Circuitos

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Osciloscopios

2.1 Reseña histórica, función del osciloscopio y criterios de clasificación El osciloscopio de rayos catódicos es el instrumento electrónico más utilizado para capturar y analizar señales eléctricas variables en el tiempo. En su modo de operación por defecto (modo Y-t) el eje vertical representa la magnitud de la señal y el eje horizontal el tiempo. El tubo de rayos catódicospermite observar variaciones de alta velocidad cuando se aplican señales a uno de sus canales, por ello sustituyó al oscilógrafo y al registrador XY. Estos instrumentos, basados en componentes electromecánicos, al medir señales de alta frecuencia estaban limitados por la inercia del trazador (pluma móvil cuyo movimiento en dirección perpendicular al papel registra la señal). En el cátodo del tubode rayos catódicos se genera un haz colimado de electrones que, al incidir sobre la pantalla de fósforo, produce el trazo visible, que reproduce fielmente la señal de interés objeto de medida, y que resulta de componer dos movimientos transversales. El movimiento del haz electrónico es causado por la acción de campos eléctricos aplicados a dos conjuntos de placas de deflexión, que constituyen lastensiones de deflexión. Estas tensiones se generan internamente a partir de las señales medidas. Desde su generación hasta el punto de incidencia, el haz apenas es afectado por fenómenos de tipo mecánico (como por ejemplo vibraciones o la inercia del movimiento), debido a que está formado por partículas de masa despreciable. Básicamente, con un osciloscopio se pueden realizar las siguientesmedidas directas: • • • • • • Período y magnitud (tensión) de una señal. Componente de continua (señal de acoplo) de una señal alterna. Desfases entre dos señales de la misma frecuencia. Tiempos de subida y bajada de transitorios (flancos de una señal). Anchuras de pulsos. Test o comprobación de componentes activos y pasivos.

En una primera aproximación, los osciloscopios pueden clasificarse enanalógicos y digitales (de almacenamiento digital). Los primeros reconstruyen la señal aplicada al canal vertical en tiempo real, por ello son los adecuados para capturar eventos periódicos y rápidos. La incorporación de dispositivos de memorización permite capturar fenómenos no repetitivos, como por ejemplo los transitorios asociados a picos

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Instrumentación Electrónica. Juan JoséGonzález de la Rosa

de tensión, el tiempo de estabilización de una señal en torno a un nivel o el arranque de un oscilador. Otros instrumentos electrónicos basados en el mismo principio operativo del osciloscopio (tubo de rayos catódicos) son los analizadores lógicos de estados (en esencia osciloscopios de varios canales), los trazadores de curvas de dispositivos semiconductores y losanalizadores de espectros. Con independencia de sus posibilidades de almacenamiento digital, dos son los criterios básicos de clasificación de esos instrumentos: la frecuencia máxima admisible para la señal aplicada al canal vertical y el número de canales verticales que incorporan. Según el primer criterio existen osciloscopios de baja frecuencia (hasta 10 MHz aproximadamente) y de alta frecuencia (hastaunos 500 MHz). Hay modelos que admiten frecuencias intermedias. Por otra parte, casi todos los osciloscopios incorporan al menos dos canales verticales. En este caso la representación simultánea de dos, o más señales, se consigue gracias a la elevada persistencia de los trazos sobre la pantalla que da una apariencia de simultaneidad. Esto se consigue con un solo haz electrónico con suscorrespondientes sistemas de deflexión vertical y horizontal. 2.2 Hoja de características de un osciloscopio. Criterios de selección Las características técnicas de un osciloscopio son extensas y no todas influyen por igual en la relación rendimiento/coste del instrumento. En consecuencia, es necesario conocer los parámetros que determinan la calidad del instrumento. En este apartado se exponen las...