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Conceptos Bsicos

Conceptos Bsicos de los Osciloscopios Analgicos y Digitales 070881901

Primera impresin: febrero de 1993

CopyrightE Tektronix, Inc., 1992, 1993. Todos los derechos reservados. Los productos Tektronix estn protegi dos por patentes, expedidas y pendientes, de los EE.UU. e internacionales. Las siguientes son marcas regis tradas: TEKTRONIX, TEK,TEKPROBE y SCOPE-MOBILE.

Conceptos Bsicos

Indice de ContenidoFiguras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por Qu Leer Este Libro? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Necesita Ms Copias? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Para Ms Informacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El Osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qu Se Puede Hacer con El? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Analgico y Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cmo Funciona el Osciloscopio? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El Osciloscopio Analgico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El Osciloscopio Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mtodos de Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Terminologa del Osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trminos de Medicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de Onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ondas Sinusoidales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ondas Cuadradas y Rectangulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ondas en Dientes de Sierra y Triangulares . . . . . . . . . . . . . . . Ondas En Forma de Pulsos y Escalones . . . . . . . . . . . . . . . . . Medicin de las Formas de Onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frecuencia y Perodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tensin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trminos de Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ancho de Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tiempo de Subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sensibilidad Vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de Barrido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Precisin de Ganancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Base de Tiempo o Precisin Horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resolucin CAD (o Resolucin Vertical) . . . . . . . . . . . . . . . . . . Longitud del Registro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Configuracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conexin a Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conecte el Osciloscopio a Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conctese a Tierra Usted Mismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Configuracin de los Controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de la Sonda Pasiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v 1 1 1 2 3 5 6 7 7 8 10 13 13 15 15 15 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 19 19 19 19 20 20 21 21 21 21 22 23 24

Conceptos Bsicos de los Osciloscopios Analgicos y Digitales

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Indice de Contenido

Uso de la Sonda Activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de la Sonda de Corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dnde Comunicar la Pinza de Toma a Tierra . . . . . . . . . . . . . . Compensacin de la Sonda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Los Controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controles de Presentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controles Verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Posicin y Voltios por Divisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acoplamiento de Entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lmite de Ancho de Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inversin de Canal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Visualizacin Alterna y de Troceado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Operaciones Matemticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controles Horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Posicin y Segundos por Divisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seleccin de La Base de Tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Posicin del Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amplificacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modo XY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controles de Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nivel de Disparo y Pendiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fuentes de Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modos de Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acoplamientos de Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retencin del Disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controles de Adquisicin para Osciloscopios Digitales . . . . . Modos de Adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cmo Activar y Desactivar el Sistema de Adquisicin . . . . . . Mtodos de Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otros Controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tcnicas de Medicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medicin de Tensin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medicin de Tiempo y Frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medicin de pulso y tiempo de subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medicin de Cambio de Fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qu Viene Despus? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejercicios Escritos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Respuestas a los ejercicios escritos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conceptos Bsicos

FigurasFigura 1: Componentes X, Y y Z de una forma de onda en pantalla Figura 2: Panel frontal del osciloscopio analgico TAS 465 . . . . . . . . Figura 3: Panel frontal del osciloscopio digital TDS 320 . . . . . . . . . . . Figura 4: Datos cientficos recopilados por un osciloscopio . . . . . . . Figura 5: Formas de onda mostradas por osciloscopios digitales y analgicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 6: Diagrama de bloque del osciloscopio analgico . . . . . . . . Figura 7: El disparo estabiliza una forma de onda repetitiva . . . . . . . Figura 8: Diagrama de bloque del osciloscopio digital . . . . . . . . . . . . Figura 9: Muestreo de tiempo real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 10: Interpolacin lineal y sinusoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 11: Muestreo de tiempos equivalentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 12: Formas comunes de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 13: Fuentes de formas comunes de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 14: Ondas sinusoidales y sinusoidales amortiguadas . . . . . . Figura 15: Ondas cuadradas y rectangulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 16: Ondas en dientes de sierra y rectangulares . . . . . . . . . . . . Figura 17: Formas de escaln, pulso y tren de pulsos . . . . . . . . . . . . Figura 18: Frecuencia y perodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 19: Grados de la onda sinusoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 20: Desplazamiento de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 21: Tira tpica de toma a tierra para llevar en la mueca . . . . Figura 22: Secciones de control del panel frontal de un osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 23: Red tpica de relacin 10 a 1 de sonda/osciloscopio . . . . Figura 24: Una sonda pasiva tpica con accesorios . . . . . . . . . . . . . . . Figura 25: Los efectos de una sonda mal compensada . . . . . . . . . . . Figura 26: Controles verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 27: Acoplamiento de entrada de CA y CC . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 28: Modos de visualizacin de canal mltiple . . . . . . . . . . . . . Figura 29: Suma de canales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 30: Controles horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 31: Controles de disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 32: Imgenes sin disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 33: Disparos sobre pendiente positiva y negativa . . . . . . . . . . Figura 34: Retencin de disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 35: Ejemplo de un men de adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 36: Cuadrcula de un osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 37: Tensin de pico y tensin de pico a pico . . . . . . . . . . . . . . 3 4 5 5 6 7 8 9 10 11 11 13 14 15 16 16 16 17 18 18 22 22 24 25 26 29 30 32 32 33 35 35 36 38 39 43 44


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Figuras

Figura 38: Tensin medida en la lnea vertical central de la cuadrcula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 39: Tiempo medido en la lnea horizontal central de la cuadrcula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 40: Puntos de medicin del tiempo de subida y del ancho de pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 41: Figuras de Lissajous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conceptos Bsicos

IntroduccinEl osciloscopio es una herramienta esencial si piensa disear o reparar equipos elctricos. Le permite observar" las seales elctricas. Energa, partculas en vibracin, y otras fuerzas invisibles estn presentes en todo nuestro universo fsico. Ciertos sensores pueden convertir estas fuerzas en seales elctricas que Ud. puede observar y estudiar con un osciloscopio. Los osciloscopios le permiten ver" eventos que ocurren en una fraccin de segundo.

Por Qu Leer Este Libro?

Si usted es cientfico, ingeniero, tcnico, o aficionado a la electrnica, debe saber como se usa un osciloscopio. Los conceptos aqu presentados le proporcionan un buen punto de partida. Si es la primera vez que utiliza un osciloscopio, lea este libro para adquirir un buen conocimiento de los aspectos fundamentales del osciloscopio. Luego, lea el manual incluido con su osciloscopio para obtener informacin especfica sobre su uso en el trabajo. Despus de leer este libro, podr: H H H H H Describir cmo funciona un osciloscopio Describir la diferencia entre los osciloscopios analgicos y los digitales Describir los tipos de formas de ondas elctricas Entender los controles bsicos de un osciloscopio Tomar medidas sencillas

Si encuentra en este libro trminos que desconoce, busque su definicin en el glosario al final. Este libro es una herramienta til en clase. Incluye vocabulario y ejercicios de eleccin mltiple sobre la teora y los controles del osciloscopio. El libro se enfoca en la enseanza de los osciloscopios, su funcionamiento y la forma en que Ud. puede utilizarlos.

Necesita Ms Copias?

Para obtener copias adicionales del libro, solictelas a travs de su represen tante local de Tektronix. Puede obtener copias individuales mediante el pedido de la parte nmero 070-8819-01.


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Introduccin

Para Ms Informacin

Si tiene comentarios o preguntas sobre el contenido de este libro, escriba a: Tektronix, Inc. P Box 1520 .O. Pittsfield, MA 01201 U.S.A. En los EE.UU., tambin puede llamar a Tektronix National Marketing Center al nmero gratuito: 1-800-426-2200

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Conceptos Bsicos

El OsciloscopioQu es un osciloscopio?, qu se puede hacer con l? y cmo funciona? Esta seccin responder estas preguntas fundamentales. El osciloscopio es bsicamente un dispositivo de presentacin de grficos dibuja un grfico de una seal elctrica. En la mayora de las aplica ciones, el grfico muestra cmo cambia una seal a medida que transcurre el tiempo: el eje vertical (Y) representa la tensin elctrica y el horizontal (X) representa el tiempo. La intensidad o luminosidad de la visualizacin a veces se llama eje Z. (Ver figura 1). Este grfico sencillo le puede decir mucho sobre una seal. Por ejemplo: H H H H H H Puede determinar los valores de tiempo y tensin de una seal. Puede calcular la frecuencia de una seal oscilante. Puede ver las piezas mviles" de un circuito representado por la seal. Puede ver si un componente defectuoso est distorsionando la seal. Puede averiguar cunta corriente continua (CC) y corriente alterna (CA) configuran una seal. Puede determinar cunto ruido hay en una seal y si el ruido cambia con el tiempo.

Y (tensin)

Y (tensin) X (tiempo) Z (intensidad)

Z (intensidad) X (tiempo)

Figura 1: Componentes X, Y y Z de una forma de onda en pantalla


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El osciloscopio

El osciloscopio se parece mucho a un televisor pequeo, excepto que tiene una cuadrcula dibujada en la pantalla y ms controles que un televisor. El panel frontal de un osciloscopio normalmente tiene secciones de control divididas en vertical, horizontal, y disparo. Tambin hay controles de presen tacin de la imagen y conectores de entrada. Trate de localizar estas sec ciones del panel frontal en las figuras 2 y 3 y en su osciloscopio.

Figura 2: Panel frontal del osciloscopio analgico TAS 465

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Conceptos Bsicos

El osciloscopio

Figura 3: Panel frontal del osciloscopio digital TDS 320

Qu Se Puede Hacer con El?

Mucha gente, desde tcnicos de reparacin de televisores hasta fsicos, utiliza los osciloscopios. Son indispensables para cualquier persona que disee o repare equipos electrnicos. La utilidad de un osciloscopio no est limitada al mundo de la electrnica. Con un transductor adecuado, un osciloscopio puede medir toda clase de fenmenos. Un transductor es un dispositivo que emite una seal elctrica como respuesta a la energa fsica, tal como el sonido, el esfuerzo mecni co, la presin, la luz, o el calor. Por ejemplo, un micrfono es un transductor. Un ingeniero mecnico utiliza el osciloscopio para medir las vibraciones de un motor. Un investigador mdico utiliza el osciloscopio para medir las ondas cerebrales. Las posibilidades no tienen lmite.

Fuente de luz

Clula fotoelctrica

Figura 4: Datos cientficos recopilados por un osciloscopio


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El osciloscopio

Analgico y Digital

Hay dos tipos de equipos electrnicos: el analgico y el digital. El equipo analgico funciona con tensiones continuamente variables, mientras que el equipo digital funciona con nmeros binarios discretos que pueden repres entar muestras de tensin. Por ejemplo, una platina portadiscos de fongra fo convencional es un dispositivo analgico; un reproductor de discos compactos es un dispositivo digital. Los osciloscopios tambin son de tipo analgico o digital. El osciloscopio analgico funciona mediante la aplicacin directa de la tensin que se mide a un haz de electrones que recorre la pantalla del osciloscopio. La tensin desva el haz proporcionalmente hacia arriba y hacia abajo, trazando la forma de onda en la pantalla. As se obtiene una imagen inmediata de la forma de onda. El osciloscopio digital, por el contrario, toma muestras de la forma de onda y utiliza un convertidor analgico-digital (o CAD) para convertir la tensin que se est midiendo en informacin digital. A continuacin, el osciloscopio usa esta informacin para reconstruir la forma de onda en la pantalla.

CAD

1010 0001 0010 0101

Osciloscopio analgico seales de trazado

Muestra de osciloscopio digital presentacin de seales y construcciones digital

Figura 5: Formas de onda mostradas por osciloscopios digitales y analgicos Para muchas aplicaciones, se puede utilizar tanto un osciloscopio analgico como uno digital. No obstante, cada tipo posee caractersticas nicas que lo hacen ms o menos apropiado para trabajos especficos. A menudo, la gente prefiere los osciloscopios analgicos cuando es impor tante visualizar seales que varan rpidamente en "tiempo real" (o a medi da que ocurren). Los osciloscopios digitales permiten capturar y ver eventos que pueden ocurrir solamente una vez. Pueden procesar los datos de la forma de onda digital o enviarlos a un ordenador para ser procesados. Adems, los osci loscopios digitales pueden almacenar los datos de la forma de onda digital para ser visualizados o impresos posteriormente.

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Conceptos Bsicos

El osciloscopio

Cmo Funciona el Osciloscopio?

Para entender mejor los controles, hay que saber algo ms de cmo un osciloscopio muestra una seal. Los osciloscopios analgicos funcionan de manera algo diferente a los osciloscopios digitales. No obstante, algunos de sus sistemas internos son parecidos. Los osciloscopios analgicos son algo ms sencillos en concepto y por ello estn descritos primero, para luego presentar la descripcin de los osciloscopios digitales.

El Osciloscopio AnalgicoCuando la sonda de un osciloscopio se conecta a un circuito, la seal de tensin se desplaza por la sonda al sistema vertical del osciloscopio. La figura 6 es un sencillo diagrama de bloques que muestra cmo el oscilosco pio analgico presenta la seal que se est midiendo.

Sistema vertical

Sistema de presentacin de la imagen

Atenuador

Amplificador vertical TRC

Sonda Sistema horizontal Sistema de disparo Generador de barrido Amplificador horizontal

Base de tiempo en rampa

Figura 6: Diagrama de bloque del osciloscopio analgico Segn cmo haya configurado la escala vertical (control de volts/div), un atenuador reduce la tensin de la seal o un amplificador la aumenta. Luego, la seal se desplaza directamente a las placas deflectoras verticales del tubo de rayos catdicos (TRC). La aplicacin de tensin a estas placas deflectoras causa el movimiento de un punto luminoso. (Un haz de electro nes al golpear el fsforo dentro del TRC crea el punto luminoso.) Una ten sin positiva hace que el punto se mueva hacia arriba mientras una tensin negativa hace que el punto se mueva hacia abajo.


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El osciloscopio

La seal se desplaza tambin al sistema de disparo para empezar o dispa rar un barrido horizontal". El barrido horizontal es un trmino que se refiere a la accin del sistema horizontal que hace que el punto luminoso recorra de un lado al otro la pantalla del osciloscopio. El disparo del sistema hori zontal hace que la base horizontal de tiempo mueva el punto luminoso del lado izquierdo al derecho de la pantalla dentro de un intervalo definido de tiempo. Muchos barridos en rpida secuencia hacen que el movimiento del punto luminoso parezca una lnea continua. A altas velocidades, el punto luminoso puede barrer la pantalla hasta 500.000 veces por segundo. La accin de barrido horizontal y la accin de deflexin vertical trazan con juntamente un grfico de la seal en la pantalla. El disparo es necesario para estabilizar la seal repetitiva. De esta manera se asegura que el barri do empiece en el mismo punto que la seal repetitiva, resultando as en una imagen definida, como se muestra en la figura 7.

Presentacin sin disparo

Presentacin con disparo

Figura 7: El disparo estabiliza una forma de onda repetitiva En conclusin, para utilizar un osciloscopio analgico hay que ajustar tres configuraciones bsicas para acomodar una seal de entrada: H La atenuacin o amplificacin de la seal. Utilice el control de volts/div para ajustar la amplitud de la seal antes de que sta se aplique a las placas de deflexin vertical. La base de tiempo. Utilice el control seg/div para fijar la cantidad de tiempo por divisin representada horizontalmente en la pantalla. El disparo del osciloscopio. Utilice el nivel de disparo para estabilizar una seal repetitiva, as como tambin el disparo sobre un solo evento.

H H

Adems, el ajuste de los controles de enfoque y de intensidad permite crear una imagen ntida.

El Osciloscopio DigitalAlgunos de los sistemas del osciloscopio digital son iguales a los del osci loscopio analgico; no obstante, el osciloscopio digital contiene sistemas de procesamiento de datos adicionales. (Ver figura 8.) Con estos sistemas adicionales, el osciloscopio digital rene datos de toda la forma de onda y luego los muestra en la pantalla.

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Conceptos Bsicos

El osciloscopio

Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, el sistema vertical ajusta la amplitud de la seal, tal como lo hace el oscilosco pio analgico. Luego, el convertidor analgico-digital (CAD) en el sistema de adquisicin toma muestras de la seal a intervalos discretos de tiempo y convierte la tensin de la seal en estos puntos a valores digitales llamados puntos de muestra. El reloj de muestra del sistema horizontal determina con qu frecuencia el CAD toma las muestras. La velocidad a que marcha el reloj se llama velocidad de muestreo, y se mide en muestras por segundo. Los puntos de muestreo del CAD estn almacenados en la memoria como puntos de la forma de onda. Estos puntos de la forma de onda pueden estar constitudos por uno o ms puntos de muestreo. El conjunto de puntos de la forma de onda constituye un registro de la forma de onda. El nmero de puntos de la forma de onda utilizados para formar el registro se llama longitud del registro. El sistema de disparo deter mina los puntos de comienzo y final del registro. La pantalla recibe estos puntos de registro una vez que han sido almacenados en la memoria. Segn las caractersticas de su osciloscopio, es posible que tenga lugar algn procesamiento adicional de los puntos de muestreo con el fin de mejorar la imagen. Quizs tenga predisparo disponible lo cual le permite ver eventos antes del punto de disparo.

Pantalla Sistema de adquisicin Sistema vertical Convertidor analgicodigital Procesamiento

Atenuador

Amplificador vertical

Memoria

Sistema de presentacin digital

Sonda Sistema de disparo

Sistema horizontal Reloj de muestreo

Base de tiempo de reloj

Figura 8: Diagrama de bloque del osciloscopio digital


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El osciloscopio

Bsicamente, con un osciloscopio digital al igual que con uno analgico, es necesario ajustar las configuraciones vertical, horizontal y de disparo para tomar una medida.

Mtodos de MuestreoEl mtodo de muestreo dicta la forma en que el osciloscopio digital debe reunir los puntos de muestra. Para seales que cambian lentamente, el osciloscopio rene fcilmente un nmero de puntos de muestra ms que suficiente para construir una imagen precisa de la seal. No obstante, para seales ms rpidas (la rapidez depende de la velocidad mxima de mues treo del osciloscopio) el osciloscopio no puede reunir suficientes muestras. El osciloscopio digital puede hacer dos cosas: H Puede tomar unos pocos puntos de muestreo de la seal en un solo paso (en modo de muestreo de tiempo real) y luego utilizar interpola cin. La interpolacin es una tcnica de procesamiento usada para estimar la forma de onda, basndose en unos pocos puntos. Puede construir, en algn tiempo, una imagen de la forma de onda siempre que la seal se repita (modo de muestreo de tiempo equivalente).

H

Muestreo de Tiempo Real con InterpolacinLos osciloscopios digitales utilizan el muestreo de tiempo real como el mtodo estndar de muestreo. En muestreo de tiempo real, el osciloscopio rene tantas muestras como sea posible mientras ocurre la seal. (Ver figura 9). Para seales de un solo impulso o seales transitorias hay que utilizar la tcnica de muestreo de tiempo real.

Forma de onda construida con puntos de muestra Velocidad de muestreo

Figura 9: Muestreo de tiempo real Los osciloscopios digitales utilizan la interpolacin para mostrar seales tan veloces que el osciloscopio no puede reunir ms de algunos puntos de muestra. La interpolacin une los puntos con una lnea". La interpolacin lineal simplemente conecta puntos de muestra con lneas rectas. La interpolacin sinusoidal (o interpolacin sin x sobre x) conecta los puntos de muestra con curvas (ver figura 10). La interpolacin sin x sobre x es un proceso matemtico similar al sobremuestreo" utilizado en reproduc tores de discos compactos. Con la interpolacin sinusoidal, se calculan los puntos para llenar el tiempo entre las muestras reales. Utilizando este

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Conceptos Bsicos

El osciloscopio

proceso, una seal de la cual se toman muestras slo unas pocas veces en cada ciclo se puede visualizar con precisin o, en el caso del reproductor de discos compactos, reproducidas con precisin.

Onda sinusoidal reproducida utilizando interpolacin sinusoidal

100 90

Onda sinusoidal reproducida utilizando interpolacin lineal

10 0%

Figura 10: Interpolacin lineal y sinusoidal

Muestreo de Tiempo EquivalenteAlgunos osciloscopios digitales pueden utilizar el muestreo de tiempo equivalente para capturar seales repetitivas muy veloces. El muestreo de tiempo equivalente construye una imagen de una seal repetitiva captando un poco de informacin de cada repeticin (ver figura 11). Se ve la forma de onda construyndose poco a poco como una hilera de luces encendin dose una por una. Con el muestreo de tiempo secuencial los puntos apare cen de izquierda a derecha en secuencia; con el muestreo de tiempo al azar los puntos aparecen sin un orden definido en la forma de onda.

Forma de onda construida con puntos de muestra Primer ciclo de adquisicin Segundo ciclo de adquisicin Tercer ciclo de adquisicin Ensimo ciclo de adquisicin

Figura 11: Muestreo de tiempos equivalentes


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El osciloscopio

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Conceptos Bsicos

Terminologa del OsciloscopioEl aprendizaje de una habilidad nueva supone a menudo el aprendizaje de vocabulario nuevo. Esto es cierto tambin en el aprendizaje del manejo del osciloscopio. Esta seccin describe algunos trminos tiles de medicin adems de los trminos de funcionamiento del osciloscopio.

Trminos de Medicin

El trmino genrico para un patrn que se repite a lo largo del tiempo es onda ondas de sonido, ondas cerebrales, ondas del ocano, y ondas de tensin son todos patrones repetitivos. El osciloscopio mide las ondas de tensin elctrica. El ciclo de una onda es la porcin de la onda que se repite. La forma de onda es la representacin grfica de una onda. La forma de onda de tensin muestra el tiempo sobre el eje horizontal y la tensin sobre el eje vertical. La conformacin de onda dice mucho de una seal. Siempre que se vea un cambio en la altura de una forma de onda, se sabe que ha ocurrido un cambio de tensin. Siempre que haya una lnea recta horizontal, se sabe que no hay cambio durante aquel perodo de tiempo. Las lneas rectas diagonales significan un cambio un incremento o una reduccin de tensin a una velocidad uniforme. Los ngulos agudos en la forma de onda significan cambios bruscos. La figura 12 muestra formas comunes de onda y la figura 13 muestra algunas fuentes comunes de formas de onda.

Onda sinusoidal

Onda sinusoidal amortiguada

Onda cuadrada

Onda rectangular

Onda en dientes de sierra

Onda triangular

Escaln

Pulso

Figura 12: Formas comunes de onda


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Terminologa del osciloscopio

Figura 13: Fuentes de formas comunes de onda

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Conceptos Bsicos


Tipos de Onda

La mayora de las ondas se puede clasificar segn los siguientes tipos: H H H H Ondas sinusoidales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en dientes de sierra Ondas en forma de pulsos y de escalones

Ondas SinusoidalesLa onda sinusoidal es la forma de onda fundamental por varias razones. Tiene propiedades matemticas armnicas es la misma forma sinusoidal que posiblemente estudi en clase de trigonometra. La tensin en su enchufe de pared vara como una onda sinusoidal. Las seales de prueba producidas por el circuito oscilador de un generador de seales a menudo son ondas sinusoidales. La mayora de las fuentes de CA producen ondas sinusoidales. (CA significa corriente alterna. La tensin tambin es alterna. CC significa corriente continua, lo cual quiere decir una corriente y tensin que no vara, como la que produce una batera.) La onda sinusoidal amortiguada es un caso especial que se puede ver en un circuito que oscila pero que disminuye en el tiempo. La figura 14 muestra ejemplos de una onda sinusoidal y una onda sinusoi dal amortiguada.

Onda sinusoidal

Onda sinusoidal amortiguada

Figura 14: Ondas sinusoidales y sinusoidales amortiguadas

Ondas Cuadradas y RectangularesLa onda cuadrada es otra forma comn de onda. Bsicamente, una onda cuadrada es una tensin que se enciende y apaga (o sube y baja) a interva los regulares. Es una onda estndar para probar amplificadores los amplif icadores buenos aumentan la amplitud de la onda cuadrada con un mnimo de distorsin. Los circuitos del televisor, el radio, y los ordenadores suelen utilizar las ondas cuadradas para las seales temporizadoras. La onda rectangular es como la onda cuadrada excepto que los intervalos de tiempo de tensin alta y tensin baja no son de la misma duracin. Esto es especialmente interesante al analizar los circuitos digitales.


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La figura 15 muestra ejemplos de ondas cuadradas y rectangulares.

Onda cuadrada

Onda rectangular

Figura 15: Ondas cuadradas y rectangulares

Ondas en Dientes de Sierra y TriangularesLas ondas en dientes de sierra y las ondas triangulares resultan de circuitos diseados para controlar las tensiones linealmente, tales como el barrido horizontal de un osciloscopio analgico o la exploracin de trama de un televisor. La transicin entre los niveles de tensin de estas ondas cambia a una velocidad constante. Esta transicin se llama rampa. La figura 16 muestra ejemplos de onda en dientes de sierra y de onda triangular.

Ondas en dientes de sierra

Ondas triangulares

Figura 16: Ondas en dientes de sierra y rectangulares

Ondas En Forma de Pulsos y EscalonesSeales como los pulsos y los escalones que ocurren una sola vez se llaman seales de un solo impulso o seales transitorias. El escaln indica un cambio brusco en la tensin, como se vera al encender un interruptor. El pulso indica lo que se vera si se encendiera y despus se apagara un interruptor. Puede representar un bit de informacin pasando por un circuito de ordenador o puede representar un espurio (un defecto) en un circuito. Una serie de pulsos que viajan juntos crean un tren de pulsos. Los componentes digitales en un ordenador se comunican entre s por medio de pulsos. Los pulsos son comunes en los equipos de rayos X y de comunicaciones. La figura 17 muestra ejemplos de formas de escaln y de pulsos, y un tren de pulsos.

Escaln

Pulso

Tren de pulsos

Figura 17: Formas de escaln, pulso y tren de pulsos

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Conceptos Bsicos


Medicin de las Formas de Onda

Se utilizan muchos trminos para describir los tipos de medida que toma su osciloscopio. Esta seccin describe algunas de las medidas y trminos ms comunes.

Frecuencia y PerodoSi una seal se repite, tiene una frecuencia. La frecuencia se mide en hert zios (Hz) y es igual al nmero de veces que una seal se repite en un segundo (ciclos por segundo). Una seal que se repite tambin tiene un perodo esto es la cantidad de tiempo necesario para completar un ciclo. El perodo y la frecuencia son recprocos uno del otro, de manera que 1/perodo es igual a la frecuencia y 1/frecuencia es igual al perodo. Por ejemplo, la onda sinusoidal en la figura 18 tiene una frecuencia de 3 Hz y un perodo de 1/3 de segundo.1 2 3

Frecuencia 3 ciclos por segundo = 3 Hz

Perodo

1 Segundo

Figura 18: Frecuencia y perodo

TensinLa tensin es la cantidad de potencia elctrica (una especie de poder de la seal) entre dos puntos de un circuito. Uno de estos puntos suele ser una toma a tierra (tensin cero), pero no siempre quizs quiera medir la ten sin del pico mximo al pico mnimo de una forma de onda, llamada tensin pico a pico. Comnmente, la palabra amplitud se refiere a la tensin mxi ma de una seal medida desde tierra o tensin cero. La forma de onda que se muestra en la figura 19 tiene una amplitud de un voltio y una tensin de pico a pico de dos voltios.


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FaseLa mejor forma de explicar la fase es viendo la onda sinusoidal. Las ondas sinusoidales estn basadas en un movimiento circular y un crculo tiene 360. Un ciclo de una onda sinusoidal tiene 360, como se ve en la figura 19. Utilizando los grados, se puede referir al ngulo de fase de una onda sinusoidal cuando quiera describir cunto ha transcurrido del perodo.0 90 180 270 360

+1

0 -1

Figura 19: Grados de la onda sinusoidal El cambio de fase describe la diferencia de tiempo entre dos seales, en sus dems aspectos similares. En la figura 20, se dice que la forma de onda denominada corriente" est 90 fuera de fase con respecto a la forma de onda denominada tensin", puesto que las ondas alcanzan puntos simi lares en sus ciclos, separados por 1/4 de ciclo exactamente (360/4 = 90). Los cambios de fase son comunes en la electrnica.Tensin Corriente

0

Fase = 90

Figura 20: Desplazamiento de fase

Trminos de Rendimiento

Los trminos descritos en esta seccin pueden surgir al hablar del rendi miento del osciloscopio. El entendimiento de estos trminos le ayudar a evaluar y comparar su osciloscopio con otros modelos.

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Conceptos Bsicos


Ancho de BandaLas especificaciones de ancho de banda indican el rango de frecuencias que el osciloscopio puede medir con exactitud. A medida que aumenta la frecuencia de la seal, la capacidad del oscilos copio para responder con precisin disminuye. Por regla general, el ancho de banda indica la frecuencia en la cual la seal mostrada se reduce a un 70,7% de la seal de onda sinusoidal aplicada. (Este 70,7% se conoce como el punto -3 dB", un trmino basado en la escala logartmica.)

Tiempo de SubidaEl tiempo de subida es otra forma de describir el rango de frecuencia til de un osciloscopio. El tiempo de subida puede ser un criterio de rendimiento ms apropiado cuando espere medir pulsos y escalones. El osciloscopio no puede mostrar con exactitud pulsos cuyo tiempo de subida sea ms rpido que el tiempo de subida especificado para el osciloscopio.

Sensibilidad VerticalLa sensibilidad vertical indica hasta qu punto el amplificador vertical puede amplificar una seal dbil. La sensibilidad vertical suele darse en milivoltios (mV) por divisin. La tensin ms pequea que puede detectar un oscilos copio de uso general es normalmente de 2 mV por divisin vertical de la pantalla.

Velocidad de BarridoPara los osciloscopios analgicos, esta especificacin indica la velocidad mxima a que el trazado puede barrer la pantalla, permitindole ver la imagen con toda nitidez. La velocidad mxima de barrido de un oscilosco pio se suele dar en nanosegundos/div.

Precisin de GananciaLa precisin de ganancia indica la precisin con que el sistema vertical atena o amplifica una seal. Se suele indicar como un porcentaje de error.

Base de Tiempo o Precisin HorizontalLa precisin de la base de tiempo o precisin horizontal indica la precisin con que el sistema horizontal representa los eventos de la seal en relacin al tiempo. Se suele indicar como un porcentaje de error.

Velocidad de MuestreoEn los osciloscopios digitales, la velocidad de muestreo indica cuntas muestras por segundo puede tomar el CAD (y por lo tanto el osciloscopio). Las velocidades mximas de muestreo suelen darse en megamuestras por segundo (MM/s). Cuanto ms rpidamente pueda tomar muestras el osci


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loscopio, con mayor precisin podr representar los detalles de una seal rpida. La velocidad mnima de muestreo tambin puede ser importante si necesita observar seales que cambian lentamente en largos perodos de tiempo. Normalmente, la velocidad de muestreo cambia con los cambios en el control seg/div para mantener un nmero constante de puntos de forma de onda en el registro de la forma de onda.

Resolucin CAD (o Resolucin Vertical)La resolucin, en bits, del CAD (y por lo tanto del osciloscopio digital) indica con qu grado de precisin el instrumento puede transformar las tensiones de entrada a valores digitales. Tcnicas de clculo pueden mejorar la reso lucin efectiva.

Longitud del RegistroLa longitud de registro de un osciloscopio digital define el nmero de pun tos que el osciloscopio puede acumular en un registro de forma de onda. Algunos osciloscopios digitales le permiten ajustar la longitud del registro. La longitud mxima de registro depende de la cantidad de memoria de su osciloscopio. Puesto que el osciloscopio puede almacenar solamente un nmero finito de puntos de registro, existe un canje entre detalle y longitud de registro. Puede obtener una imagen detallada de una seal por un corto perodo de tiempo (el osciloscopio se llena" de puntos de forma de onda rpidamente) o bien una imagen menos detallada por un perodo de tiempo ms largo. Algunos osciloscopios le permiten aadir ms memoria para aumentar la longitud de registro en aplicaciones especiales.

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Conceptos Bsicos

ConfiguracinEsta seccin explica brevemente cmo configurar y empezar a utilizar un osciloscopio en concreto, cmo hacer su conexin a tierra, poner los controles en posicin estndar y compensar la sonda.

Conexin a Tierra

La conexin a tierra es un paso importante al preparar el osciloscopio para tomar muestras o trabajar en un circuito. La correcta conexin a tierra del osciloscopio le protege de una descarga peligrosa y la conexin a tierra de usted mismo protege de daos a los circuitos con que trabaja.

Conecte el Osciloscopio a TierraPor seguridad, es necesario conectar el osciloscopio a tierra. Si una tensin alta entra en contacto con el armazn de un osciloscopio sin conexin a tierra, cualquier parte del armazn, incluyendo los controles que parecen aislados, le puede dar una descarga. No obstante, con el osciloscopio debidamente conectado a tierra, la corriente pasa por el camino de conexin a tierra y no a travs de usted a tierra. Conectar el osciloscopio a tierra significa conectarlo a un punto de referen cia elctricamente neutro (como una conexin a tierra). Conctelo enchu fando el cable de potencia de tres clavijas en un enchufe con conexin a tierra. La conexin a tierra tambin es necesaria para tomar medidas exactas con el osciloscopio. El osciloscopio debe compartir la misma conexin a tierra con los circuitos que va a comprobar. Algunos osciloscopios no necesitan una conexin a tierra por separado. Estos osciloscopios tienen armazones y controles aislados, protegiendo as al usuario contra cualquier peligro de descarga.

Conctese a Tierra Usted MismoSi trabaja con circuitos integrados (CI), tambin tiene que conectarse usted mismo a tierra. Los circuitos integrados tienen conductos diminutos que pueden daarse por la electricidad esttica que usted acumula en el cuer po. Puede destruir un CI costoso solamente con caminar sobre una alfom bra o quitarse el suter antes de tocar los cables del CI. Para resolver este problema, lleve puesta una tira de conexin a tierra (ver figura 21). Esta tira permite que las cargas elctricas del cuerpo pasen libremente a tierra.


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Configuracin

Conectar a la toma a tierra

Figura 21: Tira tpica de toma a tierra para llevar en la mueca

Configuracin de los Controles

Despus de enchufar el osciloscopio, mire el panel frontal. Est dividido en tres secciones principales llamadas Vertical, Horizontal, y Disparo. Es pos ible que su osciloscopio tenga otras secciones segn el modelo y tipo (analgico o digital). Fjese en los conectores de entrada del osciloscopio, donde conecta las sondas. La mayora de los osciloscopios tienen un mnimo de dos canales de entrada y cada canal puede mostrar una forma de onda en la pantalla. Los canales mltiples son tiles para la comparacin de las formas de onda.

Seccin de disparo

Control de intensidad

Control de enfoque

Seccin vertical

Seccin horizontal

Figura 22: Secciones de control del panel frontal de un osciloscopio Algunos osciloscopios tienen un botn AUTOSET (autoposicionamiento) o PRESET (preposicionamiento) que configura en un solo paso los controles para acomodar la seal. Si su osciloscopio no tiene esta caracterstica, es til poner los controles en su posicin estndar antes de tomar mediciones.

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Conceptos Bsicos

Configuracin

Las Posiciones Estndar Incluyen: H H H H H H H H H H Configuracin del osciloscopio para presentar el canal 1 Configuracin de la escala de voltios/divisin a una posicin de rango medio Apagado de la variable voltios/divisin Apagado de todos los controles de amplificacin Configuracin del acoplamiento de entrada del canal 1 a CC Configuracin del modo de disparo a automtico Configuracin de la fuente de disparo al canal 1 Apagado o disposicin al mnimo de la retencin de disparo Configuracin de los controles de intensidad a un nivel de representa cin nominal Ajuste del control de enfoque para obtener una imagen ntida

Estas son instrucciones generales para la configuracin del osciloscopio. Si no est seguro de cmo llevar a cabo alguno de estos pasos, remtase al manual del osciloscopio. La seccin de Controles, empezando en la pgina 29, describe los controles en ms detalle.

Sondas

Ahora est listo para conectar una sonda al osciloscopio. Es importante utilizar una sonda diseada para funcionar con su osciloscopio. Una sonda es ms que una cable con un pinza de conexin en el extremo. Es un conector de alta calidad, cuidadosamente diseado para no percibir ruido ni interferencia de la radio ni de las lneas elctricas. Las sondas estn diseadas para no influir en el comportamiento del circui to que est comprobando. No obstante, ningn dispositivo de medicin puede actuar como un observador completamente invisible. La interaccin no deliberada de la sonda y el osciloscopio con el circuito bajo prueba se llama carga del circuito. Para minimizar la carga del circuito, es probable que utilice una sonda atenuadora (pasiva) 10X. Es probable que su osciloscopio incluyera una sonda pasiva como acceso rio estndar. Las sondas pasivas son una herramienta excelente para prue bas de uso general y para la localizacin de problemas. Para tomar medidas o hacer pruebas ms especficas, existen otros tipos de sondas. Dos ejemplos son las sondas activas y las sondas de corriente. La descripcin de estas sondas se encuentra a continuacin, prestando mayor atencin a la sonda pasiva porque es la sonda que le ofrece mayor flexibilidad de uso.


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Configuracin

Uso de la Sonda PasivaLa mayora de las sondas pasivas tienen algn factor de atenuacin, como 10X, 100X, y dems. Por regla general, los factores de atenuacin, tales como la sonda atenuadora 10X, tienen la X detrs del factor. Por el contra rio, los factores de amplificacin, como X10, tienen la X delante. La sonda atenuadora 10X (se lee como diez veces") minimiza la carga del circuito y es una sonda pasiva excelente de uso general. La carga del circuito se hace ms pronunciada en el caso de las frecuencias ms altas. Por lo tanto, asegrese de utilizar esta clase de sonda al medir seales de ms de 5 kHz. La sonda atenuadora 10X mejora la exactitud de las medi ciones pero tambin reduce en un factor de 10 la amplitud de la seal visualizada en la pantalla. Debido a que atena la seal, la sonda atenuadora 10X hace difcil ver las seales de menos de 10 milivoltios. La sonda 1X es similar a la sonda atenuadora 10X pero le falta el circuito de atenuacin. Sin este circuito, se introduce ms interferencia al circuito bajo investigacin. Utilice la sonda atenuadora 10X normalmente pero mantenga la sonda 1X a mano para medir las seales dbiles. Algunas sondas tienen la ventaja de poder cam biar la atenuacin entre 1X y 10X en la punta de la sonda. Si su sonda tiene esta caracterstica, asegrese de tener la configuracin adecuada antes de tomar mediciones. Muchos osciloscopios pueden detectar si se utiliza una sonda de 1X o de 10X y ajustan la lectura de la pantalla de acuerdo a la sonda. Sin embargo, con algunos osciloscopios se necesita ajustar el tipo de sonda utilizada o buscar la marca adecuada para 1X o 10X en el control de voltios/div. La sonda atenuadora 10X funciona equilibrando las caractersticas elctricas de la sonda con las caractersticas elctricas del osciloscopio. Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario ajustar dicho equilibrio para su osciloscopio en particular. Este ajuste se llama la compensacin de la sonda y se describe con ms detalle en la pgina 26. La figura 23 muestra un diagrama sencillo del funcionamiento interior de una sonda, su ajuste y la entrada a un osciloscopio.Entrada al osciloscopio Sonda 10X 9 MW Un dcimo de seal (1 Vp-p ) en la entrada

Seal 10 Vp-p

x pF 20 pF 1 MW

Ajuste de compensacin de sonda

Figura 23: Red tpica de relacin 10 a 1 de sonda/osciloscopio

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Conceptos Bsicos

Configuracin

La figura 24 muestra una sonda pasiva tpica y algunos accesorios utiliza dos con la sonda.

Anillo marcador Herramienta de ajuste

Anillo marcador Punta de gancho retrctil

Punta protectora de circuito integrado

Conector BNC

Cable de toma a tierra con pinza de conexin

Figura 24: Una sonda pasiva tpica con accesorios

Uso de la Sonda ActivaLas sondas activas proporcionan su propia amplificacin o llevan a cabo algn otro tipo de operacin para procesar la seal antes de aplicarla al osciloscopio. Esta clase de sonda puede resolver problemas tales como la carga del circuito o realizar pruebas sobre las seales, enviando los resulta dos al osciloscopio. Las sondas activas requieren una fuente de alimenta cin para su operacin.

Uso de la Sonda de CorrienteLas sondas de corriente permiten la observacin y medicin directa de las formas de ondas de corriente. Las hay para medir tanto CA como CC. Las sondas de corriente emplean pinzas que se conectan al alambre portador de corriente. Esta caracterstica las hace nicas puesto que no estn conec tadas en serie con el circuito, y por lo tanto causan poca o ninguna interfer encia en el circuito.

Dnde Comunicar la Pinza de Toma a TierraLa medicin de una seal requiere dos conexiones: la punta de la sonda y la conexin a tierra. Las sondas vienen con una pinza para conectar a tierra la sonda con respecto al circuito bajo prueba. En la prctica, conecte la


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Configuracin

pinza de toma a tierra a una conexin a tierra conocida en el circuito, por ejemplo, el chasis de metal del estreo que est reparando, y toque con la punta de la sonda el punto de prueba en el circuito.

Compensacin de la Sonda

Antes de utilizar una sonda pasiva, debe compensarla para equilibrar sus caractersticas elctricas con las de un osciloscopio en particular. Debe equilibrar la sonda por hbito cada vez que configure el osciloscopio. Una sonda mal ajustada puede hacer que las medidas sean menos exactas. La figura 25 muestra lo que sucede a formas de onda medidas con una sonda que carece del equilibrio adecuado. Sonda compensada correctamente

Seal de ajuste de la sonda

Observe la amplitud adecuada de una seal de prueba de 1 MHz

Sonda subcompensada


Observe la reduccin de amplitud de una seal de prueba de 1 MHz

Sonda sobrecompensada


Observe el aumento de amplitud de una seal de prueba de 1 MHz

Figura 25: Los efectos de una sonda mal compensada

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Conceptos Bsicos

Configuracin

La mayora de los osciloscopios tienen una seal de referencia de forma de onda cuadrada disponible en un terminal del panel frontal que se utiliza para compensar la sonda de la siguiente manera: H H H H H Una la sonda a un conector de entradas Conecte la punta de la sonda a la seal de compensacin de la sonda Conecte la pinza de toma a tierra a tierra Observe la seal de referencia de la onda cuadrada Haga los ajustes necesarios en la sonda para que las esquinas de la onda cuadrada queden cuadradas

Al compensar la sonda, conecte siempre la punta de los accesorios que va a utilizar y conecte la sonda al canal vertical que piensa utilizar. De esta forma, al compensar la sonda, el osciloscopio tendr las mismas carac tersticas elctricas con que tomar las mediciones.


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Configuracin

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Conceptos Bsicos

Los ControlesEsta seccin describe brevemente los controles bsicos de los oscilosco pios analgicos y digitales. Recuerde que algunos controles de oscilosco pios analgicos son diferentes a los usados en los digitales.

Controles de Presentacin

Los sistemas de presentacin de la imagen varan entre los osciloscopios analgicos y digitales. Entre los controles comunes se encuentran: H Un control de intensidad para ajustar la luminosidad de la forma de onda. Al aumentar la velocidad del barrido de un osciloscopio analgi co, habr que aumentar su nivel de luminosidad. Un control de enfoque para ajustar la nitidez de la forma de onda. Los osciloscopios digitales pueden no tener un control de enfoque. Un control de rotacin de trazado para alinear el trazado de la forma de onda con el eje horizontal de la pantalla. La posicin de su osciloscopio en relacin al campo magntico de la tierra afecta la alineacin de la forma de onda. Los osciloscopios digitales pueden no tener un control de rotacin de trazado. Otros controles de la imagen le permiten ajustar la intensidad de las luces de la cuadrcula y mostrar o quitar informacin que aparece en la pantalla (tal como mens).

H H

H

Controles Verticales

Emplee los controles verticales para colocar la imagen y definir la escala de la forma de onda verticalmente. Su osciloscopio tambin tiene controles para el ajuste del acoplamiento de la entrada adems de otros controles para el acondicionamiento de las seales descritos en esta seccin. La figura 26 muestra un panel frontal tpico y mens en pantalla para los con troles verticales.

VERTICAL MENU Button

DC AC GND CPLG VAR INV BW Off On Off On 20 MHz Full

Figura 26: Controles verticales


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Los controles

Posicin y Voltios por DivisinEl control de posicin vertical le permite mover la forma de onda hacia arriba o hacia abajo para colocarla exactamente donde la quiera en la pantalla. La configuracin voltios por divisin (generalmente escrito volts/div) vara con el tamao de la forma de onda sobre la pantalla. Un buen osciloscopio de uso general puede mostrar con precisin seales desde 4 milivoltios hasta 40 voltios. La configuracin volts/div es un factor de escala. Por ejemplo, si la configu racin volts/div es 5 voltios, entonces cada una de las ocho divisiones verticales representa 5 voltios y la pantalla entera, de abajo a arriba, puede mostrar 40 voltios (suponiendo una cuadrcula con ocho divisiones princi pales). Si la configuracin es de 0,5 volts/div, la pantalla puede presentar 4 voltios de abajo hasta arriba. La tensin mxima que se puede presentar en la pantalla es la configuracin volts/div multiplicada por el nmero de divi siones verticales. (Recuerde que la sonda que se utiliza, 1X 10X, tambin influye en el factor de escala. Debe dividir la escala volts/div por el factor de atenuacin de la sonda si el osciloscopio no lo hace automticamente.) Es comn que la escala volts/div tenga un control de ganancia variable o de ganancia fina para convertir a escala una seal a un cierto nmero de divisiones. Utilice este control para tomar las medidas de tiempo de subida.

Acoplamiento de EntradaEl acoplamiento es el mtodo utilizado para conectar una seal elctrica de un circuito a otro. En este caso, el acoplamiento de entrada es la conexin al osciloscopio del circuito que se analiza. El acoplamiento se puede confi gurar a CC, a CA o a tierra. El acoplamiento de CC muestra la totalidad de una seal de entrada. El acoplamiento de CA bloquea el componente de CC de la seal para que se vea la forma de onda centrada a cero voltios. La figura 27 ilustra esta diferencia. La configuracin del acoplamiento de CA es til cuando la seal completa (corriente alterna ms continua) es demasiado grande para la configuracin de volts/div.Acoplamiento de CC de una onda sinusoidal de 1 Vp-p con un componente de 2 V CC 4V 4V Acoplamiento de CA de la misma seal

0V

0V

Figura 27: Acoplamiento de entrada de CA y CC

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Conceptos Bsicos

Los controles

La configuracin a tierra desconecta la seal de entrada del sistema vertical, lo cual le permite ver dnde est la lnea de cero voltios en la pantalla. Con un acoplamiento de entrada conectado a tierra y el modo de disparo au tomtico, puede ver una lnea horizontal en la pantalla que representa cero voltios. El cambio de CC a conexin a tierra y viceversa es una forma til de medir los niveles de tensin de una seal con respecto a toma a tierra.

Lmite de Ancho de BandaLa mayora de los osciloscopios tienen un circuito que limita el ancho de banda del osciloscopio. Al limitar el ancho de banda, se reduce el ruido que a veces aparece en la forma de onda, proporcionndole una representacin ms definida de la seal.

Inversin de CanalLa mayora de los osciloscopios tienen una funcin de inversin que permite visualizar una seal al revs". Es decir, con la tensin baja en la parte superior de la pantalla y la alta en la parte inferior.

Visualizacin Alterna y de TroceadoEn los osciloscopios analgicos, los canales mltiples se muestran utilizan do el modo de operacin alterna o el de troceado. (Los osciloscopios digi tales normalmente no utilizan modo de operacin alterna ni de troceado.) El modo de operacin alterna dibuja cada canal alternativamente el osciloscopio completa un barrido en el canal 1, despus un barrido en el canal 2, un segundo barrido en el canal 1, y as sucesivamente. Utilice este modo de operacin con seales de mediana a alta velocidad cuando la escala de seg/div est configurada a 0,5 ms o ms. El modo de troceado hace que el osciloscopio dibuje pequeas partes de cada seal cambiando constantemente de una a otra. La velocidad de cambio es demasiado rpida para que usted lo note, por lo tanto, la forma de onda parece completa. Este modo de operacin se suele utilizar con seales lentas que requieren velocidades de barrido de 1 ms por divisin o menos. La figura 28 muestra la diferencia entre los dos modos de opera cin. A menudo es til mostrar la seal de ambas maneras para asegurarse que obtiene la mejor imagen.


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Los controles

Modo alterno: El Canal 1 y el canal 2 son dibujados alternativamente

Modo de troceado: Segmentos del canal 1 y del canal 2 dibujados alternativamente

Dibujado primero

Dibujado segundo

Figura 28: Modos de visualizacin de canal mltiple

Operaciones MatemticasSu osciloscopio puede tener tambin operaciones que le permiten sumar dos ondas juntas, creando as una nueva forma de onda. Los osciloscopios analgicos combinan las seales mientras que los osciloscopios digitales crean una nueva forma de onda matemticamente. Otra operacin ma temtica es la resta de formas de onda. La resta es posible en osciloscopios analgicos utilizando la funcin inversora de canal en una seal y luego utilizando la operacin de suma. Los osciloscopios digitales suelen disponer de una operacin de resta. La figura 29 ilustra una tercera forma de onda creada sumando dos seales diferentes.

Imagen del canal 1

Modo ADD: Combinacin del canal 1 y el canal 2

Imagen del canal 2

Figura 29: Suma de canales

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Conceptos Bsicos

Los controles

Controles Horizontales

Utilice los controles horizontales para posicionar y convertir la forma de onda a escala horizontal. La figura 30 muestra un panel frontal tpico y mens en pantalla para los controles horizontales.

HORIZONTAL MENU Button

MAIN DELAY XY VAR TRCSEP TRIG POS

REC LENGTH

Figura 30: Controles horizontales

Posicin y Segundos por DivisinEl control de posicin horizontal mueve la forma de onda de izquierda a derecha para colocarla en la pantalla exactamente donde usted la desee. La configuracin de segundos por divisin (normalmente escrito como seg/div) le permite seleccionar la velocidad a la que se dibuja la forma de onda en la pantalla (tambin conocida como configuracin de la base de tiempo o velocidad de barrido). Esta configuracin es un factor de escala. Por ejemplo, si la configuracin es 1 ms, cada divisin horizontal representa 1 ms y la totalidad del ancho de la pantalla representa 10 ms (diez divi siones). El cambio de la configuracin seg/div le permite ver intervalos de tiempo ms largos o ms cortos de la seal de entrada. Al igual que con la escala vertical de vols/div, la escala horizontal de seg/div puede tener una regulacin de tiempo variable, permitindole ajustar la escala de tiempo horizontal entre los valores discretos de configuracin.

Seleccin de La Base de TiempoEl osciloscopio tiene una base de tiempo normalmente denominada la base de tiempo principal que es quizs la ms til. Pero muchos osciloscopios tienen lo que se llama base de tiempo retardada un barrido de base de tiempo que empieza con un retardo predeterminado a partir del barrido de base de tiempo principal. El uso del barrido de base de tiempo retardada le permite ver los eventos ms claramente o incluso ver eventos que seran imposibles de ver con solamente el barrido de base de tiempo principal.


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Los controles

La base de tiempo retardada requiere la configuracin de retardo y posible mente el uso de los modos de operacin de disparo retardado y otras configuraciones no descritas en este libro. Remtase al manual suministrado con el osciloscopio para aprender a usar estas opciones.

Posicin del DisparoEl control de posicin de disparo puede estar ubicado en la seccin de controles horizontales de su osciloscopio. De hecho representa la posicin horizontal del disparo en el registro de la forma de onda". El control de posicin de disparo horizontal solamente est disponible en los oscilosco pios digitales. Variar la posicin del disparo horizontal le permite capturar lo que hizo una seal antes de un evento de disparo (llamado visualizacin del predisparo). Los osciloscopios digitales pueden proporcionar visualizacin del predispa ro porque procesan constantemente la seal de entrada, independiente mente de si se ha recibido un disparo o no. Una corriente de datos fluye constantemente a travs del osciloscopio; el disparo solamente indica al osciloscopio que debe guardar en memoria los datos que est recibiendo. Por el contrario, los osciloscopios analgicos solamente presentan la seal despus de haber recibido el disparo. La visualizacin del predisparo es una ayuda til para la localizacin de problemas. Por ejemplo, si un problema ocurre de manera intermitente, puede disparar en el problema, grabar los eventos que llevaron al problema y, posiblemente, encontrar la causa.

AmplificacinSu osciloscopio puede tener configuraciones especiales de amplificacin horizontal que le permiten mostrar una seccin de la forma de onda amplifi cada en la pantalla.

Modo XYLa mayora de los osciloscopios tienen la capacidad de mostrar una seal de un segundo canal sobre el eje X (en vez del tiempo). Esto se llama modo XY; en la pgina 47 encontrar una presentacin ms detallada.

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Conceptos Bsicos

Los controles

Controles de Disparo

Los controles de disparo le permiten estabilizar formas de onda repetitivas y capturar formas de onda de un solo impulso. La figura 31 muestra un panel frontal tpico y los mens de pantalla de los controles de disparo.

Auto Auto Level Normal Single Sequence Video Line Video Fieldodd even both

TRIGGER MENU Button

MODE SRC CPLG SLOPE HOLDOFF

Vert Ch1 Ch2 Add Line EXT

1 10

DC Noise Reject HF Reject AC LF Reject Rising Falling Min Variable

Figura 31: Controles de disparo El disparo hace que las formas de onda repetitivas aparezcan estticas en el osciloscopio. Imagnese la confusin que aparecera en la pantalla si cada barrido empezara en un punto diferente de la seal (ver figura 32).

Figura 32: Imgenes sin disparo


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Los controles

Nivel de Disparo y PendienteSu osciloscopio puede tener varios tipos de disparo, tales como flanco, video, pulso, o lgico. El disparo del tipo flanco es el tipo de disparo bsico y ms comn, y es el nico tipo tratado en este libro. Consulte el manual de instrucciones del osciloscopio para ms informacin sobre otros tipos de disparo. Para el disparo del tipo flanco, los controles de nivel de disparo y pendiente proporcionan la definicin bsica de punto de disparo. El circuito de disparo acta como un elemento de comparacin. Usted selecciona la pendiente y el nivel de tensin de un lado del elemento. Cuan do la seal de disparo iguala estos valores, se genera el disparo. H El control de pendiente determina si el punto de disparo est en el flanco de subida o de bajada de una seal. El flanco de subida es una pendiente positiva y el flanco de bajada es una pendiente negativa. El control de nivel determina en qu punto del flanco ocurre el punto de disparo.

H

La figura 33 muestra cmo la pendiente de disparo y el nivel de tensin escogidos determinan la forma en que aparece la seal.Pendiente Pendiente positiva negativa Disparo sobre la pendiente positiva con el nivel ajustado a 3V

Cero voltios Seal de entrada

3V

3V

Disparo sobre la pendiente negativa con el nivel ajustado a 3V

Figura 33: Disparos sobre pendiente positiva y negativa

Fuentes de DisparoEl osciloscopio no necesariamente tiene que disparar activado por la seal que se est midiendo. Varias fuentes pueden disparar el barrido. H H Cualquier canal de entrada Una fuente externa, que no sea la seal aplicada a un canal de entrada

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Conceptos Bsicos

Los controles

H H

La seal de la fuente de potencia Una seal generada internamente por el osciloscopio

La mayora del tiempo puede dejar el osciloscopio configurado para dispa rar en el canal representado. Observe que el osciloscopio puede utilizar una fuente de disparo alterna est o no est representada. Por lo tanto, tiene que prestar atencin para no disparar inadvertidamente en el canal 1, por ejemplo, mientras se muestra el canal 2.

Modos de DisparoEl modo de operacin de disparo determina si el osciloscopio dibuja una forma de onda si no detecta un disparo. Los modos de disparo comunes son normal y automtico. En modo de operacin normal, el osciloscopio solamente barre si la seal de entrada alcanza el punto de disparo establecido; de lo contrario, la pantalla permanece en blanco (en un osciloscopio analgico)o congelada en la ltima forma de onda adquirida (en un osciloscopio digital). El modo de operacin normal puede resultar desorientador porque no se ve la seal al principio si el control de nivel no est ajustado correctamente. El modo de operacin automtico hace que el osciloscopio barra incluso en la ausencia de un disparo. Si no hay una seal presente, un cronmetro dentro del osciloscopio dispara el barrido. De este modo se asegura que la visualizacin no desaparecer si la seal baja a pequeas tensiones. Tam bin es el mejor modo de operacin si se estn observando muchas seales y no se quiere ajustar el disparo para cada una. En la prctica, es probable que utilice ambos modos de operacin: el modo normal porque es ms verstil y el modo automtico porque requiere me nos ajustes. Algunos osciloscopios tambin tienen modos de operacin especiales para barridos nicos, para disparar en seales de video, o para ajustar automti camente el nivel de disparo.

Acoplamientos de DisparoAl igual que puede seleccionar acoplamiento de CA o de CC para el siste ma vertical, tambin puede seleccionar el tipo de acoplamiento para la seal de disparo. Adems del acoplamiento de CA y de CC, su osciloscopio tambin puede tener acoplamiento de disparo de supresin de alta frecuencia, supresin de baja frecuencia y supresin de ruido. Estas configuraciones especiales son tiles para la eliminacin del ruido en la seal de disparo para prevenir disparos en falso.


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Los controles

Retencin del DisparoA veces se requiere gran habilidad para hacer que el osciloscopio dispare en la parte correcta de una seal. Muchos osciloscopios tienen caractersti cas especiales para hacer ms fcil esta tarea. La retencin del disparo es el perodo ajustable de tiempo durante el cual el osciloscopio no puede disparar. Esta caracterstica es til cuando est disparando sobre conformaciones de onda complejas, de manera que el osciloscopio solamente dispara sobre el primer punto de disparo aceptable. La figura 34 muestra cmo el uso de la retencin de disparo ayuda a crear una representacin til.Intervalo de adquisicin Intervalo de adquisicin

Puntos de disparo Nivel de disparo

Retencin

Retencin - Ningn disparo ha sido reconocido durante el tiempo de retencin

Retencin

Con retencin

Sin retencin

Figura 34: Retencin de disparo

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Conceptos Bsicos

Los controles

Controles de Adquisicin para Osciloscopios Digitales

Los osciloscopios digitales tienen configuraciones que le permiten controlar cmo el sistema de adquisicin procesa una seal. Mire las opciones de adquisicin en su osciloscopio digital a la vez que lee esta descripcin. La figura 35 le muestra un ejemplo del men de adquisicin.

Figura 35: Ejemplo de un men de adquisicin

Modos de AdquisicinLos modos de adquisicin controlan cmo los puntos de forma de onda son producidos a partir de los puntos de muestra. En la primera seccin se le explicaba que los puntos de muestra son los valores digitales que salen directamente del convertidor analgico-digital (CAD). El tiempo entre los puntos de muestra se llama intervalo de muestreo. Los puntos de forma de onda son los valores digitales guardados en la memoria y presentados en la pantalla para formar la forma de onda. La diferencia del valor del tiempo entre los puntos de forma de onda se llama intervalo de forma de onda. El intervalo de muestreo y el intervalo de forma de onda pueden ser iguales, aunque no necesariamente. De aqu que haya varios modos de adquisicin en los que un punto de forma de onda est formado por varios puntos de muestra adquiridos secuencialmente. Adems, los puntos de forma de onda pueden ser creados a partir de una composicin de puntos de mues tra tomados de adquisiciones mltiples, lo cual lleva a otro conjunto de modos de adquisicin. A continuacin sigue una descripcin de los modos de adquisicin usados ms comnmente:


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Los controles

H

Modo de muestreo: Este es el modo de adquisicin ms sencillo. El osciloscopio crea un punto de forma de onda guardando un punto de muestra durante cada intervalo de forma de onda. Modo de deteccin de picos: El osciloscopio guarda los puntos de muestra mnimos y mximos tomados durante dos intervalos de forma de onda y utiliza estas muestras como los dos puntos de forma de onda correspondientes. Los osciloscopios digitales con modo de deteccin de picos utilizan el CAD a una velocidad rpida de muestreo, incluso en configuraciones de base de tiempo muy lento (intervalo de forma de onda largo), y pueden capturar cambios rpidos de la seal que ocur riran entre los puntos de forma de onda si estuviera operando en modo de muestreo. El modo de deteccin de picos es particularmente til para ver pulsos estrechos muy espaciados en el tiempo. Modo de alta resolucin: Al igual que el modo de deteccin de picos, el modo de alta resolucin es una forma de obtener ms informacin en casos donde el CAD puede tomar muestras ms rpidamente de lo que requiere la configuracin de la base de tiempo. En este caso, se prome dian muestras mltiples tomadas dentro de un intervalo de forma de onda para producir un punto de forma de onda. El resultado es una disminucin del ruido y una mejora de la resolucin para seales de velocidad baja. Modo envolvente: El modo envolvente es similar al modo de deteccin de picos. Sin embargo, en modo envolvente, los puntos mnimos y mximos de la forma de onda a partir de adquisiciones mltiples son combinados para formar una forma de onda que muestra los cambios mn/mx en el tiempo. El modo de deteccin de picos suele utilizarse para obtener los registros que se combinan para formar la forma de onda envolvente. Modo promediado: En modo promediado, el osciloscopio guarda un punto de muestra durante cada intervalo de forma de onda, al igual que con el modo de muestreo. Sin embargo, los puntos de forma de onda a partir de adquisiciones consecutivas se promedian para producir la forma de onda final que aparece en pantalla. El modo promediado reduce el ruido sin prdida de ancho de banda pero requiere una seal repetitiva.

H

H

H

H

Cmo Activar y Desactivar el Sistema de AdquisicinUna de las grandes ventajas de los osciloscopios digitales es su capacidad de guardar formas de ondas para visualizarlas posteriormente. Para este efecto, suele haber uno o ms botones en el panel frontal que le permiten activar y desactivar el sistema de adquisicin para que pueda analizar formas de onda, segn lo desee. Adems, puede hacer que el osciloscopio deje automticamente de adquirir informacin despus de completar una adquisicin o despus de que un conjunto de registros se hayan convertido en una forma de onda envolvente o promediada. Esta caracterstica suele denominarse barrido nico o secuencia nica y sus controles normalmente se encuentran con los otros controles de adquisicin o con los controles de disparo.

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Conceptos Bsicos

Los controles

Mtodos de MuestreoEn osciloscopios digitales que pueden utilizar el muestreo de tiempo real o bien de tiempo equivalente, como se describe en la pgina 10, los controles de adquisicin le permitirn escoger cul de ellos utilizar para la adquisicin de seales. Tenga en cuenta que esta eleccin no causa diferencia alguna en las configuraciones con base de tiempo lento y solamente tiene efecto cuando el CAD no puede tomar muestras con suficiente rapidez para llenar el registro con los puntos de la forma de onda en una sola pasada.

Otros Controles

Hasta ahora, hemos descrito los controles bsicos que un principiante necesita conocer. Su osciloscopio puede tener otros controles para varias funciones. Algunas de stas son: H H H H Cursores de medicin Teclados para operaciones matemticas o entrada de datos Capacidad de impresin Interfaz para la conexin del osciloscopio a un ordenador

Mire las otras opciones que usted tiene disponibles y lea el manual de su osciloscopio para ilustrarse ms sobre estos otros controles.


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Los controles

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Conceptos Bsicos

Tcnicas de MedicinEsta seccin le ensea tcnicas de medicin bsicas. Las dos mediciones ms bsicas que puede hacer son las de tensin y tiempo. Casi una de cada dos mediciones est basada en una de estas dos tcnicas fundamen tales. Esta seccin trata de mtodos para realizar mediciones visualmente con la pantalla del osciloscopio. Muchos osciloscopios digitales tienen programas internos de software que realizan estas mediciones automticamente. Saber cmo hacer estas mediciones manualmente le ayudar a entender y com probar las mediciones automticas de los osciloscopios digitales.

La Pantalla

Mire la pantalla del osciloscopio. Observe las marcas en la pantalla estas marcas crean la cuadrcula. Cada lnea vertical y horizontal constituye una divisin mayor. La cuadrcula suele estar formada por 8 x 10 divisiones. Las indicaciones en los controles del osciloscopio (tales como volts/div y seg/ div) siempre se refieren a divisiones mayores. Las marcas de puntos en las lneas centrales vertical y horizontal de la cuadrcula (ver figura 36) se llaman divisiones menores. Muchos osciloscopios muestran en la pantalla cuntos voltios representa cada divisin vertical y cuntos segundos representa cada divisin horizon tal. Muchos osciloscopios tambin tienen marcas para 0%, 10%, 90% y 100% en la cuadrcula (ver figura 36) para ayudar a realizar mediciones del tiempo de subida, descritas en la pgina 46.

Marcas del tiempo de subida

100 90

10 0%

Marcas de la divisin menor

Divisin mayor

Figura 36: Cuadrcula de un osciloscopio


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Tcnicas de medicin

Medicin de Tensin

La tensin es la cantidad de potencial elctrico, expresada en voltios, entre dos puntos de un circuito. Normalmente, uno de estos puntos es conexin a tierra (cero voltios), pero no siempre. La tensin tambin puede medirse de pico a pico desde el punto mximo de una seal hasta su punto mnimo. Debe tener cuidado al especificar a qu tensin se refiere. El osciloscopio es un aparato utilizado principalmente para medir la tensin. Una vez que haya medido la tensin, basta con un clculo ms para medir otras cantidades. Por ejemplo, la ley de Ohm dice que la tensin entre dos puntos en un circuito es igual a la corriente multiplicada por la resistencia. A partir de cualquiera de estas dos cantidades se puede calcular la tercera. Otra frmula til es la ley de potencia: la potencia de una seal de CC es igual a la tensin multiplicada por la corriente. Los clculos para seales de CA son ms complicados, pero lo importante aqu es que la medida de la tensin es el primer paso para calcular las dems cantidades. Ley de Ohm: Tensin = Corriente x resistencia Corriente = Tensin Resistencia Tensin Corriente

Resistencia = Ley de potencia:

Potencia = Tensin x corriente La figura 37 muestra la tensin de un pico (Vp) y la tensin de pico a pico (Vp-p), la cual suele ser el doble de Vp. Utilice la tensin RMS (tensin eficaz) (VRMS) para calcular la potencia de una seal de CA.

Pico de tensin Tensin pico a pico Cero voltios Tensin Rms

Figura 37: Tensin de pico y tensin de pico a pico La medicin de tensin se toma contando el nmero de divisiones que una forma de onda ocupa en la escala vertical del osciloscopio. La mejor forma de tomar la medicin de tensin es ajustando la seal para cubrir la mayora

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Conceptos Bsicos

Tcnicas de medicin

de la pantalla verticalmente, y a continuacin, tomando la medida a lo largo de la lnea central vertical de la cuadrcula con las divisiones ms pequeas. Cuanto ms espacio ocupe la imagen en la pantella, mayor precisin se obtiene al leerla.

Tome las medidas de amplitud en la lnea vertical central de la cuadrcula

Figura 38: Tensin medida en la lnea vertical central de la cuadrcula Muchos osciloscopios tienen cursores en la pantalla que le permiten tomar medidas automticamente de la forma de onda en la pantalla, sin tener que contar las marcas de la cuadrcula. Los cursores son bsicamente dos lneas horizontales para medir la tensin y dos lneas verticales para medir el tiempo, las cuales usted puede mover por la pantalla. Una lectura en la pantalla le muestra la tensin o el tiempo en la posicin de los cursores.

Medicin de Tiempo y Frecuencia

Las mediciones de tiempo se toman utilizando la escala horizontal del osciloscopio. Las mediciones de tiempo incluyen la medicin del perodo, ancho de pulso y la sincronizacin de los pulsos. La frecuencia es el valor recproco del perodo. Por lo tanto, una vez que conozca el perodo, la frecuencia es simplemente uno dividido por el perodo. Al igual que las mediciones de tensin, las mediciones de tiempo son ms precisas cuando se ajusta la porcin de la seal que se desea medir en forma que cubra un rea grande de la pantalla. Las mejores medidas de tiempo se toman en la lnea central horizontal de la cuadrcula que tiene las divisiones ms pe queas. (Ver figura 39.)


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Tcnicas de medicin

Tome las medidas de tiempo en la lnea horizontal central de la cuadrcula

Figura 39: Tiempo medido en la lnea horizontal central de la cuadrcula

Medicin de pulso y tiempo de subida

En muchas aplicaciones, los detalles de la forma del pulso son importantes. Los pulsos pueden sufrir distorsiones y hacer que un circuito funcione defectuosamente, y la sincronizacin de los pulsos en un tren de pulsos es a menudo significativa. Las medidas normales de pulso son el ancho del pulso y el tiempo de subida del pulso. El tiempo de subida es la cantidad de tiempo que tarda un pulso en ir desde la tensin baja a la alta. Por regla general, el tiempo de subida se mide desde el 10% al 90% de la tensin total del pulso. As se elimina cualquier irregularidad en las esquinas de transicin del pulso. Esto tambin explica por qu la mayora de los osciloscopios tienen marcas del 10% y del 90% en la pantalla. El ancho del pulso es la cantidad de tiempo que el pulso tarda en ir desde la tensin baja a la alta y a la baja de nuevo. Por regla general, el ancho de pulso se mide al 50% de la tensin total. Ver figura 40 para ver estos puntos de medicin.

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Conceptos Bsicos

Tcnicas de medicin

Tiempo de subida 100% 90%

Tiempo de bajada

Tensin 50% Ancho de pulso 10% 0

Figura 40: Puntos de medicin del tiempo de subida y del ancho de pulso Las mediciones de pulso a menudo necesitan que se realice una configura cin cuidadosa del disparo. Para hacerse un experto en la captura de pulsos, deber aprender cmo usar la retencin de disparo y cmo ajustar el osciloscopio digital para capturar datos anteriores al disparo, como se describe antes en la seccin de Controles. La amplificacin horizontal es otra caracterstica til para medir pulsos, puesto que le permite ver pe queos detalles de un pulso rpido.

Medicin de Cambio de Fase

La seccin de control horizontal puede tener tambin un modo XY que le permite mostrar una seal de entrada en vez de la base de tiempo en el eje horizontal. (En algunos osciloscopios digitales ste es el ajuste del modo de visualizacin.) Este modo de operacin abre toda una nueva gama de tcnicas de medicin de cambio de fase. La fase de una onda es el tiempo que transcurre desde el principio de un ciclo hasta el principio del siguiente ciclo, medido en grados. El cambio de fase describe la diferencia de sincronizacin entre dos seales peridicas que de otra manera seran idnticas. Un mtodo para medir el cambio de fase es utilizar el modo XY. Esto implica captar una seal en el sistema vertical como de costumbre y despus otra seal en el sistema horizontal. (Este mtodo solamente funciona si ambas seales son ondas sinusoidales.) Esta configuracin se llama medicin XY porque tanto el eje X como el Y miden el trazado de tensin. La forma de onda resultante de esta configuracin se llama figura de Lissajous (llamada as por el fsico francs Jules Antoine Lissajous). Segn la forma de la figura de Lissajous, se puede establecer la diferencia de fase entre dos seales o su relacin de frecuencia. La figura 41 muestra figuras de Lissajous para varias relaciones de frecuencia y cambios de fase.


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Tcnicas de medicin

Frecuencia de la relacin X:Y 1:1 0 45

Desplazamiento de fase

90

180

270

360

1:2 0 1:3 0 1:4 0 1115 2230 45 6730 90 15 30 60 90 120 2230 45 90 135 180

Figura 41: Figuras de Lissajous

Qu Viene Despus?

Esta seccin ha cubierto tcnicas de medicin bsicas. Otras tcnicas de medicin incluyen la configuracin del osciloscopio para probar compo nentes elctricos en una lnea de ensamblaje, reducir el ruido de una seal, capturar seales transitorias fugaces y muchas otras que no mencionamos por cuestin de espacio. Las tcnicas de medicin que va a utilizar depen dern de su aplicacin, pero ha aprendido bastante para empezar. Practi que utilizando el osciloscopio y leyendo ms informacin sobre l. Su operacin pronto le resultar algo natural.

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Conceptos Bsicos

Ejercicios EscritosEsta seccin contiene ejercicios escritos que cubren la informacin de este libro. Los ejercicios estn divididos en dos partes, Parte I y Parte II. La Parte I cubre la informacin presentada en las siguientes secciones: H H El osciloscopio Terminologa del osciloscopio

La Parte II cubre la informacin presentada en las siguientes secciones: H H H Configuracin Los controles Tcnicas de medicin


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Ejercicios escritos

Parte 1 Ejercicios

Los siguientes ejercicios cubren la informacin presentada en estas sec ciones: H H El osciloscopio Terminologa del osciloscopio

Compruebe lo que ha aprendido de la informacin de estas secciones haciendo este breve examen. Las respuestas empiezan en la pgina 60.

Ejercicio de VocabularioEscriba al lado de cada trmino de la columna de la izquierda la letra de la definicin correspondiente en la columna de la derecha. Trmino 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Adquisicin Anlogo Ancho de banda Digital Frecuencia Espurio Perodo Fase Pulso Punto de registro Tiempo de subida Punto de muestra Base de tiempo Transitoria Resolucin CAD Voltio Definicin A B C D E F G H I J K L M N O P La unidad de diferencia de potencial elctrico. Una medida de rendimiento que indica la precisin de un CAD, medido en bits. Trmino utilizado al referirse a los puntos, en grados, de una onda sinusoidal. El nmero de veces que una seal se repite en un segundo. El tiempo que una onda tarda en completar un ciclo. Un valor digital almacenado que representa la tensin de una seal en un momento dado. Una forma de onda comn que tiene un flanco de subida, un ancho y un flanco de bajada. Una medida de rendimiento que indica el flanco ms rpido que un cierto osciloscopio puede representar con exactitud. Circuito del osciloscopio que controla la sincronizacin del barrido. Un error intermitente en un circuito. Una seal medida por el osciloscopio que solamente ocurre una vez. El proceso del osciloscopio que consiste en coleccionar puntos de muestra del CAD, procesarlos y almacenarlos en la memoria. Algo que funciona con valores continuos. Algo que opera con valores discretos. Un rango de frecuencia. Los datos sin procesar de un CAD utilizados para calcular los puntos de registro.

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Conceptos Bsicos

Ejercicios escritos

Ejercicio Sobre el Uso del OsciloscopioPonga un crculo alrededor de las mejores respuestas para cada afirmacin. Algunas afirmaciones tienen ms de una respuesta correcta. 1. Con un osciloscopio se puede: a. Calcular la frecuencia de una seal. b. Encontrar componentes elctricos de funcionamiento defectuoso. c. Analizar llamadas de pjaros.

d. Todo lo anterior. 2. La diferencia entre los osciloscopios analgicos y los digitales es que: a. Los osciloscopios analgicos no tienen mens en la pantalla. b. Los osciloscopios analgicos aplican una tensin de medicin directamente al sistema de presentacin, mientras que los oscilos copios digitales primero convierten la tensin a valores digitales. c. Los osciloscopios analgicos miden datos analgicos mientras que los osciloscopios digitales miden dgitos.

d. Los osciloscopios analgicos no tienen un sistema de adquisicin. 3. La seccin vertical del osciloscopio hace lo siguiente: a. Adquiere puntos de muestra con un CAD. b. Empieza un barrido horizontal. c. Le permite ajustar el brillo de la pantalla.

d. Atena o amplifica la seal de entrada. 4. El control de la base de tiempo del osciloscopio hace lo siguiente: a. Ajusta la escala vertical. b. Indica la hora del da. c. Ajusta la cantidad de tiempo representada por el ancho de la pantalla.

d. Enva un pulso de reloj a la sonda. 5. En la pantalla de un osciloscopio: a. La tensin se indica en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal. b. Una traza diagonal recta significa que la tensin est cambiando a un ritmo constante. c. Una traza horizontal recta significa que la tensin es constante.

d. Todo lo anterior.


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Ejercicios escritos

6. Todas las ondas repetitivas tienen las siguientes propiedades: a. Una frecuencia medida en hertzios. b. Un perodo medido en segundos. c. Un ancho de banda medido en hertzios.

d. Todo lo anterior. 7. Si explora el interior de un ordenador con un osciloscopio, es posible que encuentre los siguientes tipos de seales: a. Trenes de pulsos. b. Ondas en rampa. c. Ondas sinusoidales.

d. Todo lo anterior. 8. Al evaluar el rendimiento de un osciloscopio analgico, algunas de las cosas a tener en cuenta son: a. El ancho de banda. b. La sensibilidad vertical. c. La resolucin CAD.

d. La velocidad de barrido.

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Conceptos Bsicos

Ejercicios escritos

Parte II - Ejercicios

Los siguientes ejercicios cubren informacin presentada en estas secciones: H H H Configuracin Los controles Tcnicas de medicin

Compruebe lo que ha aprendido de la informacin de estas secciones haciendo este breve examen. Las respuestas empiezan en la pgina 60.

Ejercicio de vocabularioEscriba al lado de cada trmino de la columna de la izquierda la letra de la definicin correspondiente en la columna de la derecha. Trmino 1. 2. 3. Modo de promedio Carga del circuito Compensacin Definicin A B C La interaccin no deliberada de la sonda y el osciloscopio con el circuito bajo

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