Osciloscopio y Generador de señales · 2020. 3. 31. · Departamento de Física Aplicada I Escuela...

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).


¿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).


¿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


¿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


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.


Base de tiempos


Diente de sierra

En la pantalla del osciloscopio

se obtiene un dibujo de la

señal aplicada en el tiempo


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)


Mandos del osciloscopio

INTEN

FOCUS

POWER

Intensidad luminosa

Enfoque

Encendido


Mandos del osciloscopio Virtual

INTEN FOCUS

POWERIntensidad luminosa Enfoque

Encendido



Base de

tiempos

(común)

Trigger

(disparo)


Mandos del osciloscopio virtual

Base de

tiempos

(común)

Trigger

(disparo)



Posición

horizontal

(común)

Posición

vertical

(señal 1)

Posición

vertical

(señal 2)



Posición

horizontal

(común)

Posición

vertical

(señal 1)



Mando de

amplitud

(señal 1)

Mando de

amplitud

(señal 2)

¡OJO!

Calibrar



Mando de

amplitud

(señal 1)

Mando de

amplitud

(señal 2)


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.


Precisión de las medidas en Osc. Virtual

Precisión: 1 división

𝛿 𝑇 = 1 × 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎𝛿 𝑉 = 1 × 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎


Sonda


Conectores BNC


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


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


2. Medidas de señal alternaPrimera señal

2.1. Colocar el selector AC/DC/GND en la posición DC.

2.2. Seleccionar la señal sinusoidal en el generador de la izquierda y ajustar el

control de amplitud hasta conseguir 15V de amplitud y una frecuencia de 620 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 14000 Hz y repetir los pasos 2.3, 2.4 y 2.51


Medida de periodos y frecuencia

𝑇 = 8𝑑𝑖𝑣 × 0,2

𝑚𝑠

𝑑𝑖𝑣= 1,6

𝑈 𝑇 = 1𝑑𝑖𝑣 ×0,2𝑚𝑠

𝑑𝑖𝑣= 0,2 𝑚𝑠

⇒ 𝑇 = (1,6 ± 0,2)𝑚𝑠

𝐶𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑓 𝑦 𝑈(𝑓)


Medida de amplitudes

𝑉𝑝𝑝 = 6𝑑𝑖𝑣 ×5𝑉

𝑑𝑖𝑣= 30𝑉

𝑈 𝑉𝑝𝑝 = 1𝑑𝑖𝑣 ×5𝑉

𝑑𝑖𝑣= 5𝑉

⇒ 𝑉𝑝𝑝 = (30 ± 5)𝑉

𝐶𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑉0 𝑦 𝑈(𝑉0)


2. Medidas de señal alternaPrimera señal

2.1. Colocar el selector AC/DC/GND en la posición DC.

2.2. Seleccionar la señal sinusoidal en el generador de la izquierda y ajustar el

control de amplitud hasta conseguir 15V de amplitud y una frecuencia de 620 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 14000 Hz y repetir los pasos 2.3, 2.4 y 2.51

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