva el dial a la frecuencia inferior y ajuste el Sweet Rate de modo que el desplazamiento del eje horizontal alcance el punto de frecuencia superior. Esto fija la escala de frecuencias.
Si desea hacer marcas de frecuencia intermedia, proceda de igual forma con el dial, y marque con un lápiz especial (de grasa, por ejemplo) los puntos de frecuencias de referencia.
Cuando la banda a muestrear es ancha, se genera un conflicto entre la mayor frecuencia de barrido para la menor frecuencia de muestreo, porque a velocidad de barrido razonable, las bajas frecuencias van a ser mostrada con buena intensidad, pero las altas frecuencias sumamente intensas.
Al seleccionar LIN, el haz será barrido a igual velocidad para el rango, por ejemplo entre 20 a 2.000.000Hz que el rango para 18 a 20 Khz. Cuando se selecciona LOG, el barrido será lineal por décadas de forma tal que barrerá más lento en el rango de baja frecuencia y aumentará la velocidad en alta frecuencias. Esto trae la ventaja que la velocidad de barrido cambia con la frecuencia de salida y mantiene la intensidad a un valor más o menos igual.
En el osciloscopio, tanto el barrido lineal como el logarítmico producen la misma presentación en pantalla y a los efecto del análisis de la respuesta en frecuencia del dispositivo en estudio, ambos producen la misma respuesta. O sea, la escala de frecuencias horizontal no resulta afectada por el control LIN/LOG, pero si la velocidad de desplazamiento horizontal del haz.
Range Switch (2): Llave On/Off y selector del rango de frecuencias de barrido.
Dial de Frecuencia (1): Ajuste continuo de frecuencia.
Jack de Salida de 50 ohms de impedancia.
Function: permite seleccionar el tipo de señal de salida (Senoidal, Triangular o cuadrada).
Los controles CARRIER LEVEL, MOD LEVEL y CW/AM son usados en modo de modulación de AM para controlar el índice de modulación y los niveles de portadora y modulante.
Los controles AMPLITUDE permite ajustar el nivel de salida de 0 a –20 dB en combinación con los ATTENUATOR en pasos de 10 db desde 0 a – 40 dB.
Los controles BURST GATE y EXT/INT permiten controlar el ciclo de disparo de un tono y
quién controla ese disparo. En este modo, el generador entrega un paquete alternado de una frecuencia dada y luego de silencio. O sea, se produce un tono por un intervalo de tiempo y luego un periodo de silencio en forma alternada.