01PRACTICA Osciloscopio

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Objetivo: determinar las características del osciloscopio y del generador de funciones, así como el funcionamiento y el propósito de cada una de sus partes.

Introducción Teórica.

El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical Y representa el voltaje, mientras que el eje horizontal X representa el tiempo. Con un osciloscopio podemos determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal y de forma indirecta la frecuencia de una señal, así como la fase entre dos señales. Además, el osciloscopio nos permite determinar qué parte de la señal es corriente continua y cuál alterna así como determinar qué parte de la señal es ruido y cómo varía este con el tiempo. Finalmente el osciloscopio es muy útil para localizar averías en un circuito.

Los osciloscopios pueden ser analógicos o digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada (que es continua y de ahí que el osciloscopio sea analógico) que una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor. Por el contrario, los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.

Lógicamente, ambos tipos presentan ventajas e inconvenientes. Así, los analógicos son preferibles cuando es fundamental el poder visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Por el contrario, los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea analizar eventos no repetitivos.

Finalmente, el haz de electrones acelerado va a parar a la pantalla del tubo, la cual está recubierta internamente de una sustancia fosforosa que destella apreciablemente cuando incide sobre ella un haz de electrones. Este brillo se debe a una propiedad radiativa que poseen algunos sólidos y que se denomina luminiscencia.

Con el fin de ilustrar cómo se realiza una medida en el osciloscopio hemos representado su pantalla en la figura 1.3. Como se puede observar existen unas marcas en la misma que la dividen tanto en vertical como en horizontal, formando lo que se denomina rejilla. La separación entre dos líneas consecutivas de la rejilla constituye lo que se denomina una división. Normalmente la rejilla posee 10 divisiones horizontales por 8 verticales del mismo tamaño lo que implica que la pantalla sea más ancha que alta. En las líneas centrales, tanto en horizontal como en vertical, cada división o cuadro posee unas marcas que la dividen en 5 partes iguales (utilizadas para afinar las medidas).

A la hora de medir voltajes debemos recordar que cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Sin embargo, normalmente uno de los puntos está conectado a masa (0 voltios) simplificando el lenguaje y hablando así del voltaje en el punto A (subyaciendo la idea de que lo que se mide 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), conociéndose el resultado como tensión pico a pico, que no es más que la diferencia de potencial entre el máximo y el mínimo de la señal en la pantalla, como se observa en la siguiente figura. Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida qué tipo de voltaje estamos midiendo.

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio.

Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. A partir del periodo se determina la frecuencia de una forma indirecta por medio de la inversa del periodo. Se logrará una medida más precisa si logramos que el tiempo objeto de medida ocupe la mayor parte posible de la pantalla, lográndolo mediante la selección de la base de tiempo adecuada (ver figura 1.5). Mediante el mando de desplazamiento horizontal podremos centrar la señal para poder hacer uso de las subdivisiones logrando así una medida más precisa.

(b) El generador de señales

1.2. Desarrollo Experimental.

El objetivo fundamental de esta práctica es aprender a medir tensiones y frecuencias con el osciloscopio así como acostumbrarse al manejo del generador de señales. Asimismo se aprenderá a diferenciar entre activo y tierra.

1.2.1. Fundamentos: Medidas de corriente Continua

1º.- Dibujar la gráfica de una señal obtenida de una fuente de alimentación de corriente continua cuyo valor es de V= + 5V.

Indicar los pasos a seguir para la visualización de la señal.

Anotar el valor del mando del atenuador vertical V/div

Anotar el valor del mando del selector de base de tiempos T/div

2º.- Montar el circuito de la figura, medir las señales en las resistencias R2, R3 y R1+R2, coincidiendo la masa de la sonda con la masa del circuito. Anotar los valores del mando V/div. para cada medida.

R1 680

5 V. R2 1K

R3 120

1.2.2. Generador de B.F. Medidas corriente alterna

EN

T OD O S LOS E J E R C I C I OS AN O T A R V/ D I V Y T/ D I V Y C A L C UL A R T , F Y V p p

1º.- Seleccionar con el generador de baja frecuencia una señal senoidal de frecuencia = 1500 Hz y una tensión pico a pico Vpp= 4,5 V.

Visualizarla en el osciloscopio de forma que aparezcan en la pantalla tres ciclos completos (puede aparecer parte del siguiente ciclo).

Control del magnificador a cero (calibrado).

Sincronizar la señal, explicar procedimiento

Anotar los valores de V/div = T/div= Calcular voltaje eficaz y voltaje medio:

2º.- Seleccionar con el generador de B.F. una señal triangular cuyos valores son: F= 3800 Hz Vpp= 5 V

Visualizar en la pantalla cinco ciclos. Sincronizar y calibrar.

3º.- Repetir la práctica anterior con una onda cuadrada cuyos valores son: F= 5600 Hz Vpp= 150 mV

Visualizar un ciclo

Repetir visualizando 6 ciclos.

5º.- Calcular datos de la siguiente señal, (conmutador de entrada: DC). ¿Qué ocurrirá si colocamos el conmutador en AC y GND?

1.2.3.- Identificación de señales. Sincronismos. Cálculo desfases

Ano tar a la derecha del gráfico lo s cálculo s necesario s y calcula la tensión eficaz

Verificar el r e su l ta d o c o n el o sci l o s c o p i o , r e p e tir e ste p r o ce s o en e j ercic i o s p o s t er i o res.

1º.- Dibujar en la gráfica una señal senoidal (sin usar osciloscopio) cuyos datos son: Frecuencia = 38460 Hz, Vpp = 20 V, V/div = 5 V, T/div = 10 µsg

2º.- Dibujar en la gráfica una señal senoidal cuyos datos son:

4º.- Dibujar en la gráfica una forma de onda cuadrada cuyos datos son: Frecuencia = 416,66 Hz, Vpp = 10 V, V/div = 5 V, T/div = 0,5 msg

5º.- Dibujar en la gráfica una señal senoidal cuyos datos son:

6º.- Dibujar en la gráfica una señal senoidal cuyos datos son:

Frecuencia = 11904,76 Hz, Vpp = 2 V, V/div = 5 V, T/div = 20 µsg

7º.- Dibujar en la gráfica una señal senoidal cuyos datos son:

9º.- La señal visualizada en la pantalla es de una frecuencia de 1.000 Hz y Vpp = 20 V

 ¿En qué valores estarán situados los mandos del atenuador vertical y base de tiempos?