Explique brevemente cada uno de los pasos enumerados en la pregunta anterior 1.7 INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y PRUEBA

Lalocalización de averías es el proceso de aislar, identificar y corregir de forma sistemática un fallo en un circuito o sistema. Existe una gran variedad de instrumentos que se pueden utilizar en la locali- zación de averías y la realización de pruebas. En esta sección, se presentan y exponen algunos equipos típicos.

Al finalizar esta sección, el lector deberá ser capaz de:

■Diferenciar entre un osciloscopio analógico y uno digital. ■Reconocer los controles más comunes

del osciloscopio. ■Determinar la amplitud, el período, la frecuencia y el ciclo de trabajo de una señal

de impulsos con un osciloscopio. ■Explicar el analizador lógico y algunos de sus formatos más comu-

nes. ■Describir el propósito de una fuente de alimentación de continua, de un generador de funcio-

nes y de un multímetro digital.

El osciloscopio

El osciloscopio es uno de los instrumentos más ampliamente utilizado para la realización de pruebas y la loca- lización de averías. Básicamente, el osciloscopio es un dispositivo con pantalla gráfica que traza una gráfica de una señal eléctrica en su pantalla. En la mayor parte de las aplicaciones, las gráficas se muestran como

R

REEVVIISSIIÓÓNN DDEE L

señales en función del tiempo. El eje vertical de la pantalla representa la tensión y el eje horizontal represen- ta el tiempo. La amplitud, el período y la frecuencia de una señal se pueden medir con el osciloscopio. Además, pueden determinarse el ancho del impulso, el ciclo de trabajo, el tiempo de subida y el tiempo de bajada de una señal de impulsos. La mayoría de los osciloscopios pueden mostrar a la vez al menos dos seña- les en la pantalla, lo que permite observar su relación en el tiempo. En la Figura 1.40 se muestra un oscilos- copio típico.

FFIIGGUURRAA 11..4400 Osciloscopio típico de doble canal. Reproducida con permiso de Tektronix, Inc.

Para visualizar formas de onda digitales se pueden emplear dos tipos de osciloscopios: análogico y digi- tal. Como se muestra en la Figura 1.41(a), el osciloscopio analógico funciona aplicando directamente la señal que se va a medir para controlar el movimiento de arriba a abajo del haz de electrones del tubo de rayos cató- dicos (TRC) a medida que oscila a lo largo de la pantalla. De este modo, el haz traza la forma de onda en la pantalla. Como se ilustra en la Figura 1.41(b), el osciloscopio digital convierte la forma de onda que se va a medir en información digital mediante un proceso de muestreo que se realiza en un convertir analógico-digi- tal (ADC, Analog-to-Digital Converter). A continuación, la información digital se utiliza para reconstruir la forma de onda en la pantalla.

El osciloscopio digital se utiliza mucho más que el analógico. Sin embargo, en muchas aplicaciones puede utilizarse cualquiera de ellos, ya que cada uno tiene características que le hacen más adecuado para cada situa- ción concreta. Un osciloscopio analógico muestra las formas de onda tal y como se producen en "tiempo real". Los osciloscopios digitales resultan útiles para medir impulsos transitorios que pueden producirse de forma aleatoria o sólo una vez. También, puesto que la información sobre la forma de onda medida se puede alma- cenar en un osciloscopio digital, puede visualizarse en cualquier instante posterior, imprimirse o analizarse en profundidad utilizando una computadora o cualquier otro medio.

O

Oppeerraacciióónn bbáássiiccaa ddee llooss oosscciilloossccooppiiooss aannaallóóggiiccooss.. Para medir una tensión, debe conectarse una sonda al punto del circuito en el que está presente la tensión. Generalmente, se utiliza una sonda ×10 que reduce (ate- núa) la amplitud de la señal en un factor de diez. La señal atraviesa la sonda por sus circuitos verticales donde bien es atenuada o amplificada, dependiendo de la amplitud real y de dónde se haya colocado el control ver- tical del osciloscopio. Los circuitos verticales excitan entonces las placas de deflexión verticales del TRC. La señal pasa a los circuitos de disparo (trigger) que activan los circuitos horizontales para iniciar el barrido hori- zontal repetitivo del haz de electrones a lo largo de la pantalla usando una señal en forma de diente de sierra.

FFIIGGUURRAA 11..4411 Comparación de los osciloscopios analógico y digital.

Hay disponibles muchos valores para el número de barridos por segundo, con el fin de que el haz parezca for- mar una línea sólida a lo largo de la pantalla sobre la forma de la señal. En la Figura 1.42 se muestra esta ope- ración básica.

FFIIGGUURRAA 11..4422 Diagrama de bloques de un osciloscopio analógico. O

Oppeerraacciióónn bbáássiiccaa ddee llooss oosscciilloossccooppiiooss ddiiggiittaalleess.. Algunas partes del osciloscopio digital son similares a las del osciloscopio analógico. Sin embargo, el osciloscopio digital es más complejo que el analógico y, normalmen- te, dispone de una pantalla LCD en lugar del TRC. En lugar de mostrar una forma de onda tal y como se gene- ra, primero adquiere la forma de onda analógica que se va a medir y la convierte a formato digital utilizando

Circuitos de

disparo Circuitos _horizontales

Osciloscopio TRC Sonda Circuitos verticales 1011001111001010 (b) Digital (a) Analógico ADC

un convertidor analógico-digital (ADC, Analog-to-Digital Converter). Los datos analógicos se almacenan y se procesan. Los datos pasan a continuación a los circuitos de reconstrucción y presentación para poder ser mostrados en la pantalla en su forma original. La Figura 1.43 muestra un diagrama de bloques básico de un osciloscopio digital.

FFIIGGUURRAA 11..4433 Diagrama de bloques de un osciloscopio digital. C

Coonnttrroolleess ddeell oosscciilloossccooppiioo.. En la Figura 1.44 se muestra el panel frontal de un osciloscopio de doble canal típico. Los instrumentos variarán dependiendo del modelo y del fabricante, aunque la mayoría de ellos tienen determi- nadas funciones comunes. Por ejemplo, las dos secciones verticales contienen un control de posición (Position), un botón menú de canal y un control V/div (voltios/división). La sección horizontal dispone de un control sec/div (segundos/división). A continuación vamos a explicar algunos de los principales controles del osciloscopio. Para conocer los detalles concretos de un determinado osciloscopio consulte el manual de usuario.

C

Coonnttrroolleess vveerrttiiccaalleess.. En la sección vertical del osciloscopio de la Figura 1.44, hay disponibles controles idén- ticos para cada uno de los dos canales (CH1 y CH2). El control Position permite desplazar la forma de onda mostrada en pantalla en sentido vertical hacia arriba y hacia abajo. El botón Menu permite seleccionar los dis- tintos elementos que aparecerán en pantalla, como por ejemplo los modos de acoplamiento (ac, dc o tierra), el ajuste grueso o fino para el control V/div, la atenuación de la sonda y otros parámetros. El control V/div ajusta el número de voltios representados por cada división vertical de la pantalla. La configuración de V/div para cada canal aparece en la parte inferior de la pantalla. El botón Math Menu proporciona una selección de operaciones que pueden realizarse sobre las formas de onda de entrada, como por ejemplo sustracción, suma o inversión.

C

Coonnttrroolleess hhoorriizzoonnttaalleess.. En la sección horizontal, los controles se aplican a ambos canales. El control Position permite desplazar la forma de onda en sentido horizontal por la pantalla hacia la izquierda o la derecha. El botón Menu permite seleccionar distintos elementos que aparecen en pantalla, como la base de tiempos prin- cipal, una vista ampliada de una parte de la señal y otros parámetros. El control sec/div ajusta el tiempo repre- sentado por cada división horizontal o base de tiempos principal. La configuración del control sec/div apare- cerá en la parte inferior de la pantalla.

Circuitos verticales Circuitos de disparo Circuitos horizontales Osciloscopio Sonda 1010011010 ADC Procesamiento Circuitos de adquisición Circuitos de recosntrucción y presentación 1010011010 Memoria

FFIIGGUURRAA 11..4444 Osciloscopio típico de doble canal. Los números de la parte inferior de la pantalla indican los valores de cada división de la escala vertical (tensión) y de la escala horizontal (tiempo)

y se pueden variar utilizando los controles vertical y horizontal del osciloscopio. C

Coonnttrroolleess ddee ddiissppaarroo ((ttrriiggggeerr)).. En la sección de controles Trigger, el control Level (nivel) determina el punto de la forma de onda en el se produce el disparo con el fin de iniciar el barrido para visualizar las formas de onda de entrada. El botón Menu permite seleccionar varios elementos que aparecen en pantalla, entre los que se incluyen el flanco o pendiente de disparo, el origen de disparo, el modo de disparo y otros parámetros. Existe también una entrada para la señal externa de disparo. Los controles Trigger estabilizan la forma de onda en la pantalla o generan apropiadamente disparos sobre un impulso que se produce sólo una vez o de forma alea- toria. También permiten observar los retardos de tiempo entre dos señales. La Figura 1.45 compara una señal a la que se la ha aplicado un punto de disparo y otra a la que no. La señal sin punto de disparo tiende a deri- var a lo largo de la pantalla, generando lo que parecen múltiples formas de onda.

A

Accooppllaammiieennttoo ddee uunnaa sseeññaall aall oosscciilloossccooppiioo.. El método que se emplea para conectar la señal de tensión que se va a medir al osciloscopio es el acoplamiento. Se suele seleccionar el acoplamiento DC y AC en el

FFIIGGUURRAA 11..4455 Comparación en un osciloscopio de una señal a la que se la ha aplicado un punto de disparo y otra a la que no.

(a) Forma de onda sin disparo (b) Forma de onda con disparo

HARDCOPY