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El osciloscopio




Enviado por psi452686



    El osciloscopio
    es un instrumento que permite visualizar fenómenos
    transitorios así como formas de ondas en circuitos
    eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el
    caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas
    de los distintos puntos de los circuitos
    están bien definidas, y mediante su análisis podemos diagnosticar con facilidad
    cuáles son los problemas del
    funcionamiento.

    Los osciloscopios son de los instrumentos más
    versátiles que existen y los utilizan desde
    técnicos de reparación de televisores hasta
    médicos. Un osciloscopio
    puede medir un gran número de fenómenos, provisto
    del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud
    física en
    señal eléctrica) será capaz de darnos el
    valor de una
    presión, ritmo cardiaco, potencia de
    sonido, nivel
    de vibraciones en un coche, etc.

    Es importante que el osciloscopio
    utilizado permita la visualización de señales de
    por lo menos 4,5 ciclos por segundo, lo que permite la
    verificación de etapas de video, barrido
    vertical y horizontal y hasta de fuentes de
    alimentación.

    Si bien el más común es el osciloscopio
    de trazo simple, es mucho mejor uno de trazo doble en el que
    más de un fenómeno o forma de onda pueden
    visualizarse simultáneamente.
    El funcionamiento del osciloscopio
    está basado en la posibilidad de desviar un haz de
    electrones por medio de la creación de campos
    eléctricos y magnéticos.
    En la mayoría de osciloscopios, la desviación
    electrónica, llamada deflexión, se
    consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la
    deflexión electrostática.
    Una minoría de aparatos de osciloscopía
    especializados en la visualización de curvas de respuesta,
    emplean el sistema de
    deflexión electromagnética, igual al usado en
    televisión. Este último tipo de
    osciloscopio carece de control del
    tiempo de
    exploración.
    El proceso de
    deflexión del haz electrónico se lleva a cabo en el
    vacío creado en el interior del llamado tubo de rayos
    catódicos (TRC). En la pantalla de éste es donde se
    visualiza la información aplicada.
    El tubo de rayos catódicos de deflexión
    electroestática está dotado con dos pares de placas
    de deflexión horizontal y vertical respectivamente, que
    debidamente controladas hacen posible la representación
    sobre la pantalla de los fenómenos que se desean
    analizar.
    Esta representación se puede considerar inscrita sobre
    unas coordenadas cartesianas en las que los ejes horizontal y
    vertical representan tiempo y
    tensión respectivamente. La escala de cada
    uno de los ejes cartesianos grabados en la pantalla, puede ser
    cambiada de modo independiente uno de otro, a fin de dotar a la
    señal de la representación más adecuada para
    su medida y análisis.
    Las dimensiones de la pantalla del TRC están actualmente
    normalizadas en la mayoría de instrumentos, a 10 cm en el
    eje horizontal (X) por 8 cm en el eje vertical (Y). Sobre la
    pantalla se encuentran grabadas divisiones de 1 cm cuadrado, bien
    directamente sobre el TRC o sobre una pieza superpuesta a
    él, en la que se encuentra impresa una retícula de
    80 cm cuadrados. En esta retícula es donde se realiza la
    representación de la señal aplicada al
    osciloscopio.
    El osciloscopio, como aparato muy empleado que es, se encuentra
    representado en el mercado de
    instrumentos bajo muchas formas distintas, no sólo en
    cuanto al aspecto puramente físico sino en cuanto a sus
    características internas y por tanto a sus
    prestaciones y
    posibilidades de aplicación de las mismas.

    No obstante, a pesar de las posibles diferencias
    existentes, todos los osciloscopios presentan unos principios de
    funcionamiento comunes. Los de uso más generalizado son
    los que podríamos definir como "osciloscopios
    básicos".

    Con el osciloscopio se pueden visualizar formas de ondas de
    señales alternantes, midiendo su voltaje pico a pico,
    medio y rms.
    En el anterior dibujo se ve
    el esquema de bloques de un osciloscopio de tipo básico.
    Según se observa en este dibujo, los
    circuitos
    fundamentales son los siguientes:

    • Atenuador de entrada vertical
    • Amplificador de vertical
    • Etapa de deflexión vertical
    • Amplificador de la muestra de
      disparo (trigger)
    • Selector del modo de disparo (interior o
      exterior)
    • Amplificador del impulso de disparo
    • Base de tiempos
    • Amplificador del impulso de borrado
    • Etapa de deflexión horizontal
    • Tubo de rayos catódicos
    • Circuito de alimentación.

    Una corriente alterna
    es aquella que cambia constantemente de valor e
    invierte su dirección a intervalos regulares. En el
    caso de un alternador, esos cambios son resultado de la
    rotación de la armadura o inducido, ya que cada vuelta del
    alambre del embobinado corta las líneas de fuerza del
    campo magnético en una dirección y luego en la dirección opuesta, ocasionando así
    que los electrones se muevan alternativamente en una dirección y luego en la dirección contraria.

    De acuerdo con esto, una alternación es el cambio de
    intensidad que sufre una corriente alterna
    mientras se mueve en una dirección, creciendo su
    intensidad de cero a su valor
    máximo y volviendo nuevamente a cero. Dos alternaciones,
    una en una dirección y la otra en la dirección
    contraria o negativa, forman un ciclo. En un alternador de dos
    polos, cuando la armadura haya efectuado una revolución
    completa habrá recorrido 360 º eléctricos y
    habrá ocurrido un ciclo. El número de ciclos que
    ocurren durante un segundo constituye la frecuencia de la
    corriente
    alterna, la cual se simboliza con la letra f. Otro
    parámetro importante de la corriente alterna
    es el periodo, que se simboliza con la letra T, el periodo y la
    frecuencia son recíprocos el uno del otro,
    cumpliéndose la siguiente ecuación:

    La frecuencia se mide usualmente en ciclos por segundo o Hertzios
    (Hz). En la siguiente figura nos podemos hacer una idea
    más clara del periodo y la frecuencia de una
    onda:

    Tipos de osciloscopios

    Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos:
    Analógicos y Digitales. Los primeros
    trabajan con variables
    continuas mientras que los segundos lo hacen con variables
    discretas. Los primeros trabajan directamente con la señal
    aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de
    electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En
    contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un
    conversor analógico-digital (A/D) para almacenar
    digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo
    posteriormente esta información en la pantalla.
    Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los
    analógicos son preferibles cuando es prioritario
    visualizar variaciones rápidas de la señal de
    entrada en tiempo real. Los
    osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y
    estudiar eventos no
    repetitivos (picos de tensión que se producen
    aleatoriamente).
    Osciloscopios analógicos

    Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal
    atraviesa esta última y se dirige a la sección
    vertical. Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador
    vertical atenuaremos la señal ó la amplificaremos.
    En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente
    señal para atacar las placas de deflexión
    verticales y que son las encargadas de desviar el haz de
    electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa
    fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical.
    Hacia arriba si la tensión es positiva con respecto al
    punto de referencia (GND) ó hacia abajo si es
    negativa.
    La señal también atraviesa la sección de
    disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este es
    el encargado de mover el haz de electrones desde la parte
    izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado
    tiempo). El
    trazado (recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando
    la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de
    deflexión horizontal, y puede ser regulable en tiempo actuando
    sobre el mando TIME-BASE. El trazado (recorrido de derecha a
    izquierda) se realiza de forma mucho más rápida con
    la parte descendente del mismo diente de sierra.
    De esta forma la acción combinada del trazado horizontal y
    de la deflexión vertical traza la gráfica de la
    señal en la pantalla. La sección de disparo es
    necesaria para estabilizar las señales repetitivas (se
    asegura que el trazado comience en el mismo punto de la
    señal repetitiva).
    Como conclusión para utilizar de forma correcta un
    osciloscopio analógico necesitamos realizar tres ajustes
    básicos:
    La atenuación ó amplificación que necesita
    la señal. Utilizar el mando AMPL para ajustar la amplitud
    de la señal antes de que sea aplicada a las placas de
    deflexión vertical. Conviene que la señal ocupe una
    parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los
    límites.
    La base de tiempos. Utilizar el mando TIME-BASE para ajustar lo
    que representa en tiempo una división en horizontal de la
    pantalla. Para señales repetitivas es conveniente que en
    la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de
    ciclos.
    Disparo de la señal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL
    (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para
    estabilizar lo mejor posible señales repetitivas.
    Por supuesto, también deben ajustarse los controles que
    afectan a la visualización: FOCUS (enfoque), INTENS
    (intensidad) nunca excesiva, Y-POS (posición vertical del
    haz) y X-POS (posición horizontal del haz).

    Osciloscopios digitales

    Los osciloscopios digitales poseen además de las secciones
    explicadas anteriormente un sistema adicional
    de proceso de
    datos que
    permite almacenar y visualizar la señal.

    Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un
    circuito, la sección vertical ajusta la amplitud de la
    señal de la misma forma que lo hacia el osciloscopio
    analógico.
    El conversor analógico-digital del sistema de
    adquisición de datos hace un
    muestreo la
    señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la
    señal de voltaje continua en una serie de valores
    digitales llamados muestras. En la sección
    horizontal una señal de reloj determina cuando el
    conversor A/D toma una muestra. La
    velocidad de
    este reloj se denomina velocidad de
    muestreo y se
    mide en muestras por segundo.

    Los valores
    digitales muestreados se almacenan en una memoria como
    puntos de señal. El número de los puntos de
    señal utilizados para reconstruir la señal en
    pantalla se denomina registro. La
    sección de disparo determina el comienzo y el final de los
    puntos de señal en el registro. La
    sección de visualización recibe estos puntos del
    registro, una
    vez almacenados en la memoria,
    para presentar en pantalla la señal.
    Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener
    procesos
    adicionales sobre los puntos muestreados, incluso se puede
    disponer de un predisparo, para observar procesos que
    tengan lugar antes del disparo.
    Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma
    similar a uno analógico, para poder tomar
    las medidas se necesita ajustar el mando AMPL, el mando TIME-BASE
    así como los mandos que intervienen en el
    disparo.

    Terminología

    Existe un término general para describir un patrón
    que se repite en el tiempo: onda. Existen ondas de sonido, ondas
    oceánicas, ondas cerebrales y por supuesto, ondas de
    tensión. Un osciloscopio mide estas últimas. Un
    ciclo es la mínima parte de la onda que se repite
    en el tiempo. Una forma de onda es la
    representación gráfica de una onda. Una forma de
    onda de tensión siempre se presentará con el tiempo
    en el eje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical
    (Y).
    La forma de onda nos proporciona una valiosa información sobre la señal. En
    cualquier momento podemos visualizar la altura que alcanza y, por
    lo tanto, saber si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si
    observamos, por ejemplo, una línea horizontal podremos
    concluir que en ese intervalo de tiempo la señal es
    constante). Con la pendiente de las líneas diagonales,
    tanto en flanco de subida como en flanco de bajada, podremos
    conocer la velocidad en
    el paso de un nivel a otro, pueden observarse también
    cambios repentinos de la señal (ángulos muy agudos)
    generalmente debidos a procesos
    transitorios.
    Tipos de ondas
    Se pueden clasificar las ondas
    en los cuatro tipos siguientes:

    • Ondas senoidales
    • Ondas cuadradas y rectangulares
    • Ondas triangulares y en diente de sierra.
    • Pulsos y flancos ó escalones.

    Ondas senoidales
    Son las ondas
    fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades
    matemáticas muy interesantes (por ejemplo
    con combinaciones de señales senoidales de diferente
    amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de
    onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente
    de cualquier casa tienen esta forma, las señales de
    test producidas
    por los circuitos
    osciladores de un generador de señal son también
    senoidales, la mayoría de las fuentes de
    potencia en AC
    (corriente
    alterna) producen señales senoidales.
    La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este
    tipo de ondas y se producen en fenómenos de
    oscilación, pero que no se mantienen en el
    tiempo.

    Ondas cuadradas y rectangulares
    Las
    ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un
    estado a otro
    de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy
    reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores
    (esto es debido a que este tipo de señales contienen en si
    mismas todas las frecuencias). La
    televisión, la radio y los
    ordenadores utilizan mucho este tipo de señales,
    fundamentalmente como relojes y temporizadores.
    Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no
    tener iguales los intervalos en los que la tensión
    permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes
    para analizar circuitos
    digitales.

    Ondas triangulares y en diente de
    sierra
    Se producen en circuitos
    diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden
    ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio
    analógico ó el barrido tanto horizontal como
    vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel
    mínimo y máximo de la señal cambian a un
    ritmo constante. Estas transiciones se denominan
    rampas.
    La onda en diente de sierra es un caso especial de señal
    triangular con una rampa descendente de mucha más
    pendiente que la rampa ascendente.

    Pulsos y flancos ó escalones

    Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se
    presentan una sola vez, se denominan señales
    transitorias. Un flanco ó escalón indica un
    cambio
    repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un
    interruptor de alimentación. El
    pulso indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha
    conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha
    desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un
    ordenador digital ó también un pequeño
    defecto en un circuito (por ejemplo un falso contacto
    momentáneo). Es común encontrar señales de
    este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de
    comunicaciones.

    Voltaje
    Voltaje es la diferencia de
    potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito.
    Normalmente uno de esos puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no
    siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico de una
    señal (Vpp) como la diferencia entre el
    valor
    máximo y mínimo de esta. La palabra amplitud
    significa generalmente la diferencia entre el valor máximo
    de una señal y masa. En la serie de valores que
    experimenta una corriente alterna o una fuerza
    electromotriz senoidal, en el transcurso de un ciclo, el
    más alto posible es cuando el inductor corta el mayor
    número posible de líneas de fuerza. Este
    valor se denomina "Valor máximo" y es positivo a 90 º
    y negativo a 270 º eléctricos. Se llama valor
    instantáneo al valor de la corriente o del voltaje en un
    momento cualquiera. El valor máximo es un valor
    instantáneo, lo mismo que el valor de cero y cualquier
    otro comprendido entre estos dos.

    Desde el punto de vista práctico, es de gran importancia
    el "valor efectivo' o rms, que es el valor que registran los
    instrumentos de medición para corriente alterna. El valor
    rms es el que produce el mismo efecto térmico (de calor) que el
    de una corriente directa. Así, por ejemplo, si una
    corriente directa de 5 amperios calienta el agua de una
    vasija a una temperatura de
    90 º C, una corriente alterna que produzca la misma
    elevación de temperatura
    tendrá un valor efectivo o rms de 5 amperios.

    El valor medio de una onda alterna senoidal pura es cero, dado
    que la semionda positiva es igual y de signo contrario a la
    semionda negativa. De ahí que cuando se habla de valor
    medio siempre se refiera al valor medio de una semionda. El valor
    medio de una senoide simétrica se define como la media
    algebraica de los valores
    instantáneos durante un semiperiodo
    . También
    podemos decir que el valor medio es una ordenada tal que el
    área del rectángulo a que da lugar es igual al
    área del semiperiodo. Se representa añadiendo el
    subíndice med a la letra mayúscula de la
    magnitud de la cual se trate, Emed,
    Imed, Pmed, etcétera.
    Tiene por expresión matemática:



    Relaciones entre los valores
    pico a pico, máximo y efectivo
    El valor máximo es la mitad del valor pico a pico, y el
    valor rms se obtiene dividiendo el valor pico a pico por , por
    ejemplo si obtenemos en una medición un valor de voltaje
    pico a pico de 18 voltios y deseamos obtener el valor
    máximo y el valor rms, procederemos como sigue:
    Luego el voltaje máximo en nuestro ejemplo es de 9
    voltios, el voltaje rms es de 6,364 voltios y el voltaje medio es
    de 5,730 voltios.

    Fase
    La fase se puede explicar mucho mejor si
    consideramos la forma de onda senoidal. La onda senoidal se puede
    extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de
    360 º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360
    º.

    Cuando se comparan dos señales senoidales de la
    misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en fase,
    o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos
    equivalentes de ambas señales. En este caso se dice que
    ambas señales están desfasadas, pudiéndose
    medir el desfase con una simple regla de tres:

    Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y
    otra.

    Parámetros que influyen en la calidad de un
    osciloscopio

    Ancho de Banda
    Especifica el rango de
    frecuencias en las que el osciloscopio puede medir con
    precisión. Por convenio el ancho de banda se calcula desde
    0Hz (continua) hasta la frecuencia a la cual una señal de
    tipo senoidal se visualiza a un 70.7% del valor aplicado a la
    entrada (lo que corresponde a una atenuación de 3dB).

    Tiempo de subida
    Es otro de los
    parámetros que nos dará, junto con el anterior, la
    máxima frecuencia de utilización del osciloscopio.
    Es un parámetro muy importante si se desea medir con
    fiabilidad pulsos y flancos (recordar que este tipo de
    señales poseen transiciones entre niveles de
    tensión muy rápidas). Un osciloscopio no puede
    visualizar pulsos con tiempos de subida más rápidos
    que el suyo propio.

    Sensibilidad vertical
    Indica la facilidad del
    osciloscopio para amplificar señales débiles. Se
    suele proporcionar en mV por división vertical,
    normalmente es del orden de 5 mV/div (llegando hasta 2
    mV/div).

    Velocidad
    Para osciloscopios analógicos
    esta especificación indica la velocidad
    máxima del barrido horizontal, lo que nos permitirá
    observar sucesos más rápidos. Suele ser del orden
    de nanosegundos por división horizontal.

    Exactitud en la ganancia
    Indica la
    precisión con la cual el sistema vertical
    del osciloscopio amplifica ó atenúa la
    señal. Se proporciona normalmente en porcentaje
    máximo de error.

    Exactitud de la base de tiempos
    Indica la
    precisión en la base de tiempos del sistema
    horizontal del osciloscopio para visualizar el tiempo.
    También se suele dar en porcentaje de error
    máximo.

    Resolución vertical
    Se mide en bits y es
    un parámetro que nos da la resolución del conversor
    A/D del osciloscopio digital. Nos indica con que precisión
    se convierten las señales de entrada en valores
    digitales almacenados en la memoria.
    Técnicas de cálculo
    pueden aumentar la resolución efectiva del
    osciloscopio.

    Funcionamiento del Osciloscopio

    Los siguientes son los pasos para el correcto manejo del
    osciloscopio:

    Poner a tierra
    Una buena conexión a
    tierra es muy
    importante para realizar medidas con un osciloscopio. Por
    seguridad es
    obligatorio colocar a tierra el
    osciloscopio. Si se produce un contacto entre un alto voltaje y
    la carcasa de un osciloscopio no puesto a tierra,
    cualquier parte de la carcasa, incluidos los mandos, puede
    producirle un peligroso shock. Mientras que un osciloscopio bien
    colocado a tierra, la
    corriente, que en el anterior caso atravesaría al usuario,
    se desvía a la conexión de tierra.
    Para conectar a tierra un osciloscopio se necesita unir el chasis
    del osciloscopio con el punto de referencia neutro de
    tensión (comúnmente llamado tierra). Esto se
    consigue empleando cables de alimentación con tres
    conductores (dos para la alimentación y uno
    para la toma de tierra).
    El osciloscopio necesita, por otra parte, compartir la misma masa
    con todos los circuitos bajo prueba a los que se conecta.
    Algunos osciloscopios pueden funcionar a diferentes tensiones de
    red y es muy
    importante asegurarse que esta ajustado a la misma de la que
    disponemos en las tomas de tensión.

    Ponerse a tierra uno mismo
    Si se
    trabaja en circuitos
    integrados (ICs), especialmente del tipo CMOS, es necesario
    colocarse a tierra uno mismo. Esto es debido a que ciertas partes
    de estos circuitos
    integrados son susceptibles de estropearse con la
    tensión estática
    que almacena nuestro propio cuerpo. Para resolver este problema
    se puede emplear una correa conductora que se conectará
    debidamente a tierra, descargando la electricidad
    estática que posea su cuerpo.

    Ajuste inicial de los controles

    Después de conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo
    pulsando en el interruptor de encendido:

    Es necesario familiarizarse con el panel frontal del
    osciloscopio. Todos los osciloscopios disponen de tres secciones
    básicas que llamaremos: Vertical,
    Horizontal, y Disparo. Dependiendo del tipo de
    osciloscopio empleado en particular, podemos disponer de otras
    secciones.

    Existen unos conectores BNC, donde se colocan las sondas de
    medida.

    La mayoría de los osciloscopios actuales disponen
    de dos canales etiquetados normalmente como I y II (ó A y
    B). El disponer de dos canales nos permite comparar
    señales de forma muy cómoda.
    Algunos osciloscopios avanzados poseen un interruptor etiquetado
    como AUTOSET ó PRESET que ajustan los controles en un solo
    paso para ajustar perfectamente la señal a la pantalla. Si
    el osciloscopio no posee esta característica, es importante ajustar los
    diferentes controles del aparato a su posición standard
    antes de proceder a medir.
    Estos son los pasos más recomendables:

    • Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I.
      (Al mismo tiempo se colocará como canal de disparo el
      I).
    • Ajustar a una posición intermedia la escala
      voltios/división del canal I (por ejemplo
      1v/cm).
    • Colocar en posición calibrada el mando
      variable de voltios/división (potenciómetro
      central).
    • Desactivar cualquier tipo de multiplicadores
      verticales.
    • Colocar el conmutador de entrada para el canal I en
      acoplamiento DC.
    • Colocar el modo de disparo en
      automático.
    • Desactivar el disparo retardado al mínimo
      ó desactivado.
    • Situar el control de
      intensidad al mínimo que permita apreciar el trazo en la
      pantalla, y el trazo de focus ajustado para una
      visualización lo más nítida posible
      (generalmente los mandos quedaran con la
      señalización cercana a la posición
      vertical).

    Sondas de medida
    Con los pasos
    detallados anteriormente, ya estamos en condiciones de conectar
    la sonda de medida al conector de entrada del canal I. Es muy
    importante utilizar las sondas diseñadas para trabajar
    específicamente con el osciloscopio. Una sonda no es, ni
    mucho menos, un cable con una pinza, sino que es un conector
    específicamente diseñado para evitar ruidos que
    puedan perturbar la medida.
    Además, las sondas se construyen para que tengan un efecto
    mínimo sobre el circuito de medida. Esta facultad de la
    sondas recibe el nombre de efecto de carga, para minimizarla se
    utiliza un atenuador pasivo, generalmente de x10.

    Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el
    osciloscopio y es una excelente sonda de utilización
    general. Para otros tipos de medidas se utilizan sondas
    especiales, como pueden ser las sondas de corriente ó las
    activas.

    Sondas pasivas
    La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con
    un factor de atenuación, normalmente 10X ó 100X.
    Por convenio los factores de atenuación aparecen con el
    signo X detrás del factor de división. En contraste
    los factores de amplificación aparecen con el signo X
    delante (X10 ó X100).

    La sonda más utilizada posiblemente sea la 10X,
    reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10. Su
    utilización se extiende a partir de frecuencias superiores
    a 5 KHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La
    sonda 1X es similar a la anterior pero introduce más carga
    en el circuito de prueba, pero puede medir señales con
    menor nivel. Por comodidad de uso se han introducido sondas
    especiales con un conmutador que permite una utilización
    1X ó 10X. Cuando se utilicen este tipo de sondas hay que
    asegurarse de la posición de este conmutador antes de
    realizar una medida.
    Compensación de la sonda
    Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar
    un ajuste en frecuencia para el osciloscopio en particular sobre
    el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denomina
    compensación de la sonda y consta de los siguientes
    pasos.

    • Conectar la sonda a la entrada del canal
      I.
    • Conectar la punta de la sonda al punto de
      señal de compensación (La mayoría de los
      osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en
      caso contrario será necesario utilizar un generador de
      onda cuadrada).
    • Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a
      masa.
    • Observar la señal cuadrada de referencia en la
      pantalla.
    • Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el
      condensador de ajuste hasta observar una señal cuadrada
      perfecta.

    Sondas activas
    Proporcionan una amplificación antes de aplicar la
    señal a la entrada del osciloscopio. Pueden ser necesarias
    en circuitos con una potencia de
    salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan para operar una
    fuente de alimentación.

    Sondas de corriente
    Posibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito.
    Las hay para medida de corriente alterna y continua. Poseen una
    pinza que abarca el cable a través del cual se desea medir
    la corriente. Al no situarse en serie con el circuito causan muy
    poca interferencia en él.

    ¿Qué podemos hacer con un
    osciloscopio?.

    • Medir directamente la tensión (voltaje) de una
      señal.
    • Medir directamente el periodo de una
      señal.
    • Determinar indirectamente la frecuencia de una
      señal.
    • Medir la diferencia de fase entre dos
      señales.
    • Determinar que parte de la señal es DC y cual
      AC.
    • Localizar averías en un circuito.
    • Determinar que parte de la señal es ruido y como
      varia este en el tiempo.

    Medida de tensiones con el Osciloscopio

    Las pantallas de los Osciloscopios vienen calibradas con un
    reticulado de modo que en función de las ganancias
    seleccionadas para los circuitos internos, podemos usarlas como
    referencias para medir tensiones. Así si la llave
    selectora de ganancia estuviera en la posición de 1V/div,
    lo que corresponde a 1 voltio por cada división,
    bastará centrar la señal para poder obtener
    diversas lecturas sobre su intensidad a partir de la forma de
    onda.
    En la figura por ejemplo, tenemos un ejemplo de señal de 3
    voltios de tensión máxima o 6 voltios de
    tensión pico a pico, si la llave selectora está en
    la posición 1V/div.
    Este procedimiento no
    sólo se aplica a señales alternadas. También
    las tensiones continuas pueden medirse con el osciloscopio. Una
    vez centrado el trazo en la pantalla, aplicamos en la entrada
    vertical la tensión que queremos medir. El alejamiento del
    trazo en la vertical (para arriba o para abajo) va a depender de
    la tensión de entrada.
    Si la señal analizada tiene forma de onda conocida
    —senoidal, triangular, rectangular—además de
    los valores de
    pico resulta fácil obtener otros valores como
    por ejemplo el valor medio, el valor rms. Del mismo modo si se
    trata de una señal de audio de forma conocida,
    también podemos calcular la potencia.
    En cada una de las posiciones del atenuador vertical, se puede
    leer directamente la tensión necesaria para desviar el
    trazo un centímetro, en sentido vertical. Esto nos permite
    realizar mediciones de tensión sobre la pantalla, tanto de
    continua como de alterna. En ambos casos, se situará el
    conmutador de acoplamiento en la posición adecuada. La
    medida de una tensión alterna se realizará contando
    los centímetros o cuadros de la retícula que ocupa
    la señal sobre la pantalla, multiplicándolos por el
    factor de conversión seleccionado con el conmutador de
    vertical, teniendo en cuenta que cuanto mayor sea el espacio
    ocupado por la señal, sobre la pantalla, más fiable
    será la medida realizada.
    Al realizar una medida de tensión continua, o bien su
    componente dentro de una forma de onda, lo que mediremos
    será el desplazamiento vertical que experimenta la
    deflexión a partir de una determinada referencia. Este
    desplazamiento nos indicará además, la polaridad de
    la tensión continua medida, según sea hacia la
    parte superior de la retícula (tensión positiva) o
    hacia la parte inferior (tensión negativa).

    Medida de Tiempos con el Osciloscopio
     
    La distancia respecto al tiempo, entre dos puntos determinados,
    se puede calcular a partir de la distancia física en
    centímetros existente entre dichos puntos y
    multiplicándola por el factor indicado en el conmutador de
    la base de tiempos. En el ejemplo anterior si la llave selectora
    de intervalo de tiempo estuviera en .01 segundo, el tiempo del
    ciclo dibujado sería de .1 segundo, es decir, esta
    sería una onda de periodo igual a .1 segundo.

    Medida de frecuencia

    La frecuencia propia de una señal determinada se puede
    medir sobre un osciloscopio con arreglo a dos métodos
    distintos:

    1. A partir de la medida de un período de dicha
      señal según la aplicación del método
      anterior y empleando la fórmula:
    2. Mediante la comparación entre una frecuencia
      de valor conocido y la que deseamos conocer.

    En este caso el osciloscopio se hace trabajar en
    régimen X/Y (Deflexión exterior).
    Aplicando cada una de las señales, a las entradas "X" e
    "Y" del osciloscopio y en el caso de que exista una
    relación armónica completa entre ambas, se
    introduce en la pantalla una de las llamadas "figuras de
    Lissajous", a la vista de la cual se puede averiguar el
    número de veces que una frecuencia contiene a la otra y
    por lo tanto deducir el valor de la frecuencia desconocida.

    Medida de fase
    El sistema anterior de medida de frecuencia mediante el empleo de las
    "curvas de Lissajous", se puede utilizar igualmente para
    averiguar el desfase en grados existente entre dos señales
    distintas de la misma frecuencia. Hacemos trabajar el
    osciloscopio con deflexión horizontal exterior, aplicando
    a sus entradas horizontal y vertical (X/Y) las dos señales
    que se desean comparar.

     Mediante esta conexión se formará en la
    pantalla una "curva de Lissajous" que debidamente interpretada
    nos dará la diferencia de fase existente entre las dos
    formas de onda que se comparan.
    En los anteriores dibujos, se
    dan algunos ejemplos de este sistema de aplicación.
    Aparte de los ejemplos de medida anteriores, en el caso de que se
    requiera una mayor precisión en la medida de un desfase y
    empleando igualmente las curvas de Lissajous.
    Si se dispone de un osciloscopio con doble canal vertical, se
    puede también medir el desfase entre dos señales de
    igual frecuencia, mediante la aplicación a cada canal
    vertical de una de las señales que se desea comparar.
    El osciloscopio trabaja en este caso con su propia
    deflexión horizontal, con lo que se podrán comparar
    las señales y apreciar su grado de desfase.

    Referencias bibliográficas:


    BRAGA, Newton
    Cómo usar el Osciloscopio. En Saber Electrónica, Volumen 3,
    Nº 11, 1991.

    CASTEJÓN, Agustín y otro (1993)
    Tecnología Eléctrica. Madrid:
    McGraw-Hill.

    Enciclopedia Microsoft®
    Encarta® 98
    © 1993-1997 Microsoft
    Corporation. Reservados todos los derechos.

    HARPER Enriquez (1994) Fundamentos de Electricidad.
    Dispositivos y circuitos en corriente continua. Volumen 2.
    México:
    Limusa.

    TEKTRONIX, Operación Básica del
    OSCILOSCOPIO. En "Electrónica fácil" Nº 10,
    Junio de 1990. Medellín: Divulgación Técnica
    Electrónica.

    Trabajo enviado por:
    B J
    psi452686[arroba]hotmail.com

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