El Osciloscopio

EL OSCILOSCOPIO

2.1 Presentar un resumen, sobre las características básicas del osciloscopio y la función de cada uno de los controles fundamentales de amplitud y tiempo.

Definición: El Osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical (Y), representa el voltaje; mientras que el eje horizontal (X), representa el tiempo.

Aplicaciones del Osciloscopio.

• Determinar directamente el periodo, el voltaje e indirectamente la frecuencia de una señal.

• Determinar que parte de la señal es DC y cual AC.

• Localizar averías en un circuito.

• Medir la fase entre dos señales.

• Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

Constitución y Funcionamiento.

El osciloscopio está constituido básicamente por un tubo de rayos catódicos y un conjunto de circuitos amplificadores y atenuadores, como se muestra en la figura:

El tubo de rayos catódicos (CRT) o (TRC) es un tubo de vacío en el que los electrones emitidos por un cátodo se mueven a velocidades muy altas, concentrados en un haz muy fino, hacia una pantalla revestidas de sustancias fluorescentes, a la que hacen brillar en proporción a la intensidad del haz.

En el CRT, los electrones emitidos por el cátodo pasan a través de la rejilla de control, que determina el número de electrones que pueden pasar, y por lo tanto, la intensidad de la luz emitida por la pantalla. Después de pasar por la rejilla de control, los electrones son concentrados en un haz muy fino por un ánodo de enfoque y acelerados por un ánodo acelerador. Luego, el haz es dirigido a cualquier punto de la pantalla por dos pares de placas deflectoras. A una placa de cada par se aplica un potencial negativo que repele al haz y a la otra un potencial positivo que lo atrae. Este tubo se conoce con el nombre de tubo de deflexión electrostática.

Si un electrón con movimiento inicial entra al campo eléctrico uniforme generado por las placas, la trayectoria del movimiento forma un ángulo con el campo uniforme, el camino que sigue el electrón es el de la resultante de las dos fuerzas que actúan sobre el mismo, es decir F debida al movimiento inicial, y F’ debida al campo. La resultante R se inclina hacia abajo, pero se inclinaría hacia arriba si se invierte la polaridad del campo.

El segundo tubo es de deflexión electromagnética. El ánodo de enfoque ha sido sustituido por una bobina de enfoque y las placas de deflexión por bobinas de deflexión. Las bobinas van arrolladas al cuello del tubo exteriormente y sirven para los mismos fines que el ánodo y placas correspondientes del tipo electrostático.

En el CRT los electrones tienen la facilidad de desviarse por campos eléctricos y electromagnéticos. Los dos pares de placas van colocadas formando un ángulo de 90 grados. Si no hay potencial aplicado a las placas, el haz sigue el camino recto, y al chocar con la pantalla, produce una mancha luminosa fija en el centro de la misma, de lo contrario, si se aplica voltaje a una de las placas (deflexión vertical), el haz se desvía verticalmente y la mancha se mueve en la pantalla en la misma forma; si se aplica al otro par (deflexión horizontal), el haz y la mancha se mueven horizontalmente.

Como los electrones tienen muy poca inercia y pueden ser desviados fácilmente, la mancha puede recorrer toda la pantalla (al combinar las deflexiones) a grandes velocidades y seguir las variaciones de frecuencias muy altas. La persistencia de la imagen en la retina hace que el movimiento de la mancha aparezca en la pantalla como una figura.

El cátodo, las rejillas y los ánodos que controlan la intensidad y enfoque del haz suelen ir montados en una unidad llamada cañón electrónico.

Deflexión horizontal

Se trata de obtener deflexión horizontal a una velocidad constante respecto al tiempo, o barrido lineal, para lo cual, se emplea un generador de base de tiempo para controlar la velocidad de barrido, además de un circuito de disparo que asegura que el barrido se inicie en mismo punto que la señal de entrada vertical (origen de la pantalla) y un amplificador horizontal que incrementa la amplitud de las señales generadas.

Si se quiere obtener el barrido horizontal, se aplica un voltaje a las placas deflectoras horizontales, cuya onda es de tipo de diente de sierra, pasando éste desde valores negativos a cero y a positivo, para luego caer al valor negativo (retraso). Durante esta caída de voltaje, el haz se anula.

Sincronización de disparo

La imagen de onda puede ser ajustada por el osciloscopio mediante la velocidad de barrido o frecuencia, permitiendo ver en la pantalla varios ciclos o parte de un ciclo.

Al final de cada barrido, el haz de electrones vuelve al inicio de la pantalla (extremo izquierdo) para empezar un nuevo barrido. Luego, se produce rápidamente la caída de voltaje de diente de sierra a su valor negativo, durante el cual el haz se anula.

Si se quiere tener una imagen estable cada vez que el haz barre la parte frontal, se debe iniciar el barrido en el mismo punto del ciclo de la señal de entrada. Si la frecuencia de barrido es demasiado baja, la imagen parece correrse hacia la izquierda, y si es muy alta hacia la derecha.

Mandos y Controles de un Osciloscopio

 Interruptor

Conecta y desconecta de la red todo el circuito del osciloscopio y su accionamiento suele ir acompañado, en la mayoría de casos, del encendido y apagado de la luz piloto.

 Control de Brillo

Se utiliza para la regulación del brillo de la figura formada en la pantalla del TRC.

 Control de Enfoque

Permite enfocar el punto luminoso y, por consiguiente, el trazo dibujado sobre la pantalla. Al actuar sobre el control de enfoque el trazo se hace mas o menos grueso.

 Control de Ganancia Vertical

O también llamado potenciometro, regula la amplificación de la señal aplicada al circuito amplificador vertical y con ello la altura de la imagen en la pantalla.

 Control de Ganancia Horizontal

Se gobierna la ganancia del amplificador horizontal, es decir, la anchura de la imagen.

 Sincronismo

Proporciona un sincronismo agudo de manera que asegura la inmovilidad de la imagen en la pantalla.

 Centrado Vertical

Con este mando se gobierna la posición de la imagen en sentido vertical sobre la pantalla.

 Entrada Diferencial

Con la entrada diferencial se aumentan las aplicaciones del osciloscopio, o merced a su posibilidad de adicionar

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