Colaborativo

MARCO TEÓRICO

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SEÑALES PERIODICAS

Existe un término general para describir un patrón que se repite en el tiempo: Señal periódica. Existen señales de sonido, señales oceánicas, señales cerebrales y por supuesto, señales de tensión. Un osciloscopio mide estas últimas. Un ciclo es la mínima parte de la señal que se repite en el tiempo. Una señal de tensión siempre se presentará con el tiempo en el eje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y).

La representación de la señal nos proporciona una valiosa información. En cualquier momento podemos visualizar la altura que alcanza y, por lo tanto, saber si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si observamos, por ejemplo, una línea horizontal podremos concluir que en ese intervalo de tiempo la señal es constante). Con la pendiente de las líneas diagonales, tanto en flanco de subida como en flanco de bajada, podremos conocer la velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden observarse también cambios repentinos de la señal (ángulos muy agudos) generalmente debidos a procesos transitorios.

Tipos de señales

Se pueden clasificar las señales en los cuatro tipos siguientes:

• Señales senoidales

• Señales cuadradas y rectangulares

• Señales triangulares y en diente de sierra.

• Pulsos y flancos ó escalones.

Señales senoidales

Son las señales fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier señal), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales.

La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de señales y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

Señales cuadradas y rectangulares

Las señales cuadradas son básicamente señales que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores.

Las señales rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Señales triangulares y en diente de sierra

Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas.

La señal en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.

Pulsos y flancos ó escalones

Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias. Un flanco ó escalón indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó también un pequeño defecto en un circuito (por ejemplo un falso contacto momentáneo). Es común encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Medidas en las señales

En esta sección describimos las medidas más corrientes para describir una señal.

Periodo y Frecuencia

Si una señal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz (Hz) y es igual al número de veces que la señal se repite en un segundo, es decir, 1Hz equivale a 1 ciclo por segundo.

Una señal repetitiva también posee otro parámetro: el periodo, definiéndose como el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo.

Periodo y frecuencia son recíprocos el uno del otro:

f = 1/T

T = 1/f

Voltaje

Voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Normalmente uno de esos puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico de una señal (Vpp) como la diferencia entre el valor máximo y mínimo de esta. La palabra amplitud significa generalmente la diferencia entre el valor máximo de una señal y masa.

Fase

La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la señal senoidal. La señal senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de 360º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360º.

Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas señales. En este caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres:

T ---------> 360º

t ----------> x

Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.

En este documento se explica de forma básica los diferentes instrumentos y controles del Laboratorio Virtual de Electrónica.

• El osciloscopio analógico:

Dentro del osciloscopio, nos encontramos con los siguientes elementos:

Botones:

Botón sin pulsar.

Botón pulsado.

Tenemos los siguientes botones:

POWER

Con este botón encendemos y apagamos el osciloscopio.

Para seleccionar el modo de visualización, tenemos los botones de:

CH I/II

Seleccionamos el canal a visualizar, y qu� canal sincronizaremos.

DUAL

Visualizamos las dos señales a la vez.

ADD

Visualizamos la suma de las dos señales.

Si pulsamos DUAL y ADD a la vez, visualizaremos

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