teoría y servicio electrónico -...

T e o r í a y S e r v i c i o E l e c t r ó n i c o

• Tipos de formas de onda.• El tubo de rayos catódicos.• Características, especificaciones ycontroles del osciloscopio.• Mediciones de voltaje y de forma de ondade corriente.• Mediciones de intervalo de tiempo,frecuencia y tiempo de elevaci ón.• Mediciones de diferencia de tiempo y fase.• Figuras de Lissajous.

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INDICECapítulo 1. TIPOS DE FORMAS DE ONDAGeneralidades................................................ 3Onda de corriente continua........................... 4Onda sinusoidal............................................. 4Onda cuadrada.............................................. 6Onda diente de sierra.................................... 6Onda trapezoidal........................................... 7Pulsos............................................................ 8

Capítulo 2. TUBO DE RAYOS CATODICOS (TRC)Función......................................................... 9

Cañón electrónico................................... 10Sistema de desviación............................. 10Pantalla fluorescente............................... 12

Capítulo 3. MANEJO DEL OSCILOSCOPIOCaracterísticas................................................ 13

Ancho de banda de frecuenciaóptica de alta velocidad.......................... 14Gran capacidad dealmacenamiento..................................... 14Protección de la forma onda................... 14Función múltiple..................................... 14Salida..................................................... 14TRC y lectura del cursor.......................... 14

Descripción del panel frontal ypanel posterior............................................... 21

Función de cada bloque.......................... 21Operaciones básicas ...................................... 28

Conexión para medir señales.................. 28Ajuste básico para laoperación inicial..................................... 29Compensación de la puntade prueba............................................... 31Especificaciones y ajustes........................ 32

Capítulo 4. METODOS DE MEDICIONMediciones de amplitud................................. 33Mediciones de intervalo de tiempo................. 35Medición de frecuencia.................................. 37Medición del tiempo de elevación.................. 38Medición de diferencia de tiempoentre dos señales............................................ 39Medición de diferencia de fase entredos señales.................................................... 40Operación de la base de tiemporetardada (Delay Time)................................... 42

Capítulo 5. PRECAUCIONES EN LA OPERACIONMedidas de seguridad.................................... 45

INTRODUCCION

El osciloscopio es uno de los principalesequipos de medición que se utilizan pararealizar pruebas y reparaciones en cual-quier sitio donde intervengan señales elec-trónicas. Es por ello que hemos dedicadoel presente volumen de Teoría y ServicioElectrónico, a enseñar su manejo.

Comenzamos con una descripción delos tipos de forma de onda, con son la co-rriente continua, sinusoidales, diente desierra, trapezoidal y pulsos.

Enseguida se hace una descripción delfuncionamiento del tubo de rayos cató-dicos, así como de las características, es-pecificaciones y controles de un oscilosco-pio, para entrar de lleno en materia: losmétodos de medición.

Mediante una serie de prácticas, se en-seña al estudiante las siguientes medicio-nes: voltaje, formas de onda de corriente,intervalo de tiempo, frecuencia, tiempo deelevación, diferencia de tiempo y fase en-tre dos señales, desplazamiento de fase,etc. Igualmente, se enseña de una formapráctica el uso de la figuras de Lissajous.

Y para concluir, se hace un recuento delas principales precauciones que debenseguirse en la operación de un oscilosco-pio, como son las que tienen que ver conel voltaje de línea, con campos magnéti-cos, con el tubo de rayos catódicos, etc.

TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO

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el que lo fuera habría que utilizar enton-ces un voltímetro ordinario y no un oscilos-copio. Además, pocas de estas formas deonda son comunes o clásicas (como las on-das sinusoidales, las cuadradas o los dien-tes de sierra).

En una gran parte de las veces, las for-mas de onda que se proyectan en la pan-talla del TRC están compuestas de dos omás formas clásicas y superpuestas sobreun nivel de corriente continua (CC). Esteaspecto se aplica, por ejemplo, a las seña-les compuestas de video-sincronía, a loslimitadores de frecuencia modulada, a loscircuitos de control automático de frecuen-cia, a los separadores de sincronía, etc.

Pero, ¿cómo saber si la forma de ondaque se está proyectando en la pantalla delTRC es la misma que proporciona el fabri-cante de un determinado equipo? Es pro-bable que esta comparación sirva de mu-

Capítulo 1 TIPOS DE FORMAS

DE ONDA

GENERALIDADES

Normalmente, el uso que le damos alosciloscopio se enfoca sobre todo a losparámetros de tiempo (duración de los pul-sos) en milisegundos, microsegundos, en-tre otros, y a las medidas absolutas de vol-taje en milivolts, volts, etc. Sin embargo,las aplicaciones más amplias se refieren ala proyección de las características de mo-dulación, a la combinación de video másla sincronización de una cámara o un te-levisor en una etapa de video, a las formasde onda en los circuitos de barrido de untelevisor, o bien, a la localización de fallas,de falta de video, de linealidad, etc.

Cada uno de los ejemplos anteriores, asícomo otros que requieren un análisis vi-sual, se manifiestan como una forma deonda; ninguno de ellos es corriente contí-nua pura, estable, constante, ya que para

Centro Japonés deInformación Electrónica

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cho cuando el aparato en cuestión funcio-ne mal; el análisis y criterio que se sigan,producto de la preparación técnica y delcompleto conocimiento del circuito y delos instrumentos de prueba (en este caso,el osciloscopio) en turno, darán la pautapara una acción correctora. Es decir, si eltécnico no entiende en forma adecuadalo que observa, no podrá reparar apropia-damente ningún equipo.

Precisamente por esta razón, en el pre-sente capítulo se ilustran y se analizan al-gunos ejemplos básicos de formas de onday sus características. Tales muestras son fun-damentales para el conocimiento de for-mas de onda más complicadas que usual-mente se encuentran en los circuitos deequipos modernos.

ONDA DE CORRIENTE CONTINUA

A pesar de que esta onda no se parece aninguna otra, o mejor dicho, no parece ser

una de ellas, técnicamente puede clasi-ficarse así. Es la más sencilla de todas lasformas de onda, y su representación lapodemos observar en la figura 1.1, en laque se especifica un voltaje estable de co-rriente continua (CC) de 100 volts.

De acuerdo con lo mostrado en esta fi-gura, tanto la amplitud como la polaridadpermanecen independientes y constantesen el tiempo.

ONDA SINUSOIDAL

Es una de las más comunes, y como ejem-plo podemos citar a las fuentes de poten-cia de corriente alterna (CA), los genera-dores de señales de audio y de radiofre-cuencia.

En vista de la importancia extrema deesta forma fundamental de CA, es precisodar una breve explicación de su nombre yde su origen:

El nombre "seno" es el de la funcióntrigonométrica que expresa la longitud dela proyección vertical del radio de un cír-culo en diferentes posiciones en el área deéste. La figura 1.2 nos aclara la descripciónque acabamos de hacer.

Supongamos que un círculo representala carátula de un reloj con cuatro radios endiferentes posiciones: 3, 2, 1:30 y 12 ho-ras, en ese orden; al porcentaje de longi-tud de la proyección vertical para la posi-ción de cada uno de los radios se le deno-mina "seno del ángulo formado por el ra-dio y la línea horizontal (0°)".

Figura 1.1


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De tal forma, se considera que la longi-tud original de los radios es la unidad (1)ver tabla 1.

Los valores del seno son los mismos paracada cuadrante del círculo, excepto por lapolaridad [( + ) y ( - )], de tal manera que

los valores de 0° a 180° son positivos y losvalores de 180° a 360° son negativos.

Puesto que el coseno es el complemen-to del seno, la longitud de la proyección esdiferente. Por lo tanto, el coseno tienemayor longitud cuando el ángulo es me-nor y viceversa.

Ahora bien, lo anterior se puede con-vertir en una forma de onda de corrientealterna o sea, una onda sinusoidal, comose observa en la figura 1.3. Para ello, enuna línea horizontal se marcan intervalosen grados (iguales) de 0 a 360, mediantelíneas verticales hacia arriba o hacia abajo(dependiendo de la polaridad del ánguloy de longitudes iguales de cada ángulo).Por consiguiente, si se unen los extremosde estas líneas verticales con una línea con-

Figura 1.2

Tipos de formas de onda

Posición delradio

Longitud de laproyección

Valor del seno

3:00 (0°) 0 Sen 0°=0

2:00 (30°) 50% Sen 30°=0.5

1:30 (45°) 70.7% Sen 45° =0.707

12:00 (90°) 100 % Sen 90° =1

Tabla 1


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tinua, se obtendrá la onda sinusoidal ocosenoidal (línea punteada).

ONDA CUADRADA

Una onda que aparenta estar constituídapor líneas rectas y con vértices a 90°, es lallamada "onda cuadrada". En realidad esta

onda muestra algunas imperfecciones,como es el caso del redondeamiento desus esquinas (figura 1.4).

Ejemplo de las múltiples aplicaciones dela onda cuadrada, es la señal de la que sederivan los pulsos de sincronización hori-zontales y verticales (es decir, la forma deonda básica de la cual surgen las ondas dediente de sierra) y el “patrón” para calibrarlos osciloscopios (mismo que es esencialen la obtención de la imagen en un tubode rayos catódicos a través de sus circuitosde reflexión).

ONDA DIENTE DE SIERRA

También de múltiples aplicaciones, estaonda debe su nombre precisamente a suapariencia (figura 1.5).

La onda diente de sierra se utiliza fre-cuentemente en los osciloscopios, en loscircuitos de barrido de televisión y en otrosFigura 1.4

Figura 1.3


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instrumentos de medición, y está confor-mada por líneas rectas; la relación en tiem-po entre las líneas delanteras y las líneasde retraso es diferente.

ONDA TRAPEZOIDAL

Esta onda, que resulta ser la combinaciónde una onda diente de sierra con una onda

cuadrada, se utiliza ampliamente en tele-visión (sobre todo en los circuitos de barri-do, en las entradas de los yugos de desvia-ción, como se muestra en la figura 1.6).Los niveles de voltaje no se pueden expre-sar como en una onda sinusoidal, porqueno hay una simetría ni en amplitud ni entiempo. Además, en dicha figura puedeobservarse cómo los niveles de voltaje se

Figura 1.7a Figura 1.7b

Figura 1.5 Figura 1.6

Tipos de formas de onda


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especifican en puntos determinados de unalínea de referencia.

PULSOS

Aunque puede considerarse que los pul-sos son semejantes a una onda cuadrada,la diferencia radica en que ellos puedenpresentarse en forma aislada o en grupos.Esto se aprecia en la figura 1.7, en dondese les compara con una onda sinusoidal.

Cabe hacer notar que mientras en unaonda sinusoidal existe una continuidad

entre ciclo y ciclo, en el tren de pulsos nola hay (puesto que entre pulso y pulso existeun espacio que no forma parte de la se-ñal).

Además de las características propias deun pulso (tales como su duración -tiempo-y amplitud -voltaje-), existe la Pendiente,misma que especifica qué tan cuadrado esel pulso. La Pendiente, que expresa el tiem-po de subida o de bajada de los bordes deeste último, se utiliza por ejemplo en lospulsos de sincronización horizontal y ver-tical de la señal de video.


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Capítulo 2 TUBO DE RAYOS

CATODICOS (TRC)

FUNCION

La función principal del osciloscopio detubo de rayos catódicos, consiste en per-mitir la visualización del comportamientode la corriente eléctrica; es decir, la con-

versión de los electrones en movimientode señales luminosas, a través del TRC.

La figura 2.1 muestra las tres unidadesprincipales de que consta un TRC: el ca-ñón electrónico, el sistema de desviacióny la pantalla fluorescente.

Figura 2.1


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Cañón electrónico

En el cañón electrónico se ubican los ele-mentos que producen el haz de electro-nes que se mueve a gran velocidad en di-rección de la pantalla. Estos elementos son:

A) El calefactor, cuya función es calentar elcátodo a la temperatura de operaciónnormal.

B) El cátodo, que emite los electrones.C) La rejilla de control, que regula la inten-

sidad del haz electrónico.D) El ánodo de enfoque, que concentra el

haz de electrones en un punto fino enla pantalla.

E) El ánodo acelerador, que imprime altavelocidad al haz electrónico.

Sistema de desviación

Este sistema se encarga de trazar diferen-tes tipos de voltaje o de corriente, a partirdel punto fino definido por el cañón elec-trónico en la pantalla.

El osciloscopio emplea el sistema dedesviación del tipo electrostático, el cualtambién se utiliza en los radares yanalizadores del espectro, entre otrosequipos; otro tipo de desviación es elelectromagnético, utilizado en losreceptores de televisión.

Desviación electrostáticaLa desviación electróstatica se basa en elfuncionamiento de un capacitor, ya queéste consiste en dos placas metálicas se-paradas por un dieléctrico. Luegoentonces, cuando el capacitor se encuen-tra en estado neutro (o sea, sin carga), lasplacas tienen el mismo número deelectrones; en el momento en que él secarga, una placa tiene más electrones quela otra (es decir, una es positiva y la otranegativa) y entonces entre ambas se generauna fuerza de atracción que tiende a unirlasy que además actúa sobre cualquierelectrón que se encuentre entre ellas y eldieléctrico. Este efecto de un capacitorcargado en los electrones del dieléctrico,

Figura 2.2


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es el que precisamente se utiliza en ladesviación electros-tática.

En la figura 2.2 se observan dos paresde placas, conocidas éstas como "placashorizontales" y "placas verticales".

Supongamos que cada una de las pla-cas tiene, con respecto a tierra, una dife-rencia de potencial de corriente continua,de tal forma que esta carga sea igual entreellas. En tales circunstancias el haz no ten-dría desviación, sin que ello necesariamen-te implique que éste se ubique en el cen-tro de la pantalla; para esto, habría queajustar los potenciales (no forzosamente aun voltaje de cero), ya que debido a las va-riaciones propias de los circuitos se requeri-ría de un movimiento de cierta magnitud.

Por otra parte, en la figura 2.3 se mues-tran los efectos que en las placas se pro-ducen al existir entre ellas una diferenciade potencial.

En el ejemplo de la figura 2.3 (a) la pla-ca superior resulta ser más positiva que lainferior, ya que siendo negativo el haz ellaes la que lo atrae. Además, el voltaje de lamisma provoca que el haz choque en lapantalla, arriba del centro de ésta.

En la figura 2.3 (b) observamos un ejem-plo del efecto inverso, ya que el haz chocaen la parte inferior de la pantalla. Y comoesta situación también se presenta en lasplacas horizontales, si se da el caso de quela placa derecha se hace más positiva quela izquierda, el haz se moverá hacia ella, yviceversa.

Desviación linealAhora consideremos la aplicación de unpotencial variable (por ejemplo, una ondasinusoidal de CA) al grupo de placas verti-cales, a las cuales al mismo tiempo se lesaplica un voltaje de CC. A este último, que

Figura 2.4Figura 2.3a

Figura 2.3b

Tubo de rayos catódicos (TRC)


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inicia con un valor negativo y en forma li-neal va "subiendo" hasta llegar a cero y lue-go a números positivos, se le conoce como"diente de sierra" (ver figura 2.4).

Al observar la figura anterior, nos damoscuenta de que la mancha del haz se mo-verá con una velocidad uniforme de iz-quierda a derecha a través de la pantalla,conforme al voltaje que se aplique en lasplacas horizontales. Por su parte, de acuer-do con los cambios de voltaje que se denen la onda sinusoidal, ésta, al ser aplicadaa las placas verticales, hará que la manchase desplace de arriba a abajo; en este caso,es precisamente la onda sinusoidal la quese trazará en la pantalla.

Base de tiempoEn la mayoría de las aplicaciones delosciloscopio, al considerar cualquier vol-taje o corriente, los valores que de este fac-tor se presentan en el tiempo están repre-sentados por los puntos sucesivos de laonda. Y puesto que dichos puntos apare-cen en la pantalla de izquierda a derecha,el barrido horizontal que observamos enella es en realidad una escala de tiempo;esto es lo que en el osciloscopio constitu-ye la base de tiempo.

En la figura 2.5 se muestran dos ondassinusoidales divididas en cuartos de ondapor líneas verticales. Vemos cómo cadacuarto de onda ocupa una distancia igual,la cual corresponde, a su vez, a un interva-lo igual en la base de tiempo horizontal ycómo cada uno de ellos tiene una dura-ción de un décimo de segundo (por lo que

representa un barrido lineal, aunque tam-bién puede haber barridos no lineales).Pantalla fluorescente

La conversión de la energía eléctrica en luz,se realiza a través del impacto del haz deelectrones en la pantalla fluorescente otubo de rayos catódicos, cuyo recubrimien-to interior tiene dos características:

A) Luminiscencia, que convierte la energíadel haz de electrones en forma de luz auna temperatura baja.

B) Fosforescencia, que es la propiedad decontinuar dando luz después del impac-to del haz de electrones a alta veloci-dad.

La fosforescencia varía conforme al tipode recubrimiento químico y a la aplicaciónque se quiera dar al TRC.

Los recubrimientos a los que común-mente se les llama "fósforos", pueden sersilicatos de zinc o, en el caso de loscinescopios de televisión, sulfuros de zinc.

Figura 2.5


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Figura 3.1

pado con un convertidor analógico-digital(A/D) y que combina las ventajas propiasde su tipo (medición, almacenamiento, in-terpretación y comunicación de un trazorápido) con las funciones de un oscilos-copio analógico (medición de la duracióndel ancho de banda, exploración retarda-

CARACTERISTICAS

Si bien es cierto que la función de todoslos osciloscopios es la misma, en realidadexiste una gran variedad de tipos y marcascuyas características hacen diferentes aunos de otros; tal es el caso del número decanales, ancho de banda, memoria digital,tipo de controles, etc.

Todos estos factores se manifiestan enla funcionalidad y costo del instrumento, ysobre todo en la aplicación que se le vayaa dar.

En este volumen consideraremos elmodelo OS-3000SRS, osciloscopio de al-macenamiento digital de la marca Goldstar(figura 3.1).

Como se muestra en la figura anterior,se trata de un aparato de doble canal, equi-

Capítulo 3 MANEJO DEL

OSCILOSCOPIO


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da -Delay Sweep- y generación de dos ejesde tiempo y de la señal de disparo -Trigger-de televisión).

Además, reduce el error de medicióny utiliza un tipo de TRC cuadrado con es-cala interna fluorescente, la cual permitetomar fotografías de la forma de onda ob-servada.

A continuación se describen otras ca-racterísticas de este modelo de oscilo-scopio. (Ver también tabla 2).

Ancho de banda de frecuencia óptica dealta velocidad

Un convertidor A/D instalado en cada ca-nal, muestrea la señal de entrada en unrango máximo de 20 Mhz muestras/segun-do. De esta manera, cualquier señal cícli-ca puede ser almacenada (20-60 Mhzmáximo).

También puede ser utilizado como unosciloscopio ordinario de tiempo real, conun rango de frecuencia de entre 20 y 60Mhz.

Gran capacidad de almacenamiento

Cada canal tiene una memoria de 2 KW,ya que puede indicar la forma de ondacompuesta de 1 KW de datos. Además,mide con alta precisión cualquier trazocambiante.

Protección de la forma de onda

Cuenta con una memoria de 1KW, paraproteger dos formas de onda almacenadasen cada canal.

Función múltiple

Para interpretar un amplio rango de seña-les, dispone de varias funciones. Entre és-tas, se encuentra la función del modo de“Roll”, para medir señales bajas, y la fun-ción promedio (Average), para eliminar elruido de la señal y para medir únicamentela señal.

Salida

Utiliza la función de interfaz RS-232C paraestablecer con la computadora la entrada/salida de información digital. Gracias a esteenlace y a un trazador digital, ofrece laposibilidad de imprimir en papel -copias-lo mostrado por la pantalla. Además, in-terpreta y registra los datos almacenados.

TRC y lectura del cursor

Para mostrar la información del panel,mediante la lectura del TRC puede reali-zar rápidamente la operación y medición;para mostrar la diferencia de voltaje (∆V),la diferencia de tiempo (∆T) y la diferenciade frecuencia (1/∆T) entre dos cursores,utiliza la función de lectura del cursor.


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Manejo del osciloscopio

Tabla 2

Especificaciones

TRC Modelo OS-3020

1. Configuración y pantalla útil Pantalla rectangular de 6" con gratícula interna; 8x10 Div.(1 Div=1cm),marcas para medir el tiempo de bajada,subdivisiones de 2mm a lo largo del eje central.

2. Potencial de aceleración: +1.9 Kv aproximadamente (cátodo de referencia).

3. Fósforo: P31 (standard).

4. Enfoque: Posible (con circuito de corrección de autoenfoque).

Entrada del eje Z (modulación de intensidad)

1. Señal de entrada: La intensidad decrece, cuando la señal se torna positiva.

2. Ancho de banda: CD-2 Mhz (-3dB).

3. Acoplamiento: CD.

4. Impedancia de entrada: 20-30 K-Ohms.

5. Voltaje máximo de entrada: 30 volts (CD + Pico CA).

Deflexión vertical

1. Ancho de banda (-3db) CD Acoplado: CD a 20 Mhz normal. CD a 7 Mhz magnificado

CA coplado: 10 Hz a 20 Mhz normal. 10 Hz a 7 Mhz magnificado.


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2. Modos: CH1, CH2, Add, Dual (Chop; Time/Div Switch - 0.2 Seg a5 mSeg. Alt; Time/Div Switch 2 mSeg a 0.2µ Seg).

3. Precisión: Normal: ± 3%Magnificado: ± 5%.

4. Impedancia de entrada: Aproximadamente 1 Mohm en paralelo con 25 ±3pF.

5. Voltaje de entrada máximo: Directo: 300 volts (CD+Pico CA). Con punta de prueba,referirse a la especificación de ésta.

6. Acoplamiento de entrada: CA, CD, Tierra.

7. Inversión de polaridad: Sólo CH2.

Deflexión horizontal

1. Modos de display: A, A Int, B, B Trig’D, X-Y

2. Base de tiempo A: 0.2µ Seg/Div a 0.2 Seg/Div en 19 pasos calibrados,secuencia 1-2-5

Tiempo de aplazamiento(Hold-Off):

Variable con el control de aplazamiento (Hold Off).

3. Base de tiempo B: 0.2µSeg/ Div a 0.2 Seg/ Div en 7 pasos calibrados,secuencia 1-2-5

Exploración retardada: 1 Div o menos a 10 Div o más.

4. Magnificación del barrido: 10 veces (máximo rango de barrido: 20 nSeg/ Div).

5. Precisión: ± 3 % (0°C a 50°C); error adicional para magnificador:±2%.

Sistema de disparo (trigger)

1. Modos: Auto, Normal, Tv-V, Tv-H


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2. Fuente: CH1, CH2, Línea, Ext.

3. Acoplamiento: CA.

4. Pendiente: (+) ó (-)

5. Sensivilidad y frecuencia: Auto, Normal, Tv-V, Tv-H

20 Hz - 2MHz.Int. 0.5 Div-1.5 Div.Ext. 0.2 Vpp-0.8 Vpp.

6. Impedancia de entrada en el disparo externo:

1 Mohm en paralelo con aproximadamente 30 pF.

Voltaje de entrada máximo: 250 volts (CD + Pico CA).

Operación X-Y

1. Eje -X: Igual que CH1, excepto para-Factor de deflexión: Igual que CH1.-Precisión: ± 5%.-Respuesta en frec.: CD a 500 Khz (-3db).

2. Eje -Y: Igual que CH2.

3. Diferencia de fase X-Y: 3° ó menos (en CD a 50 Khz).

Función de lectura

1. Función de lectura del cursor:

Voltaje de referencia V: -REF.Tiempo de referencia T: -REF.Referencia de frecuencia 1/ V: -REF.

2. Disposición en la pantalla del panel:

Eje vertical: (CH1, CH2) V/Div,Uncal, Mag (valorconvertido)Eje horizontal: S/Div, Uncal, Mag (valor convertido).

3. Rango efectivo del cursor desde el centro de la gratícula:

Vertical: Dentro de ± 3 Div.Horizontal: Dentro de ± 4 Div.

∆ ∆∆ ∆

∆ ∆


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4. Resolución 1/25 Div.

Función de almacenamiento digital

1. Memoria de la pantalla (display):

1000 palabras / CH.

2. Memoria de protección: 1000 palabras/ CH x 2.

3. Memoria de adquisición: 5µ Seg/ Div ~20 Seg/ Div: 2000 palabras/CH0.2µ Seg/ Div~ 2 Seg/ Div:1000 palabras/ CH.

4.Resolución vertical: 25 puntos/1 Div.

5. Resolución horizontal: 100 puntos/ Div.

6. Rango máximo de muestreo: 20 Ms/Seg.

7. Ancho de banda digital: 5MHz (4 samples/ciclo).

8. Método de adquisición de datos:

Modo Norm: Almacena datos en cada tiempo de disparo.Modo Avg: Promediando de 4 a 256 veces.Modo Roll:El dato es continuamente almacenado en TRCModo Hold: El dato es tomado para Norm, Avg,Roll.Modo Single: La forma de onda es tomada después de ser almacenada.

9. Función de la pantalla: Smooth: La forma de onda almacenada es mostrada por puntos o suavemente.Interpolation: La forma de onda almacenada es mostrada por puntos, lineal de interpolación sinusoidal.Ali Mag: Simultáneamente se muestran la forma de onda original y su forma de onda magnificada..Go-Nogo: Apreciación y comparación de una señal.

10. Protección de datos: Pueden protegerse hasta dos datos almacenados. Losdatos bajo protección pueden ser llamados a la pantallacuando se les requiera.

11. Pre-disparo: Variable (0.04 Div/ Step).


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12. Trazador: Salida del trazador del TRC mostrando lainformación en un trazador HP-GL por la interfazRS-232C.

13. Salida de datos: RS-232C.

14, Magnificación de la pantalla: Int. x 10 Time/ Div ó Int. Mag.

15. Operación X-Y: Trazo Simple X-Y: Eje X = CH1. Eje Y= CH2.

Trazo doble X-Y: Eje X = CH1. Eje Y = CH2.

Sensitividad: Eje X = CH1. 1mV~5V/Div ± 5%. Eje Y = CH2. 1mV~5V/Div ±5%

Error de fase: 3° ó menos DC ~50KHz.

16. Tiempo de barrido: 0.2µ Seg/Div ~20 Seg/Div.Señal repetida: 0.2µ Seg/Div~2µ Seg/ Div.Modo Roll: 0.5µ Seg/Div~20 Seg/ DivAlt: 0.5 µ Seg/Div~ 20 Seg/ Div.Chop: 1m Seg/Div ~ 20 Seg/ Div.

17. Función de lectura: <Disposición en la pantalla de panel>V/Div, Descalibrado, Mag.Seg/Div,Descalibrado, Mag.X-Y, punto de disparo, número de promedio, ModoRoll,Método de interpolación.Información de la memoria protegida.Disposición de la punta de prueba.<Lectura del cursor>Diferencia de voltaje V: -REF.Diferencia de tiempo T: -REF.Frecuencia 1/ t: -REF.Predisparo TRG: .

Calibrador

(Ajuste de la punta de prueba): Aproximadamente una frecuencia de 1 KHz, ondacuadrada 0.5 volts (±3%).

∆

∆∆

∆∆

∆∆


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Fuente de alimentación

1. Rango de voltaje: Rango de voltaje Fusible100 (90-110volts)/ CA 2A 125 volts.120 (108-132 volts)/ CA 2A 125 volts220 (198-242 volts)/ CA 1A 250 volts.240 (216-250 volts)/ CA 1A 250 volts.

2. Frecuencia: 50/60 Hz

3. Consumo de energía: Aproximadamente 65W.

Características físicas

1. Peso: Aproximadamente 8 Kg.

2. Dimensiones: 320 mm (W) x 140 mm (H) x 430 mm (L).

Características ambientales

1. Rango de temperatura durante la operación adecuada:

+10° C a + 35° C (+50° F a + 95° F).

2. Temperatura ambiente máxima de operación:

0° C a + 40° C (+32° F a + 104° F).

3. Temperatura máxima de almacenamiento: -20° C a + 70° C (-4° F a + 158° F).

4. Rango de humedad durante la operación adecuada:

45% a + 85% RH.

5. Máxima humedad ambiente para la operación:

35% a 85% RH.


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DESCRIPCION DEL PANEL FRONTAL YPANEL POSTERIOR

Las figuras 3.2 (a) y 3.2 (b) muestran laspartes frontal y posterior del osciloscopio0S-3020.

Función de cada bloque

Los números mostrados en las descripcio-nes de la tabla 3, representan la informa-ción de las funciones que desarrolla, parala operación de este equipo, cada termi-nal indicada en las figuras 3.2 (a) y 3.2 (b).

Figura 3.2b

Figura 3.2a


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Tabla 3

Bloque de alimentación y pantalla

1. Interruptor de encendido: Oprimirlo para encender y apagar el equipo.

3. Intensidad: Ajusta la brillantez del TRC. En el sentido de rotación de lasmanecillas del reloj, se incrementa la brillantez.

4. Foco: Ajusta las líneas de barrido para obtener la mejor definición

5. Rotación: Ajusta la alineación del trazo en relación a las líneashorizontales de la gratícula del TRC.

6. Iluminación: Ajusta la brillantez de la escala, y es útil cuando laobservación se realiza en un lugar oscuro o cuando sefotografía la pantalla.

7. Selector de voltaje: Realiza el cambio de rango del voltaje de operaciónadecuado.

8. Conector de alimentación:

Permite colocar o retirar el cable de alimentación de CA.

Bloque del amplificador vertical

9. Conector del CH1 ó X In:

Para conectar una señal de entrada al CH1 del amplificadorvertical, o una señal en el eje X, durante la operación X-Y.

10. Conector del CH2 ó Y In:

Para conectar una señal de entrada al CH2 del amplificadorvertical, o una señal en el eje Y, durante la operación X-Y.

11 y 12. Interruptor CA/CD/Tierra: CA:

CD:

Tierra:

Se utiliza para seleccionar el método de acoplamiento de laseñal de entrada al amplificador vertical.Se aplica un capacitor entre el conector de entrada y elamplificador vertical, a fin de bloquear cualquiercomponente de CD de la señal.Se realiza una conexión directa entre el conector de entraday el amplificador vertical, para que pasen al amplificadorvertical todos los componentes de la señal de entrada.Se le conecta a ésta la entrada del amplificador vertical. Parael efecto, su propio nivel es tomado como un punto dereferencia.


23


13 y 14 Volts/Div: Selecciona el atenuador para cada paso de la sensitividad dedeflexión vertical. La medición de la forma de onda se lleva acabo sin tener en cuenta la magnitud de la señal; parafacilitar dicha tarea, el selector se coloca en una posiciónadecuada.

15 y 16 Variable: Se utiliza para variar continuamente la sensitividad dedeflexión vertical, si es girado completamente en sentidocontrario al curso de las manecillas del reloj. La relación deatenuación se convierte en 1/2.5 del valor indicado. Cuandose jala la perilla, la sensitividad del eje vertical se incrementa5 veces. La máxima sensitividad es de 1 mV.

17 y 18 Posición: Se utiliza para mover la forma de onda sobre el eje vertical.Al girar en sentido de las manecillas, el trazo sube; al girarloen sentido contrario, baja.

Interruptor pull CH2Inv 18

Cuando se jala, la señal aplicada al CH2 se invierte.

19 Interruptor V Mode: Es utilizado para seleccionar el modo de la pantalla del ejevertical.

CH1: Se exhibe solamente la señal de entrada al CH1 en el TRC

CH2: Se exhibe solamente la señal de entrada al CH2 en el TRC.

Dual:

Add:

Dos señales que son introducidas al CH1 y al CH2, aparecensimultáneamente en el TRC.Chop: Time/Div 0.2 Seg ~5m Seg.Alt: Time/Div 2m Seg ~ 0.2µ Seg.Exhibe la suma algebraica de las señales del CH1 y del CH2

20. Conector de salida del CH1:

Proporciona una salida amplificada de la señal que seconecta al CH1, para excitar a un contador de frecuencia uotros dispositivos.

Bloques de barrido y disparo

21. Exhibición horizontal: Selecciona el modo de barrido.

A: Cuando es oprimido, el botón A explora el TRC en el rangode la base de tiempo principal (A).


24

A Int B: Cuando es oprimido, el botón A Int B explora el TRC en elrango de la base de tiempo principal (A). La base de tiempo Bintensifica una sección de los trazos.

B: El sector cuya brillantez es modulada, se exhibe en la pantallaen forma magnificada. La exploración de retardo B’TRIG’D esdisparada por el primer pulso de disparo.

X-Y: Este botón permite la operación X-Y.

22. Tiempo/Div A: Selecciona el rango de barrido calibrado de la base de tiempoprincipal (A) y la operación X-Y.

23. Tiempo/Div B: Selecciona el rango de barrido calibrado de la base de tiempo(B).

24. Posición del tiempo de retardo (Delay Time):

Determina el punto exacto de inicio dentro del rango de retrasode la base de tiempo A, en la cual la base de tiempo Bcomenzará a explorar.

25. Variable A: Se utiliza para tener una variación continua en el barrido Adesde la posición de calibración.

Pull X 10 Mag: Cuando se localiza la parte que se magnifica, se alínea con laescala central del eje vertical ajustando la posición del ejehorizontal. Cuando se jala el interruptor X 10 Mag, la forma deonda es centrada a la mitad. Para esto, el tiempo de barrido es1/10 del valor indicado por Time/Div.

26. Posición horizontal: Se utiliza para ajustar la posición horizontal de los trazosexhibidos en la pantalla, de manera independiente conrespecto a la medición de tiempo de las formas de onda. Si esgirado en dirección de las manecillas, los trazos se muevenhacia la derecha; si se gira en dirección contraria, los muevehacia la izquierda.

27. Interruptor de modo disparo (Trigger):

Selecciona el modo de disparo del barrido.

Auto: El barrido se produce de manera automática. Cuando hay unaseñal de disparo, se obtiene el disparo del barridonormalmente y la forma de onda se detiene. Cuando no hayseñal y el disparo no se realiza, el barrido también se produceautomáticamente. Esta posición se recomienda para propósitogeneral.


25


Norm: Se puede obtener el barrido disparado; pero cuando no hayseñal de disparo y éste no se realiza, aquél no se produce. Estemodo es efectivo cuando la frecuencia de la señal es de 25 Hz omenor.

TV-V: Se utiliza para medir una señal de video compuesta en lafrecuencia de campo.

Tv-H: Se utiliza para medir una señal de video compuesta en lafrecuencia de línea.

28. Interruptor de fuente(source) de disparo:

Selecciona la porción conveniente de la fuente de disparo.

CH1: Selecciona al CH1 como fuente de disparo, cuando se aplica porél una señal.

CH2: Selecciona al CH2 como fuente de disparo, cuando se aplicapor él una señal.

Línea: Se utiliza para observar una señal que es disparada en lafrecuencia de alimentación de CA. También se puedenestabilizar los componentes de una señal relacionada con lalínea en la cual ellos estén contenidos

Ext; Selecciona la señal que se aplica en el conector Ext Trig In.

29. Control de retención (Hold Off):

Permite el disparo en algunas señales complicadas, al cambiarel tiempo de retención (Hold Off) del barrido principal. Tambiénes efectivo en el disparo de señales de alta frecuencia, señalesirregulares o digitales, por la extensión del tiempo de barrido. Elajuste se realiza de manera lenta, para la estabilización deldisparo. Normalmente se le utiliza después de tenerlocompletamente girado en sentido contrario a las manecillas.

30. Control del nivel de disparo:

Selecciona el punto de inicio de la señal de disparo. Cuando elcontrol es girado en sentido de las manecillas, el punto dedisparo se mueve hacia el máximo valor positivo (+); si es giradoen sentido contrario, el punto de disparo se mueve hacia elmáximo valor negativo (-).

Pendiente (slope) deldisparo:

Se utiliza para seleccionar la inclinación del disparo del barridoinicial. Al ser oprimido el interruptor, éste selecciona lainclinación positiva (+); al ser jalado, indica la inclinaciónnegativa (-).


26

31. Conector Ext Trig In: Para aplicar señales de disparo externo hacia los circuitos dedisparo.

32. Dispositivo de lectura:

a) Select: Este botón selecciona el cursor a cambiar, entre los cursores de ,Ref, Tracking ( , Ref). El cursor seleccionado se exhibe enla parte superior (o en el lado izquierdo), ( , ).

b) V, T, 1/ T: Este botón elige entre los modos V, T, 1/ T.

c)On/Off: Al oprimir los botones V y Select, la función del dispositivo delectura se activa o desactiva ( On , Off).

d) Mueve el cursor seleccionado hacia arriba, abajo, derecha oizquierda.

33. Almacenamiento

e) Interruptor de almacenamiento (storage):

Cuando el LED se apaga, realiza la función normal deosciloscopio de tiempo real. No operan todos los interruptores.Oprimiendo este botón una vez, se enciende el LED y registra elmodo de almacenamiento; funcionan todos los interruptores.Oprimiendo este botón una vez más, registra el modo de tiemporeal. En el modo de almacenamiento, el LED parpadeaasincrónicamente junto con el muestreo.

∆

∆∆ ∆∆∆∆

∆


27


f) Interruptor de menú: Este botón se oprime para cambiar el promedio, lainterpolación, las condiciones de la punta de prueba, la listay el control On/Off del suavizado.Cada vez que se presiona este botón, el modo cambia y elque se selecciona es exhibido en el ángulo superior derechodel TRC. Cada ajuste de modo es cambiado, al oprimir elbotón Select, el cual está debajo del botón de menú.

g) Interruptor de Hold: Al oprimir este botón, se detiene el muestreo; esto mismo lesucede a la forma de onda exhibida en la pantalla, en tantoque el LED se enciende. Al volver a oprimirlo, se libera elestado de Hold y empieza el muestreo.

h) Interruptor de save: En modo de Hold, este botón "guarda" en la memoria dealmacenamiento la forma de onda de la pantalla. En modode No-Hold, solamente cambia el estado del botón.

i) Interruptor de single: Este botón mide el cambio en la forma de onda instantánea(interminente).

j) Interruptor de select: Este botón cambia el modo de posición del botón de menú.

k) Interruptor de plot: Este botón proporciona la exhibición de la forma de onda enel trazador X-Y. Al oprimir el botón, éste transmite datos yenciende el LED. Opera sólo en la condición de Hold(enciende el LED Hold).

l) Interruptor de Recall: Se le utiliza para exhibir nuevamente la forma de ondaalmacenada en el TRC. Al oprimir este botón, el LEDenciende. Cuando el LED se apaga después de oprimir elbotón, continuamente se libera este interruptor.

Diversos

34. Interruptor DIP y conector RS-232C

Interruptor DIP: Coloca al Plot o modo de comunicación en el tiempo desalida del trazador o en comunicación con la computadora.


28

Conector RS-232C Conecta el cable RS-232C en el tiempo de salida deltrazador o en comunicación con la computadora.

35. Conector Ext Blanking In:

Se le aplica una señal para la modulación de intensidad delTRC. La brillantez trazada se reduce con una señal positiva yse incrementa con una señal negativa.

36. Terminal de calibración: Proporciona la onda cuadrada (0.5 volts, 1 KHz) paracalibrar la punta de prueba y el amplificador vertical

37. Conector de tierra(GND):

Proporciona un punto de enlace para separar la terminal detierra.

bajo nivel). Ya que es difícil tener el cableacoplado al conector del osciloscopio, serecomienda tener un adaptador tipo BNC.

2. Método de cable coaxialEste método, el más común, se utiliza am-pliamente cuando un conector de salidaes colocado al objeto de medición.

Como la capa de blindaje del cablecoaxial evita el zumbido (HUM) y el ruido,las mediciones que se llevan a cabo sonmás precisas.

Usualmente, los cables coaxiales seadaptan con conectores BNC en cada ex-tremo. Y puesto que para ello existe una granvariedad de tipos -según el uso que se lesvaya a dar-, se recomienda elegir el másadecuado para las necesidades en turno.

Por otra parte, cuando se midan seña-les de alta frecuencia, se debe colocar unacarga cuyo valor de impedancia sea igualal de la señal de la fuente que se está mi-diendo. Los cables coaxiales deben ser

OPERACIONES BASICAS

Conexión para medir señales

Existen tres métodos diferentes para laobservación de señales por medio delosciloscopio:

1. Método de un solo cableAunque este es el más simple, únicamentepuede ser utilizado en caso de que la se-ñal que se pretenda medir sea de un nivelalto o que se trate de un circuito de bajaimpedancia (por ejemplo, un circuito TTL).

Aquí, los alambres de tierra deben serconectados entre la terminal de aterrizajedel osciloscopio y la superficie de aterriza-je de los equipos que son medidos.

Sin embargo, si sucede que el cableproduce un zumbido (HUM) y ruido a cau-sa de carecer de blindaje, frecuentementela medición puede resultar con problemas(sobre todo cuando se miden señales de


29

combinados con la carga, en términos deimpedancia.

3. Método de punta de prueba paraosciloscopio

Para realizar mediciones en los circuitos, lomás recomendable es la punta de prueba.

Las puntas de prueba se pueden dispo-ner en las posiciones de 1 X (conexión di-recta) y 10 X (con atenuación).

Como la señal de entrada se atenúa 1/10 con la impedancia de entrada delosciloscopio, la punta de prueba permiteincrementarla hasta la posición 10 X. Poreso es que la unidad de medición Volt/Divdebe ser multiplicada por diez (10). Ade-más, para evitar zumbido (HUM) y ruido,la punta de prueba del osciloscopio tam-bién utiliza alambres de blindaje.

Cuando se desee realizar una mediciónutilizando el cable coaxial, un aspecto muyimportante a tomar en cuenta es el de quedebe conocerse la impedancia de la fuen-te, la frecuencia implicada más alta, lacapacitancia del cable, etc.

Si se desconoce alguno de estos facto-res, es necesario utilizar la punta de prue-ba en la posición 10 X.

Ajuste básico para la operación inicial

Se recomienda la ejecución del procedi-miento que a continuación se describe,(incisos A a F), antes de realizar cualquiermedición.

A) Ajuste de controles (ver tabla 4).

B) Instalar el cable de alimentación alconector de alimentación (8).

C) Presionar el interruptor de encendido(1). Después de 30 segundos, girar elcontrol de intensidad (3) en el sentidode las manecillas del reloj hasta que apa-rezca el trazo. Ajustar la brillantez, detal manera que sea adecuada para laobservación.

PRECAUCION: El material que utiliza elTRC para la retención de imagen es muyresistente; sin embargo, si se mantienepor mucho tiempo a este dispositivo encondiciones de extrema brillantez pararealizar el trazo, la pantalla puede da-ñarse. Por lo tanto, si se requiere de altabrillantez para una medición, inmedia-tamente después de hacer ésta asegúre-se de bajar el control de intensidad; encada periodo corto que deje de utilizarla pantalla, disminuya su brillantez.

D) Ajustar el control de foco (4), a fin deobtener la definición más nítida posibledel trazo.

E) Asegurarse de alinear el trazo con laslíneas horizontales de la pantalla, me-diante el uso del control de posiciónvertical (17) del CH1. En caso de queno se logre de esta manera el alinea-miento, ajustar con el control de rota-ción (5).

F) Girar el control de posición horizontal(26), con el propósito de alinear el tra-zo con la línea que en la pantalla se en-cuentra más a la izquierda.


30

Tabla 4


A) Ajuste de controles

1. Interruptor de alimentación: Apagado

3. Control de intensidad: Completamente en sentido contrario al giro de lasmanecillas del reloj.

4. Control de foco: Medio rango.

11, 12. Interruptor AC-GND-DC: AC.

13,14. Interruptor Volt/Div: 20 mV.

15,16. Control variable: Completamente en el sentido de las manecillas del reloj(y empujarlo).

17, 18. Control de posición vertical:

A medio rango (y empujarlo).

19. Interruptor modo V: CH1.

22. Time /Div: 0.5 mSeg.

25. Tiempo variable: Completamente en el sentido de las manecillas del reloj(y empujarlo.

26. Posición horizontal: Medio rango.

27. Modo disparo: Auto.

28. Fuente disparo: CH1.

29. Hold Off: Normal (completamente en sentido contrario al giro delas manecillas del reloj).

30. Nivel de disparo: Medio rango.


31

Compensación de la punta de prueba

Como ya se ha mencionado, las puntas deprueba pueden tener un factor de atenua-ción 1 X ó 10 X. Pero, además, están equi-padas con ajustes de compensación de fre-cuencia, ya que este es uno de los erroresmás comunes en que suele incurrirse.

En la figura 3.3 podemos observar laspartes principales de una punta de prueba.

Con la finalidad de asegurar una ópti-ma exactitud en las mediciones, es conve-niente, antes de hacer éstas, verificar lacompensación de la punta de prueba. Parael efecto, apéguese al siguiente procedi-miento:

1. Prefijar los controles del osciloscopio, yobtener la línea de trazo como se des-

cribe en el apartado "ajuste básico parala operación inicial".

2. Conectar las dos puntas de prueba a lasentradas del CH1 y del CH2 (9 y 10,respectivamente).

3. Conectar la punta de prueba a la termi-nal de calibración (36) del osciloscopio.

Figura 3.3

Figura 3.4cFigura 3.4a

Figura 3.4b


32

4. Ajustar el control de nivel de disparo(30), para obtener un trazo estable.

5. Ajustar el control Tiempo/ Div (22), paraobtener aproximadamente 5 ciclos dela señal de onda cuadrada con una am-plitud de 4 ó 5 divisiones.

6. Verificar que la forma de onda cuadra-da no tenga sobre-impulso (overshoot),atenuación o inclinación en las esqui-nas de la onda. De ser necesario, ajus-tar el condensador de compensación(trimmer) de la punta de prueba, en laforma que se indica en la figura 3.4

7. Repetir los seis pasos anteriores, para elCH2. (Vea nuevamente la figura 3.4)

Especificaciones y ajustes

Mediciones en 1 XLa sensitividad del osciloscopio puede serutilizada de esta manera. Sin embargo, sise presenta una capacitancia de entradatan alta como 150 pF, pueden producirseefectos adversos.

Mediciones en 10 XEn este modo, la punta de prueba tienealta resistencia y baja capacitancia. Talcomo ya se señaló, cuando se mide unvoltaje la señal de entrada es atenuada 1/10, según se observa en la figura 3.5. Lue-go entonces, se tiene que "voltaje medido= sensitividad del osciloscopio (Volts/ Div)X amplitud del TRC (Div) X 10.

Punta RectaPara utilizar la punta recta, se quita la pun-ta de gancho (como se muestra en la figu-ra 3.6).

Esta opción es útil para realizar medi-ciones en los puntos de prueba delgadosde los circuitos.

Conexión a tierraLa conexión a tierra deberá ser tan cortacomo sea posible.Figura 3.5

Figura 3.6


33

Después de familiarizarse con los contro-les, indicadores, consideraciones de ope-ración y capacidades del osciloscopio, sepueden realizar las mediciones de acuer-do con los métodos propios de cada usua-rio.

El principal objetivo del presente capí-tulo, es desarrollar una técnica más eficien-te en las mediciones específicas realizadascon este aparato.

Por lo tanto, se han considerado parasu revisión y ejecución algunas de las másimportantes aplicaciones que se le puededar al osciloscopio, conforme a sus funcio-nes anteriormente descritas.

De estas últimas, sin embargo, es con-veniente enfatizar a las dos que se consi-deran las más relevantes: mediciones deamplitud y mediciones de intervalo detiempo.

MEDICIONES DE AMPLITUD

Para llevar a cabo esta función, el oscilos-copio tiene dos formas de medir voltaje:

A) Medición de voltaje pico a pico (p-p)1. Colocar los interruptores del modo ver-

tical del osciloscopio, en la forma quese indica en el apartado "ajuste básicopara la operación inicial".

2. Ajustar el control Tiempo/Div (22), detal manera que la forma de onda tengados o tres ciclos en la pantalla del TRC.

3. Ajustar el control de posición vertical (17ó 18), de tal manera que la forma deonda quede alineada con las líneas ho-rizontales de la pantalla del TRC, comose muestra en la figura 4.1

4. Ajustar el control de posición horizontal(29), de tal manera que la forma de onda

Capítulo 4 METODOS DE

MEDICION


34

quede centrada en la línea vertical dela pantalla del TRC, como se muestraen la figura 4.1

5. Contar el número de divisiones del ex-tremo superior al inferior de la formade onda, y multiplicar el resultado porel valor del control Volts/Div para obte-ner el voltaje pico a pico de dicha se-ñal.Por ejemplo, si el valor del control Volts/Div está colocado en 2 V y la forma deonda es la misma que se muestra en lafig. 4.1, entonces tendremos: 4.0 DivX 2.0 Volts/Div = 8 Volts p-p

6. Si la indicación de la magnificación ver-tical es X 5, dividir el valor medido en-tre 5. Pero si la punta de prueba estáatenuada 10:1, multiplicar el voltaje por10.

7. Cuando se mide una onda seno inferiora 100 Hz o una onda cuadrada inferiora 1 KHz, se deben colocan los interrup-tores CA/CD/Tierra (11 y 12) en CD.

PRECAUCION: Cuando la forma deonda está cargada con un alto voltajede CD, la medición anterior se dificulta.Por lo tanto, la medición se ha de realizarcon los interruptores CA/CD/ Tierra enposición CD.

Si la medición se realiza mediante lafunción de lectura, el cursor deberá colo-carse en la parte superior e inferior de laforma de onda; la diferencia de potencialV será mostrada en la pantalla.

B) Medición de voltaje instantáneo1. Colocar los interruptores del modo ver-

tical del osciloscopio, en la forma quese indica en el apartado "ajuste básicopara la operación inicial".

2. Ajustar el control Tiempo/Div (22 ó 23),de tal manera que aparezca la forma deonda completa; colocar el control Volts/Div para observar de 4 a 6 divisiones,como se muestra en la figura 4.2

3. Colocar el interruptor CA/CD/Tierra (11ó 12) en tierra.

4. Girar el control de posición vertical (19 ó20), y alinear el nivel de tierra con la lí-nea horizontal más baja o más alta de lapantalla, cuando, respectivamente, laseñal sea positiva (+) o sea negativa (-).

NOTA: En tanto que la medición no sehaya completado, los controles de la po-sición vertical NO deben tocarse.

5. Colocar el interruptor CA/CD/Tierra en CD.

Figura 4.1


35

Si la señal es positiva (+), la forma deonda aparece arriba del nivel de refe-rencia de tierra; si es negativa ( - ), laforma de onda aparece abajo de esenivel.

PRECAUCION: Cuando el voltaje DC esrelativamente muy grande comparadocon la forma de onda, la porción de CAdebe medirse por separado. Para ello, elinterruptor CA/CD/Tierra se coloca enposición CA.

6. A fin de que el punto que se desea me-dir quede alineado con la línea centralde la pantalla del TRC, hay que moverel control de posición horizontal (29).Una vez que la línea vertical del centroesté graduada en escalas de 0.2 de divi-sión, la medición se realizará facilmente.Retomemos el ejemplo de la figura 4.2.Si el control Volts/Div estuviese coloca-

do en 0.5 Volts, tendríamos: 5.0 Div X0.5 Volts/Div = 2.5 Volts.

7. Si el control de magnificación X 5 estáactivado, hay que dividir el valor medi-do en el punto anterior. Si se utiliza lapunta de prueba en X 10, el resultadodebe multiplicarse por 10.

8. Luego de colocar al cursor (x) de la fun-ción de lectura en el nivel de tierra, elmismo debe ser posicionado ( ∆ ) en elpunto que de la forma de onda se de-sea medir; el valor del voltaje instantá-neo es mostrado en la pantalla.

MEDICIONES DE INTERVALODE TIEMPO

La segunda medición más importante delosciloscopio de barrido sincronizado, es lamedición del intervalo de tiempo.

Gracias a que las divisiones uniforme-mente marcadas en la pantalla del TRC

Métodos de medición

Figura 4.2


36

están calibradas conforme a las bases detiempo, se puede ejecutar la medición delintervalo de tiempo.

A) Técnica básicaEn este apartado describiremos la técnicapara realizar la medición del intervalo detiempo. Además, si se aplica el siguienteprocedimiento, la medición de las carac-terísticas y variaciones hecha mediante estatécnica será de gran ayuda.

1. Colocar los interruptores en la maneraque se indica en el apartado "ajuste bá-sico para la operación inicial".

2. Ajustar el control de Tiempo/Div (24),de tal manera que la forma de onda apa-rezca en la pantalla del TRC lo más gran-de que sea posible.Girar el control de tiempo variable (27)completamente en el sentido de las ma-necillas del reloj, hasta que inicie el tope.Esto debe hacerse con sumo cuidado,pues de lo contrario el valor de la medi-ción será erróneo.

3. Ajustar los controles de posición verti-cal (19 y 20), de tal manera que la for-ma de onda que se desea medir quedealineada con la línea horizontal del cen-tro de la pantalla.

4. Girar el control de posición horizontal(29), y hacer que el lado izquierdo de laforma de onda corresponda con la lí-nea vertical de la pantalla.

5. Contar el número de divisiones de lapantalla, hasta el punto que se quieramedir. La línea horizontal del centro está

graduada (dividida) en intervalos de 0.2mm.

6. Si el valor obtenido en el paso anteriorse multiplica por el factor que indica elcontrol Tiempo/Div, se obtendrá el tiem-po que se desea medir.Si el control de variable (25) se colocaen el modo de magnificación ( X 10 ), elvalor medido se divide entre 10.

B) Medición del periodo, ancho del pul-so y ciclo de trabajo

Si las mediciones se ejecutan a través de latécnica básica, se puede medir el periodoy el ancho del pulso, así como el ciclo detrabajo, entre otras cuestiones.

Cuando un periodo de pulso completode una señal aparece en la pantalla delTRC, la duración del mismo se puede me-dir.

Por ejemplo, si el control Tiempo/Divestá en la posición de 10 m Seg, el valormedido de un ciclo entre los puntos A y Cde la figura 4.3 (a), será:Periodo de un ciclo =

10 mSeg/Div X 7 Div = 70 mSeg.

El ancho del pulso representa el tiem-po que hay entre el punto A y el B, de lafigura 4.3 (a). Es decir,Ancho del pulso =

10 mSeg/Div X 1.5 Div = 15 mSeg.

Sin embargo, tomando en cuenta queen este ejemplo la medición de 1.5 pordivisión es muy pequeña, el control Tiem-po/Div debe colocarse en 2 mSeg. Por ello


37

MEDICION DE FRECUENCIA

Si se desea obtener una medición exactaen relación a una cierta frecuencia, se debecalcular esta última con un contador de fre-cuencia conectado a la salida del CH1 (20)del panel posterior del osciloscopio, ya quede este modo, además de medirse la fre-cuencia, es posible observar la forma deonda.

No obstante, cuando no se cuenta conun contador de frecuencia, el osciloscopiopuede medir directamente la forma deonda modulada. Esto se debe a que la fre-cuencia está relacionada con el periodo,puesto que: f = 1/T . Una vez que me-diante la medición del intervalo de tiem-po conozcamos el valor de T, en la rela-

Figura 4.3a Figura 4.3b


es que se magnifica la forma de onda, comose muestra en la figura 4.3 (b), y de estamanera la medición es más precisa.

Cuando se conoce el periodo y anchodel pulso, el ciclo de trabajo se puede cal-cular de la siguiente forma:

Del ejemplo, tenemos:


38

ción anterior podemos introducirlo. Deesta manera, tenemos que para:T(segundos)Seg

f (Hertz) Hz.T(milisegundos)mSeg

f(Kilohertz) KHz.T(microsegundos) µSeg

f (Megahertz) MHz.

La exactitud de la frecuencia está de-terminada por una calibración precisa dela base de tiempo y una medición meticu-losa del periodo.

MEDICION DEL TIEMPO DEELEVACION

El "tiempo de elevación" es el tiempo re-querido para que el borde de subida deun pulso se eleve del 10% al 90% de laamplitud total de este último. Por el con-trario, "el tiempo de bajada" es el tiempoque requiere un pulso para caer del 90%al 10% de su amplitud total.

El tiempo de elevación y el tiempo debajada, a los que también se les llama"tiempo de transición", son medidos de lamisma manera. Para ello se procede comoexplicaremos a continuación:

1. Aplicar el pulso que se desea medir alconector del CH1 (9) y colocar el inte-rruptor CA/CD/TIERRA (11) en CA.

2. Ajustar el control de Tiempo/Div (24)para mostrar 2 ciclos del pulso, y asegu-rarse de que el control variable (25) estégirado completamente en el sentido de

las manecillas del reloj y que además seencuentre oprimido.

3. Centrar el pulso verticalmente, median-te un ajuste de la posición vertical (17)del CH1.

4. Ajustar el control Volts/Div (13), de talmanera que la parte superior del pulsose acerque al 100% de la línea superiorde la pantalla y que la parte inferior delmismo se acerque al 0% de la linea in-ferior de ella.Si no se logra dicha correspondencia,habrá que girar el control de variable(15) en sentido contrario a las maneci-llas del reloj; así se ajustará el pulso exac-tamente a los límites de la pantalla,como se muestra en la figura 4.4a.

5. Ajustar el control de posición horizontal(26), y hacer que el borde de elevacióndescanse en la línea vertical del centrode la pantalla.

6. Si el tiempo de elevación es largo com-parado con el periodo, no se requierela magnificación. Pero si el tiempo deelevación es corto, casi como la líneavertical de la pantalla, el ajuste se reali-za de la manera que se ha indicado enlos cinco pasos anteriores; luego se jalael control de variable (25) en la posi-ción de X 10 Mag, tal como se muestraen la figura 4.4b.

7. Contar el número de divisiones horizon-tales entre los puntos del 10% al 90%.

8. Dicho número de divisiones se multipli-ca por el valor del control Tiempo/Div,a fin de obtener la medición del tiempode elevación.


39

Si por ejemplo se ha seleccionado elmodo de X 10 Mag, y además el con-trol Tiempo/Div está en 0.2µ Seg y lamedición se efectúa como en la figura4.5, el tiempo de elevación será:

200 nSeg/Div ÷ 10x1.12 DIV = 22.4 nSeg

9. Para realizar la medición del tiempo debajada, simplemente se hace coincidirel punto del 10% con la línea verticaldel centro de la pantalla; luego, se si-gue el procedimiento señalado en lospasos 7 y 8.

MEDICION DE DIFERENCIA DETIEMPO ENTRE DOS SEÑALES

Aprovechando que el osciloscopio tienecapacidad para dos canales, es posible rea-lizar esta medición. Veamos el procedi-miento:1. Las señales que se desea medir, se apli-

can a los conectores del CH1 (9) y delCH2 (10), respectivamente.

2. Puesto que el osciloscopio utiliza un dis-paro fijo en el CH1 o en el CH2, es po-sible medir con exactitud su diferenciade tiempo. Para el efecto, con el inte-

Figura 4.4b

Figura 4.5


Figura 4.4a


40

rruptor del modo vertical (19) se selec-ciona la posición de Dual.

3. Se ajustan apropiadamente los contro-les de posición vertical (17 y 18) y po-sición horizontal (26), como se muestraen la fig. 4.6.

4. Se acciona el interruptor de la fuentede disparo (28), para elegir el CH1; en-tonces el tiempo de retraso del CH2 esmedido, tomando como referencia laseñal del CH1. Cuando este tiempo dediferencia es muy corto, se utiliza la fun-ción del variable (25) en la posición deX 10 Mag.

5. De acuerdo con la figura 4.6, el controlTiempo/Div se encuentra en 2µ Seg. Porlo tanto, tenemos que:Diferencia de tiempo =

=2µ Seg/Div X 2.2 Div = 4.4µ Seg.

MEDICION DE DIFERENCIA DE FASEENTRE DOS SEÑALES

La diferencia de fase entre dos señalespuede ser medida utilizando el método detrazo doble, o bien, el método esquemáti-co de Lissajous en el modo X-Y delosciloscopio.

A) Método de trazo doble

Este método trabaja con cualquier tipo deformas de onda, aun y cuando sean dife-rentes entre sí o a pesar de que la diferen-cia de fase entre ellas sea muy grande. Vea-mos el procedimiento:

1. Las señales que se desea medir, se apli-can a los conectores del CH1 (9) y delCH2 (10), respectivamente.

NOTA: Cuando la frecuencia es muy alta,se debe utilizar el mismo tipo de puntasde prueba o cables cuya longitud seaigual, con el propósito de reducir el errorde medición.

2. Se coloca el interruptor de la fuente dedisparo (28) en el CH1, para estabilizarla forma de onda. Como se muestra enla figura 4.7, con los controles de posi-ción vertical (17 y 18) se ajustan las se-ñales en el centro de la pantalla, de talmanera que la forma de onda ocupe 4divisiones.

3. Se ajusta el control de nivel de disparo(30), y se verifica que el punto de iniciode la forma de onda corresponda exac-tamente con el punto de inicio de la lí-nea horizontal de la pantalla.

Figura 4.6


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4. Se ajustan apropiadamente el controlTiempo/Div (22), el control de variable(25) y el control de posición horizontal(26), de tal manera que 1 ciclo de laforma de onda cubra 8 divisiones. Porlo tanto, tenemos que:1 división = 45° y 1 subdivisión = 9°

5. La distancia horizontal entre los puntosde inicio en el eje horizontal de las dosformas de onda, es la Diferencia de Fase.De ahí que en este ejemplo tengamosque:

Distancia Horizontal = 0.7 divisionesDiferencia de fase = 45°/Div X 0.7 Div =

= 31.5°

6. Si la diferencia de fase es más pequeña,la medición puede hacerse mediante elmodo de X 10 Mag del control variable(25). En este caso, sería:

1 división = 4.5 ° 1 subdivisión = 0.9 °

B) Método esquemático de Lissajous.Modo X-Y

La diferencia de fase entre dos señales quetienen la misma frecuencia puede ser me-dida utilizando el modo X-Y, para obtenerun patrón o esquema de Lissajous. Estemétodo sólo puede utilizarse cuando laforma de onda es sinusoidal.

Las mediciones pueden hacerse a fre-cuencias aun superiores a 500KHz, depen-diendo del ancho de banda del amplifica-dor. No obstante, para obtener la máximaexactitud, es preferible que la medición dela diferencia de fase se haga en frecuen-cias inferiores a 20 KHz.

Veamos el procedimiento a seguir eneste método de medición:

1. Girar el control de Tiempo/Div com-pletamente en el sentido de las mane-cillas del reloj, hasta la posición X-Y.

PRECAUCION: Puesto que en estemodo el trazo en la pantalla del TRC esmuy brillante y puede entonces dañar alfósforo de este último, debe reducirseadecuadamente la intensidad del mismo.

2. Aplicar una señal al conector CH1 X In(9) y otra al conector CH2 Y In (10).

3. Con el control de posición vertical CH2(18), centrar la forma la onda. Ajustar elcontrol Volts/Div del CH2 (14) junto conel control Variable (16), de tal maneraque la forma de onda cubra 6 divisio-nes.


Figura 4.7


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4. Ajustar el control Volts/Div del CH1 (13)y el variable (15), para que, como en elcaso anterior, la forma de onda cubra 6divisiones.

5. Ajustar el control de posición horizon-tal (26), a fin de centrar exactamente laforma de onda. Esto se muestra en lafigura 4.8.

6. Contar el número de divisiones indica-das por la forma onda a lo largo de lalínea vertical del centro de la pantalla,tanto para A como para B.

7. Por lo tanto, la diferencia de fase se va adefinir como:

Diferencia de fase (ángulo Ø ) = Arc Seno

Al tomar de la figura 4.8 los valores paraA y B, tendríamos:

Diferencia de fase (ángulo Ø) = Arc Seno

= Arc Seno 0.333

= 19.5°

NOTA: La conversión del ángulo senose obtiene de acuerdo con la tabla de lafunción trigonométrica.

Este método puede ser aplicado a án-gulos mayores y menores de 90º, de talmanera que -como se muestra en la fi-gura 4.9- su valor se determine toman-do como referencia varios ángulos defase.

OPERACION DE LA BASE DE TIEMPORETARDADA (DELAY TIME)

En vista de que la función de magnificaciónX 10 Mag está limitada a 10 veces, enmuchos casos no es posible aplicarla. Estose debe a que existen señales o pulsos paracuya observación no es suficiente dichamagnificación.

Por lo tanto, la función del tiempo deretardo (Delay Time), la cual consiste enatrasar el momento en que se genera la se-ñal de disparo, constituye una ventaja muyimportante para el trabajo desarrollado porel usuario, ya que resulta bastante útil paraefectuar mediciones precisas de señales com-plejas e incluso alguna porción de éstas.

A

B

Figura 4.8

2

6

Figura 4.9


43

Cabe mencionar, sin embargo, que notodos los osciloscopios cuentan con ella.

A continuación se explica el procesopara utilizar tan valiosa función:

A) Barrido retardado básico1. Colocar el instrumento en el modo ver-

tical deseado.2. Asegurarse de que el botón B TRIG’D

esté desactivado.3. Oprimir el botón A Int de la exhibición

horizontal (21). Al hacer esto, se inten-sificará la brillantez de una sección deltrazo.

NOTA: Si hay una diferencia grande en-tre la posición de los controles de Tiem-po/Div A y B, la sección cuya brillantezha aumentado será muy pequeña.

4. Girar el control Tiempo/Div B (23), has-ta que la sección que ha incrementadosu brillantez abarque con su anchura -mayor, por supuesto, a la del resto deltrazo- a toda la parte que de este últi-mo se desea magnificar. Esto se mues-tra en la figura 4.10 (b).

5. Girar el control de Posición del Tiempode Retardo (24), con el propósito de co-locar la intensificación de brillantez en laparte que del trazo se desea magnificar.

6. Oprimir el botón B de la exhibición ho-rizontal (21). Al hacer esto, la parte quedel trazo aumentó en brillantez apare-cerá desplegada abarcando toda la pan-

talla del TRC. Como se aprecia en la fi-gura 4.10 (c), el trazo que ahora se mues-tra es barrido por la base de tiempo B.

7. Si es necesario, ampliar la forma deonda. Para ello se debe activar la fun-ción X 10 Mag, lo cual es posible al jalarel control de variable (25).

B) Disparo del barrido BEn el barrido retardado básico el eje detiempo B no es disparado por ninguna se-ñal, sino que empieza cuando el nivel delbarrido principal A es ajustado por el Con-trol de Posición del Tiempo de Retardo(24).

El problema de la condición arriba des-crita, es que el eje de tiempo principal apa-rece con fluctuaciones y que éstas afectanal barrido B. Para prevenir esto, el barridoB puede ser disparado por su propia señalo por una señal de disparo de tiempo rela-tivo; por lo tanto, el control de posición yamencionado determina el tiempo mínimode retardo entre los barridos A y B.

Para disparar el barrido B, se procedede la siguiente forma:1. Se ajusta el osciloscopio para el barrido

retardado básico, en la forma que ante-riormente se ha especificado.

2. Se oprime el botón B TRIG´D (21) y sies necesario, se ajusta el Control de Ni-vel de Disparo (30). Luego de esto, eleje de tiempo B será disparado en lamisma señal de disparo que la base detiempo de A.



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Figura 4.10


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Capítulo 5 PRECAUCIONES EN

LA OPERACIÓN

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Antes de empezar a operar el osciloscopio,y con el propósito de prevenir daños en él,es conveniente tener siempre en cuenta lassiguientes medidas de seguridad:

1. Selección de la línea de alimentaciónEste aparato debe operarse con la alimen-tación del voltaje de línea adecuado, deacuerdo con las especifícaciones de la fuen-te. Es decir, lo que hay que hacer es:

- Seleccionar el rango de voltaje y fusible,conforme a la especificación del apara-to.

- Asegurarse de que el mismo esté desco-nectado de la fuente de alimentación.

- Deslizar la marca de flecha a la posicióndeseada, y conectar el aparato.

2. Campos magnéticos fuertesLa operación del osciloscopio en camposmagnéticos fuertes, puede ocasionar quela forma de onda se module y que el trazose incline.

Por ejemplo, nunca se debe utilizar elaparato cerca de motores de alta potencia.

3. Tubo de Rayos Catódicos (TRC)Cuando la intensidad es incrementada yaparece continuamente un punto o unalínea en la pantalla del TRC, puedenocasionarse quemaduras en el fósforo deésta.

Por eso se sugiere mantener la intensi-dad del haz en un nivel apropiado, cuan-do se observen las formas de onda; duran-te los momentos que no se utilice el apa-rato, el nivel de intensidad debe bajarse yel trazo debe ser desenfocado.


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4. Alta temperatura y humedadEvitar la operación del osciloscopio en lu-gares extremadamente calientes o fríos. Serecomienda utilizar el aparato en sitioscuyo rango de temperatura sea de entre 0°y + 40° C y cuyo rango de humedad seade entre 45% y 85%, ya que su operaciónen extremas condiciones ambientalespuede reducir su tiempo de servicio.

5. Conexión a equipos sintransformador

En algunos equipos sin transformador, elprimario de la línea de alimentación esconectado al chasis.

Por lo que, cuando se conecta el oscilos-copio a este tipo de equipos, debe tenersecuidado para prevenir choques eléctricos.Esto se torna especialmente crítico al me-dirse circuitos CMOS, puesto que el aterri-zaje puede ser muy peligroso y ocasionarserios daños al aparato; se recomiendaentonces insertar un transformador 1:1 enla línea de alimentación, tal como semuestra en la figura 5.1

6. Conexión a tierraTomado en cuenta que el osciloscopio tie-ne la tierra conectada al chasis, el cable dealimentación es de tres alambres.

Figura 5.1


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