xyz de osciloscopios

8/8/2019 XYZ de osciloscopios

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El XYZ de los osciloscopios

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Relacin de contenidoIntroduccin ..................................................................3

Integridad de la seal

La importancia de la integridad de la seal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Por qu es un problema la integridad de la seal? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Orgenes analgicos de las seales digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

El osciloscopio

Comprensin de las formas de onda y de las medidas de forma de onda . . . . . . .6

Tipos de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Ondas sinusoidales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Ondas cuadradas y rectangulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Ondas en diente de sierra y triangulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Ondas en escaln y pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Seales peridicas y no peridicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Seales sncronas y asncronas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Ondas complejas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Medidas de formas de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Frecuencia y perodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Amplitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

Medidas de formas de onda con osciloscopios digitales . . . . . . . . . . . . . . . .10

Tipos de osciloscopios

Osciloscopios analgicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Osciloscopios digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

Osciloscopios de memoria digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Osciloscopios de fsforo digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Osciloscopios de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Sistemas y controles de un osciloscopio

Sistema y controles verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Posicin y voltios por divisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Acoplamiento de la entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Lmite de ancho de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Modos de presentacin alternado y troceado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

Sistema y controles horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Controles de adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Modos de adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Inicio y parada del sistema de adquisicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Controles de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Mtodos de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Muestreo en tiempo real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

Muestreo en tiempo real con interpolacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Muestreo en tiempo equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Muestreo en tiempo equivalente aleatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Muestreo en tiempo equivalente secuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Posicin y segundos por divisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Selecciones de la base de tiempos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Modo XY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Eje Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Modo XYZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Sistema de disparo y controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Posicin del disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

Nivel y pendiente de disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Fuentes de disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Modos de disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Acoplamiento del disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Retencin del disparo ("holdoff") . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

Sistema de presentacin y controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

Otros controles del osciloscopio

Operaciones matemticas y medidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

El XYZ de los osciloscopiosConceptos bsicos


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El sistema completo de medidaSondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

Sondas pasivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

Sondas activas y diferenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

Accesorios de las sondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Trminos y consideraciones acerca de las prestaciones

Ancho de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

Tiempo de subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Velocidad de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Velocidad de captura de formas de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

Longitud de registro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

Capacidades del disparo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Bits efectivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Respuesta en frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Sensibilidad vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Velocidad de barrido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Precisin de la ganancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Precisin horizontal (base de tiempos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Resolucin vertical (convertidor analgico/digital) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Conectividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

Capacidad de expansin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

Facilidad de utilizacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Sondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Operacin del osciloscopio

Configuracin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

Conexin a tierra del osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

Conctese a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

Configuracin de los controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

Utilizacin de las sondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

Conexin de la pinza de toma de tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

Compensacin de la sonda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

Tcnicas de medida con osciloscopiosMedidas de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

Medidas de tiempo y frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

Medidas de ancho de pulsos y tiempos de subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

Medidas de desplazamiento de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

Otras tcnicas de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

Ejercicios escritos

Parte I

Ejercicio de vocabulario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Ejercicio de aplicacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

Parte II

Ejercicio de vocabulario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

Ejercicio de aplicacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

Clave de respuestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56



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IntroduccinLa naturaleza se "mueve" en forma de ondas sinusoidales, ya sean lasolas del ocano, un terremoto, un estampido snico, una explosin, elsonido a travs del aire, o la frecuencia natural de un cuerpo enmovimiento. La energa, las partculas vibratorias y otras fuerzas invisibles,impregnan nuestro universo fsico. Incluso la luz en parte partcula y enparte onda tiene una frecuencia fundamental que se puede observarcomo un color determinado.

Los sensores pueden convertir a estas fuerzas en seales elctricas quese pueden observar y estudiar mediante un osciloscopio. Los osciloscopiospermiten a los cientficos, ingenieros, tcnicos, educadores, y dems pro-fesionales, "ver" eventos que cambian con el tiempo.

Los osciloscopios son herramientas indispensables para cualquiera quetrabaje en diseo, fabricacin o reparacin de equipos electrnicos. En eltrepidante mundo actual, los ingenieros necesitan las mejores herramien-tas disponibles para resolver sus problemas de medida con rapidez y pre-cisin. Actuando como los ojos del ingeniero, los osciloscopios son la clavepara satisfacer las exigentes demandas de medida actuales.

La utilidad de un osciloscopio no est limitada al mundo de la electrnica.Con eltransductor adecuado, un osciloscopio puede medir todo tipo defenmenos. Un transductor es un dispositivo que genera una seal elctri-

ca en respuesta a un estmulo fsico, tal como un sonido, una fatigamecnica, la presin, la luz, o el calor. Un micrfono es un transductor queconvierte un sonido en una seal elctrica. La Figura 1 muestra un ejem-plo de datos cientficos que pueden ser recogidos por un osciloscopio.

Los osciloscopios son utilizados por todo el mundo, desde fsicos a tcni-cos de reparacin de televisores. Un ingeniero de automocin utiliza unosciloscopio para medir las vibraciones del motor. Un investigador mdicoutiliza un osciloscopio para medir las ondas cerebrales. Las posibilidadesno tienen lmites.

Los conceptos presentados en este manual le proporcionarn un buenpunto de partida para la comprensin de los conceptos bsicos y deoperacin de un osciloscopio.

El glosario al final de este manual incorpora definiciones de ciertos trmi-nos tcnicos. El vocabulario y los ejercicios escritos con mltiplesrespuestas sobre la teora y controles del osciloscopio, hacen de estemanual una til ayuda en el aula. No son necesarios conocimientosmatemticos ni electrnicos.

Despus de leer este manual, usted podr:

Describir cmo funciona un osciloscopio

Describir las diferencias entre los osciloscopios analgicos, de memoria digitafsforo digital, y de muestreo

Describir los tipos de formas de ondas elctricas

Entender los controles bsicos de un osciloscopio

Efectuar medidas simples

El manual suministrado con su osciloscopio le proporcionar informacims especfica acerca de cmo utilizar el osciloscopio en su trabajo.Algunos fabricantes de osciloscopios proporcionan tambin una gran catidad de notas de aplicacin, que le ayudarn a optimizar el osciloscopiopara sus aplicaciones especficas de medida.

Si necesitase asistencia adicional, o si tuviese algn comentario o preguta acerca del material en este manual, simplemente contacte con su re-presentante de Tektronix, o visitewww.tektronix.com .


Figura 1. Un ejemplo de datos cientficos recogidos por un osciloscopio.


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Integridad de la seal

La importancia de la integridad de la seal

La clave para un buen sistema de osciloscopio es la habilidad del mismopara reconstruir con precisin una forma de onda. Es lo que se denominaintegridad de la seal. Un osciloscopio es anlogo a una cmara que cap-tura imgenes de una seal que podemos luego observar e interpretar.Hay dos temas claves en el fundamento de la integridad de la seal.

Cuando se toma una fotografa, es sta una imagen precisa de lo que ocurri enese momento?

La imagen est clara o borrosa?

Cuntas imgenes precisas como sa se pueden tomar por segundo?

En conjunto, los diferentes sistemas y el nivel de prestaciones de unosciloscopio contribuyen a su habilidad para representar una seal con lascaractersticas de integridad ms elevadas posibles. Las sondas tambinafectan a la integridad de la seal de un sistema de medida.

La integridad de la seal influye en muchas disciplinas de diseo elec-trnico. Pero hasta hace unos pocos aos, no representaba un mayorproblema para los diseadores digitales. stos podan confiar en sus di-seos lgicos para que actuasen como los circuitos Booleanos que eran.Las seales imprecisas y ruidosas eran algo que suceda en los diseosde alta velocidad algo de lo que se tenan que preocupar los ingenierosde RF. Los sistemas digitales cambiaban lentamente y las seales se esta-bilizaban de una forma predecible.

Desde entonces, la velocidad de reloj de los procesadores se ha multipli-cado por varios rdenes de magnitud. Las aplicaciones informticas, talescomo grficos en 3D, vdeo y servidores de E/S, requieren un gran anchode banda. Una gran parte de los equipos de telecomunicaciones actualesestn basados en tcnicas digitales y, de forma similar, requieren masivosanchos de banda. Lo mismo sucede con la TV digital de alta definicin.Las actuales generaciones de dispositivos microprocesadores manejan

datos a velocidades de 2, 3 e incluso 5 GS/s (gigamuestras por segundo),mientras que algunos dispositivos de memoria utilizan relojes de 400 MHz,as como seales de datos con 200 ps de tiempo de subida.

Los aumentos de velocidad han influido de forma importante en los dis-positivos CI ms comunes como los utilizados en automviles, VCR y con-troladores de maquinaria, por citar solamente algunas aplicaciones. Unprocesador que funciona a una velocidad de reloj de 20 MHz puede muybien implicar seales con tiempos de subida similares a los de un proce-sador de 800 MHz. Los diseadores han cruzado un umbral de presta-ciones que significa, en efecto, que casi cualquier diseo es un diseo dealta velocidad.

Sin algunas medidas de precaucin, pueden ir surgiendo problemas dealta velocidad en los diseos digitales que, por lo dems, se consideranconvencionales. Si un circuito est teniendo fallos intermitentes, o siaparecen errores en condiciones de voltaje y temperatura extremos, esposible que existan problemas de integridad de la seal ocultos. Estosproblemas pueden afectar a la fecha de aparicin de un producto en elmercado, a su fiabilidad, a su conformidad EMI, etc.

Por qu es un problema la integridad de laseal?

Echemos un vistazo a algunas de las causas especficas de la degradacide la seal en los diseos digitales actuales. Por qu en la actualidad seestn produciendo estos problemas mucho ms que en aos anteriores?

La respuesta es la velocidad. Antiguamente, mantener una integridadaceptable de la seal digital significaba prestar atencin a detalles comodistribucin del reloj, diseo de la ruta de la seal, mrgenes de ruido,efectos de carga, efectos de lnea de transmisin, terminacin del bus,desacoplamiento y distribucin de la potencia. Todas estas reglas sontodava aplicables, pero...

Los tiempos de ciclo de bus son hasta miles de veces ms rpidos de loque eran hace 20 aos! Las transacciones que antes tardaban microse-gundos, se miden ahora en nanosegundos. Para lograr esta mejora, las

velocidades de flanco tambin se han acelerado: son hasta 100 veces mrpidas que las de hace dos dcadas.

Todo esto est muy bien; sin embargo, ciertas realidades fsicas han impdido que la tecnologa de tarjetas de circuito siguiese una evolucin simlar. El tiempo de propagacin de los buses que interconectan los chips hpermanecido casi inalterado durante dcadas. Los tamaos se han reducdo, ciertamente, pero existe todava la necesidad de desarrollar tarjetas dcircuito ms adecuadas a los actuales dispositivos de CI, conectores, componentes pasivos y, por supuesto, el trazado de los buses en s mismo.Las actuales tarjetas de circuito suman distancia, y la distancia significatiempo el enemigo de la velocidad.

Es importante recordar que la velocidad de flanco tiempo de subidade una seal digital puede transportar componentes de frecuencia muchoms elevadas que lo que su velocidad de repeticin pudiera implicar. Poesta razn, algunos diseadores buscan deliberadamente dispositivos deCI con tiempos de subida relativamente "lentos".

Los modelos de circuito de parmetros concentrados han sido desdesiempre la base de la mayora de los clculos utilizados para predecir elcomportamiento de una seal en un circuito. Pero cuando las velocidadede flanco son de cuatro a seis veces ms rpidas que el retardo de la rutade la seal, el modelo simple de parmetros concentrados ya no es

aplicable.



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Las pistas de la tarjeta de circuito de slo 15 cm de largo se conviertenen lneas de transmisin cuando se incluyen seales que muestran tiem-pos de transicin de flanco inferiores a cuatro o seis nanosegundos, sinimportar la velocidad del ciclo. En efecto, se crean nuevas rutas de laseal. Estas conexiones intangibles no estn en los diagramas del circuito,pero sin embargo proporcionan los medios para que las seales se in-fluencien entre s de forma impredecible.

Al mismo tiempo, las rutas proyectadas para la seal no trabajan en laforma anticipada. Los planos de tierra y los planos de alimentacin, comolas pistas de la seal descritas anteriormente, se vuelven inductivas yactan como lneas de transmisin. El desacoplo de la fuente de ali-

mentacin resulta as mucho menos eficaz. Las interferencias EMI aumen-tan conforme las velocidades de flanco ms rpidas producen longitudesde onda ms cortas respecto a la longitud del bus. La diafona aumenta.

Adicionalmente, estas rpidas velocidades de flanco requieren, por lo ge-neral, corrientes elevadas para producirlas. Las corrientes elevadas tien-den a causar rebotes de tierra, especialmente en buses anchos en los quemuchas seales cambian a la vez. Adems, estas corrientes ms elevadasaumentan la cantidad de energa magntica radiada y, con ello, ladiafona.

Orgenes analgicos de las seales digitales

Qu tienen en comn todas estas caractersticas? Son fenmenosanalgicos clsicos. Para solucionar los problemas de integridad de laseal, los diseadores digitales necesitan ingresar al dominio del tiempo. Ypara dar ese paso, necesitan herramientas que les puedan mostrar cmointeractan las seales analgicas y digitales.

A menudo, los errores digitales tienen sus races en problemas de integri-dad de la seal analgica. Para localizar la causa del fallo digital, con fre-cuencia es necesario recurrir a un osciloscopio que pueda mostrar detallesde la forma de onda, sus flancos y ruido, detectar y mostrar transitorios, yayudar a medir de forma precisa relaciones temporales tales como lostiempos de establecimiento y retencin.

La comprensin de cada uno de los sistemas de su osciloscopio y cmoaplicarlos, contribuir a una utilizacin eficiente del osciloscopio paraabordar sus problemas especficos de medida.

El osciloscopio

Qu es unosciloscopio y cmo funciona? Esta seccin responde a estaspreguntas fundamentales.

Bsicamente, el osciloscopio es un dispositivo de presentacin de grfi-cas, es decir, traza una grfica de una seal elctrica. En la mayora de laplicaciones, esta grfica muestra cmo cambia una seal con el tiempo

el eje vertical (Y) representa elvoltaje, y el eje horizontal (X) representa eltiempo. Laintensidad o brillo de la pantalla se denomina, a veces, eje Z.(Ver Figura 2).

Este sencillo grfico le puede decir muchas cosas acerca de una seal,tales como:

Los valores de tiempo y voltaje de una seal

La frecuencia de una seal oscilante

Las "partes mviles" de un circuito representadas por una seal

La frecuencia con la que est ocurriendo una porcin particular de la seal conrelacin a otras porciones

Si el mal funcionamiento de un componente est distorsionando la seal o noQu parte de una seal es corriente continua (CC) y qu parte corrientealterna (CA)

Qu parte de una seal es ruido, y si el ruido cambia en el tiempo


Figura 2. Componentes X, Y y Z de una presentacin de forma de onda.


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Comprensin de las formas de onda y de las medidas de forma de onda

El trmino genrico para un patrn que se repite a lo largo del tiempo esonda ; ondas de sonido, ondas cerebrales, ondas del ocano, y ondas devoltaje, son todos patrones repetitivos. Un osciloscopio mide ondas devoltaje. Unciclo de una onda es la porcin de esta onda que se repite.Unaforma de onda es una representacin grfica de la onda. Una formade onda de voltaje muestra el tiempo en el eje horizontal y el voltaje en eleje vertical.

Los contornos de una forma de onda revelan mucho acerca de una sealCada vez que se ve un cambio en la parte superior de una forma de ondase sabe que el voltaje ha cambiado. Cada vez que hay una lnea horizonplana, se sabe que no ha habido ningn cambio durante ese tiempo. Laslneas rectas y diagonales indican un cambio lineal subida o bajada devoltaje a una velocidad estable. Los ngulos agudos en una forma de onindican un cambio repentino. La Figura 3 muestra formas de onda habi-tuales, y la Figura 4 muestra fuentes de formas de onda habituales.


Figura 3. Formas comunes de ondas.

Figura 4. Fuentes de formas de onda habituales.


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Tipos de ondas

La mayora de las ondas se pueden clasificar en:

Ondas sinusoidales

Ondas cuadradas y rectangulares

Ondas de diente de sierra y triangularesOndas en escaln y pulsos

Seales peridicas y no peridicas

Seales sncronas y asncronas

Ondas complejas

Ondas sinusoidales

La forma de onda sinusoidal es la forma de onda fundamental por variasrazones. Tiene propiedades matemticas armnicas; es la misma formasinusoidal que tal vez haya estudiado en la clase de trigonometra. Elvoltaje en el enchufe de la pared vara como una onda sinusoidal. Lasseales de test producidas por el circuito oscilador de un generador deseal son frecuentemente ondas sinusoidales. La mayora de las fuentesde alimentacin de CA producen ondas sinusoidales. ( CA significa corri-ente alterna, aunque el voltaje tambin es alternado.CCsignifica corrientecontinua, que significa corriente y voltaje estables, como los generadospor una batera).

Laonda sinusoidal amortiguada es un caso especial que se puede veren un circuito que oscila, pero que disminuye con el tiempo. La Figura 5muestra ejemplos de ondas sinusoidales y sinusoidales amortiguadas.

Ondas cuadradas y rectangulares

Laonda cuadrada es otra forma de onda habitual. Bsicamente, una

onda cuadrada es un voltaje que aumenta y disminuye (o que sube y baja intervalos regulares. Es una onda estndar para verificar amplificadorelos buenos amplificadores aumentan la amplitud de una onda cuadradacon una mnima distorsin. La circuitera de televisin, radio y ordenadoutiliza a menudo ondas cuadradas como seales de reloj.

Laonda rectangular es como la onda cuadrada, excepto que los interva-los entre tiempos de subida y bajada no son de la misma longitud. Esto particularmente importante cuando se analiza circuitera digital. La Figu6 muestra ejemplos de ondas cuadradas y rectangulares.

Ondas en diente de sierra y triangulares

Lasondas en diente de sierra y triangulares resultan de circuitos di-seados para controlar los voltajes linealmente, tales como el barrido hozontal de un osciloscopio analgico, o la exploracin de la trama de untelevisor. Las transiciones entre niveles de voltaje de estas ondas cambiaa una velocidad constante. Estas transiciones se llaman rampas. La Figu7 muestra ejemplos de ondas en diente de sierra y triangulares.


Figura 7. Ondas en diente de sierra y triangulares.Figura 5. Ondas sinusoidales y sinusoidales amortiguadas.

Figura 6. Ondas cuadradas y rectangulares.


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Ondas en escaln y pulsos

Seales tales como losescalones y pulsos que ocurren ocasionalmente,

o de forma no peridica, se denominan deocurrencia nica , o sealestransitorias . Un escaln indica un cambio repentino en el voltaje, similaral cambio de voltaje que se vera si se encendiese un interruptor. Un pulsoindica un cambio repentino en el voltaje, similar al cambio de voltaje quese vera si se encendiese y apagase un interruptor. Un pulso podra repre-sentar un bit de informacin viajando a travs de un circuito de ordenador,o podra ser unespurio , o defecto, en un circuito. Un conjunto de pulsosque viajan juntos forma untren de pulsos . Los componentes digitales enun ordenador se comunican entre s por medio de pulsos. Los pulsos sontambin comunes en equipos de rayos X y comunicaciones. La figura 8muestra ejemplos de ondas en escaln, de pulsos, y de un tren de pulsos.

Seales peridicas y no peridicas

Las seales repetitivas se conocen como sealesperidicas , mientrasque las seales que cambian constantemente se denominan sealesnoperidicas . Una imagen fija es similar a una seal peridica, mientras queuna imagen en movimiento se puede equiparar a una seal no peridica.

Seales sncronas y asncronas

Cuando existe una relacin de tiempo entre dos seales, se dice que

dichas seales sonsncronas . Las seales de reloj, de datos y de direc-ciones dentro de un ordenador son ejemplos de seales sncronas.

Asncrono es un trmino utilizado para describir aquellas seales entrelas cuales no existe una relacin de tiempo. Dado que no existe corre-lacin de tiempo entre el acto de pulsar una tecla en el teclado de unordenador y el reloj que est dentro de este ordenador, estos dos sucesosse consideran asncronos.

Ondas complejas

Algunas formas de onda combinan caractersticas sinusoidales, cuadradade escaln, y pulsos, para producir aspectos de onda que desafan a

muchos osciloscopios. La informacin de la seal puede estar imbricadaen forma de amplitud, fase, y/o variaciones de frecuencia. Por ejemplo,aunque la seal de la Figura 9 es una seal ordinaria de vdeo compuestest compuesta por muchos ciclos de formas de onda de frecuencia mselevada, imbricados en unaenvoltura de baja frecuencia. En este ejem-plo, generalmente lo ms importante es entender los niveles relativos y relaciones de tiempo de los escalones. Para visualizar esta seal, se necesita un osciloscopio que capture la envoltura de baja frecuencia y la mecle con las ondas de ms alta frecuencia, en un modo de gradacin deintensidad que permita ver su combinacin general como una imagen qupueda ser interpretada visualmente. Los osciloscopios analgicos y los d

fsforo digital son los ms adecuados para visualizar ondas complejastales como las seales de vdeo, ilustradas en la Figura 9. Sus pantallasproporcionan la informacin necesaria de frecuencia de ocurrencia, o degradacin de intensidad, que resulta esencial para comprender lo que laforma de onda est realmente haciendo.


Figura 9. Una seal de vdeo compuesto NTSC es un ejemplo de onda compleja.

Figura 8. Ondas en escaln, pulsos y tren de pulsos.


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Medidas de formas de onda

Se utilizan muchos trminos para describir los tipos de medidas que sepueden realizar con un osciloscopio. Esta seccin describe algunas de lasmedidas y trminos ms comunes.

Frecuencia y perodo

Si una seal se repite, tiene unafrecuencia . Esta frecuencia se mide en

ciclos (Hz, de Hertzios), y equivale al nmero de veces que la seal serepite en un segundo, lo que se conoce como ciclos por segundo. Unaseal repetitiva tambin tiene unperodo, que es la cantidad de tiempoque tarda la seal en completar un ciclo. El perodo y la frecuencia sonrecprocos el uno con el otro, por lo que 1/perodo es igual a la frecuencia,y 1/frecuencia es igual al perodo. Por ejemplo, la onda sinusoidal de laFigura 10 tiene una frecuencia de 3 Hz y un perodo de 1/3 de segundo.

Voltaje

Elvoltaje es el cambio de potencial elctrico o energa de la sealentre dos puntos en un circuito. Generalmente, uno de estos puntos estierra, o cero voltios, pero no siempre. Es conveniente medir el voltajedesde el pico mximo al pico mnimo de una forma de onda, lo que seconoce como el voltaje pico a pico.

AmplitudLaamplitud se refiere a la cantidad de voltaje entre dos puntos de un cir-cuito. La amplitud comnmente expresa el voltaje mximo de una sealmedido desde tierra, o cero voltios. La forma de onda de la Figura 11tiene una amplitud de 1 V y un voltaje pico a pico de 2 V.


Figura 11. Amplitud y grados de una onda sinusoidal.Figura 10. Frecuencia y perodo de una onda sinusoidal.


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Fase

La mejor forma de explicar unafase es viendo una onda sinusoidal. Elnivel de voltaje de las ondas sinusoidales est basado en un movimientocircular. Dado que un crculo tiene 360, un ciclo de una onda sinusoidaltiene tambin 360, como se muestra en la Figura 11. Utilizando los gra-dos, es posible referirse al ngulo de fase de una onda sinusoidal cuandose quiere describir cunto ha transcurrido de ese perodo.

Eldesplazamiento de fase describe la diferencia en tiempo entre dosseales similares. La forma de onda de la Figura 12 denominada "co-rriente" se dice que est 90 desfasada con la forma de onda denominada"voltaje", debido a que estas ondas alcanzan valores similares en sus ci-clos, separados exactamente por 1/4 de ciclo (360/4 = 90). El desplaza-miento de fase es comn en electrnica.

Medidas de formas de onda con osciloscopios digitalesLos actuales osciloscopios digitales poseen funciones que facilitan lasmedidas en las formas de onda. Poseen teclas en el panel frontal y/omens en pantalla, desde los que se pueden seleccionar medidas total-mente automatizadas, entre las que se incluyen amplitud, perodo, tiempde subida/bajada, etc. Muchos instrumentos digitales proporcionan tam-bin clculos de valores medios y RMS, ciclos de trabajo, y otras opera-ciones matemticas. Las medidas automatizadas aparecen como lecturasalfanumricas en pantalla. Tpicamente, estas medidas son ms precisasque las que sera posible obtener mediante la interpretacin directa de laretcula.

Las medidas de formas de onda totalmente automatizadas que estndisponibles en algunos osciloscopios de fsforo digital incluyen:

Perodo Ciclo de trabajo + Alto

Frecuencia Ciclo de trabajo Bajo

Ancho + Retardo Mnimo

Ancho Fase Mximo

Tiempo de subida Ancho de rfaga Sobreimpulso +

Tiempo de bajada Pico a pico Sobreimpulso

Amplitud Valor medio (Media) RMS(Verdadero Valor Eficaz)

Relacin de extincin Media de un ciclo RMS en un cicloPotencia ptica media rea de un ciclo


Figura 12. Desplazamiento de fase.


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Tipos de osciloscopios

Los equipos electrnicos pueden clasificarse en dos categoras: analgicosy digitales. El equipoanalgico trabaja con voltajes que varan continua-

mente, mientras que el equipodigital trabaja con nmeros binarios dis-cretos que representan muestras de voltaje. Un tocadiscos convencionales un dispositivo analgico, mientras que un reproductor de discos com-pactos es un dispositivo digital.

Los osciloscopios se pueden clasificar de una forma similar en analgicosy digitales. Para muchas aplicaciones, dar igual un osciloscopio analgicoque uno digital. Sin embargo, cada uno de ellos tiene caractersticas ni-cas que le pueden hacer ms o menos conveniente para aplicacionesespecficas. Los osciloscopios digitales pueden ser, adems, clasificadoscomo osciloscopios de memoria digital, o simplemente, osciloscopios digi-tales (DSO), osciloscopios de fsforo digital (DPO), y osciloscopios de

muestreo.

Osciloscopios analgicos

Fundamentalmente, unosciloscopio analgico trabaja aplicando el voltaje medido de la seal directamente al eje vertical de un haz electrnicoque se mueve de izquierda a derecha a travs de la pantalla del oscilosco-pio usualmente, untubo de rayos catdicos (TRC). La parte posteriorde la pantalla est tratada con fsforo luminoso que brilla siempre que elhaz electrnico incide sobre ella. El voltaje de la seal desva el haz haciaarriba y hacia abajo proporcionalmente y conforme se mueve horizontal-

mente a travs de la pantalla, trazando as la forma de onda en la pan-talla. Cuanto ms frecuentemente incida el haz sobre un punto especficde la pantalla, ms brillante aparecer dicha posicin.

El TRC limita el rango de frecuencias que puede mostrar un osciloscopianalgico. En frecuencias muy bajas, la seal aparece como un punto brllante, de movimiento lento, que resulta difcil distinguir como una formde onda. En frecuencias altas, la velocidad de escritura del TRC define elmite. Cuando la frecuencia de la seal excede lavelocidad de escrituradel TRC, la presentacin se vuelve demasiado tenue en intensidad comopara ser vista. Los osciloscopios analgicos ms rpidos pueden presentfrecuencias de hasta alrededor de 1 GHz.

Cuando la sonda de un osciloscopio se conecta a un circuito, la seal devoltaje viaja a travs de la sonda hasta el sistema vertical del osciloscopLa Figura 13 ilustra cmo un osciloscopio analgico presenta una seal

que se est midiendo. Dependiendo de cmo est configurada la escalavertical (control de voltios/div), un atenuador reducir el voltaje de la sey un amplificador lo aumentar.

Seguidamente, la seal va directamente a las placas deflectoras verticaledel TRC. El voltaje aplicado a estas placas de deflexin har que el punluminoso se mueva a travs de la pantalla. Este punto luminoso es creadpor un haz de electrones que incide sobre el fsforo luminoso en el inte-rior del TRC. Un voltaje positivo hace que el punto se mueva hacia arribmientras que un voltaje negativo hace que el punto se mueva hacia abajo


Figura 13. Arquitectura de un osciloscopio analgico.


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La seal se desplaza tambin al sistema de disparo para iniciar, o dis-parar, unbarrido horizontal. El barrido horizontal es un trmino que serefiere a la accin del sistema horizontal que permite que el punto lumi-noso se mueva de izquierda a derecha de la pantalla del osciloscopio. Eldisparo del sistema horizontal hace que la base de tiempos horizontal

mueva el punto luminoso de izquierda a derecha de la pantalla dentro deun intervalo de tiempo especfico. Muchos barridos en rpida secuenciaharn que el movimiento del punto luminoso parezca una lnea continua. Aaltas velocidades, el punto luminoso puede barrer la pantalla hasta500.000 veces por segundo.

Conjuntamente, la accin de barrido horizontal y la accin de deflexinvertical trazan en la pantalla un grfico de la seal. El disparo es nece-sario para estabilizar una seal repetitiva; as se asegura que el barridoempieza siempre en el mismo punto de la seal repetitiva, lo que resultaen una imagen clara, como se muestra en la Figura 14.

Adicionalmente, los osciloscopios analgicos tienen controles de enfoque eintensidad que se pueden ajustar para crear una presentacin ntida ylegible.

A menudo, se prefieren los osciloscopios analgicos cuando resulta impor-tante mostrar variaciones de seales rpidas en "tiempo real", o sea, con-forme ocurren. La pantalla basada en fsforo qumico de un osciloscopioanalgico tiene una caracterstica conocida comogradacin de intensi-dad , que hace la traza ms brillante donde los rasgos de la seal ocurrenms frecuentemente. Esta gradacin de intensidad facilita la distincin delos detalles de la seal simplemente observando los niveles de intensidadde la traza.

Osciloscopios digitales

A diferencia de un osciloscopio analgico, unosciloscopio digital utilizaun convertidor analgico digital (ADC) para convertir el voltaje medidoinformacin digital. Estos osciloscopios adquieren la forma de onda comuna serie de muestras, y las almacenan hasta que acumulan muestrassuficientes como para describir una forma de onda. El osciloscopio digireconstruye entonces la forma de onda para su presentacin en pantalla(vea la Figura 15).

Los osciloscopios digitales se pueden clasificar en osciloscopios dememoria digital, o simplemente, osciloscopios digitales (DSO), osciloscpios de fsforo digital (DPO), y osciloscopios de muestreo.

La tcnica digital permite que el osciloscopio pueda representar cualquifrecuencia dentro de su rango, con estabilidad, brillantez y claridad. Parseales repetitivas, el ancho de banda del osciloscopio digital es una funcin del ancho de banda analgico de los componentes de entrada del

osciloscopio, comnmente conocido como el punto de atenuacin a -3dBPara eventos transitorios y de disparo nico, tales como pulsos yescalones, el ancho de banda puede verse limitado por la velocidad demuestreo del osciloscopio. Vea la seccin Velocidad de muestreo ,en Trminos y consideraciones acerca de las prestaciones , para unanlisis ms detallado.


Figura 14. El disparo estabiliza una forma de onda repetitiva, creando una imagen clara de la seal.

Figura 15. Los osciloscopios analgicos "dibujan" seales, mientras que los osciloscopios digitales muestrean seales y reconstruyen su representacin.


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Osciloscopios de memoria digital

Un osciloscopio digital convencional se conoce como osciloscopio dememoria digital, o simplemente, osciloscopio digital (DSO). Tpicamente, supresentacin depende de una pantalla de barrido en lugar de una de fs-foro luminoso.

Los osciloscopios de memoria digital (DSO) permiten la captura y visua-lizacin de eventos que ocurren solamente una vez y a los que se conocecomo transitorios. Debido a que la informacin de la forma de onda existeen forma digital como una serie de valores binarios almacenados, stapuede ser analizada, archivada, imprimida, y procesada de cualquier otraforma dentro del propio osciloscopio o por un ordenador externo. No esnecesario que la forma de onda sea continua, y puede ser mostrada enpantalla incluso cuando la seal ha desaparecido. Contrariamente a lososciloscopios analgicos, los osciloscopios de memoria digital proporcio-nan un almacenamiento permanente de la seal y un extenso procesadode la forma de onda. Sin embargo, los DSO no tienen tpicamentegradacin de intensidad en tiempo real; por lo tanto, no pueden mostrarniveles de variacin de intensidad en una seal "viva".

Algunos de los subsistemas que componen los DSO son similares a los delos osciloscopios analgicos. Sin embargo, los DSO contienen subsistemasadicionales de procesado de datos que se utilizan para recomponer ymostrar los datos de la forma de onda completa. Un DSO utiliza una arqui-

tectura de procesado en serie para capturar y mostrar una seal en supantalla, como se indica en la Figura 16. A continuacin, se describe estaarquitectura de procesado en serie.

Arquitectura de procesado en serie

Como en un osciloscopio analgico, la primera etapa (de entrada) de unDSO es un amplificador vertical. Los controles verticales permiten ajusla amplitud y el rango de posicin en esta etapa.

Seguidamente, el convertidor analgico digital (CAD) del sistema horizmuestrea la seal en puntos aislados en el tiempo y convierte el voltaje dla seal presente en estos puntos en valores digitales, denominados pun-tos de muestreo. Este proceso se conoce comodigitalizacin de unaseal. El reloj de muestreo del sistema horizontal determina con qu frecuencia el CADrecoge muestras . Esta velocidad se llamavelocidad demuestreo y se expresa en muestras por segundo. (S/s).


Figura 16. Arquitectura de procesado en serie de un osciloscopio digital (DSO).


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Las muestras del CAD son almacenadas en la memoria de adquisicincomopuntos de la forma de onda . Varias muestras pueden conformarun punto de la forma de onda. Todos los puntos de la forma de onda enconjunto conforman el registro de forma de onda. El nmero de puntos deforma de onda utilizados para crear un registro se denominalongitud deregistro . El disparo del sistema determina los puntos de comienzo y para-da del registro.

La ruta de la seal del DSO incluye un microprocesador a travs del cualpasa la seal medida en su camino hacia la pantalla. Este microproce-sador procesa la seal, coordina las actividades de presentacin, gestionalos controles del panel frontal, etc. La seal pasa entonces a travs de la

memoria de presentacin, y aparece en la pantalla del osciloscopio.

Dependiendo de las capacidades del osciloscopio, se podrn efectuarprocesados adicionales en los puntos de muestreo, lo que mejorar la prsentacin. Tambin puede disponerse de un predisparo, que permite vereventos antes del punto de disparo. La mayora de los osciloscopios digitales actuales proporcionan tambin una seleccin de medidas conparmetros automticos, lo cual simplifica el proceso de medida.

Un DSO proporciona altas prestaciones en un instrumento multicanal detiempo real (vea la Figura 17). Los DSO son ideales para aplicaciones dbaja velocidad de repeticin o de ocurrencia nica, de alta velocidad, y diseo que precisen mltiples canales. En el mundo real del diseo digitun ingeniero normalmente examina 4 o ms seales simultneamente, loque hace del DSO un colaborador muy estimable.


Figura 17. El TDS694C proporciona alta velocidad y adquisicin en disparo nico a travs de canales mltiples, aumentando la posibilidad de capturar espurios infrecuentes as como eventos transitorios.


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Osciloscopios de fsforo digital

El osciloscopio de fsforo digital (DPO) ofrece un nuevo concepto de arqui-tectura de osciloscopio. Esta arquitectura permite al osciloscopio alcanzarcapacidades de adquisicin y presentacin sin igual para reconstruir unaseal con precisin.

Mientras que un DSO utiliza una arquitectura de procesado en serie paracapturar, presentar, y analizar seales, un DPO utiliza una arquitectura de

procesado en paralelo para llevar a cabo estas funciones, como se indicaen la Figura 18. La arquitectura del DPO utiliza ASIC de hardware exclu-sivos para adquirir imgenes de las formas de onda, proporcionando altasvelocidades de captura de forma de onda, que redundan en un elevadonivel de visualizacin de la seal. Esta prestacin aumenta la probabilidadde observar los eventos transitorios que ocurren en los sistemas digitales,tales como pulsos de escasa amplitud (seudopulsos o "runt"), espurios yerrores de transicin. A continuacin, se describe la arquitectura de proce-sado en paralelo.

Arquitectura de procesado en paralelo

La primera etapa (de entrada) de un DPO es similar a la de un oscilosco-pio analgico un amplificador vertical, y su segunda etapa es similara la de un DSO un ADC. Pero el DPO difiere significativamente de suspredecesores a partir de esta conversin analgica/digital.

En cualquier osciloscopio analgico, DSO o DPO hay siempre untiempo de retencin ("holdoff") durante el cual el instrumento procesa losdatos ms recientemente adquiridos, restaura el sistema, y espera el si-guiente evento de disparo. Durante este tiempo, el osciloscopio est ciegoante cualquier actividad de la seal. La probabilidad de ver un eventoinfrecuente o de baja repeticin, disminuye conforme aumenta este tiempode retencin.

Debe tenerse en cuenta que es imposible determinar la probabilidad decaptura simplemente analizando la velocidad de actualizacin de la pan-talla. Si se depende solamente de la velocidad de actualizacin, es fcilcometer el error de creer que el osciloscopio est capturando toda lainformacin pertinente acerca de la forma de onda cuando, en realidad, nes as.

El osciloscopio de memoria digital procesa en serie las formas de onda

capturadas. La velocidad de su microprocesador es un cuello de botella este proceso, porque limita la velocidad de captura de las formas de ond

El DPO explora los datos digitalizados de la forma de onda sobre una bade datos de fsforo digital. Cada 1/30 de segundo tan rpido como lapropia percepcin del ojo humano se enva directamente al sistema depresentacin una instantnea de la imagen de la seal que est almace-nada en esta base de datos. Esta exploracin directa de los datos de laforma de onda y su copia directa en la memoria de presentacin desde labase de datos, elimina el cuello de botella del procesado de datos, inhe-rente a otras arquitecturas. El resultado es una mejora del tiempo deactividad del osciloscopio, y una viva actualizacin de la presentacin. L

detalles de la seal, los eventos intermitentes, y las caractersticas dinmcas de la seal, se capturan en tiempo real. El microprocesador del DPOtrabaja en paralelo con este sistema de adquisicin integrado para lagestin de la presentacin, la automatizacin de las medidas, y el controdel instrumento, para que ello no afecte a la velocidad de adquisicin deosciloscopio.


Figura 18. Arquitectura de procesado en paralelo de un osciloscopio de fsforo digital (DPO).


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Un DPO emula fielmente los mejores atributos de presentacin de unosciloscopio analgico, presentando la seal en tres dimensiones: tiempo,amplitud y distribucin de la amplitud en el tiempo, y todo ello en tiemporeal.

Contrariamente a la confianza en el fsforo qumico de un osciloscopioanalgico, un DPO utiliza un fsforo digital puramente electrnico que, enrealidad, es una base de datos constantemente actualizada. Esta base dedatos dispone de una "celda" individual de informacin por cada pixel enla pantalla del osciloscopio. Cada vez que se captura una forma de ondaes decir, cada vez que el osciloscopio se dispara sta queda mapea-da dentro de las celdas del fsforo digital de la base de datos. Cada celda

representa un punto de la pantalla y si una celda resulta "tocada" por laforma de onda, su informacin de intensidad quedar reforzada, mientrasque las otras celdas no cambiarn. De esta forma, la informacin de laintensidad aumentar en las celdas por donde la forma de onda pasa conmayor frecuencia.

Cuando la informacin de la base de datos de fsforo digital llega a lapantalla del osciloscopio, la presentacin ilumina reas de la forma deonda en proporcin a la frecuencia de ocurrencia de la seal en cadapunto, muy similar a las caractersticas de la gradacin de intensidad. ElDPO tambin permite la presentacin en pantalla de informacin acercade la variacin de la frecuencia de ocurrencia mediante contraste de co-lores, a diferencia de un osciloscopio analgico. Con un DPO es fcilobservar la diferencia entre una forma de onda que ocurre en casi todoslos disparos y otra que ocurre, por ejemplo, cada 100 disparos.

Los osciloscopios de fsforo digital (DPO) rompen la barrera existenteentre las tecnologas de osciloscopios digitales y analgicos. Son igual-mente apropiados para la visualizacin de altas y bajas frecuencias, paraformas de onda repetitivas, transitorios, y para variaciones de la seal entiempo real. Solamente un DPO proporciona el eje Z (intensidad) en tiemporeal, el cual no est disponible en los DSO convencionales.

Un DPO es ideal para quienes necesitan la mejor herramienta para diag-nstico y diseo de propsito general en un amplio rango de aplicacione(vea la Figura 19). Un DPO es magnfico para test de mscaras de comunicaciones, depuracin digital de seales intermitentes, diseo digitalrepetitivo, y aplicaciones de medidas de tiempo.


Figura 19. Algunos DPO pueden adquirir millones de formas de onda en cuestin de segundos, lo cual aumenta de forma significativa la probabilidad de captura de eventos infrecuentes e intermitentes, y revela el compor- tamiento dinmico de la seal.


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Osciloscopios de muestreo

Cuando se estn midiendo seales de alta frecuencia, es posible que elosciloscopio no sea capaz de recoger suficientes muestras en un solo ba-rrido. Un osciloscopio de muestreo es una herramienta ideal para la cap-tura precisa de seales cuyas componentes de frecuencia son mucho mselevadas que la velocidad de muestreo del osciloscopio (vea la Figura 21).Este osciloscopio es capaz de medir seales de hasta un orden de magni-tud ms rpida que cualquier otro osciloscopio. Puede alcanzar anchos debanda y tiempos de alta velocidad diez veces ms elevados que otrososciloscopios para seales repetitivas. Se dispone de osciloscopios demuestreo secuencial en tiempo equivalente con anchos de banda de hasta

50 GHz.En contraste con las arquitecturas de memoria digital y de los oscilosco-pios de fsforo digital, la arquitectura del osciloscopio de muestreo inviertela posicin del atenuador/amplificador y del puente de muestreo, como seindica en la Figura 20. La seal de entrada se muestrea antes de que serealice cualquier atenuacin o amplificacin. Posteriormente, se podr uti-lizar un amplificador de bajo ancho de banda despus del puente demuestreo, dado que la seal ya ha sido convertida a una frecuencia infe-rior por la puerta de muestreo, resultando un instrumento de ancho debanda mucho ms elevado.

El precio pagado por este elevado ancho de banda, sin embargo, es la li-mitacin del rango dinmico de muestreo del osciloscopio. Puesto que noexiste ningn atenuador/amplificador enfrente de la puerta de muestreo,no existe ninguna funcin para escalar la entrada. El puente de muestreodeber ser capaz de manejar en todo momento el rango dinmico de laseal en su totalidad. Por lo tanto, el rango dinmico de la mayora de lososciloscopios de muestreo queda limitado a, aproximadamente, 1 V pico apico. Por el contrario, los osciloscopios de memoria digital y los oscilosco-pios de fsforo digital pueden manejar de 50 a 100 voltios.

Adems, los diodos de proteccin no pueden ser colocados frente a lapuerta de muestreo dado que esto limitara el ancho de banda, lo cualreduce la seguridad del voltaje de salida de un osciloscopio de muestro aaproximadamente 3 V, comparados con los 500 V disponibles en otrososciloscopios.

El XYZ del osciloscopioConceptos bsicos

Figura 21. Presentacin de reflectometra en el dominio del tiempo (TDR) en un osciloscopio de muestreo TDS8000 con un mdulo 80E04 de 20 GHz.

Figura 20. Arquitectura de un osciloscopio de muestreo.


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Sistemas y controles de unosciloscopio

Un osciloscopio bsico se compone de cuatro sistemas diferentes: el sis-tema vertical, el sistema horizontal, el sistema de disparo, y el sistema depresentacin. La comprensin de cada uno de estos sistemas le permitiraplicar el osciloscopio con efectividad para abordar los problemas de susmedidas especficas. Recuerde que cada uno de estos sistemas contribuyea la habilidad del osciloscopio para reconstruir una seal con precisin.

Esta seccin describe brevemente los controles y sistemas bsicos que sepueden encontrar en los osciloscopios analgicos y digitales. Algunos con-

troles son diferentes en los osciloscopios analgicos y digitales; adems,su osciloscopio probablemente disponga de controles adicionales no trata-dos en esta seccin.

El panel frontal de un osciloscopio est dividido en tres secciones princpales, denominadasvertical, horizontal, y dedisparo . Puede que suosciloscopio tenga otras secciones, dependiendo del modelo y del tipo(analgico o digital), como se indica en la Figura 22. Trate de localizarestas secciones del panel frontal en la Figura 22 y en su osciloscopio,conforme va leyendo esta seccin.

Al utilizar un osciloscopio, es necesario ajustar tres configuraciones bscas para adaptar una seal entrante:

Laatenuacin o amplificacin de la seal. Utilice el control voltios/div paraajustar la amplitud de una seal al rango de medida deseado.

Labase de tiempos . Utilice el control s/div para definir la cantidad de tiempo po

divisin representada horizontalmente a lo ancho de la pantalla.

Eldisparo del osciloscopio. Utilice elnivel de disparo para estabilizar una sealrepetitiva, o para disparar en un evento individual.

Sistema y controles verticales

Los controles verticales se utilizan para situar y definir verticalmente laescala de la forma de onda. Los controles verticales tambin se utilizanpara configurar el acoplamiento de entrada y otros acondicionadores de seal, descritos ms adelante en esta seccin. Los controles verticaleshabituales incluyen:

Terminacin1M Ohm50 Ohm

AcoplamientoCCCAGND (Tierra)

Limitador de ancho de banda20 MHz250 MHzTotal

Posicin

Desplazamiento

Inversin S/NO

Escala1-2-5-Variable

Zoom (Magnificar)


Figura 22. Seccin de control del panel frontal de un osciloscopio.


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Posicin y voltios por divisin

El control de posicin vertical le permite mover la forma de onda haciaarriba o hacia abajo para situarla exactamente donde desee sobre lapantalla.

El control voltios por divisin (escrito generalmente como volts/div) vara eltamao de la forma de onda en la pantalla. Un buen osciloscopio de

propsito general puede mostrar con precisin niveles de seal desde4 milivoltios hasta 40 voltios.

La configuracin volts/div es un factor de la escala. Si la configuracinvolts/div es 5 voltios, entonces cada una de las 8 divisiones verticales re-presentar 5 voltios y la pantalla podr mostrar un total de 40 voltiosdesde arriba hasta abajo, suponiendo que la retcula tenga 8 divisionesprincipales. Si la configuracin es de 0,5 volts/div, la pantalla podr pre-sentar 4 voltios desde arriba hasta abajo, etc. El voltaje mximo que sepuede presentar en la pantalla es el valor de volts/div multiplicado por elnmero de divisiones verticales. Tenga en cuenta que la sonda que utilice,1X o 10X, tambin puede influir en el factor de la escala. Deber dividir la

escala volts/div entre el factor de atenuacin de la sonda, si el oscilosco-pio no realiza esta funcin por s mismo.

Con frecuencia, la escala volts/div tiene un control de ganancia variable, ode ganancia fina, para escalar la presentacin de la seal a una magnitudexacta de divisiones de amplitud. Utilice este control como ayuda en laobtencin de medidas de tiempo de subida.

Acoplamiento de la entrada

Elacoplamiento se refiere al mtodo utilizado para conectar una sealelctrica de un circuito a otro. En este caso, el acoplamiento de entrada la conexin del circuito bajo prueba al osciloscopio. El acoplamiento sepuede configurar como CC, CA o a tierra (GND). El acoplamiento de Cmuestra la totalidad de la seal de entrada. El acoplamiento de CA blo-quea la componente de CC de la seal para que se pueda centrar la formde onda sobre cero voltios. La Figura 23 ilustra esta diferencia. La configuracin del acoplamiento de CA es til cuando la totalidad de la seal(corriente alterna ms corriente continua) es demasiado grande para ladisposicin del control de volts/div.

El acoplamiento a tierra (GND) desconecta la seal de entrada del sistemvertical, lo cual permite ver dnde se encuentra la lnea de cero voltiossobre la pantalla. Con un acoplamiento de entrada conectado a tierra y emodo de disparo en automtico, se puede observar una lnea horizontal la pantalla que representa los cero voltios. El cambio de CC a conexin tierra y viceversa, es muy til para medir los niveles de voltaje de una

seal con respecto a tierra.


Figura 23. Acoplamientos de entrada en CA y CC.


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Lmite de ancho de banda

La mayora de los osciloscopios tienen un circuito que limita su ancho debanda. Al limitar el ancho de banda, se reduce el ruido que algunas vecesaparece en la forma de onda presentada, lo cual resulta en una pre-sentacin de seal ms ntida. Tenga en cuenta que, a la par que sereduce el ruido, la limitacin del ancho de banda puede tambin reducir oeliminar el contenido de altas frecuencias de la seal.

Modos de presentacin alternado y troceado

En los osciloscopios analgicos, los canales mltiples se presentan uti-lizando el modoalternado o eltroceado (muchos osciloscopios digitalespueden presentar canales mltiples simultneamente sin necesidad deninguno de estos modos).

Elmodo alternado presenta cada canal alternadamente el osciloscopiocompleta un barrido sobre el canal 1, despus un barrido sobre el canal despus otro barrido sobre el canal 1, y as sucesivamente. Utilice estemodo con seales de media a alta velocidad, cuando la escala de s/divest configurada a 0,5 ms o ms rpida (menos tiempo).

Elmodo troceado hace que el osciloscopio presente pequeas partes decada seal, alternando constantemente de una a otra. La velocidad dealternancia es demasiado rpida como para poder verla, por lo que laforma de onda parecer completa. Tpicamente, este modo se utiliza conseales lentas, que requieren velocidades de barrido de 1 ms por divisio inferiores. La Figura 24 muestra la diferencia entre los dos modos.A menudo, es til visualizar la seal en ambos modos, para asegurar quese obtiene la mejor presentacin de la misma.


Figura 24. Modos de presentacin multicanal.


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Sistema y controles horizontales

El sistema horizontal de un osciloscopio est estrechamente relacionadocon la adquisicin de una seal de entrada; la velocidad de muestreo y lalongitud de registro estn entre estas consideraciones. Los controles hori-zontales se utilizan para situar y definir horizontalmente la escala de laforma de onda. Los controles horizontales habituales incluyen:

Principal

Retardo

XY

Escala1-2-5Variable

Separacin de traza

Longitud de registro

Resolucin

Velocidad de muestreo

Posicin del disparo

Zoom

Controles de adquisicinLos osciloscopios digitales tienen funciones que permiten controlar cmel sistema de adquisicin procesar la seal. Consulte las opciones deadquisicin de su osciloscopio digital a la vez que lee esta descripcin.La Figura 25 muestra un ejemplo de men de adquisicin.

Modos de adquisicin

Los modos de adquisicin controlan cmo se suceden los puntos de formde onda a partir de muestras. Las muestras son los valores digitales diretamente derivados del convertidor analgico/digital (CAD). Losintervalosde muestreo se refieren al tiempo entre estos puntos de muestreo. Los

puntos de la forma de onda son los valores digitales que estn almace-nados en memoria y que se presentan en la pantalla para reconstruir laforma de onda. La diferencia del valor de tiempo entre los puntos de laforma de onda se conoce como elintervalo de forma de onda .

El intervalo de muestreo y el intervalo de forma de onda pueden seriguales o no de aqu que haya varios modos de adquisicin en los quecada punto de forma de onda est formado por varios puntos de muestreadquiridos secuencialmente. Adems, los puntos de forma de onda sepueden crear a partir de una composicin de puntos de muestreo tomadode adquisiciones mltiples, lo cual proporciona otro conjunto de modos adquisicin. A continuacin, se describen los modos de adquisicin ms

comnmente utilizados:


Figura 25. Ejemplo de un men de adquisicin.


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Modos de adquisicin

Modo "Muestra": Este es el modo de adquisicin ms sencillo.El osciloscopio crea un punto de forma de onda almacenando unamuestra durante cada intervalo de forma de onda.

Modo de Deteccin de picos: El osciloscopio almacena las muestrasmnimas y mximas tomadas entre dos intervalos de forma de onda, yutiliza estos muestreos como los dos puntos de forma de onda corres-

pondientes. Los osciloscopios digitales con modo de deteccin depicos ejecutan la CAD a una velocidad de muestreo muy rpida, inclu-so para valores de la base de tiempos muy lentos (las bases de tiem-pos lentas se traducen en largos intervalos de forma de onda) ypueden capturar cambios rpidos de la seal que ocurriran entre lospuntos de forma de onda si se estuviera operando en modo demuestreo (Figura 26). El modo de deteccin de picos es particular-mente til para ver pulsos estrechos muy espaciados en el tiempo(Figure 27).

Modo de Alta resolucin: Al igual que en el modo de deteccin depicos, el modo de alta resolucin es una forma de obtener ms infor-

macin en casos donde el CAD puede tomar muestras ms rpida-mente de lo que requiere la configuracin de la base de tiempos. Eneste caso, se promedian mltiples muestras tomadas dentro de unintervalo de forma de onda, para producir un punto de la forma deonda. El resultado es una disminucin del ruido y una mejora de laresolucin para seales de baja velocidad.

Modo Envolvente: El modo envolvente es similar al modo de deteccide picos. Sin embargo, en el modo envolvente, se combinan los puntomximos y mnimos de la forma de onda a partir de adquisicionesmltiples para crear una forma de onda que muestra los cambiosmn/mx en el tiempo. El modo de deteccin de picos suele utilizarsepara obtener registros que se combinan para crear una forma de ondaenvolvente.

Modo Promediado: En el modo promediado, el osciloscopio almacenuna muestra durante cada intervalo de forma de onda, igual que en elmodo de muestreo. Sin embargo, los puntos de forma de onda a partide adquisiciones consecutivas se promedian para crear la forma deonda final que aparecer en la pantalla. El modo promediado reduce ruido sin prdida de ancho de banda, pero requiere que la seal searepetitiva.


Figura 26. La velocidad de muestreo vara con las disposiciones de la base de tiempos cuanto ms lenta es la disposicin de la base de tiempos, ms lenta es la velocidad de muestreo. Algunos osciloscopios digitales proporcionan modos de deteccin de pico para capturar transitorios rpidos a bajas velocidades de barrido.

Figura 27. El modo de deteccin de picos permite al osciloscopio de la Serie TDS7000 capturar anomalas transitorias tan estrechas como 100 ps.


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Inicio y parada del sistema de adquisicin

Una de las grandes ventajas de los osciloscopios digitales es su capacidadpara almacenar formas de onda y visualizarlas posteriormente. A tal efec-to, suele haber una o ms teclas en el panel frontal que permiten iniciar ydetener el sistema de adquisicin para poder analizar formas de onda avoluntad. Adems, se puede hacer que el osciloscopio deje de adquiririnformacin automticamente despus de completar una adquisicin odespus de que un conjunto de registros se haya convertido en una formade onda envolvente o promediada. Esta caracterstica se denomina habi-tualmente barrido nico o secuencia nica, y sus controles se encuentrannormalmente junto a los otros controles de adquisicin o junto a los con-troles de disparo.

Muestreo

Elmuestreo es el proceso de convertir una porcin de una seal deentrada en un nmero de valores elctricos individualizados con fines dealmacenamiento, procesamiento o presentacin de los mismos. La magni-

tud de cada punto muestreado es igual a la amplitud de la seal de entra-da en el instante del muestreo de la seal en el tiempo.

El muestreo es como una toma de instantneas. Cada instantnea corres-ponde a un punto especfico en el tiempo en la forma de onda. Estasinstantneas pueden ser luego dispuestas en un orden especfico en eltiempo con el fin de poder reconstruir la seal de entrada.

En la pantalla de un osciloscopio digital, se reconstruye un conjunto depuntos muestreados, mostrando la amplitud medida en el eje vertical, y tiempo en el eje horizontal, tal como se ilustra en la Figura 28.

La seal de la forma de onda en la Figura 28 aparece como una serie depuntos en la pantalla. Si los puntos estn ampliamente espaciados y esdifcil interpretarlos como una forma de onda, pueden ser conectados utlizando un proceso denominado interpolacin. La interpolacin interconta los puntos con lneas o vectores. Se dispone de determinados mtodode interpolacin que se pueden utilizar para crear una precisa repre-sentacin continua de una seal de entrada.

Controles de muestreo

Algunos osciloscopios digitales proporcionan una alternativa en el mtode muestreo bien en tiempo real o en tiempo equivalente. Los controlde adquisicin disponibles en estos osciloscopios permiten seleccionar umtodo de muestreo para la adquisicin de las seales. Tenga en cuentaque esta alternativa resulta indiferente para configuraciones lentas de labase de tiempos y solamente produce efectos cuando el CAD no puede

realizar muestreos lo suficientemente rpidos como para completar el registro en un barrido con puntos de la forma de onda.

Mtodos de muestreo

Aunque existe un nmero determinado de diferentes formas de aplicar latecnologa de muestreo, los osciloscopios digitales actuales utilizan dosmtodos bsicos de muestreo: muestreo en tiempo real y muestreo entiempo equivalente. A su vez, el muestreo en tiempo equivalente puededividirse en dos subcategoras: aleatorio y secuencial. Cada mtodo posediferentes ventajas, dependiendo del tipo de medidas que se deseerealizar.


Figura 28. Muestreo bsico. Los puntos muestreados se conectan por interpolacin para crear una forma de onda continua.


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Muestreo en tiempo real con interpolacin. Los osciloscopios digitalestoman muestras individuales de la seal que puede ser presentada. Sinembargo, puede resultar difcil visualizar la seal representada por puntos,sobre todo porque puede haber solamente unos pocos puntos represen-tando porciones de alta frecuencia de la seal. Para ayudar en la visuali-zacin de las seales, los osciloscopios digitales tpicamente tienen modosde presentacin con interpolacin.

En trminos simples, lainterpolacin "conecta los puntos" para que unaseal que solamente se ha muestreado unas pocas veces en cada ciclopueda ser presentada de forma precisa. Al utilizar muestreo en tiempo realcon interpolacin, el osciloscopio recoge unos pocos puntos de muestreode la seal en un solo barrido y en modo de tiempo real, y utiliza la inter-polacin para rellenar los espacios intermedios. La interpolacin es unatcnica de procesado que se utiliza para estimar el aspecto de la forma deonda, basndonos tan solo en unos pocos puntos.

La interpolacin lineal conecta los puntos de las muestras mediante lneasrectas. Este mtodo est limitado a la reconstruccin de seales de flan-cos rectos, tales como las ondas cuadradas, segn se ilustra en la

Figura 31.La interpolacin seno x/x ms verstil conecta los puntos de las muestrasmediante curvas, como se muestra en la Figura 31. La interpolacin senox/x es un proceso matemtico en el que se calculan los puntos que relle-narn el espacio entre las muestras reales. Este tipo de interpolacin sepresta ms a formas de seales curvadas e irregulares, que son muchoms habituales en el mundo real que las puras ondas cuadradas y los pul-sos. En consecuencia, la interpolacin seno x/x es el mtodo preferidopara aplicaciones donde la velocidad de muestreo es de 3 a 5 veces elancho de banda del sistema.

Muestreo en tiempo equivalente

Cuando se miden seales de alta frecuencia, el osciloscopio puede no secapaz de recoger suficientes muestras en un barrido. El muestreo en tiempo equivalente se puede utilizar entonces para adquirir con precisinseales cuya frecuencia excede la mitad de la velocidad de muestreo delosciloscopio, como se ilustra en la Figura 32. Los digitalizadores (sistemde muestreo) en tiempo equivalente se aprovechan de la circunstancia de

que la mayora de los eventos naturales y los producidos por el hombreson repetitivos. El muestreo en tiempo equivalente construye una imagede una seal repetitiva, capturando tan solo una parte de la informacinen cada repeticin. La forma de onda se va creando lentamente como uncadena de puntos luminosos, que se ilumina uno a uno. Este modo per-mite al osciloscopio capturar con precisin seales cuyas componentes dfrecuencia son mucho ms elevadas que la velocidad de muestreo delosciloscopio.

Existen dos tipos de muestreo en tiempo equivalente: aleatorio y secuencial. Cada uno tiene sus ventajas. Elmuestreo en tiempo equivalentealteatorio permite la presentacin de la seal de entrada antes del puntode disparo, sin la utilizacin de una lnea de retardo. Elmuestreo entiempo equivalente secuencial proporciona una resolucin en tiempos yuna precisin mucho mayores. Ambos mtodos necesitan que la seal deentrada sea repetitiva.


Figura 31. Interpolacin lineal y seno x/x. Figura 32. Algunos osciloscopios utilizan muestreo en tiempo equivalente para capturar y presentar seales repetitivas muy rpidas.


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Muestreo en tiempo equivalente aleatorio. Los digitalizadores (sistemasde muestreo) en tiempo equivalente aleatorio utilizan un reloj interno quefunciona de forma asncrona con respecto a la seal de entrada y al dis-paro de la seal, segn se ilustra en la Figura 33. Las muestras seadquieren de forma continua, independientemente de la posicin del dis-paro, y su presentacin est basada en la diferencia de tiempo existenteentre la muestra y el disparo. Aunque las muestras se adquieren de formasecuencial en el tiempo, son aleatorias con respecto al disparo de aqu el nombre de muestreo "aleatorio" en tiempo equivalente. Los puntos demuestreo aparecen aleatoriamente a lo largo de la forma de onda cuandose muestran en la pantalla del osciloscopio.

La ventaja principal de esta tcnica de muestreo es su capacidad deadquirir y presentar muestras antes del punto de disparo, eliminando as lanecesidad de seales externas de predisparo o de lneas de retardo.Dependiendo de la velocidad de muestreo y de la ventana temporal de lapresentacin, el muestreo aleatorio puede tambin permitir la adquisicinde ms de una muestra por evento de disparo. Sin embargo, a velocidadesde barrido muy rpidas, la ventana de adquisicin se reduce hasta que eldigitalizador no es capaz de muestrear en cada disparo. Es en estas

velocidades de barrido ms rpidas donde, a menudo, se efectan medi-das muy precisas de tiempos, y donde la extraordinaria resolucin detiempos del muestreo en tiempo equivalente secuencial resulta ms ben-eficiosa. El lmite de ancho de banda en el muestreo aleatorio en tiempoequivalente es menor que en el muestreo en tiempo secuencial.

Muestreo en tiempo equivalente secuencial. El sistema de muestreo entiempo equivalente secuencial adquiere una muestra por disparo, indepedientemente de la configuracin tiempo/div o de la velocidad de barridocomo se ilustra en la Figura 34. Cuando se detecta un disparo, seadquiere una muestra despus de un retardo muy corto, pero muy biendefinido. Cuando se produce el prximo disparo, se aade un pequeoincremento de tiempo delta t a este retardo y el digitalizadoradquiere otra muestra. Este proceso se repite muchas veces, aadindoseun "delta t" a cada adquisicin previa, hasta que se completa la ventanade tiempos. Los puntos de las muestras aparecen de izquierda a derechade forma secuencial a lo largo de la forma de onda en la pantalla delosciloscopio.

Desde un punto de vista tecnolgico, es ms fcil generar un "delta t"muy corto y preciso que medir con precisin las posiciones horizontal yvertical de una muestra con relacin al punto de disparo, conformerequieren los sistemas de muestreo aleatorios. Este retardo tan precisa-mente medido es lo que proporciona a los sistemas de muestreo secuen-ciales su inigualable resolucin de tiempos. Puesto que con el muestreosecuencial la muestra se adquiere una vez que se ha detectado el nivel d

disparo, el punto de disparo no puede ser presentado sin una lneaanalgica de retardo que puede, a su vez, reducir el ancho de banda delinstrumento. Si se puede proporcionar un predisparo externo, el ancho dbanda no se ver afectado.


Figura 33. En el muestreo en tiempo equivalente aleatorio, el reloj de muestreo ocurre de forma asncrona con la seal de entrada y con el disparo.

Figura 34. En el muestreo secuencial en tiempo equivalente, se adquiere una muestra por cada disparo reconocido despus de un retardo de tiempo que se incrementa en cada ciclo.


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Sistema de disparo y controles

La funcin dedisparo de un osciloscopio sincroniza el barrido horizontalen el punto correcto de la seal, funcin esencial para una clara caracteri-zacin de la seal. Los controles de disparo permiten estabilizar las for-mas de onda repetitivas y capturar formas de onda de ocurrencia nica.

El disparo hace que las formas de onda repetitivas aparezcan inmviles enla pantalla del osciloscopio, mostrando repetidamente la misma seccin dela seal de entrada. No es difcil imaginar la confusin que se producira sicada barrido empezara en un punto diferente de la seal, como se ilustraen la Figura 35.

El disparo por flanco, disponible en los osciloscopios analgicos y digi-tales, es el tipo de disparo bsico y ms comn. Adems del umbral dedisparo que ofrecen los osciloscopios analgicos y digitales, muchososciloscopios digitales ofrecen un conjunto de configuraciones de disparespecializados que no ofrecen los instrumentos analgicos. Estos disparresponden a condiciones especficas de la seal de entrada y facilitan ladeteccin, por ejemplo, de un pulso que sea ms estrecho de lo quedebera ser. Sera imposible detectar tal condicin con un disparo deumbral de voltaje solamente.

Los controles de disparos avanzados permiten aislar eventos especficosde inters para optimizar la velocidad de muestreo del osciloscopio y la

longitud de registro. Las capacidades de disparos avanzados de algunososciloscopios proporcionan un control altamente selectivo. Se puede disparar en pulsos definidos por su amplitud (tales como seudopulsos), cuaficados por tiempo (ancho de pulso, espurio ("glitch"), velocidad de trancin, tiempos de establecimiento y retencin, y lapso de tiempo o "time-out"), y definidos por su estado lgico o patrn (disparo lgico).

Los controles de disparo opcional en algunos osciloscopios estn especcamente diseados para examinar las seales de comunicaciones. Lainterfaz intuitiva de usuario disponible en algunos osciloscopios permitetambin una rpida configuracin de los parmetros de disparo, con unaamplia flexibilidad en la configuracin de test para maximizar laproductividad.

Cuando se utilizan ms de cuatro canales para el disparo sobre seales,herramienta ideal es un analizador lgico. Por favor, consulte el XYZ de los

Analizadores Lgicos de Tektronix, si desea ms informacin acerca deestos valiosos instrumentos de test y medida.


Figura 35. Presentacin no disparada.


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Posicin del disparo

El control de la posicin del disparo horizontal solamente est disponibleen los osciloscopios digitales. El control de la posicin del disparo puedeestar ubicado en la seccin de controles horizontales del osciloscopio. Dehecho, ste representa la posicin horizontal del disparo en el registro dela forma de onda.

La variacin de la posicin del disparo horizontal permite capturar lo queocurri en una sealantes de un evento de disparo, lo que se conoce

comovisualizacin del predisparo . De esta forma, determina la cantidadde seal visible antes y despus del punto de disparo.

Los osciloscopios digitales pueden proporcionar una visualizacin del pdisparo porque procesan constantemente la seal de entrada, indepen-dientemente de que se haya recibido un disparo o no. Un flujo estable ddatos entra a travs del osciloscopio; el disparo solamente le indica alosciloscopio que almacene los datos existentes en ese momento en lamemoria. Por el contrario, los osciloscopios analgicos solamente presetan la seal, es decir, la dibujan en el tubo de rayos catdicos (TRC),despus de recibir el disparo. Por lo tanto, la visualizacin del predisparno est disponible en los osciloscopios analgicos, con la excepcin deuna pequea porcin de predisparo proporcionada por una lnea de retaren el sistema vertical.

La visualizacin del predisparo es una valiosa ayuda para el diagnsticoun problema ocurre de forma intermitente, se podr disparar en el problema, almacenar los eventos que lo originaron y, posiblemente, localizar lacausa.


Disparo por velocidad de transicin. Las seales de alta fre-cuencia con velocidades de transicin ms rpidas de lo espe-rado o de lo necesario, pueden radiar energa causante deproblemas. El disparo por velocidad de transicin supera al dis-paro por flanco convencional, aadiendo el elemento tiempo ypermitiendo el disparo selectivo sobre flancos lentos o rpidos.

Disparo por espurios ("glitch"). El disparo por espurios per-mite disparar en pulsos digitales que son ms estrechos oms anchos que un lmite de tiempo definido por el usuario.Este control de disparo permite examinar las causas de losms infrecuentes espurios y sus efectos sobre otras seales.

Disparo por ancho de pulso. Utilizando el disparo por anchode pulso se puede monitorizar indefinidamente una seal yefectuar el disparo en la primera ocurrencia de un pulso cuyaduracin (ancho de pulso) est fuera de los lmites permisibles.

Disparo por lapso de tiempo (timeout). El disparo por lapsode tiempo permite disparar en un evento sin necesidad deesperar a que termine el pulso del disparo, disparando en basea un lapso de tiempo especificado.

Disparo por seudopulso ("runt"). El disparo por seudopulsopermite capturar y examinar pulsos que cruzan un umbral lgi-co, pero no ambos.

Disparo lgico. El disparo lgico permite disparar en cualquiercombinacin lgica de canales de entrada disponibles, siendoespecialmente til en la verificacin de operaciones de lgicadigital.

Disparo por tiempo de establecimiento y retencin ("Setup"y "Hold").Solamente el disparo por tiempo de establecimiento yretencin permite capturar de forma determinstica una transgre-sin aislada de los tiempos de establecimiento y retencin de undispositivo que, casi con toda seguridad, no sera posible capturarutilizando otros modos de disparo. Este modo facilita la captura dedetalles especficos de calidad de la seal y de temporizacincuando una seal de datos sncronos no llega a cumplir lasespecificaciones de los tiempos de establecimiento y retencin.

Disparo de comunicaciones. Disponible opcionalmente enciertos modelos de osciloscopios, estos modos de disparocubren la necesidad de adquirir una amplia variedad deseales de comunicaciones tales como Inversin Alternada deMarca (AMI), Inversin de Cdigo y Marca (CMI) y No RetornCero (NRZ).


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Nivel y pendiente de disparoLos controles denivel y pendiente de disparo proporcionan la definicinbsica del punto de disparo y determinan cmo se presentar una formade onda, segn se ilustra en la Figura 36.

El circuito de disparo acta como un comparador. Usted mismo seleccionala pendiente y el nivel de voltaje en una entrada del comparador. Cuandola seal de disparo en la otra entrada del comparador iguala los parme-tros seleccionados, el osciloscopio genera un disparo.

El control de la pendiente determina si el punto de disparo est en el flanco desubida o en el de bajada. Un flanco de subida es una pendiente positiva, y unflanco de bajada es una pendiente negativa.

El control del nivel determina en qu punto del flanco ocurre el punto de disparo.

Fuentes de disparo

El osciloscopio no necesita disparar en la seal que se est mostrando.Varias fuentes pueden disparar el barrido:

Cualquier canal de entrada

Una fuente externa distinta de la seal aplicada a un canal de entrada

La seal de alimentacin

Una seal definida internamente por el osciloscopio a partir de uno o ms canalesde entrada

La mayora de las veces se podr dejar el osciloscopio configurado paradisparar con el canal mostrado. Algunos osciloscopios proporcionan unasalida de disparo para poder enviar la seal de disparo a otro instrumento.

El osciloscopio puede utilizar una fuente de disparo alternativa, est o nopresentada, por lo que se deber cuidar de no disparar inadvertidamenteen el canal 1 mientras se est mostrando el canal 2, por ejemplo.

Modos de disparo

Elmodo de disparo determina si el osciloscopio traza o no una forma deonda basndose en una condicin de seal. Los modos habituales de dis-paro incluyen elnormal y elautomtico .

En el modo normal, el osciloscopio solamente genera un barrido si la sealde entrada alcanza el punto de disparo establecido; de lo contrario, noaparecer la traza en la pantalla (en un osciloscopio analgico) o la ltimaforma de onda adquirida quedar congelada (en un osciloscopio digital). Elmodo normal puede desorientar al usuario, puesto que en un principio nose ver la seal si el control de nivel no est correctamente ajustado.

El modo automtico hace que el osciloscopio genere un barrido, inclusosin que haya disparo. Si no hay una seal presente, un temporizador en eosciloscopio disparar el barrido. Esto asegura que la traza no desaparezca de la pantalla si la seal no genera un disparo.

En la prctica, probablemente se utilizarn los dos modos: el modo nor-mal, porque permite ver exactamente la seal de inters, incluso cuandoel disparo ocurre a una velocidad lenta, y el modo automtico, porquerequiere menos ajustes.

Muchos osciloscopios incluyen tambin modos especiales para barridosindividuales, disparo en seales de vdeo, o configuracin automtica denivel de disparo.

Acoplamiento del disparo

As como se puede seleccionar el acoplamiento de CA o CC para el sis-tema vertical, tambin se puede seleccionar el tipo de acoplamiento para

la seal de disparo.Adems del acoplamiento de CA y CC, el osciloscopio tambin puededisponer de acoplamientos de disparo de rechazo a la alta frecuencia, rechazo a la baja frecuencia, y rechazo al ruido. Estas configuraciones espciales son tiles para eliminar el ruido en la seal de disparo y evitar asfalsos disparos.


Figura 36. Disparo en los flancos positivo y negativo.


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Retencin del disparo (holdoff)

A veces se requiere una gran habilidad para conseguir que el osciloscopiodispare en la parte deseada de una seal. Muchos osciloscopios tienen

caractersticas especiales para facilitar esta tarea.Laretencin del disparo es un perodo de tiempo ajustable despus de undisparo vlido durante el cual el osciloscopio no puede disparar. Esta ca-racterstica es til cuando se est disparando sobre formas de onda com-plejas, de manera que el osciloscopio solamente pueda disparar sobre unpunto de disparo vlido. La Figura 37 muestra cmo la utilizacin de laretencin del disparo ayuda a crear una presentacin til.

Sistema de presentacin y controles

El panel frontal de un osciloscopio incluye la pantalla de presentacin ycontroles, teclas, interruptores, e indicadores, utilizados para el control dla adquisicin de la seal y de su presentacin. Como se menciona alcomienzo de esta seccin, los controles del panel frontal generalmenteestn divididos en las seccioneshorizontal, vertical y dedisparo . Elpanel frontal incluye tambin los conectores de entrada.

Echemos un vistazo a la pantalla del osciloscopio. Observe las marcas dla rejilla en la pantalla estas marcas crean laretcula . Cada lnea verti-cal y horizontal constituye unadivisin principal. La retcula se presentausualmente en un patrn de 8 por 10 divisiones. La rotulacin en los cotroles del osciloscopio (p. ej., volt/div y sec/div) siempre se refiere a divsiones principales. Las acotaciones en las lneas verticales y horizontalede la retcula, como se indica en la Figura 38 (vea pgina siguiente), se

denominan divisiones menores. Muchos osciloscopios muestran en la patalla los voltios que representa cada divisin vertical y los segundos querepresenta cada divisin horizontal.


Figura 37. Retencin del disparo ("holdoff").

Nivel de disparo

Indica lospuntos dedisparo

Intervalo deadquisici

xyz de osciloscopios

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