Introducción
El osciloscopio es un instrumento de medición que permite visualizar una señal eléctrica sobre una pantalla en cuyo interior se ha depositado fósforo. En general se visualiza como una línea que indica en el eje vertical la amplitud de una tensión y en el horizontal el tiempo.
Existen varios criterios de clasificación
– Según la presentación y el procesamiento : Digital o Analógico
Según la base de tiempo :
– Recurrente, Disparada, Demorada, Dual
Diagrama en bloques ORC
El TRC
Los electrones son emitidos por el cátodo, que tiene forma de un cilindro cerrado por un extremo mediante una plaquita, la cual está recubierta por óxidos de bario y estroncio que emiten un haz de electrones de alta densidad. El cátodo se calienta mediante un elemento calefactor en forma de hélice que está contenido en el cilindro. A continuación, y muy próximo al cátodo viene la rejilla de control que tiene un orificio más pequeño que la superficie emisora. Una segunda rejilla de control acelera los electrones que han pasado a través de la primera rejilla. El siguiente elemento dentro del tubo, es el denominado ánodo de enfoque. Que tiene forma cilíndrica con varios orificios. Finalmente, tenemos el ánodo acelerador.
El TRC
El ánodo acelerador A2 está fijado a un potencial de varios miles de voltios respecto al cátodo. El primer ánodo de enfoque A1 funciona a un potencial VC que es aproximadamente la cuarta parte de A2, VC+VB. La segunda rejilla R2 está conectada internamente a A2. Variando los potenciales VB y VC se puede cambiar la energía del haz de electrones.
La rejilla de control R1 es siempre negativa respecto al potencial del cátodo C. La densidad del haz de electrones y por tanto, la intensidad de la imagen sobre la pantalla puede variarse cambiando esta diferencia de potencial, que recibe el nombre de tensión de polarización. Normalmente, la rejilla de control R1 funciona a un potencial de 20 voltios negativos respecto del cátodo.
El tubo de rayos catódicos tiene dos pares de placas deflectoras que desvían el haz en dos direcciones mutuamente perpendiculares. Las placas no son completamente paralelas sino que se ensanchan para lograr grandes ángulos de desviación evitando que el haz de electrones choque contra los bordes de las placas. La diferencia de potencial entre las placas deflectoras suele ser de 0 a 45 voltios.
El TRC
Después de que el haz de electrones abandone la región deflectora, sigue un movimiento rectilineo uniforme, una línea recta tangente a la trayectoria en el punto x=L en el que dicho haz abandonó la mencionada región. La desviación total del haz en la pantalla situada a una distancia D del condensador es
El ángulo de desviación aumenta con la longitud L de las placas, con la diferencia de potencial Vd ( o el campo E) entre las mismas. Aumenta también, si se disminuye el potencial acelerador V, o la velocidad v0 de los electrones, permitiéndoles estar más tiempo dentro del campo deflector.
El TRC
Produce la emisión de luz propiamente dicha por efecto del choque de los electrones sobre la superficie fluorescente de la misma.
Fósforo
Según el uso que se le dará al osciloscopio el fósforo que utiliza el TRC puede clasificarse típicamente en:
?Uso general
Contiene fósforo clasificado como P31 de color verde de gran luminosidad con una persistencia del orden de los 30 mseg y alta resistencia al quemado.
Uso médico o para medición en general de fenómenos lentos
Contiene fósforo clasificado como fósforo P7 o similar de color mezcla de amarillo, verde y blanco-azulado, con una elevada persistencia y resistencia al quemado media. Estos modelos caen en desuso frente a la versatilidad y precisión brindadas por los osciloscopios del tipo digital en donde se toman muestras de la señal a medir, se cuantifica digitalmente y se almacena en una memoria digital. Esto permite entre otras visualizar señales de variación muy lenta y la posibilidad de retener la señal almacenada para ser procesada internamente. Es posible, mediante la conexión adecuada imprimir directamente a un plotter o realizar el procesamiento en una computadora personal.
Canal Vertical
Puede ser inyectada a este mediante dos formas, a la entrada posee dos acoples:
Acoplé de Continua (DC): En donde la señal entra directamente al ORC.
Acoplé de Alterna (AC): En donde a la señal se le filtra mediante un capacitor la componente de continua (Valor Medio). Se comporta como un Filtro Pasa altos y por consecuencia las señales de baja frecuencia se ven atenuadas.
GND : mandar a masa o tierra la entrada, esto sirve para saber donde esta nuestro “cero de referencia” en amplitud al realizar las mediciones.
Luego de esta etapa, la señal pasa por una serie de resistencias (ATENUADOR) las cuales van a dar las distintas escalas. A continuación la señal es pre-amplificada, en este es posible sumarle a la señal un nivel de continua lo cual hace posible mover la forma de onda mostrada en la pantalla del ORC en forma vertical.
Las señal ingresada por el Canal B (Y) puede ser invertida.
Canal VerticalEspecificaciones del canal vertical
Al canal vertical
Ro = 1M?
Co ˜ 20 pF
Osciloscopio
GOOD-WILL mod. 653G
Canal VerticalEspecificaciones del canal vertical
La siguiente ecuación entre el tiempo de subida ts (ns) y el ancho de banda B (MHz) es válida para amplificadores con un retardo de grupo casi constante (es decir, buen comportamiento con impulsos).
Canal VerticalEspecificaciones del canal vertical
Ro = 1M?
Co ˜ 20 pF
Generalmente Ro>>Rt
Circuito de disparo
Circuito acoplamiento
Conformador de pulsos
Conformador de pulsos
Conformador de pulsos
Requerimientos de la Base de Tiempo
-Que quede retenida si se vuelve a producir un puso de disparo.
-Que la pendiente de la rampa se mantenga constante a lo largo de todo el barrido.
Modos de operación de la base de tiempo
Base de Tiempo elemental
Base de Tiempo Realimentada
Operación disparada
Base de Tiempo Realimentada.Circuito de retención
Circuito de retención.Formas de onda
Base de tiempo realimentada.Operación Recurrente
Base de tiempo realimentada.Operación Bloqueada
Base de tiempo realimentada.Especificaciones canal Horizontal
Osciloscopio
GOOD-WILL mod. 653G
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Medición
• La pendiente del impulso correspondiente se ajusta con precisión a una altura de 5 div. (mediante el atenuador y su ajuste fino).
• La pendiente se posiciona simétricamente entre las líneas centrales de X e Y (mediante el botón de ajuste X e Y-POS.)?
• Posicionar los cortes de la pendiente con las líneas de 10% y 90% sobre la línea central horizontal y evaluar su distancia en tiempo (T = L x Z).
• En el siguiente dibujo se ha ilustrado la óptima posición vertical y el margen de medida para el tiempo de subida. Ajustando un coeficiente de deflexión de 10ns/div., el ejemplo del dibujo daría un tiempo de subida total de:
ttot = 1,6div. x 10ns/div.= 16ns
Ro = 1M?
Co ˜ 20 pF
Thevenin
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
El tiempo de establecimiento indicado será la suma geométrica del tiempo de establecimiento del canal vertical, el tiempo de establecimiento del generador y el tiempo de establecimiento debido a la capacidad de entrada Co
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Un caso practico, midiendo el tiempo de establecimiento de un generador de Zo=50?, debe colocarse una terminación de 50? a la entrada del ORC.
Con R1˜25?
Tec2= Tiempo de establecimiento del cable (100ps para cable de 1m)
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Mediciones con el OsciloscopioRise Time
Mediciones con el OsciloscopioSeñales moduladas en amplitud
Con el osciloscopio se puede visualizar y evaluar la imagen de una señal de AF modulada en amplitud, si su espectro de frecuencia está dentro de los límites del ancho de banda. La base de tiempos se ajusta a una posición en la que se pueden apreciar varias oscilaciones de la frecuencia de modulación. Para obtener más exactitud se deberá disparar externamente
con la frecuencia de modulación (del generador de BF o de un demodulador). Con disparo normal, sin embargo,a menudo se puede disparar internamente con ayuda del ajuste fino de tiempo.