02_OsciloscopioDigital

LABORATORIO DE FÍSICA IV
MANEJO Y APLICACIONES SENCILLAS
DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL
I.

OBJETIVOS
1.
2.
3.
4.
5.

II.

MATERIALES Y EQUIPO
•
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•
•
•
•

III.

Familiarizarse con el osciloscopio digital.
Observar la polarización de señales y las figuras de Lissajous que se forman
cuando se superponen señales de frecuencias particulares.
Analizar las características de una señal
Realizar medicionesen circuitos usando el osciloscopio digital.
Observar la respuesta de un circuito ante la presencia de diodo y/o
condensador en el circuito o en la entrada que se aplica al mismo.

Osciloscopio digital
Dos generadores de funciones
Equipo ‘Elvis’ de ‘National Instruments’
Condensadores de 10 µF y 33 µF.
Un diodo o en su defecto un LED rojo
Resistencia de 1 kΩ.
Tres conectores de osciloscopioTEORÍA RESUMIDA
El osciloscopio es un instrumento electrónico que registra los cambios de
tensión recibidos en alguno de sus canales de entrada. Estos habitualmente son
producidos por circuitos eléctricos y electrónicos. El osciloscopio los muestra en
forma gráfica en una pantalla digital. Los osciloscopios se utilizan en la industria
y en los laboratorios para comprobar y ajustar el equipamientoelectrónico y para
seguir las rápidas variaciones de las señales eléctricas, que pueden llegar a ser
del orden de millonésimas de segundo. Unos conversores especiales conectados
al osciloscopio pueden transformar vibraciones mecánicas, ondas sonoras y otras
formas de movimiento oscilatorio en impulsos eléctricos observables en la
pantalla del tubo de rayos catódicos, lo que aumenta la capacidad demedición
de los mismos.¹

Parte 1. Concepto y tratamiento de Corriente Alterna (A.C.)
Una señal alterna (voltaje o corriente) senoidal tiene amplitud y
sentido variable, con una frecuencia determinada, por ejemplo:
Para el servicio residencial de energía eléctrica en Honduras. se usa una señal que
es aproximadamente de 110V AC, 60Hz; esto quiere decir que el valor eficaz (RMS)
es de 110 Voltios y quetenemos 60 ciclos por segundo; poir tanto 120 veces el
voltaje se hace cero en cada segundo y tenemos 60 veces 156 voltios (voltaje pico)
cada segundo y otras 60 veces en cada segundo el voltaje es de -156 voltios
(voltaje pico).
La figura muestra una señal alterna:

Figura 3 Función senoidal mostrando sus valores pico, pico-pico y su
periodo.
Si tenemos un voltaje alterno V (t) = V cos (ωt), dóndeω = 2πf (y con f =
frecuencia = 1/ Período) y queremos obtener el valor eficaz o RMS (Root Mean
Square) nos auxiliaremos de la trigonometría:
Cos (2a) = cos²a - sen²a = 2 cos²a – 1, entonces
cos²a = ½ (cos (2a) +1)
V (t) ² = V² ½ (1 + cos (2ωt)) = ½ V² cos (2ωt)
El promedio de cos (2ωt) es cero porque es positivo la mitad del tiempo y
negativo la otra mitad, así definimos:

Vrms = V (t ) 2 = V p /2 ; donde Vp representa el voltaje pico.
Parte 2. Las Figuras de Lissajous
Jules Lissajous (1822-1880), físico francés, se interesó por las ondas y
desarrollo un método óptico para el estudio de las vibraciones. Obtuvo las figuras
que llevan su nombre mediante el reflejo sucesivo de la luz de dos espejos
pegados a dos diapasones vibrando con ángulos de desfase.
Las siguientes ecuacionesparamétricas rigen las figuras de Lissajous:

y = A sen (ωt+δ),

x = B sen (ωt)

Donde A y B son las amplitudes de las señales en y e x respectivamente, ω es la
frecuencia angular y δ es el ángulo de fase de una señal con relación a la otra.

La intersección de la elipse con los ejes X e Y nos permite medir el
desfase δ, entre dos señales x e y.

Figura 4 Elipse.
Por tanto podemos determinar el ángulo dedesfase:
Yo/A = sen δ

δ = arcsen (yo /A)

Parte 4. Nociones básicas sobre el comportamiento de diodos en
circuitos.
Un diodo es un dispositivo electrónico hecho a base de un semiconductor,
cuya estructura es tal que permite el pàso de corriente si ésta lo atraviesa en cierta
dirección y lo impide si lo dirección de la corriente en el circuito es la contraria.
Conectado a un circuito AC se...