Osciloscopio y Generador de señales - us
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Osciloscopio y Generador de
señales
Departamento de Física Aplicada I
Escuela Politécnica Superior
Universidad de Sevilla
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
El osciloscopio
Es un instrumento que sirve para visualizar y medir las
características de señales eléctricas variables en el tiempo.
En concreto, permite visualizar la tensión (eje Y) en función del
tiempo (eje X).
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¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?
Determinar directamente el periodo y la amplitud de una
señal.
Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
Medir el desfase entre dos señales.
Los Osciloscopios pueden ser analógicos o digitales. Los
primeros trabajan directamente con la señal aplicada. Los
osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor
analógico-digital (A/D).
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¿Cómo funciona?
Un dispositivo para registrar una señal variable, ya sea mediante un registrador
electromecánico o mediante un osciloscopio, deberá tener:
Un medio (“papel” o pantalla) donde se registre la señal, con un movimiento (ya
sea del propio medio o del elemento que registra la señal) continuado y
uniforme en una dirección perpendicular a la anterior (eje X).
Un elemento (“lápiz” o haz de electrones) que recoja directamente la señal a
registrar a través de su movimiento en una dirección dada (eje Y)
Señal a registrar
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¿Cómo funciona?
La señal aplicada desvía un haz de electrones en sentido vertical
proporcionalmente a su valor (tubo de rayos catódicos).
Tubo de rayos catódicos (sección transversal) Pantalla vista frontalmente
Placas de deflexión vertical
Placas de deflexión horizontal
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Diente de sierra
Se añade una señal interna (diente de sierra)
que va desplazando horizontalmente el lugar de
impacto del haz de electrones sobre la pantalla.
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Base de tiempos
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Diente de sierra
En la pantalla del osciloscopio
se obtiene un dibujo de la
señal aplicada en el tiempo
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Trigger (disparo)
Señal a registrar
Imagen obtenida
a) Diente de sierra no controlado por el sistema de disparo
b) Diente de sierra controlado por el sistema de disparo
a)
b)
a)
b)
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Mandos del osciloscopio
INTEN
FOCUS
POWER
Intensidad luminosa
Enfoque
Encendido
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Mandos del osciloscopio
Base de
tiempos
(común)
Trigger
(disparo)
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Mandos del osciloscopio
Posición
horizontal
(común)
Posición
vertical
(señal 1)
Base de
tiempos
(común)
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Mandos del osciloscopio
Posición
horizontal
(común)
Posición
vertical
(señal 1)
Posición
vertical
(señal 2)
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Mandos del osciloscopio
Mando de
amplitud
(señal 1)
Mando de
amplitud
(señal 2)
¡OJO!
Calibrar
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1
5= 0,2 div
1
5= 0,2 div
1 div = 5 partes
1 div = 5 partes
Precisión de las medidas
Resolución = × Escala1
5
Escala Time/div = 0,5 ms
Resolución T = ×0,5 = 0,1 ms1
5
Escala Volts/div = 0,2 V
Resolución V = ×0,2 = 0,04 V1
5
En toda esta práctica se tomará
siempre como incertidumbre de una
medida directa la resolución de ésta,
que es directamente la resolución
instrumental en la escala utilizada.
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Sonda
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1.1. Con el mando de control de entrada a GND (tierra), situar la línea del
osciloscopio en la mitad de la pantalla de 0 voltios, que será el nivel de referencia.
1.2. Conmutar el mando anterior a la posición DC.
1.3. Fijar la escala de tensiones en la posición 2 volts/div.
1.4. Conectar la sonda del osciloscopio a la pila, poniendo la pinza de la sonda en
el terminal negativo de la pila y la punta de la sonda en el positivo.
1.5. Dibujar la gráfica obtenida y apuntar el resultado de la medida con su
correspondiente incertidumbre.
1.6. Repetir lo anterior en otra escala de tensión distinta, de forma que se obtenga
la medida de mejor resolución posible modificando, si es necesario, el nivel de
cero establecido para el osciloscopio.
1.7. Dibujar la gráfica obtenida y apuntar el resultado de la medida con su
correspondiente incertidumbre.
1.8. Anotar la medida más precisa.
1. Medida de una señal continua
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V
t
Señal alterna
V0
V0
Vpp
V0 = Amplitud o Tensión máxima (V)
T
T
T : Período (s)
V = V0 cos (wt + j0 )
w : pulsación de la señal (rad/s)
j0 : fase inicial (rad)
T : período o tiempo en el que la señal se
repite (s)
V0 : valor máximo de la señal (voltios)
f : frecuencia de la señal o número de ciclos
por unidad de tiempo (ciclos/s = s-1 = hercios)
VppV0 =
2
1f =
T
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Generador de señales
5
4
3
2
1
AMPLITUDE
TTL
OUTPUT
600
OUTPUT
1
0.1 - 1
100 1K 10K 100K 1M
Tipo de señalMandos de frecuencia
Mando
de
amplitud
Salida normalSalida TTL
10
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Medida de periodos
μs10380
μs10div
μs50div
5
1)(
μs380div
μs50div6.7
T
Tu
T7.6 div
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Medida de amplitudes
V2622
V4124
V4div
V20div
5
1)(
V124div
V20div2.6
pp
pp
pp
pp
VVV
Vu
V
6.2 div
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2. Medidas de señal alternaPrimera señal
2.1. Colocar el selector AC/DC/GND en la posición AC.
2.2. Seleccionar la señal sinusoidal en el generador y ajustar el control de
amplitud aproximadamente a la mitad del máximo y a una frecuencia de 600 Hz.
2.3. Ajustar la escala de tiempo y la escala de amplitud del osciloscopio hasta
visualizar claramente la señal, de forma que se alcance la máxima resolución
posible tanto en el eje horizontal como el vertical.
2.4. Medir la tensión de pico a pico y el periodo de la señal con sus respectivas
incertidumbres
2.5. Determinar la tensión máxima y la frecuencia de la señal
Segunda señal
2.6. Ajustar ahora el control de amplitud aproximadamente en el máximo y a una
frecuencia de 24000 Hz y repetir los pasos 2.3, 2.4 y 2.5