EL OSCILOSCOPIO

EL OSCILOSCOPIO

Objetivos: Manejo del osciloscopio, medida de tensiones, tiempos, frecuencias y desfases, y caracterización del efecto de carga.

Material: Osciloscopio, generador de baja frecuencia y

USOS Y FUNCIONAMIENTO DEL OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un aparato que proporciona una representación gráfica XY en su pantalla. En la configuración más usual, dicha representación gráfica corresponde a la variación de una tensión con el tiempo (eje X = tiempo, eje Y= tensión medida). Una segunda configuración del aparato permite representar dos tensiones, una (eje Y) en función de la otra (eje X), dejando al tiempo como un parámetro.

El osciloscopio es esencialmente un tubo de rayos catódicos en el que se genera un haz de electrones que produce un punto luminoso al chocar contra una pantalla recubierta interiormente de material fluorescente .Durante el recorrido, los electrones pasan entre unas placas metálicas P1 situadas en posición horizontal y otras P2 situadas en posición vertical. Aplicando una diferencia de potencial (ddp) a las placas P1 y P2 se consigue controlar la posición del haz de electrones en la pantalla.

Si la ddp aplicada a un par de placas es variable con el tiempo, el haz de electrones seguirá esta variación. Por ejemplo, aplicando a P1 una tensión senoidal, el punto luminoso describirá en la pantalla un movimiento armónico simple en dirección vertical. Si ahora aplicamos a P2 una tensión creciente linealmente con el tiempo, el punto luminoso se verá obligado a recorrer la pantalla en dirección horizontal con velocidad constante. La composición de estos dos movimientos hace que el punto luminoso dibuje en la pantalla la tensión aplicada inicialmente a las placas P1 en función del tiempo. El osciloscopio consigue generar una gráfica estable en la pantalla a base de superponer rápidamente la misma imagen.

La tensión creciente linealmente con el tiempo aplicada a las placas P2 se llama tensión de barrido interno del osciloscopio, por ser una tensión generada dentro del osciloscopio y que obliga al punto luminoso a barrer horizontalmente la pantalla.

PUESTA EN MARCHA DEL OSCILOSCOPIO

El objetivo de este apartado es entender el papel de cada uno de los mandos de control del osciloscopio. Para ello se deben leer paralelamente los apéndices A

"Mandos del Osciloscopio" y B "Generador de Señal". En esencia se trata de seguir el esquema:

a) Enchufar el osciloscopio a la red y conectarlo con el mando POWER.

b) Conectar la señal procedente de un generador (ver Apéndice "GENERADOR DE SEÑAL") al canal 1 (CH I). Situar los mandos de control del disparo en modo automático e interno (ver A.1.3). Ajustar los mandos de control del canal de entrada (A.1.4) y los mandos de control del eje horizontal (A.1.2) hasta conseguir una imagen estable que incluya unos pocos períodos de la señal.

c) Una vez obtenida una imagen estable en la pantalla del osciloscopio, estudiar uno por uno los mandos del osciloscopio y del generador de señal siguiendo los apéndices A y B.

d) Recordar que para hacer medidas de tensión en el eje vertical o de tiempos en el eje horizontal, los botones centrales de los conmutadores de dichas escalas deben situarse en la posición de calibrado (ver indicaciones en el apéndice A.1.2 y

A.1.4).

e) Para visualizar la tensión de barrido interno del osciloscopio, desconectar las señales de los canales 1 y 2, y variar el tiempo de barrido (mando de control del eje horizontal: TIME/DIV) en un tiempo muy largo (1 ó 2 segundos).

Observaremos que aparece un punto en la pantalla que recorre la pantalla horizontalmente. Comprobar que el tiempo que tarda en recorrer cada cuadro (grande) es el tiempo de barrido fijado con el mando de control.

Antes de comenzar las medidas de la práctica se recuerda que el error de sensibilidad de una medida directa es el correspondiente al valor más pequeño que puede apreciarse. Así pues, cada vez que se haga una medida con un aparato anota la escala en la que se hace y la sensibilidad de dicha escala (que no tiene porqué ser la división más pequeña).

MEDIDAS DE COMPROBACIÓN

Dejando los mandos del generador de señal fijos en una posición cualquiera, mediremos la amplitud y frecuencia de la señal que esté proporcionando:

a) Medida de tensiones: amplitud de una señal armónica.

Contando el número de divisiones verticales (cuadros grandes) que abarque en la pantalla la señal desde su máximo hasta su mínimo, y multiplicando por la escala que indique el mando volts/div. , obtendremos lo que se llama la ddp de pico a pico, que es 2 veces la amplitud de la señal armónica. Es decir, para una señal de la forma: v(t)=v0sen(ωt+φ), la tensión de pico a pico vale 2v0. El valor eficaz de dicha tensión (que es lo que mediríamos con un voltímetro de corriente alterna) se calcularía dividiendo por la raíz cuadrada de dos: V0efficaz= v0/ 2 . Para realizar esta medida debemos recordar que la señal se puede desplazar en la pantalla tanto en el eje horizontal como en el vertical. 28

b) Medida de tiempos: período y frecuencia de una señal armónica.

Contando el número de divisiones horizontales (cuadros grandes) correspondientes a una longitud de onda de la señal (distancia entre dos máximos consecutivos o dos mínimos consecutivos), y multiplicándolo por la escala que indique el mando TIME/DIV, obtendremos el período de la señal (T). La frecuencia será simplemente su inverso y deberá coincidir con la indicada en los mandos del generador (f=1/T). Para realizar esta medida debemos recordar que la señal se puede desplazar en la pantalla tanto en el eje horizontal como en el vertical.

APÉNDICE A: MANDOS DEL OSCILOSCOPIO

REPRESENTACION DE UNA DDP EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

Control del haz de electrones:

POWER = conecta el osciloscopio.

INTENSITY = controla el brillo de la imagen de la pantalla.

FOCUS = enfoca la imagen haciéndola nítida.

Control del eje horizontal:

TIME/DIV = fija la escala del eje horizontal (tiempo/división grande) mediante la selección de la frecuencia de barrido

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