El Osciloscopio

Fundamentos teóricos:

Introducción al osciloscopio.

El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos. En la mayoría de los osciloscopios, la desviación electrónica, llamada deflexión, se consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la deflexión electrostática. Una minoría de aparatos de osciloscopía especializados en la visualización de curvas de respuesta, emplean el sistema de deflexión electromagnética, igual al usado en televisión. Este último tipo de osciloscopio carece de control del tiempo de exploración. El proceso de deflexión del haz electrónico se lleva a cabo en el vacío creado en el interior del llamado tubo de rayos catódicos (TRC). En la pantalla de éste es donde se visualiza la información aplicada (dibujo 1a).

El tubo de rayos catódicos de deflexión electroestática está dotado con dos pares de placas de deflexión horizontal y vertical respectivamente, que debidamente controladas hacen posible la representación sobre la pantalla de los fenómenos que se desean analizar. Esta representación se puede considerar inscrita sobre unas coordenadas cartesianas en las que los ejes horizontal y vertical representan tiempo y tensión respectivamente (dibujo 1b).

La escala de cada uno de los ejes cartesianos grabados en la pantalla, puede ser cambiada de modo independiente uno de otro, a fin de dotar a la señal de la representación más adecuada para su medida y análisis. Las dimensiones de la pantalla del TRC están actualmente normalizadas en la mayoría de los instrumentos, a 10 cm en el eje horizontal (X) por 8 cm en el eje vertical (Y). Sobre la pantalla se encuentran grabadas divisiones de 1 cm cuadrado, bien directamente sobre el TRC o sobre una pieza superpuesta a él, en la que se encuentra impresa una retícula de 80 cm cuadrados. En esta retícula es donde se realiza la representación de la señal aplicada al osciloscopio, tal como se ve en el dibujo 1c.

Los instrumentos que utilizan la pantalla de un tubo de rayos catódicos para representar la forma de onda de una señal eléctrica, constituyen una herramienta eficaz y a la vez muy práctica para el análisis de estas señales, permitiendo la observación y la detección de ciertos fenómenos que el técnico deberá interpretar. El osciloscopio, como instrumento más popular, se emplea en todos los procesos que abarca la electrónica, desde la fabricación al servicio de reparaciones, desde las tareas de verificación a las de investigación. De igual modo es empleado en otras áreas de la técnica aunque no sean puramente electrónicas. Efectivamente, mediante el empleo de sondas o censores adecuados se pueden representar ciertas medidas: en mecánica de presiones, golpes y vibraciones; y en química realizar el estudio de reacciones rápidas. En este apartado ofrezco un breve resumen de los principios generales de funcionamiento, manejo y características.

Principio de funcionamiento del Osciloscopio.

El osciloscopio, como aparato muy empleado que es, se encuentra representado en el mercado de instrumentos bajo muchas formas distintas, no sólo en cuanto al aspecto puramente físico sino en cuanto a sus características internas y por tanto a sus prestaciones y posibilidades de aplicación de las mismas. No obstante, a pesar de las posibles diferencias existentes, todos los osciloscopios presentan unos principios de funcionamiento comunes. Los de uso más generalizado son los que podríamos definir como "osciloscopios básicos". Este tipo es el que utilizará para la mayoría de descripciones que se van a realizar, mencionando posteriormente las modalidades de uso más específico.

En el esquema de bloques de un osciloscopio de tipo básico los circuitos fundamentales son los siguientes:

 Atenuador de entrada vertical .

 Amplificador de vertical .

 Etapa de deflexión vertical.

 Amplificador de la muestra de disparo (trigger).

 Selector del modo de disparo (interior o exterior) .

 Amplificador del impulso de disparo .

 Base de tiempos .

 Amplificador del impulso de borrado .

 Etapa de deflexión horizontal .

 Tubo de rayos catódicos.

Medidas con el Osciloscopio.

Pretender describir todas y cada una de las posibilidades de un instrumento tan polifacético como éste, resulta una tarea del todo imposible. Existen sin embargo, un determinado número de aplicaciones que pueden considerarse como las más usuales y que serán descritas aquí, insisto en que los siguientes ejemplos no persiguen, ni mucho menos, ser totalmente completos, sino sólo una muestra de las posibles aplicaciones.

Medidas con el Osciloscopio

Medida de tensiones

En cada una de las posiciones del atenuador vertical, se puede leer directamente la tensión necesaria para desviar el trazo un centímetro, en sentido vertical. Esto nos permite realizar mediciones de tensión sobre la pantalla, tanto de continua cono de alterna. En ambos casos, se situará el conmutador de acoplamiento en la posición adecuada. La medida de una tensión alterna se realizará contando los centímetros o cuadros de la retícula que ocupa la señal sobre la pantalla, multiplicándolos por el factor de conversión seleccionado con el conmutador de vertical, teniendo en cuenta que cuanto mayor sea el espacio ocupado por la señal, sobre la pantalla, más fiable será la medida realizada. Al realizar una medida de tensión continua, o bien su componente dentro de una forma de onda, lo que mediremos será el desplazamiento vertical que experimenta la deflexión a partir de una determinada referencia. Este desplazamiento nos indicará además, la polaridad de la tensión continua medida, según sea hacia la parte superior de la retícula (tensión positiva) o hacia la parte inferior (tensión negativa).

Medida de corrientes

La intensidad de corriente que circula por un determinado circuito, es un parámetro que no resulta posible medirlo directamente con el empleo del osciloscopio. Como ya sabéis, éste sólo permite la medida de tensiones en el eje vertical "Y", y de tiempos en eje horizontal "X". Sin embargo, lo que sí se puede apreciar es la forma de onda de la corriente que circula por una determinada rama del circuito mediante el procedimiento de añadir en serie con ésta, una resistencia de pequeño valor (a fin de no alterar condiciones del circuito original), y proceder a visualizar la forma de onda de tensión en bornes de la resistencia añadida. Si se desea el valor de la corriente que circula, bastará con aplicar la ley de Ohm, dividiendo el valor de la tensión media (valor

...