labo osciloscopio

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 1

    INTRODUCCIN:

    Los circuitos electrnicos se caracterizan tensiones o corrientes que evolucionan en el tiempo. En

    la mayora de los casos la velocidad de esta evolucin torna imposible su seguimiento con los

    instrumentos de deflexin o digitales de uso corriente (multmetros o testers). Dada la

    importancia de la informacin que la evolucin temporal de estas tensiones, se desarroll un

    instrumento especial para facilitar su observacin y efectuar mediciones de tensin y tiempo: el

    osciloscopio.

    El osciloscopio es el instrumento de gran valor que existe y que lo utilizan desde tcnicos hasta

    mdicos, como el osciloscopio puede registrar cambios dependiendo del traductor adecuado, nospuede dar el valor del ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones, una presin,

    adems se puede visualizar formas de ondas.

    El osciloscopio, como aparato se encuentra representado en elmercado bajo muchas formas

    distintas por su aplicacin.

    En este laboratorio aprenderemos a usar adecuadamente el osciloscopio y a interpretar las

    graficas q genera dicho instrumento.

    http://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtml
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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 2

    OBJETIVOS:

    Conocer el manejo adecuado del osciloscopio como instrumento de medicin

    (voltaje constante, voltaje alterno, etc.).

    Aprender a utilizar el osciloscopio cmo graficador X, Y.

    Aprender la interpretacin de diferentes funciones.

    Entender y aplicar el uso del osciloscopio.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    MATERIALES:

    Un osciloscopio de 25 MHz, Elencomodelo s-1325.

    Una fuente de voltaje constante con varias salidas.

    Un generador de funcin Elenco GF-8026.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    Un multmetro digital.

    Un transformador de voltaje alterno de220V/6V,60Hz.

    Una pila de 1.5V.

    Cables de conexin.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    PROCEDIMIENTO:A) IDENTIFICACIN DE CONTROLES E INTERRUPTORES DEL OSCILOSCOPIO

    1.-Observar el osciloscopio e identificar controles e interruptores en el osciloscopio real con los

    enumerados en la figura. En las instrucciones siguientes nos referiremos a los controles del

    osciloscopio slo por su nmero correspondiente en la figura.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    2.-Poner en operacin el osciloscopio usando el interruptor 4 Se encender una luz roja en el

    botn 5; usando los controles 6 y 8 logre que el punto o la lnea en la pantalla del osciloscopio

    tengan una intensidad y un ancho adecuado a su vista.

    3.-Observe que la seal en el osciloscopio puede ser lnea o punto dependiendo de la posicin del

    interruptor 30. Lnea en la posicin "afuera" y punto en la posicin "adentro.

    4.-Sin conectar ningn potencial externo ni en 12 ni en 17, coloque 15 Y 20 ambos en posicinGND Mantenga el interruptor 30 en posicin "adentro" Con el control 21 en posicin CHA (canal 1)

    use los controles 16 Y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla del

    osciloscopio. Con el control 21 en CHB (canal 2) use los controles 16 y 27 para colocar el punto

    luminoso en el centro de la pantalla o en un punto que usted elija como cero para sus medidas devoltaje.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    B) MEDIDAS DE VOLTAJE DC

    5.-Coloque los controles 15 Y 20 en la posicin DC. Mantenga el interruptor 30 en posicin"adentro". Conecte una fuente de voltaje constante (una pila por ejemplo) a la conexin 12

    Manteniendo el control 21 en posicin CHA y el control 24 en CHB observe la desviacin vertical

    del punto luminoso. Use las diferentes escalas dadas por el selector 13 y decida cul es la ms

    conveniente para medir el voltaje de la fuente.

    6.-Repita lo hecho en el paso 5 con el voltaje constante conectado a la conexin 17, el control 21en la posicin CHB y el 24 en CHA Use ahora las escalas dadas por el selector 18.

    NOTA: Para que las escalas de los selectores 13 y 18 sean dadas directamente en voltios pordivisin es necesario que los controles 14 y 19 se encuentren en sus posiciones rotados

    totalmente en sentido horario y empujados hacia adentro.

    7.-Investigue las funciones de los controles 14 y 19 jalando cada uno de ellos hacia afuera yrotndolos en sentido anti horario.

    8.-Regrese los controles 14 y 19 a sus posiciones tales que 13 y 18 den lecturas en voltios pordivisin.

    9.-Use la fuente de voltaje constante con varias salidas y mida el voltaje de cada salida con elosciloscopio. Compare con los resultados obtenidos usando el multmetro digital.

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    C) MEDIDAS DE VOLTAJEAC:AMPLITUD,VOLTAJE PICO-PICO,PERIODO Y FRECUENCIA

    10.-Coloque el interruptor 30 en la posicin "afuera".

    11.-Conecte el transformador de 6 V a la conexin 12 y el interruptor 21 en CHA. Encuentre lamejor escala de voltios por divisin (selector 13) Y la de tiempo por divisin (selector 28) para ver

    completamente un perodo del voltaje senoidal. Use el control 25 para estabilizar el grfico en la

    pantalla del osciloscopio.

    El nmero de divisiones verticales multiplicado por el valor indicado en el selector 13 nos

    da la medida en voltios tanto de la amplitud como del voltaje pico-pico

    El nmero de divisiones horizontales multiplicado por el valor indicado por el selector 28

    nos da el perodo del voltaje alterno del transformador. Esto es cierto slo si el control 29

    est en posicin totalmente rotado en sentido horario.

    La frecuencia en Hertz es el inverso del perodo (f= 1 / T)12.-Repita las medidas hechas en el paso 11 conectando el transformador al canal 2.

    13.-Compare los valores de amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por elmultmetro. La relacin es Vef= V/ 2, siendo V la amplitud.

    14.-Conecte el generador de funcin a la conexin 17 y genere un voltaje senoidal de 7 voltios deamplitud y 100 Hz. Compare el valor digital de frecuencia dado por el generador de funcin de

    onda con el perodo medido en el osciloscopio.

    D)OTRAS FUNCIONES DE VOLTAJE V(T)

    15.-Produzca, con el generador de funcin, voltajes que dependen del tiempo en forma de ondacuadrada y en forma de diente de sierra. En cada caso relacione la frecuencia dada por el

    generador con el perodo medido con el osciloscopio.

    E)OSCILOSCOPIO COMO GRAFICADOR X-Y

    Para que el osciloscopio funcione como graficador XY es necesario que el interruptor 30

    est en la posicin "adentro", el interruptor 24 en CHA, y el 21 en CHB.

    16.-Conecte la salida del transformador de 6 voltios simultneamente a CHA y a CHB. Con elinterruptor 30 en posicin "afuera" observe como se ve el voltaje senoidal en cada canal. Con

    ayuda de los controles 11 y 16 trate de ubicar las seales del canal 1 y canal 2 en diferentes

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    alturas de la pantalla del osciloscopio. Colocando el control 21 en posicin DUAL observar ambos

    voltajes al mismo tiempo.

    17.-Ponga el interruptor 30 en posicin "adentro", el control 21 en CHB y el 24 en CHA, observe elgrfico XY.

    18.-Observe el efecto de jalar hacia "afuera" el interruptor 16.

    19.-Conecte el transformador al canal 1 y el generador de funcin al canal 2. Genere una funcinde voltaje senoidal de 60 Hertz y 8.5 voltios de amplitud. Observe el grfico XY.

    20.-Repita 19 pero cambiando la frecuencia del generador de funcin a frecuencias de 120, 180 y240 Hz.

    FUNDAMENTO TEORICO:

    Descripcin:

    El osciloscopio es bsicamente un dispositivo de visualizacin grfica que muestra seales

    elctricas variables en el tiempo.

    El osciloscopio es un instrumento muy corriente en el laboratorio de Fsica, de Electricidad y

    Electrnica. Tiene forma cnica con un cuello tubular en el que va montado el can de

    electrones. Describiremos las partes fundamentales de su funcionamiento.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 10

    El can electrnico:

    Los electrones son emitidos por un ctodo de caldeo, que tiene forma de un cilindro cerrado por

    un extremo mediante una plaquita. Esta placa est recubierta por xidos de bario y estroncio que

    emiten un haz de electrones de alta densidad. El ctodo se calienta mediante un elemento

    calefactor en forma de hlice que est contenido en el cilindro.

    A continuacin, y muy prximo al ctodo viene la rejilla de control que tiene un orificio ms

    pequeo que la superficie emisora. Una segunda rejilla de control acelera los electrones que han

    pasado a travs de la primera rejilla.

    El siguiente elemento dentro del tubo, es el denominado nodo de enfoque. Que tiene forma

    cilndrica con varios orificios. Finalmente, tenemos el nodo acelerador.

    Figura 2

    Representaciones del nodo acelerador (A2), nodo de enfoque (A1), rejilla de control (R1 y R2) y

    el ctodo (C).

    El nodo acelerador A2 est fijado a un potencial de varios miles de voltios respecto al ctodo. El

    primer nodo de enfoque A1 funciona a un potencial VC que es aproximadamente la cuarta parte

    de A2, VC+VB. La segunda rejilla R2 est conectada internamente a A2. Variando los potenciales

    VBy VCse puede cambiar la energa del haz de electrones.

    La rejilla de control R1 es siempre negativa respecto al potencial del ctodo 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 tensin de polarizacin. Normalmente, la

    rejilla de control R1 funciona a un potencial de 20 voltios negativos respecto del ctodo.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    El tubo de rayos catdicos tiene dos pares de placas deflectoras que desvan el haz en dos

    direcciones mutuamente perpendiculares. Las placas no son completamente paralelas sino que se

    ensanchan para lograr grandes ngulos de desviacin 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.

    La pantalla:

    La pantalla del tubo de rayos catdicos est recubierta internamente con una sustancia fosforosa

    que destella visiblemente cuando incide sobre ella un haz de electrones.

    Cuando se lleva un electrn de la banda de valencia a la banda de conduccin, deja un hueco en la

    banda de valencia. En una red perfectamente pura y regular, el electrn regresa a la banda de

    valencia.

    Si la red tiene impurezas que introduzcan niveles de energa en la regin prohibida, un electrn

    que ocupe un nivel de impureza bajo, puede llenar el hueco en la banda de valencia, mientras que

    el electrn en la banda de conduccin puede caer a alguno de los niveles de impureza cercanos a

    dicha banda. Cuando el electrn pasa de un nivel de impureza cercano a la banda de conduccin a

    un nivel de impureza de baja energa, emite radiacin que se denomina luminiscencia.

    El electrn situado en la banda de conduccin puede caer en una trampa, desde la cual est

    prohibida una transicin al nivel fundamental de impureza. Al cabo de cierto tiempo, el electrn

    puede regresar a la banda de conduccin, despus de lo cual pasa de a un nivel de impureza

    cercano a la banda de conduccin y a continuacin, al nivel fundamental de impureza.

    Debido al tiempo empleado en este proceso, que puede ser de varios segundos, el proceso se

    llama fosforescencia. Las sustancias que se comportan de esta manera como el sulfuro de cinc se

    usan en las pantallas de los tubos de rayos catdicos, televisin, etc.

    Cuando el haz de electrones choca contra el material de la pantalla, otros electrones son

    expulsados del fsforo. Estos electrones libres, se denominan electrones secundarios y son

    recogidos por un recubrimiento de grafito en polvo que se aplica a la superficie interna del tubo. El

    grafito es conductor de la electricidad y lleva los electrones al terminal positivo de la fuente de

    alimentacin.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 12

    COMO FUNCIONA ESTO?

    El movimiento del electrn se realiza en tres etapas:

    En el can acelerador

    Entre las placas deflectoras

    Cuando se dirige hacia la pantalla

    Movimiento en el can acelerador

    Lavelocidad de los electrones cuando llegan a las placas deflectoras despus de haber sido

    acelerados por el can de electrones es.

    Movimiento entre las placas del condensador

    Entre las placas deflectoras, el electrn experimenta una fuerza constante F=qE. Siendo E el campo

    elctrico en el espacio comprendido entre las dos placas. Utilizamos las ecuaciones

    delmovimiento curvilneo bajo aceleracin constante

    http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctricohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/parabolico/parabolico.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/parabolico/parabolico.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctrico
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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 13

    Si L es la longitud del condensador, la desviacin vertical y del haz de electrones a la salida de las

    placas ser

    Movimiento fuera de las placas:

    Despus de que el haz de electrones abandone la regin deflectora, sigue unmovimiento

    rectilneo uniforme,una lnea recta tangente a la trayectoria en el punto x=L en el que dicho haz

    abandon la mencionada regin.

    La desviacin total del haz en la pantalla situada a una distancia D del condensador es:

    El ngulo de desviacin aumenta con la longitud L de las placas, con la diferencia de potencial Vd

    (o el campo E) entre las mismas. Aumenta tambin, si se disminuye el potencial acelerador V, o la

    velocidad v0 de los electrones, permitindoles estar ms tiempo dentro del campo deflector.

    http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniformehttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniformehttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniformehttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniforme
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    Tipos de osciloscopios:

    Los equipos electrnicos se dividen en dos tipos: Analgicos y Digitales. Los primeros trabajan con

    variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un

    tocadiscos es un equipo analgico y un Compact Disc es un equipo digital.

    Los Osciloscopios tambin pueden ser analgicos digitales. Los primeros trabajan directamente

    con la seal aplicada, est una vez amplificada desva un haz de electrones en sentido vertical

    proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un

    conversor analgico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la seal de entrada, reconstruyendo

    posteriormente esta informacin en la pantalla.

    Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analgicos son preferibles cuando es

    prioritario visualizar variaciones rpidas de la seal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios

    digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensin

    que se producen aleatoriamente).

    EN EL PRECENTE LABORATORIO HEMOS HECHO EL USO DE UN OSCILOSCOPIO ANALOGICO.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    CALCULOS Y RESULTADOS:

    1. Haga una tabla de 3 columnas indicando el voltaje medido con elosciloscopio, el voltaje medido con el multmetro y el voltaje nominal decada salida de la fuente.

    2. ES REALMENTE CONSTANTE EL VOLTAJE DADO POR ESTA FUENTE?

    Segn los resultados obtenidos en el experimento el voltaje que nos arroja la fuente se aproxima

    pero no llega a ser constante. Esto sucede probablemente por el paso del tiempo del instrumento

    ocasionando as que la medicin no sea tan precisa o tan bien se debe a los procesos internos que

    realiza el instrumento para determinar los voltajes.

    3. CUL ES EL PERODO DEL VOLTAJE ALTERNO DADO POR EL TRANSFORMADOR DE 6

    VOLTIOS?

    Para ver cual era la diferencia una comparacin se hicieron 2 medidas:

    Osciloscopio trabajando en modo AC:Obtenemos el voltaje mximo y para hallar el eficaz que es

    brindado por el multmetro realizamos la siguiente operacin:

    PILA 1.4V 1.453V 1.5V

    5.6V 6.17V 6V

    8.5V 9.11V 9V

    12.5V 13.52V 12V

    FUENTE O VOLTIMETRO

    VOLTAJE CON EL OSCILOSCOPIO VOLTAJE CON EL MULTIMETRO VOLTAJE NOMINAL

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    VOLTAJE OBTENIDO CON MULTIMETRO:6.23V

    Asumiendo exacto el valor del multmetro.

    El periodo pedido es: 16 ms.

    Una vez hallado el periodo recurrimos a hallar la frecuencia la cual resulta ser la inversa del

    periodo y el clculo es el siguiente:

    4. DIBUJE EN LAA PANTALLA CUADRICULADA DEL OSCILOSCOPIO E INDIQUE LO

    OBSERVADO EN LOS PASOS 17 Y 18 DEL PROCEDIMIENTO.

    El graficador XY, cuando el interruptor esta en posicin adentro

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 17

    El graficador XY, cuando el interruptor est en posicin afuera

    5. GRAFICAS DE LAS ONDA DADAS POR EL GENERADOR DE ONDAS.

    La figura 1 se obtuvo con una frecuencia de 60hz.

    Figura 1

    La figura 2 se obtuvo con una frecuencia de 120 Hz.

    Figura 2

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    La figura 3 se obtuvo con una frecuencia de 180hz.

    Figura 3

    La figura 4 se obtuvo con una frecuencia de 240hz.

    Figura 4

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

    FISICA III(MB-226) 19

    OBSERVACIONES:

    El voltaje que enviaba la fuente, cuando llegaba al osciloscopio era otro valor, es

    ms seguro medir el voltaje con el voltmetro.

    Se observ que las grficas generadas en el osciloscopio cambiaba dependiendo

    del voltaje que ingresa y como se latera la frecuencia.

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    OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA FIM-UNI

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    CONCLUSIONES:

    Mediante este laboratorio aprendimos a manejar correctamente el osciloscopio y

    adems vimos cmo se comportan las ondas generadas por corriente alterna.

    Mediante el osciloscopio pudimos graficar diferentes funciones mediante el

    control de la frecuencia y el periodo, como vimos en los resultados anteriores.

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    RECOMENDACIONES:

    Comprobar los valores con las frmulas matemticas para el clculo del periodo y

    frecuencia.

    Es recomendable utilizar un osciloscopio digital ya es ms preciso para cualquier

    calculo.

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    FUENTES BIBLIOGRAFICAS:

    FUENTES DE INTERNET:

    http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php.

    http://www.monografias.com/trabajos/osciloscopio/osciloscopio.shtml.

    http://www.fceia.unr.edu.ar/eca1/files/teorias/osciloscopio.pdf.

    http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/TE2/pdf/osciloscopio-info.pdf.

    http://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_1.html.

    http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htm.

    http://www.pablin.com.ar/electron/cursos/introosc/index.htm.

    http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.phphttp://www.monografias.com/trabajos/osciloscopio/osciloscopio.shtmlhttp://www.fceia.unr.edu.ar/eca1/files/teorias/osciloscopio.pdfhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/TE2/pdf/osciloscopio-info.pdfhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_1.htmlhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htmhttp://www.pablin.com.ar/electron/cursos/introosc/index.htmhttp://www.pablin.com.ar/electron/cursos/introosc/index.htmhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htmhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_1.htmlhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/TE2/pdf/osciloscopio-info.pdfhttp://www.fceia.unr.edu.ar/eca1/files/teorias/osciloscopio.pdfhttp://www.monografias.com/trabajos/osciloscopio/osciloscopio.shtmlhttp://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php