1. Hacer un resumen de la función y principales usos del osciloscopio en electricidad y electrónica.
2. Dibujar las señales observadas en cada circuito y explicar la relación con las mediciones hechas con el multímetro. Explicar la definición de valor medio y eficaz.
3. Cuál es la influencia de la frecuencia para las mediciones de los valores eficaces y promedio en el multímetro.
4. Investigar sobre las limitaciones en frecuencia del osciloscopio, así como sus demás características de operación (Zin B.W., VPP max,etc).
5. Viendo la forma de la onda del osciloscopio en el caso del ROC, para diferentes frecuencias. ¿Cómo disminuiría al mínimo este error? ¿Este error será más pronunciado a altas o bajas frecuencias?
6. La amplitud de entrada es diferente a la amplitud de salida ¿A qué se debe? ¿En que caso esta diferencia es mayor? ¿Por qué?
7. Investigar sobre formas de medir frecuencia con el ORC. Como las figuras Lissajouse, base de tiempo calibrado, la rueda dentada, etc.
8. Observaciones, conclusiones y recomendaciones de la experiencia realizada.9. Mencionar 3 aplicaciones prácticas de la experiencia realizada completamente
sustentadas.
efectuar mediciones de tensión y tiempo: el osciloscopio
El Osciloscopio de Rayos Catódicos (ORC) es el instrumento capaz de registrar los cambios de tensión producidos en circuitos eléctricos/electrónicos y mostrarlos en forma gráfica en la pantalla de un tubo de rayos catódicos.
Este instrumento genera en su interior un haz de electrones que se aceleran e impactan sobre la pantalla del mismo produciendo un punto luminoso que puede ser desplazado en forma vertical y horizontal proporcionalmente a la diferencia de potencial aplicada sobre unos electrodos.
2014 - I
EL OSCILOSCOPIO COMO
VOLTÍMETRO Y FRECUENCÍMETRO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA – FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
- PROFESORA:
Ing. Luz Judith Betetta Gómez
- ALUMNO:
Anthony Fluker Cueva – 20124087E
- SECCIÓN:
O
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I
Experiencia N° 4:
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OBJETIVOS
Familiarizar al alumno con el uso del ORC (Osciloscopio de Rayos Catódicos) y
comparar las mediciones con el multímetro, teniendo cuidado de las formas de
onda.
Medir la frecuencia de las señales.
Conocer el uso y manejo del osciloscopio.
Conocer lo referido al sistema de despliegue.
Saber que es un Subsistema de deflexión vertical y horizontal.
Conocer los Controles y aprender a calibrar el osciloscopio.
Conocer las propiedades y el comportamiento del diodo.
Verificar el comportamiento del Rectificador de media onda y onda completa.
Simulaciones.
3
FUNDAMENTO TEÓRICO
VALOR MEDIO Y EFICAZ:
Cuando se trabaja con señales periódicas como es el caso de Voltajes alternos
senoidales, estas estarán caracterizadas por:
Valor medio por definición, para una función periódica de periodo T, es la
media algebraica de los valores instantáneos durante un periodo:
Valor eficaz es la media cuadrática de los valores instantáneos durante un
periodo completo:
EL DIODO:
Es el interruptor electrónico más simple. No se puede controlar, en el sentido de
que son las tensiones y corrientes del circuito las que determinan el estado de
conducción y de corte del diodo. El diodo está polarizado en directa cuando la
corriente que lo atraviesa es positiva, es decir cuando esta circula desde el
ánodo hacia el cátodo y está polarizado en inversa cuando la tensión entre el
ánodo y cátodo es negativa. Una característica dinámica importante de un diodo
real es la corriente de recuperación inversa, esta es la corriente negativa que
circula por el diodo al pasar de conducción a corte antes de que alcance el valor
cero. El tiempo de recuperación es normalmente inferior a 1 µs.
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Figura 1. Símbolo del diodo.
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos
más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su aplicación, la cual
consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.
Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos
positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la
corriente eléctrica.
Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa;
con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.
Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la
frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente
máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e
inversa máximas que soportarán.
Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de
alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de
corriente
EL OSCIOSCOPIO
Un osciloscopio es un instrumento utilizado en electrónica y se utiliza para la
medición y visualización de señales electrónicas. Por ejemplo, en un circuito,
nosotros podemos observar las distintas señales que se van generando en las
distintas etapas del mismo para así poder verlas y medir magnitudes tales como
amplitud de la señal, forma de onda, frecuencia, figura de Lissajous entre la
entrada y la salida, y este tipo de mediciones típicas.
5
Los osciloscopios se dividen principalmente en dos grandes grupos: los digitales y
los analógicos. Los primeros, convierten la señal de entrada a valores digitales y
luego estos los visualiza en una pantalla LCD. Tienen un conversor analógico-digital
que va tomando muestras y cuanto más precisión tiene, mejor se va a ver la señal.
En cambio, los osciloscopios analógicos, utilizan un cañón de electrones para poder
formar la señal.
Los osciloscopios tienen precios elevados que obviamente rondan según la calidad
del producto. Pero a la hora de analizar uno para efectuar la compra, es necesario
saber por ejemplo el ancho de banda del mismo. Este factor determina qué rango
de frecuencias desde 0Hz hasta la frecuencia que nos especifica el instrumento de
medición vamos a poder medir. Entonces, cuánto más grande sea el ancho de
banda del instrumento, tendremos un mejor desempeño a la hora de medir
señales con frecuencias elevadas.
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CUESTIONARIO
1. Hacer un resumen de la función y principales usos del osciloscopio en
electricidad y electrónica.
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la
representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es
muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de
espectro.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una
pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje
Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina
oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de
Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar
algunos segmentos de la traza.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser
tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en
cualquiera de los dos casos, en teoría.
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Utilización
En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son
utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten,
consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma
de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se
puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir.
Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control
regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos,
milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo
regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios,
milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato).
Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la
pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en
consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en
frecuencia. (En realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se
calcula la frecuencia).
Osciloscopio analógico
La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un
tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de
entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal
se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma
repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es
producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede
ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la
frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.
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Limitaciones del osciloscopio analógico
El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su
funcionamiento:
Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal
debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que
refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan
señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido
horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo
disparada.
Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del
período de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia
fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-
acelerador en el tubo de rayos catódicos.
Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas
producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la
traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían
cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas
de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se
obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es
dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal.
Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por
ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un
punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia
fosfórica no es elevada.
Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede
utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de
osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo
único". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo
este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la
pantalla.
Osciloscopio digital
En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran
medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder
transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD. En el osciloscopio
digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al
depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta
9
debe ser cuidada al máximo. Las características y procedimientos señalados para los
osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se
tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering)
para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del
oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas
realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos
que combinan etapas analógicas y digitales.
La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la
misma determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento,
viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo). La
mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por
FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador
del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiteria
interna, como memoria, buffers, entre otros. Estos osciloscopios añaden
prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitería analógica,
como los siguientes:
Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal.
Verdadero valor eficaz.
Medida de flancos de la señal y otros intervalos.
Captura de transitorios.
Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal.
También sirve para medir señales de tensión
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2. Dibujar las señales observadas en cada circuito y explicar la relación con las
mediciones hechas con el multímetro. Explicar la definición de valor medio y
eficaz.
Señal de Rectificador de onda media:
Señal de Rectificador de onda completa:
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En sí no existe una relación directa entre las mediciones del osciloscopio y el
multímetro, ya que recordemos que el multímetro da valores eficaces siempre, en
cambio el osciloscopio da valores pico, pico a pico, medios y eficaces por tano se
debe tener en cuenta qué valor se tomará del osciloscopio para recién comparar
con el valor del multímetro.
VALOR PICO, RMS Y MEDIO
La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la continua
circula en un solo sentido. La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula
durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a
repetir el mismo proceso. El siguiente gráfico aclara el concepto:
V(θ)=Vpsen(θ)
El voltaje se puede especificar con diferentes valores, estos son: valor pico, valor
RMS y Valor medio. Cada uno identifica una característica diferente.
VALOR PICO-PICO (Vpp): del gráfico se observa que hay un voltaje máximo y
un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje
pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp). El valor pico no produce la
misma potencia que el mismo valor cd, debido a que el voltaje de ca varía
constantemente de amplitud, mientras que el voltaje de cd mantiene un nivel
constante.
VALOR RMS.(Vrms): valor de voltaje que produce la misma potencia que
el nivel equivalente de cd. Si el valor RMS de un voltaje de ca es de 100V,
significa que produce la misma potencia que 100V de cd. El valor RMS es la raíz
cuadrada del promedio de la suma de los cuadrados de los valores instantáneos
del voltaje en una alternancia de ca.
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Para una señal senoidal VRMS=0,707Vp
El valor RMS es también llamado valor eficaz y se utiliza con más frecuencia que
los valores pico para indicar la amplitud de un voltaje ca.
Valor medio. VDC valor medio o DC, es el promedio de la señal en el tiempo, se
calcula por:
Es el valor indicado por un multímetro en escala DC. Sustituyendo la corriente por
el voltaje en las ecuaciones anteriores se obtienen los valores de corriente alterna
IRMS, Ip, IM
Cuál es la influencia de la frecuencia para las mediciones de los valores eficaces y
promedio en el multímetro.
3. Cuál es la influencia de la frecuencia para las mediciones de los valores eficaces
y promedio en el multímetro.
La influencia de la frecuencia se ubica directamente en el período, ya que para el
cálculo los valores eficaces y promedios se requiere del período de la señal,
siendo esta la inversa de la frecuencia.
Valor medio por definición, para una función periódica de periodo T, es la
media algebraica de los valores instantáneos durante un periodo:
Valor eficaz es la media cuadrática de los valores instantáneos durante un
periodo completo:
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4. Investigar sobre las limitaciones en frecuencia del osciloscopio, así como sus
demás características de operación (Zin B.W., VPP max,etc).
El osciloscopio tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento:
Errores de ancho de banda y tiempo de subida (influencia de la
frecuencia). Si la frecuencia de las señales que se aplican al osciloscopio es
mayor que las capacidades de respuesta a la frecuencia de los
amplificadores del instrumento, las imágenes mostradas no serán réplicas
fieles de ésas señales de entrada.
Los límites de frecuencia en un osciloscopio están determinados por el
tiempo de crecimiento (Tp) y ancho de banda (BW); la relación entre estas
dos cantidades está dada por:
Modulación en Z. La entrada Z sirve para conectar una tensión externa a la
rejilla del RC y así poder comandar la luminosidad dela traza desde el
exterior. Si a esta entrada se le conecta una tensión de frecuencia fz la
luminosidad variará también con la misma frecuencia; se dice que la
luminosidad de la traza (o la intensidad del haz) está modulada con una
frecuencia fz. Actuando adecuadamente con el mando de brillo, puede
conseguirse que esta modulación provoque zonas oscuras en la traza y que
esta aparezca punteada. Esto puede aprovecharse para la medida de
frecuencia del modo siguiente:
Conectando a la entrada Y una tensión de frecuencia fy y a la entrada Z
una tensión de frecuencia superior fz y actuando con la base de tiempos y
sincronismo hasta estabilizarla, la traza mostrará variaciones de
luminosidad, de tal manera que si fy y fz están en relación sencilla
aparecerá en trazos estacionarios.
Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe
ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la
traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan señales de
sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal
(trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada.
Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del
período de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia
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fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-
acelerador en el tubo de rayos catódicos.
Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas
producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza.
Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras
Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de
osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene
una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando
distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto
permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende
pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un punto
desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica
no es elevada.
Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede
utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de
osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo
único". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo
este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.
5. Viendo la forma de la onda del osciloscopio en el caso del ROC, para diferentes
frecuencias. ¿Cómo disminuiría al mínimo este error? ¿Este error será más
pronunciado a altas o bajas frecuencias?
Como disminuir el error en la forma de onda ROC
La forma de onda en el rectificador de onda completa (ORC) es afectada por las
características del diodo que utilizamos para la experiencia. El error producido se
debe a las capacitancias internas del diodo: capacidad de transición y capacidad
de difusión.
La capacidad de transición es muy pequeña (orden de los picofaradios), razón por
la cual su impedancia es alta por lo que la corriente que circula en una
polarización inversa es pequeña.
Recordemos que:
La capacidad de difusión es alta, por lo que se considera como circuito cerrado la
polarización directa.
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De la ecuación mostrada anteriormente, notamos que la impedancia de la
capacitancia interna del diodo no solo depende de las características de este, sino
también de w, y por ende de la frecuencia (recordando que: w=2πf).
Remplazando en la formula mostrada anteriormente tendríamos:
De esto notamos que, para frecuencias bajas la impedancia va aumentar. Por lo
que para alimentaciones de tensiones pequeñas la diferencia seria notoria
(valores instantáneos cercanos a 0v de la onda senoidal).
6. La amplitud de entrada es diferente a la amplitud de salida ¿A qué se debe? ¿En
qué caso esta diferencia es mayor? ¿Por qué?
Se debe a que la onda de salida en ambos casos ya está rectificada por efectos
físicos de los diodos generando una variación en entre los valores picos de la
señal, por tanto no tendrán la misma amplitud de entrada.
Según la experiencia realizada hay mayor diferencia en el caso de la Rectificación
de onda completa, ya que existe una mayor cantidad de diodos, generando así
distorsiones a lo largo del circuito, lo cual queda expresado en la siguiente
fórmula:
Mientras que en el caso de Rectificación de media onda al haber solo un diodo la
distorsión en la amplitud será mínima, lo que queda reflejado en la fórmula:
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7. Investigar sobre formas de medir frecuencia con el ORC. Como las figuras
Lissajouse, base de tiempo calibrado, la rueda dentada, etc.
Mediante el uso de los tiempos
El método es esencialmente similar a la medición de tiempos, con la excepción
que en este caso se debe calcular luego la recíproca del período, es decir la
frecuencia; para asegurar la mejor exactitud de la medición se debe tomar sea un
período completo o semiperíodo en caso de señales de baja frecuencia, y en
señales de alta frecuencia una cantidad entera de períodos, dividiendo luego o
multiplicando por la cantidad de períodos medidos.
En cualquier caso se debe trabajar con el control de VAR SWEEP en posición CAL.
En el caso simple de un período o semiperíodo, se mide el tiempo, tal como en el
método descrito anteriormente, y luego se calcula la inversa, obteniéndose la
frecuencia.
Por ejemplo, sea una señal de período 40 μs. El cálculo de frecuencia nos da
entonces:
F = 1 / 40 x 10-6 = 25 x 10 4 = 25 kHz.
En el caso de señales de alta frecuencia, donde a lo mejor la velocidad de la base
de tiempos no permite observar un único período se debe proceder como sigue:
1. Obtener, igual que para el caso anterior, una presentación estable en pantalla.
2. Ajustar con el control de posición horizontal para que el flanco ascendente de
la señal coincida con una marcación vertical en un período cualquiera.
3. Contar una cantidad N de períodos completos y determinar su duración,
utilizando la línea horizontal graduada de la retícula (usar en lo posible
cantidades enteras por ejemplo 10 períodos y tener en cuenta si se usa o no el
magnificador)
Efectuar luego el siguiente cálculo:
Donde:
f = frecuencia de la señal;
Tiempo total = cantidad de divisiones x TIME / DIV
Número de períodos = cantidad de períodos de la señal observada.
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Medida del desfase entre señales
La sección horizontal del osciloscopio posee un control etiquetado como X-Y , que
nos va a introducir en una de las técnicas de medida de desfase (la única que
podemos utilizar cuando solo disponemos de un canal vertical en nuestro
osciloscopio).
El periodo de una señal se corresponde con una fase de 360º. El desfase indica el
ángulo de atraso o adelanto que posee una señal con respecto a otra (tomada
como referencia) si poseen ambas el mismo periodo. Ya que el osciloscopio solo
puede medir directamente los tiempos, la medida del desfase será indirecta.
Uno de los métodos para medir el desfase es utilizar el modo X-Y. Esto implica
introducir una señal por el canal vertical (generalmente el I) y la otra por el canal
horizontal (el II). (Este método solo funciona de forma correcta si ambas señales
son senoidales). La forma de onda resultante en pantalla se denomina figura de
Lissajous (debido al físico francés denominado Jules Antoine Lissajous). Se puede
deducir la fase entre las dos señales, así como su relación de frecuencias
observando la siguiente figura:
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HOJA DE DATOS
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OBSERVACIONES
Al momento de realizar la Rectificación de onda completa con el osciloscopio, se
observó dos ondas rectificadas distorsionadas como se ve en la imagen:
El osciloscopio digital en la parte derecha nos brinda de manera directa los valores
característicos de cualquier señal en comparación con un analógico o un
multímetro que solo nos brinda valores eficaces.
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CONCLUSIONES
El osciloscopio nos facilita la visualización de la forma de cualquier señal de algún
circuito, siendo esto muy favorable para el caso del cálculo de la frecuencia,
período, amplitud o valores picos, rms y medios de la señal.
El diodo es un dispositivo electrónico esencial para la rectificación de cualquier
tipo de onda, dependiendo de su posición en el circuito.
Siempre que se rectifique cualquier tipo de señal habrá una disminución en el
voltaje pico de entrada de dicha señal.
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RECOMENDACIONES
No olvidarse de calibrar correctamente el osciloscopio antes de su uso, para que
así las medidas sean precisas y exactas.
En caso que se trabaje con un osciloscopio analógico, al momento de calibrar
utilizar el multímetro como ayuda para agilizar el proceso.
Es recomendable trabajar con osciloscopios digitales, por la eficacia y rapidez en la
toma de datos.
Revisar la continuidad del cableado antes de cualquier proceso.
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APLICACIONES
Mencionar 3 aplicaciones prácticas de la experiencia realizada completamente
sustentadas.
Entre las aplicaciones más usuales del osciloscopio podemos destacar las siguientes:
Visualización de señales
Conectando una señal a la entrada Y y aplicando en las placas X un diente de
sierra adecuado por medio de la base de tiempos y de los circuitos de
sincronismo, se tiene en pantalla una reproducción de la variación respecto de la
señal problema. El estudio de estos registros proporciona una valiosa
información: permite el estudio de comportamiento de dispositivos, detectar
fallos en circuitos cuando la forma de la onda difiere de la esperada (distorsión),
etc.
Medición de tensión
Como ha quedado establecido la deflexión del “spot” es proporcional a la
tensión que se aplica a las placas; por tanto, midiendo la deflexión, podremos
conocer la tensión aplicada si se conoce la sensibilidad del aparato. Esta viene
determinada por el selector de sensibilidad y los posibles multiplicadores de
ganancia. Por ejemplo, si al aplicar una tensión de continua el “spot” (o la traza
si está conectada a la base de tiempo) se desvía 3 cm y la sensibilidad es de 0,5
V/cm, la tensión en la entrada es de 1,5 V/cm. Si la tensión aplicada es periódica
con el tiempo, de forma análoga podrá medirse la amplitud o tensión de pico
(Vp) y la tensión entre máximo y mínimo o tensión pico a pico (Vpp).
Medición de frecuencias
Un osciloscopio permite medir la frecuencia de cualquier tensión periódica en
diversas formas:
Con la base de tiempos
La figura (o más exactamente el número de periodos) que aparece en
pantalla es función de la relación en frecuencia entre el diente de sierra
aplicado en X y la señal aplicada en Y. Por lo tanto, conociendo la frecuencia
del diente de sierra y de la observación de la figura en pantalla, puede
deducirse la frecuencia de la señal en Y. En la práctica lo que se mide
realmente es el periodo T(=1/f). El selector de frecuencia de la base de
tiempos está calibrado en tiempo (s, ms, o µs)/cm. Entonces si en la pantalla
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un periodo de la señal a estudiar ocupa, por ejemplo 2.5 cm y el selector
está en la posición de 0.2 ms/cm, el periodo de la señal será 0.5 ms, y por
tanto, la frecuencia, f=(1/0.5)ms-1 = 2 x 103 Hz (Los mandos de variación
continua de la frecuencia de la base de tiempos y de ganancia en X deben
estar en posición de calibrado).
Con las curvas de Lissajous
Se estableció que las curvas de Lissajous aparecían en pantalla cuando las
frecuencias de las tensiones en X e Y cumplían cierta relación. Por tanto si
conocemos la frecuencia de una de ellas, podremos calcular la otra. Para
que esta técnica sea útil la frecuencia patrón debe ser ajustable, al menos
dentro de ciertos márgenes; en caso contrario solo podrán medirse las
frecuencias que estén en relación entera sencilla con la de comparación.
Con modulación en z
La entrada Z sirve para conectar una tensión externa a la rejilla del TRC y así
poder comandar la luminosidad de la traza desde el exterior. Si a esta
entrada se le conecta una tensión de frecuencia fz la luminosidad variará
también con la misma frecuencia; se dice que la luminosidad de la traza (o la
intensidad del haz) está modulada con una frecuencia fz. Actuando
adecuadamente con el mando de brillo, puede conseguirse que esta
modulación provoque zonas oscuras en la traza y que esta aparezca
punteada. Esto puede aprovecharse para la medida de frecuencia del modo
siguiente: Conectando a la entrada Y una tensión de frecuencia fy y a la
entrada Z una tensión de frecuencia superior fz y actuando con la base de
tiempos y sincronismo hasta estabilizarla, la traza mostrará variaciones de
luminosidad, de tal manera que si fy y fz están en relación sencilla
aparecerá en trazos estacionarios. Entonces
Donde nz es el número de trazos brillantes y ny ciclos de señal en Y
visualizada en pantalla.