El osciloscopioUn osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.

Partes fundamentales Las partes fundamentales de un osciloscopio son:- El tubo de rayos catódicos (TRC)- El amplificador vertical- La base de tiempo- El circuito de disparo (Trigger)- El amplificador horizontal- El amplificador de control de intensidad (Gate amplifier)- La línea de retardo

  Aplicaciones del Osciloscopio Ya sea como instrumento de propósito general, como aquí lo hemos descrito, o como instrumento de propósito específico, el osciloscopio encuentra una gran variedad de aplicaciones que van desde la medicina hasta el terreno de la industria, pasando por supuesto por una amplia gama de usos científicos que cubren desde la física hasta la biología. Enseguida presentamos una breve lista de usos típicos del osciloscopio. Medicina: Electrocardiógrafo; electroencefalógrafo; medición de presión arterial y venosa; medición de ritmo respiratorio; electro miógrafo (actividad eléctrica del tejido nervioso). Radiocomunicaciones: Analizador de espectros; medidores de modulación; medidores de frecuencia; pruebas de líneas de transmisión. Instrumentación Electrónica: medición de amplitud, frecuencia, fase y distorsión de señales eléctricas. Trazador de curvas.(caracterización de dispositivos). 

Navegación: Sistemas de radar; sistemas de sonar; señalizadores; sistemas de orientación; sistemas de simulación. Física: Duración de eventos cortos (pulsos de nanosegundos a milisegundos); caracterización de materiales; monitoreo de eventos nucleares; experimentos de espectroscopia. Industria: Sistemas de medición y prueba; monitoreo y pruebas en control de calidad. Servicios: Reparación de de equipo electrónico; afinación electrónica automotriz.

   Osciloscopio analógico de alta frecuencia. Sección vertical Diagrama de bloques, descripción, modos de operación vertical, métodos de medición, errores y limitaciones.  Sección vertical Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta última y se dirige a la sección vertical. Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la señal ó la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente señal para atacar las placas de deflexión verticales, que están en posición horizontal y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia (GND) ó hacia abajo si es negativa.

Limitaciones Limitaciones del osciloscopio analógico

El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento:

Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada.

Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del período de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catódicos.

Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica no es elevada.

Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede utilizarse un oscloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo único". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.

Osciloscopio analógico de alta frecuencia Sección horizontal  Base de tiempo principal y retardada, diagrama de bloques, decripción, modos de operación, técnicas de medición con ambas bases, errores y limitaciones. Seccion Horizontal        En la sección horizontal una señal de reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo. 

 

 2.4 Amplificador de compuertas, modos de operación. Puntas de pruebas: pasivas y activas. Compensación. Interpretación de las especificaciones del osciloscopio. Osciloscopio digital de muestreo. Almacenamiento. Memorias. Matemáticas de las formas de onda. Aplicaciones. 

 Puntas de PruevasUna punta de prueba (o simplemente una punta) es un dispositivo que permite realizar una conexión física entre una fuente de señal o punto de prueba (DUT) y un instrumento de medición electrónico, como por ejemplo un osciloscopio.

Existe una gran variedad de puntas de prueba, desde dispositivos sencillos y resistentes hasta otros más sofisticados, caros y frágiles.

Puntas pasivas

Las puntas de prueba de osciloscopio pasivas se construyen con cables y conectores y, cuando existe la necesidad de compensación y atenuación, resistores y condensadores.

No contienen componentes electrónicos activos, como transistores o amplificadores, y por lo tanto no necesitan que se les provea potencia.

Puntas activas

    Puntas de prueba de osciloscopio activas contienen o dependen de componentes eléctricos activos, como transistores, para su operación. En la mayoría de los casos, el elemento activo es un transistor de efecto campo (FET) en la forma de un pequeño amplificador, construido a partir de un FET, montado directamente dentro de la extremidad de la punta de prueba. De esta manera se obtienen capacitancias parásitas excepcionalmente bajas (típicamente entre unos pocos picofaradios hasta menos de un faradio), sin comprometer el valor de la alta resistencia en corriente directa (DC). Es común ver capacitancias de 1 pF o menos con una resistencia de 1 megohm .   

Osciloscopio digital de muestreo     El método estándar de muestreo en los osciloscopios digitales es el muestreo en tiempo real: el osciloscopio reúne los suficientes puntos como para reconstruir la señal. Para señales no repetitivas o la parte transitoria de una señal es el único método valido de muestreo. Todos nuestros osciloscopios son calibrables según la normativa ISO. Esto le permite tener plena confianza en nuestros equipos.