El osciloscopio

Este instrumento permite apreciar la forma de onda de una tensión o corriente eléctrica (el osciloscopio es un voltímetro , por lo tanto para medir una corriente, esta se hará pasar por un resistor de valor conocido se medirá entonces la diferencia de potencial sobre dicho resistor y finalmente aplicando la ley de OHM se calculara la corriente). Además en su pantalla se podrá obtener: tipo de onda (CA , CC , CA impura , CC impura), valor pico Vp , valor pico a pico Vpp , frecuencia y periodo .

La parte fundamental de un osciloscopio es su tubo de rayos catódicos, TRC, en el un cañón electrónico emite electrones que atraviesan campos electrostáticos generados por dos placas deflectoras. Estas provocan la desviación en sentido horizontal y vertical del haz de electrones, que finalmente impactan en una pantalla recubierta de material fluorescente. El bombardeo electrónico produce irradiación de luz visible que en general es de color verde claro.

Podemos dividir a los controles del osciloscopio en 3 sectores fundamentales:

A). emisión del haz y posicionamiento.

B). reflexión vertical.

C). reflexión horizontal.   

A).ENCENDIDO, BRILLO, FOCO, ILUMINACIÓN DEL RETICULADO DE LA PANTALLA.

El control de brillo varia la intensidad de electrones emitido por el catodo y el de foco regula el ancho del haz en la zona de impacto en la pantalla.

B).LLAVE GND - AC - DC , ATENUADOR VERTICAL , POSICIONADOR VERTICAL .

En la posición GND la llave mencionada conecta internamente a masa (0 volt) la entrada del canal vertical, con ello se tiene la certeza que no hay señal aplicada y se ajusta a la posición del haz, con la ayuda del POSICIONADOR vertical, en el lugar deseado sobre el reticulado correspondiente a cero volt. El atenuador reduce, en pasos precisamente calibrados y determinados, la señal aplicada en el canal vertical; esta graduado en volt/división (por lo general una división es distinto a un centímetro).

C). BASE DE TIEMPO , POSICIONADOR HORIZONTAL , MODO DE DISPARO .

El circuito de base de tiempo genera una tensión diente de sierra , que aplicadas a las placas deflectoras horizontales originan un movimiento constante de izquierda a derecha de la pantalla del haz electrónico . La velocidad de este desplazamiento se controla en forma precisa . Cuando el haz alcanza el borde derecho de la pantalla retorna muy rápidamente hacia la izquierda , durante este lapso se suprime en forma automática la emisión de electrones desde el cañón , de manera que el retorno del haz resulte invisible .

En t1 el haz se desplaza de IZQ. a DER. en la pantalla y en t2 retorna a IZQ. Normalmente t2 es mucho menor que t1 y para que el retorno no sea visible se aplica un pulso negativo a la reja , que repele a los electrones emitidos por el catodo del TRC . El periodo del diente de sierra se controla por medio de la base de tiempo . La linealidad de la rampa de subida del diente de sierra es la que proporciona una base lineal de tiempo en el eje X .

DIAGRAMA EN BLOQUE DE UN OSCILOSCOPIO DE SIMPLE HAZ :

El osciloscopio se comporta como un voltímetro ideal, pues su impedancia de entrada es muy alta y no posee partes móviles inerciales.

El control de nivel de disparo enciende la base de tiempo a igual valores de la señal de entrada vertical Y en cada ciclo o numero entero múltiplo de ciclos .

De ese modo el trazado del haz en la pantalla aparece detenido en el tiempo (como en una foto), a esto se lo llama sincronizar el barrido horizontal en el modo de disparo normal . cuando no hay señal de entrada Y no hay barrido y no se ve nada en la pantalla . En el modo de disparo automático cuando no hay señal aplicada Y se dispara automáticamente la base de tiempo a través de un oscilador astable interno y permite visualizar un trazo horizontal en la pantalla (correspondiente al eje X de los tiempos y cero volt de entrada Y) , a este tipo de barrido se lo llama recurrente .

En el modo de operación normal, en el canal vertical ingresa la señal que se desea visualizar, esta es aplicada a las placas de deflexión verticales del TRC. A las placas horizontales se aplica la señal de barrido en diente de sierra .

                  BARRIDO INTERNO  

En el modo de operación X - Y la señal que ingresa en el canal vertical y se dirige hacia las placas de deflexión vertical , pero ahora en las de deflexión horizontal no se aplica un diente de sierra periódico sino la señal que ingresa en el canal horizontal X .

                    BARRIDO EXTERNO  

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS :

Las especificaciones de un osciloscopio son :

·       Sensibilidad Y : 1 mV/div. a 2 mV/div.

·       Ancho de banda : CC a 20 Mhz (-3 dB)

·       Barrido de base de tiempo : 0.2 mseg. a 0.5 seg./div.

·       Área útil de pantalla : 8 por 10 div.

·       Trazo : simple o doble haz

·       Impedancia de entrada : 1 MW/30 pF.

·       Fuente de disparo : normal , línea , externo (trigger)

·       Amplificación de barrido : por 5 veces

·       Calibración : señal de 1 kHz - 0.5 Vpp cuadrada

·       Alimentación y consumo : 220 VCA - 50 Hz - 50 W.

·       Varios : iluminación de escala , entrada X externa

Interpretación de los oscilogramas:

La pantalla posee un reticulado formado por 10 divisiones horizontales y 8  verticales . Conociendo los valores de atenuador vertical, base de tiempo , modo de acoplamiento, modo de disparo, es posible determinar los valores de amplitud, recuencia, componente de continua, periodo , etc.

OSCILOGRAMAS   

                                       NOTA : El trazo horizontal en el centro de la pantalla corresponde a 0 VCC .

FIGURAS DE LISAJOUS :

Permiten determinar con el osciloscopio :

1. Diferencia de fase entre dos tensiones de igual frecuencia .

2. Relación de frecuencias entre dos tensiones de diferente frecuencia .

Para tal fin se utiliza una entrada de canal vertical , llamado Y mas la entrada correspondiente a las placas de deflexión horizontal , o eje X .

Es decir se anula el barrido interno del osciloscopio a través de la señal diente de sierra . Se conecta entonces una señal al eje Y y la otra tensión al eje X .

1. Tensiones de igual frecuencia :

2. Tensiones de diferente frecuencia :