Introducción a los osciloscopios; Guía del...

Introducción a los osciloscopios Guía del instructor

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Serie de ejercicios prácticos de introducción al manejo de los controles básicos de un osciloscopio digital para realizar medidas electrónicas comunes.


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Contenido

INTRODUCCIÓN A LA GUÍA DEL INSTRUCTOR DE EXPERIMENTOS PRÁCTICOS......................4 OBJETIVOS .............................................................................................................................................................4

INTRODUCCIÓN A LOS EXPERIMENTOS PRÁCTICOS.................................................................................4 OBJETIVOS .............................................................................................................................................................4 LISTADO DE EQUIPO.............................................................................................................................................4

DESCRIPCIÓN DE UN OSCILOSCOPIO.................................................................................................................5 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................................................5 TÉRMINOS Y CONSIDERACIONES ACERCA DE LAS PRESTACIONES .............................................................6

CONFIGURACIÓN INICIAL Y EXPLICACIÓN DE PANTALLAS.................................................................8 CREACIÓN DE UNA PRESENTACIÓN ESTABLE ..................................................................................................8 EXPLICACIÓN DE LA PANTALLA..........................................................................................................................9

CONTROLES DE INSTRUMENTO.............................................................................................................................12 CONTROLES VERTICALES..........................................................................................................................................13

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................13 CONTROLES DE ESCALA/POSICIÓN VERTICAL .............................................................................................13

CONTROLES HORIZONTALES ..................................................................................................................................15 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................15 CONTROLES DE ESCALA/POSICIÓN HORIZONTAL .......................................................................................15 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE MUESTREO ...................................................................................................17

CONTROLES DE DISPARO..........................................................................................................................................18 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................18 CONTROL DEL NIVEL DE DISPARO ...................................................................................................................18 MENÚ DE DISPARO .............................................................................................................................................20

MEDIDAS DE OSCILOSCOPIO .................................................................................................................................24 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................................24 MEDIDAS MANUALES ..........................................................................................................................................25 MEDIDAS DE CURSOR.........................................................................................................................................26 MEDIDAS AUTOMÁTICAS ...................................................................................................................................28

EJERCICIO FINAL...........................................................................................................................................................31


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Introducción a la guía del instructor de experimentos prácticos Objetivos 1. Objetivos de esta guía del instructor:

a. Ampliar los pasos de formación con pantallas adicionales del osciloscopio e imágenes del panel frontal a fin de ayudar a los estudiantes que puedan tener preguntas.

b. Dar respuesta a cada ejercicio. 2. Las notas del instructor aparecen en texto azul en negrita.

Introducción a los experimentos prácticos Objetivos 1. Entender el diagrama de bloques y los controles básicos de un osciloscopio digital. 2. Configurar un osciloscopio para lograr una presentación estable de la señal aplicada. 3. Realizar medidas electrónicas comunes con un osciloscopio digital.

Listado de equipo 1. Un osciloscopio digital de la serie Tektronix TDS1000C-EDU. 2. Una sonda pasiva Tektronix TPP0101 o TPP0201 10X.


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Y (tensión)

X (tiempo)

X (tiempo)

Y (tensión)

Descripción de un osciloscopio Introducción Un osciloscopio es un instrumento de prueba electrónico que muestra señales eléctricas de forma gráfica, normalmente como una relación entre una tensión (eje Y o vertical) y un tiempo (eje X u horizontal), como se aprecia en la figura 1. La intensidad o brillo de la forma de onda se considera en ocasiones el eje Z. Existen algunas aplicaciones en las que se emplean otros ejes verticales (como la corriente), otros ejes horizontales (como la frecuencia) u otra tensión. Los osciloscopios también sirven para medir las señales eléctricas que se generan en respuesta a determinados estímulos físicos, como sonido, tensión mecánica, presión, luz o calor. Por ejemplo, un técnico de televisión puede hacer uso de un osciloscopio para medir las señales de la placa de circuito de un aparato, mientras que un investigador médico puede usarlo para medir ondas cerebrales. Los osciloscopios se suelen usar para aplicar medidas con distintos propósitos, como los siguientes: • Observar el aspecto de la onda de una

señal • Medir la amplitud de una señal • Medir la frecuencia de una señal • Medir el tiempo transcurrido entre dos

eventos • Observar si la señal es de corriente

continua (CC) o alterna (CA) • Comprobar si hay ruido en una señal Los osciloscopios contienen varios controles que resultan útiles al analizar las formas de onda que se muestran en una cuadrícula gráfica (denominada retícula). Como muestra la figura 1, la retícula se fragmenta en secciones a lo largo de los ejes horizontal y vertical. Estas secciones hacen que sea más fácil averiguar cuáles son los parámetros clave relativos a la forma de onda. En el caso del osciloscopio de la serie TDS1000C-EDU, hay 10 divisiones horizontalmente y 8 verticalmente. Un osciloscopio digital obtiene una forma de onda del siguiente modo: condiciona la señal de entrada en el amplificador vertical analógico, muestrea la señal de entrada analógica, convierte las muestras en una representación digital con un convertidor analógico/digital (ADC o A/D), almacena los datos digitales muestreados en la memoria y, finalmente, reconstruye la forma de onda para mostrarla en la pantalla.

Figura 2: Diagrama de bloques típico de un osciloscopio digital

Figura 1: Presentación típica de un osciloscopio


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Términos y consideraciones acerca de las prestaciones Aunque existen muchas formas de especificar las prestaciones de un osciloscopio digital, las más importantes son el ancho de banda, el tiempo de subida, la velocidad de muestreo y la longitud de registro.

Ancho de banda El ancho de banda es la primera especificación que se debe tener en cuenta. Se trata del rango de frecuencia del osciloscopio, que normalmente se mide en megahercios (MHz); es decir, es la frecuencia a la que la amplitud de la onda sinusoidal mostrada se atenúa al 70,7% de la amplitud de señal original. Al medir señales de alta frecuencia o tiempo de subida rápido, el ancho de banda del osciloscopio es particularmente crítico. Si el ancho de banda no es el adecuado, un osciloscopio no podrá mostrar y medir los cambios de alta frecuencia. Normalmente, se recomienda que el ancho de banda del osciloscopio quintuplique, como mínimo, la frecuencia más alta que es necesario medir. Esta “regla de quintuplicación” hace posible que se muestre el 5.o armónico de la señal, al tiempo que garantiza que los errores de medida provocados por el ancho de banda se reducen al mínimo.

Ejemplo: Si la señal de interés es de 100 MHz, el osciloscopio necesitaría un ancho de banda de 500 MHz.

Tiempo de subida La velocidad de transición (tiempo de subida) de una señal digital puede transmitir más contenido de alta frecuencia de lo que podría indicar su velocidad de repetición. Por ello, el osciloscopio y la sonda deben tener el tiempo de subida rápido suficiente como para capturar los componentes de frecuencia más elevada (para, así, poder mostrar las transiciones de señal con precisión). El tiempo de subida es el tiempo que un paso o un pulso tarda en pasar del 10% al 90% de su nivel de amplitud. En este sentido, existe otra “regla de quintuplicación” que recomienda que el tiempo de subida del osciloscopio sea cinco veces más rápido que el tiempo de subida de la señal que se debe medir.

5senalsubidadetiempoioosciloscopdesubidadetiempo ≤

Ejemplo: Si la señal de interés presenta un tiempo de subida de 5 μs, el tiempo de subida del osciloscopio debería ser más rápido que 1 μs. Velocidad de muestreo Los osciloscopios digitales muestrean las señales de entrada a una frecuencia conocida como velocidad de muestreo, que se mide en muestras por segundo (Muestras/segundo). Para reconstruir las señales correctamente, el muestreo de Nyquist requiere que esta velocidad sea como mínimo el doble de la frecuencia más alta que se va a medir, si bien éste es el mínimo en teoría: en la práctica, lo más conveniente es contar con un muestreo cinco veces mayor.

altamásfmuestreodevelocidad ∗≥ 5

Ejemplo: La velocidad de muestreo correcta para una señal de 450 MHz sería ≥ 2,25 GS/s.

ancho de banda de osciloscopio ≥ 5.º armónico de señal

~


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Longitud de registro Los osciloscopios digitales capturan una cantidad específica de muestras o puntos de datos (denominada longitud de registro) por cada forma de onda obtenida. Cuando la longitud de registro (medida en puntos o muestras) se divide entre la velocidad de muestreo (medida en muestras/segundo), se especifica el tiempo total (en segundos) adquirido.

muestreodevelocidaregistrodelongitudnadquisiciódetiempo =

Ejemplo: Con una longitud de registro de 1 Mpuntos y una velocidad de muestreo de 250 MS/s, el osciloscopio capturará una señal de 4 ms de longitud.

Ejercicio ¿Qué rendimiento mínimo de osciloscopio se requiere para capturar correctamente 2 ms de una onda sinusoidal de 250 MHz y 1 Vpico-pico?

• Ancho de banda: Ancho de banda mínimo = (5) x (250 MHz) Ancho de banda mínimo = 1.250 MHz Ancho de banda mínimo = 1,25 GHz

• Velocidad de muestreo: Velocidad de muestreo mínima = (5) x (250 MHz)

Velocidad de muestreo mínima = (5 muestras/ciclo) x (250 M ciclos/s) Velocidad de muestreo mínima = 1.250 MS/s Velocidad de muestreo mínima = 1,25 GS/s

• Longitud de registro: Longitud de registro = (1,25 GS/s) x (2 ms) Longitud de registro = 2,5 M muestras o 2,5 M puntos


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Configuración inicial y explicación de pantallas Creación de una presentación estable 1. Los siguientes pasos describen cómo crear automáticamente una presentación de osciloscopio

estable con una onda cuadrada de 1 kHz y 5 Vpico-pico. Ubicación de los botones y conectores para esta parte de la práctica:

Botón de encendido Config. Predeter Autoconfigurar

Entrada de canal 1Conector de conexión a tierraCompensación de la sonda

a. Encienda el osciloscopio de la serie TDS1000C-EDU pulsando el botón de encendido en la parte superior del instrumento.

b. Pulse el botón Config. Predeter. (Default Setup) del panel frontal para poner el osciloscopio en un punto de inicio conocido.

c. Conecte una sonda pasiva TPP0101 o TPP0201 10X a la entrada del canal 1. Para conectar una sonda que use un conector BNC (como los modelos TPP0101 o TPP0201), pulse y gire el conector de sonda hasta que se deslice por el conector de entrada de canal del osciloscopio. A continuación, gire el anillo de retención de la sonda en el sentido de las agujas del reloj para que el conector de la sonda se fije.

d. Conecte el terminal de tierra de estilo cocodrilo de la sonda al conector de tierra que encontrará al lado de la pantalla del osciloscopio.

e. Conecte la punta de la sonda al conector Compensación de la sonda (Probe Comp) que hay justo debajo del conector del terminal de tierra. Con este conector se logra una onda cuadrada de 1 kHz que se usará en esta práctica para mostrar cómo funciona un osciloscopio.


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f. Pulse el botón Autoconfigurar (AutoSet) del panel frontal para hacer que el osciloscopio

establezca automáticamente la configuración vertical, horizontal y de disparo para obtener una presentación estable de la onda cuadrada de 1 kHz de compensación de sonda.

Puntos clave para recordar 1. Para volver a poner un osciloscopio en un estado conocido, pulse el botón Config. Predeter.

(Default Setup). 2. El botón Autoconfigurar (AutoSet) ajusta la configuración vertical, horizontal y de disparo de modo que

se muestran cuatro o cinco ciclos de la forma de onda con el disparo cerca del centro de la pantalla.

Explicación de la pantalla 1. A continuación se detallan los elementos de la pantalla del osciloscopio.

Explicación de la pantalla del osciloscopio:

Consejo: Los indicadoresde cada canal presentancódigos de color.

Punto de disparo

Indicador de nivel de tierra(con código de color)

Lectura de escala vertical(con código de color)

Forma de onda de canal 1(amarillo)

Indicador de nivel de disparo(dado que el indicador esamarillo, el canal 1 es la fuentedel disparo)

Forma de onda de canal 2(azul)

Nivel y fuente de disparoLectura de frecuencia de disparo

Lectura de escala horizontal

a. El botón de eje vertical del canal 1 es amarillo, al igual que la mayoría de los elementos en pantalla que están relacionados con la señal del canal 1.


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b. En la pantalla, los siguientes elementos aparecen en amarillo para indicar que están relacionados con el canal 1:

• forma de onda • indicador de nivel de tierra de la forma de onda (centro-izquierda de la pantalla) • lectura de escala vertical (esquina inferior izquierda de la pantalla 2,00 V)

c. El botón de eje vertical del canal 2 es azul. En la pantalla se usa el código de color de este canal de forma similar a como sucede con el amarillo en el canal 1.

d. Tal y como refleja la pantalla del osciloscopio, la onda cuadrada se extiende por aproximadamente 2 ½ divisiones de la retícula de presentación desde el indicador de nivel de tierra. Como el factor de escala vertical es de 2 V/div, esto significa que el pico positivo de la señal se encuentra a aproximadamente +5 V.

e. Un ciclo de la forma de onda tiene una amplitud aproximada de 4 divisiones. El tiempo por división horizontal se conoce a través de la lectura de escala horizontal que, en este caso, es 250 µs/div (parte inferior central de la pantalla). A 250 µs/div, el periodo de la señal es de alrededor de 1 ms, mientras que la frecuencia es de 1 kHz.

f. Por último, la lectura de frecuencia de disparo indica que la señal del canal 1 tiene una frecuencia de alrededor de 1 kHz, como se indica en el extremo inferior derecho de la pantalla.

Puntos clave para recordar 1. Los canales de entrada se distinguen por el color. Así, toda la información en pantalla de un canal,

como la forma de onda, el indicador de conexión a tierra y el factor de escala vertical (V/div), aparecerá con el color del canal en cuestión.

2. La amplitud de la señal se puede determinar multiplicando el número de divisiones verticales en las que la forma de onda se extiende por el factor de escala vertical.

3. El periodo de señal se puede averiguar si se multiplica el número de divisiones horizontales por el factor de escala horizontal.

4. La frecuencia de la señal se calcula dividiendo 1 entre el periodo de la señal.


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Ejercicio Teniendo como referencia esta pantalla, responda a las siguientes preguntas:

¿Cuál es la tensión pico a pico de la señal? Alrededor de 3,3 V. La señal se extiende a lo largo de unas 3,3 divisiones en la retícula de presentación, con un factor de escala vertical de 1 V/div. ¿Cuál es la tensión del pico positivo de la señal? ¿Y el pico negativo? La señal se extiende a lo largo de unas 3,3 divisiones a partir del indicador de nivel de tierra. Por lo tanto, el pico positivo es de aproximadamente 3,3 V y el negativo, de 0 V. ¿Cuál es el periodo y la frecuencia de la señal? Un ciclo de la forma de onda es de ocho divisiones en la retícula de presentación. Dado que el factor de escala horizontal es 100 ns, el periodo de la señal es 800 ns, mientras que la frecuencia es de alrededor de 1,250 MHz.


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Controles de instrumento Los controles de un osciloscopio normal se pueden dividir en tres categorías principales: verticales, horizontales y de disparo. Se trata de las tres funciones esenciales que se usan para configurar un osciloscopio. En las siguientes secciones de esta práctica se describe el uso de estos controles.

Controles horizontales

Controles de disparo

Controles verticales

A continuación se incluyen algunos consejos que facilitan el uso de los controles del osciloscopio:

• Decida si la tarea está relacionada con el eje vertical (normalmente, la tensión), el eje horizontal (normalmente, el tiempo), el disparo o cualquier otra función del osciloscopio. De esta forma será más sencillo encontrar el control o menú adecuado.

• Si se pulsa un botón del panel frontal, suele aparecer un menú de primer nivel en la parte derecha de la pantalla. En él, los elementos aparecen dispuestos de arriba a abajo por orden de prioridad lógica. Si se seleccionan en dicho orden, la configuración no debería plantear ningún problema.

• Si el indicador LED al lado del control multiuso está encendido, quiere decir que este control multiuso del panel frontal se puede utilizar para cambiar la selección de menú resaltada.

Ejercicio ¿Qué parámetro se controla con el uso de los controles de eje vertical del osciloscopio? Tensión.


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Controles verticales Introducción Los controles verticales establecen o modifican la escala vertical, la posición y otros aspectos de la señal de cada uno de los canales de entrada analógicos. Existe un conjunto de controles verticales para cada canal de entrada. Estos controles sirven para establecer la escala y la posición de la señal de entrada de dicho canal, así como para modificarla, a fin de que se pueda visualizar correctamente en la pantalla del osciloscopio. Aparte de los controles verticales dedicados para cada canal, también hay botones para acceder al menú Matemáticas, al menú de referencia y a los menús de bus.

Controles de escala/posición vertical 1. En los siguientes pasos se explora el uso de los controles de escala y posición del eje vertical en el

panel frontal. a. Gire el mando Posición (Position) vertical del canal 1 para colocar la forma de onda cerca de la

parte inferior de la pantalla. Observe que el indicador de nivel de tierra también se mueve.

El control de posición vertical mueve la forma de onda hacia arriba y hacia abajo. Se suele usar para alinear la forma de onda con las divisiones verticales de la retícula. Por lo general, la posición es solo una función de presentación gráfica y no afecta a los datos de forma de onda adquiridos.


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b. Gire el mando Escala (Scale) vertical del canal 1 para cambiar la escala vertical de 2 V/div

a 1 V/div.

El control de escala vertical (voltios/división) ajusta la altura de la forma de onda en la pantalla. Normalmente, este control modifica la configuración del amplificador de entrada y/o atenuador y no afecta a los datos de forma de onda adquiridos. Como la escala vertical controla la amplitud de la señal dirigida al convertidor A/D, las medidas con la resolución más alta se obtienen cuando la señal ocupa la pantalla verticalmente casi en su totalidad, pero sin salirse de ella.

Puntos clave para recordar 1. El mando de posición vertical controla la posición de la forma de onda en el eje vertical. 2. El mando de escala vertical controla la cantidad de tensión que una división vertical representa

en una retícula.

Ejercicio A fin de lograr la medida con mayor resolución, ¿qué escala vertical hay que usar para medir la onda cuadrada de compensación de sonda? ¿Por qué? 1 V/div. El valor 1 V/div hace que la señal ocupe todo el espacio que pueda del eje vertical, pero sin salirse de la pantalla. Esto significa que la señal que va al convertidor A/D del osciloscopio es lo más grande posible, sin recortes para conseguir las medidas con la mayor resolución.


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Controles horizontales Introducción Los controles horizontales sirven para definir la escala y la posición del eje de tiempo de la pantalla del osciloscopio. En el panel frontal hay un control dedicado para establecer la escala horizontal (tiempo/división) de la presentación y otro para establecer la posición horizontal de las señales que se muestran. El botón Horiz sirve para mostrar el menú Horizontal, que recoge más opciones para modificar la presentación de la forma de onda.

Controles de escala/posición horizontal 1. En los siguientes pasos se explora el uso del control de escala del eje horizontal en el panel frontal.

Este control (que también se conoce como tiempo/división o segundos/división) ajusta la cantidad de tiempo que se muestra en la pantalla. a. Pulse el botón Autoconfigurar (AutoSet) del panel frontal para restaurar el osciloscopio a un

punto de inicio conocido y, a continuación, fijar la escala vertical en 1 V/div. b. Gire el mando Posición (Position) vertical para centrar la forma de onda en la pantalla.


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c. Gire el mando Escala (Scale) horizontal hasta que la lectura horizontal señale 10 μs/div (esta

lectura se encuentra en la parte inferior central de la pantalla).

Como hay diez divisiones horizontalmente, un factor de escala de 10 µs/div da como resultado un espacio de tiempo de 100 µs. Este valor muestra la forma real del flanco de subida de la onda cuadrada.

2. El control Posición (Position) horizontal mueve la forma de onda y su referencia horizontal o punto de disparo (indicado mediante el icono naranja en la parte superior de la pantalla) hacia delante y hacia atrás en la pantalla. Esto sirve para alinear la forma de onda mostrada con las divisiones horizontales de la retícula de presentación. a. Gire el mando Posición (Position) horizontal en sentido contrario a las agujas del reloj para

centrar el flanco de bajada de la forma de onda en la pantalla.

Puntos clave para recordar 1. El control Escala (Scale) horizontal define el espacio de tiempo que se muestra en la pantalla del

osciloscopio. Como hay diez divisiones horizontalmente, el espacio de tiempo equivale a: divisioneshorizontalescaladefactortiempodeespacio 10∗=

2. El mando Posición (Position) horizontal permite alinear la forma de onda mostrada con las divisiones

horizontales de la retícula de presentación, o bien ver una sección distinta de la forma de onda mostrada.


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Ejercicio Si el factor de escala horizontal se estableciera en 1 μs/div, el espacio de tiempo mostrado sería: 10 μs = (1 μs/div) x (10 divisiones)

Cálculo de la velocidad de muestreo 1. Los siguientes pasos profundizan en la relación entre el factor de escala horizontal del osciloscopio,

la longitud de registro y la velocidad de muestreo. a. Establezca la escala horizontal en 500 μs/div. b. El espacio de tiempo que se muestra es (500 μs/div) x (10 divisiones) = 5 ms. c. La longitud de registro de la serie TDS1000C-EDU siempre es 2.500 puntos. d. La velocidad de muestreo con esta configuración de escala horizontal es 2.500 puntos / 5 ms =

500 kS/s. Puntos clave para recordar 1. La velocidad de muestreo del osciloscopio viene determinada por el espacio de tiempo que se muestra

(y, por consiguiente, el factor de escala horizontal) y por la longitud de registro seleccionada.

tiempodeespacioregistrodelongitudmuestreodevelocidad =

Ejercicio Con un factor de escala horizontal de 250 ns/div y una longitud de registro de 2.500 puntos, ¿cuál es la velocidad de muestreo del osciloscopio? Velocidad de muestreo = (1 Mpuntos)/(200 μs/div x 10 div) = 500 MS/s


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Controles de disparo Introducción El disparo define el momento en el que una señal se adquiere y se almacena en la memoria. En caso de una señal repetitiva, el disparo es necesario para estabilizar la presentación. El panel frontal incluye un control para establecer el nivel de disparo y un botón que fuerza el osciloscopio a realizar el disparo. El menú Disparo (Trigger) ofrece distintos tipos de disparo y permite establecer las condiciones del disparo.

Control del nivel de disparo 1. En los siguientes pasos se explora el uso del control de nivel de disparo en el panel frontal.

a. Use los botones Config. Predeter. (Default Setup) y Autoconfigurar (AutoSet) para establecer el osciloscopio en un punto de inicio conocido.

b. Configure el osciloscopio para que presente la misma pantalla que se muestra aquí.

Ajuste el factor de escala vertical a 1 V/div usando el mando de escala vertical del panel frontal. Centre la forma de onda en la pantalla con el mando de posición vertical del panel frontal. Ajuste el factor de escala horizontal a 10 μs/div usando el mando de escala horizontal del

panel frontal.


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2. En la configuración de disparo predeterminada, el osciloscopio busca un flanco de subida en la señal de

entrada del canal 1. El control de nivel de disparo se usa para definir la tensión a la que el osciloscopio realiza el disparo. La forma de onda se muestra con el flanco de subida alineado con el punto de disparo (que viene indicado por el icono de flecha blanca hacia abajo en la parte superior de la pantalla). El nivel de tensión del disparo se indica mediante una flecha amarilla a la derecha de la pantalla. Explicación de los indicadores de disparo en la pantalla del osciloscopio:

Indicador de disparo Punto de disparo

Indicador de nivel de disparo(tensión a la queel osciloscopio dispara)

Nivel y fuente de disparo

a. Gire el mando Nivel de disparo (Trigger Level) hasta que el nivel de disparo (que indica la flecha amarilla a la derecha de la pantalla) esté por encima de la forma de onda (alrededor de 5,5 V), lo cual resulta en una pantalla sin disparo.


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Puntos clave para recordar

1. Un disparo define el momento en el que una señal se adquiere y se almacena en la memoria. 2. El nivel de disparo debe encontrarse dentro del rango de señales para que el osciloscopio

realice el disparo de forma adecuada. 3. En caso de una señal repetitiva, el disparo es necesario para obtener una presentación estable.

Ejercicio Use el control Nivel de disparo (Trigger Level) para mover el nivel de disparo dentro y fuera del rango de tensión de la señal. Observe el efecto que esto tiene en la señal que se muestra. Vea cómo el texto en la parte superior de la pantalla (conocido como indicador de disparo) pasa de Auto. (Auto) a Listo (Ready) y a Disparado (Trig'd) en función de la posición del nivel de tensión del disparo y la configuración del modo de disparo. ¿Qué cree que significan Listo (Ready) y Disparado (Trig'd)? “Listo” indica que el osciloscopio está a la espera de que se produzca un disparo. “Disparado” indica que ha tenido lugar un disparo en el osciloscopio. (El indicador de disparo Auto indica que el osciloscopio está en modo de disparo automático, lo cual hace que se produzca una adquisición una vez cada segundo aproximadamente en caso de que no se encuentre ningún evento de disparo. De esta forma, se obtiene una presentación, pero no una presentación estable como la que se muestra en el paso 1b, antes de ajustar el control Nivel de disparo (Trigger Level).)

Menú de disparo 1. A lo largo de estos pasos, se configurará un disparo con el que se creará una presentación estable.

a. Pulse el botón Establ en 50% (Set To 50%) para forzar la configuración de tensión de disparo de forma que se sitúe en el punto 50% de la señal. La pantalla del osciloscopio ahora debería ser igual a la del paso 1b, antes de ajustar el control de Nivel de disparo (Trigger Level).

b. Cambie el factor de escala horizontal a 100 μs para mostrar un ciclo completo de la señal.


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c. Pulse el botón Menú disparo (Trig Menu) del panel frontal. Con este menú se puede especificar el evento de disparo usado para capturar una forma de onda. Entre los tipos de evento disponibles se encuentran los flancos, los anchos de pulso y las señales de vídeo estándar.

d. Pulse el botón lateral Fuente (Source). Las selecciones de fuente permiten seleccionar la señal que se va a monitorizar en relación con el evento de disparo.

e. Observe que el indicador LED al lado del control multiuso está encendido. En este menú, puede girar el control multiuso para seleccionar el canal que va a ser la fuente del disparo. Seleccione el canal 2 (y 3 y 4 en secuencia si está utilizando un osciloscopio de cuatro canales) y observe el efecto que esto tiene en el estado disparado de la pantalla. Cuando el canal 1 no se selecciona, la pantalla no se dispara porque el canal 2 (y 3 y 4, si usa el osciloscopio de cuatro canales) carece de una señal aplicada.

f. Gire el control multiuso para seleccionar el canal 1 y hacer que la presentación se dispare.


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g. Pulse el botón lateral Pendiente (Slope) para seleccionar el flanco de bajada de la señal como punto de disparo. Las selecciones de pendiente controlan si el disparo busca un flanco positivo o negativo en la señal de disparo.

2. El disparo por flanco se usa de forma predeterminada; sin embargo, dado que el disparo es un elemento fundamental a la hora de obtener una medida, existen varias opciones de disparo entre las que elegir según las necesidades de medida particulares. Lleve a cabo los siguientes pasos para comprobar cómo se usan algunos de los otros tipos de disparo. a. Pulse el botón lateral Tipo (Type) para obtener una selección de tipos de disparo. b. Pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccione Pulso (Pulse). c. Pulse el botón lateral Cuándo (When) para ver las opciones. d. Pulse el botón Cuándo (When) hasta que se seleccione =.

El valor = de ancho de pulso hace que el osciloscopio efectúe el disparo cuando el ancho de pulso se encuentra a +/-5% de los valores especificados.


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e. Gire el control multiuso para establecer Ancho de pulso (Pulse Width) en 500 μs. Observe que el osciloscopio dispara en el pulso 500 μs. Recuerde que esta señal tiene un periodo de 1 ms con un ciclo de trabajo del 50%, de modo que el ancho de pulso es de 500 μs.

f. Para volver al modo de disparo por flanco predeterminado, pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccione el modo de disparo Flanco (Edge).

Puntos clave para recordar 1. Cuando se pulsa el botón Establ en 50% (Set To 50%), se fuerza el nivel de disparo en el punto

50% de la señal aplicada. 2. El menú de disparo permite especificar el evento de disparo empleado para capturar una forma de

onda. 3. Use las selecciones de fuente de disparo para seleccionar el canal de entrada que se va a monitorizar

en relación con el evento de disparo. 4. Use el control de pendiente de disparo para especificar el flanco (de subida o de bajada) en el que

se va disparar. 5. El disparo de ancho de pulso aísla los pulsos dentro de una señal.


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Ejercicio En este último ejercicio, se ha usado un disparo de ancho de pulso para capturar una onda cuadrada de 1 kHz. Para disparar en todas las ondas cuadradas cuya velocidad supere los 500 Hz, ¿cómo habría que configurar el disparo del osciloscopio? Suponga que la onda cuadrada tiene un ciclo de trabajo del 50%. Una onda cuadrada de 500 Hz tiene un periodo de 2 ms. Como el ciclo de trabajo es del 50%, el ancho de pulso de la señal será de 1 ms. Para disparar el osciloscopio en una onda cuadrada a una velocidad superior a 500 Hz, se debería establecer el tipo de disparo “Ancho de pulso <” en 1 ms. De este modo, el osciloscopio estará configurado para disparar cuando encuentre un ancho de pulso de < 1 ms, lo cual conlleva una onda cuadrada con una velocidad superior a 500 Hz.

Medidas de osciloscopio Introducción Un osciloscopio digital puede realizar diversas medidas en señales eléctricas, como medidas de amplitud de RMS y de pico a pico o medidas de sincronización de frecuencia, periodo y ancho de pulso. Este tipo de aparatos ofrece varias maneras de tomar estas medidas. En esta sección se repasan los tres métodos de medida más habituales:

• Medidas manuales • Medidas de cursor • Medidas automáticas

Medidas manuales. Las medidas manuales se basan en la retícula de la presentación y en la configuración de escala vertical y horizontal para tomar medidas. Una retícula normal tiene ocho divisiones verticales y diez horizontales. A fin de lograr la mejor precisión posible, lo primero que hay que hacer es establecer la escala y la posición de la forma de onda de manera que ocupe la pantalla tanto vertical como horizontalmente y, a continuación, calibrar visualmente el parámetro en unidades de divisiones de retícula. Tras ello, multiplique el número de divisiones por el factor de escala para obtener el valor de medida final. Medidas de cursor. Las medidas de cursor se realizan alineando manualmente un par de cursores con puntos de la forma de onda y, a continuación, obteniendo los valores de medida de las lecturas de cursor de la presentación. Medidas automáticas. Las medidas automáticas emplean los algoritmos que hay almacenados en el firmware del osciloscopio. Con estos algoritmos se identifican las características de forma de onda apropiadas, se realizan las medidas, se establece una escala de éstas, se aplican las unidades pertinentes y se muestran en el osciloscopio.


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Medidas manuales En el siguiente ejercicio se explora cómo obtener medidas de forma de onda manualmente.

Restablezca el osciloscopio a un punto de inicio conocido y use los controles del panel frontal para crear la presentación que aparece abajo.

Para lograr la mejor precisión, por lo general la forma de onda se ajusta verticalmente para ocupar todo el espacio posible de la pantalla. En este ejercicio, deje la forma de onda como se muestra arriba.

1 Pulse el botón Config. Predeter. (Default Setup) del panel frontal. 2 Pulse el botón Autoconfigurar (AutoSet) del panel frontal. 3 Ajuste el factor de escala vertical a 1 V/div usando el mando de escala vertical del panel frontal. 4 Coloque la forma de onda en la parte inferior de la pantalla con el mando de posición

vertical del panel frontal. 5 Ajuste el factor de escala horizontal a 250 μs/div usando el mando de escala horizontal

del panel frontal.

Ejercicio 1. Determine la amplitud de la señal contando el número de divisiones verticales de la retícula

y multiplicándolo por el factor de escala vertical. Escriba la amplitud aquí: Amplitud = 5 divisiones x 1 V/div = 5 V

2. Calcule el periodo de la señal contando el número de divisiones horizontales de la retícula

y multiplicándolo por el factor de escala horizontal. Escriba el periodo de la señal aquí: Periodo = 4 divisiones x 250 μs/div = 1 ms

3. Calcule la frecuencia de la señal realizando el siguiente cálculo:

Frecuencia = 1/(periodo de la señal). Escriba la frecuencia aquí: Frecuencia = 1/(1 ms) = 1 kHz


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Medidas de cursor 1. Para obtener unas medidas todavía más exactas, el osciloscopio incluye cursores, que se utilizarán

en la siguiente serie de pasos. a. Pulse el botón Cursores (Cursor) del panel frontal para mostrar el menú de cursores. b. El botón lateral Tipo (Type) permite seleccionar los cursores Amplitud (Amplitude) o Tiempo (Time).

• Los cursores de amplitud miden la tensión a lo largo del eje vertical. • Los cursores de tiempo miden el tiempo a lo largo del eje horizontal. • El cursor activo se muestra como una línea uniforme, mientras que el inactivo lo hace como

una línea de puntos. Pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccionen los cursores de Amplitud (Amplitude).

c. Observe que la lectura lateral Cursor 1 aparece resaltada y que el indicador LED al lado del control multiuso está encendido. Gire el control multiuso para poner el cursor horizontal superior encima de la forma de onda.

d. Pulse el botón lateral Cursor 2. Gire el control multiuso para poner el cursor horizontal inferior debajo de la forma de onda. Escriba la amplitud de la señal desde el flanco central derecho de la pantalla en la sección Ejercicio que encontrará a continuación.


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e. Pulse el botón lateral Tipo (Type) una vez para seleccionar los cursores de tiempo. f. Pulse el botón lateral Cursor 1. g. Gire el control multiuso para poner el cursor al principio de un ciclo de la señal (flanco de subida).

h. Pulse el botón lateral Cursor 2. i. Gire el control multiuso para poner el cursor al principio de un ciclo de la señal (flanco de subida) y,

a continuación, lea el tiempo en el flanco derecho de la pantalla.

Ejercicio 1. Escriba la amplitud de la señal aquí:

Amplitud de la señal = 5,08 V

2. Escriba el periodo de la señal aquí:

Periodo de la señal = 1,00 ms


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Medidas automáticas 1. Los osciloscopios de la serie TDS1000C-EDU ofrecen 16 medidas automáticas. Para obtener medidas

automáticas de frecuencia, periodo y amplitud de pico a pico, es necesario que el osciloscopio muestre al menos un ciclo completo de la forma de onda y, asimismo, que la forma de onda ocupe el máximo posible del eje vertical sin que la señal se salga por arriba o por debajo de la pantalla. De esta forma, se garantiza que los algoritmos de medida tienen una descripción completa de la forma de onda en la memoria en la que se van a realizar los cálculos. En los siguientes pasos se usarán las medidas automáticas del osciloscopio para analizar la señal. a. Pulse el botón lateral Tipo (Type) una vez para desactivar los cursores. b. Pulse el botón Medidas (Measure) del panel frontal. c. Pulse el botón lateral superior una vez. d. Pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccione la medida Pico-pico (Pk-Pk).

e. Pulse el botón lateral Atrás (Back) para volver al menú Medidas (Measure). f. Pulse una vez el segundo botón lateral de la parte superior. g. Pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccione la medida Periodo (Period).


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h. Pulse el botón lateral Atrás (Back) para volver al menú Medidas (Measure). i. Pulse una vez el tercer botón lateral de la parte superior. j. Pulse el botón lateral Tipo (Type) hasta que se seleccione la medida Frecuencia (Freq).

k. Pulse el botón lateral Atrás (Back). Ahora las medidas automáticas Pico-Pico, Periodo y Frecuencia deberían verse en el lateral de la pantalla.


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Ejercicio 1. Escriba aquí los resultados de las medidas automáticas pico a pico y periodo.

Amplitud pico a pico de la señal = 5,04 V Periodo de la señal = 1,000 ms

2. ¿Qué diferencia de % existe entre las medidas automáticas y las manuales? ¿Y entre las medidas

automáticas y las de cursor? Diferencia de % (automática frente a manual): Amplitud de diferencia de % = [(5,04 V – 5 V)/(5 V)] x 100% = 0,8% Periodo de diferencia de % = [(1,000 ms – 1 ms)/(1 ms)] x 100% = 0% Diferencia de % (automatizada frente a cursor): Amplitud de diferencia de % = [(5,04 V – 5,08 V)/(5,08 V)] x 100% = 0,79% Periodo de diferencia de % = [(1,000 ms – 1,00 ms)/(1,00 ms)] x 100% = 0%

Puntos clave para recordar 1. Las medidas se pueden obtener manualmente, mediante cursores o automáticamente usando

algoritmos basados en el firmware, que procesan los datos de la forma de onda almacenados en la memoria del osciloscopio.

2. Las medidas manuales son las menos precisas, las de cursor suelen registrar una mayor precisión que las manuales y las automáticas son las más precisas de las tres técnicas.

3. Todos los elementos de señal pertenecientes a una medida automática deben aparecer en la pantalla del osciloscopio.


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Ejercicio final 1. El primer parámetro que se debe tener en cuenta a la hora de decantarse por un osciloscopio es:

a. Tamaño b. Longitud de registro c. Ancho de banda d. Número de medidas

Respuesta: c

2. Normalmente, los osciloscopios: a. Muestran las amplitudes (como las tensiones) en el eje vertical de la pantalla. b. Condensan los controles de uso más habitual en el panel frontal. c. Ofrecen diversas formas de tomar medidas de parámetros de forma de onda. d. Todas las anteriores.

Respuesta: d

3. Un osciloscopio digital normal: a. Condiciona las señales de entrada analógicas mediante amplificación. b. Muestrea las señales de entrada a una velocidad de muestreo elevada y las convierte en

formato digital. c. Almacena los datos de la forma de onda digitalizada en la memoria y muestra la forma de

onda en la pantalla. d. Todas las anteriores.

Respuesta: d

4. Los tres conjuntos de controles de osciloscopio principales son: a. Vertical, Medidas y Pantalla b. Horizontal, Autoconfigurar y Medidas c. Vertical, Horizontal y Disparo d. Disparo, Medidas y Cursores

Respuesta: c

5. Los osciloscopios pueden medir con: a. Medidas automáticas que usan algoritmos basados en el firmware para procesar los datos

de forma de onda almacenados. b. Medidas de cursor. c. Medidas manuales basadas en la retícula de la presentación. d. Todas las anteriores.

Respuesta: d


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Introducción a los osciloscopios; Guía del...

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