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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Zacatenco Carrera: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

Grupo: 2CV6 PRACTICA No. 4: Ociloscopio.

Nombre Calificación Aguilar Reséndiz Arturo Dorantes Martínez David Cristofert Huang Yao Tung Martínez Arellano Sara Montserrat

Profesor: Suárez Gerardo.

Fecha de entrega: 22/03/2019

Objetivo. Al realizar esta práctica el alumno:  Identificara las perillas y botones requeridos para un empleo básico del osciloscopio.  Calibrará el osciloscopio en frecuencia y voltaje.  Efectuará la medición de tensiones directas y alternas.  Realizará la medición de la frecuencia y período de una señal. Introducción. Los osciloscopios pueden ser analógicos o digítales. Los primeros trabajan directamente con señal la aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar u estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente). En esta práctica se medirán períodos y con estos se obtendrán frecuencias, a través de su interrelación matemática. Marco Teórico. Un osciloscopio es un tipo de instrumento de pruebas electrónico, y sirve para mostrar y analizar el tipo de onda de señales electrónicas. Además, este dispositivo dibuja una gráfica que representa señales eléctricas, las cuales varían con el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo Un osciloscopio comúnmente puede mostrar formas de onda de corriente alterna (AC) o corriente directa (DC) con frecuencias desde 1hertz (Hz) hasta varios megahertz (MHz). También, osciloscopios de alto rendimiento pueden mostrar señales con frecuencias de varios cientos de gigahertz (GHz).

¿Qué tipos de osciloscopios existen? Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales. Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analógico y un Compact Disc es un equipo digital.

Los Osciloscopios también pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente). Tipos de ondas Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:    

Ondas senoidales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en diente de sierra. Pulsos y flancos ó escalones.

Ondas senoidales. Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de

diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales. La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

Ondas cuadradas y rectangulares Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas triangulares y en diente de sierra. Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas. Pulsos y flancos ó escalones. Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias. Un flanco ó escalón indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó también un pequeño defecto en un circuito (por ejemplo

un falso contacto momentáneo). Es común encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Medidas en las formas de onda Periodo y Frecuencia Si una señal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz (Hz) y es igual al número de veces que la señal se repite en un segundo, es decir, 1Hz equivale a 1 ciclo por segundo. Una señal repetitiva también posee otro parámetro: el periodo, definiéndose como el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo. Período y frecuencia son recíprocos el uno del otro:

Métodos de muestreo. Se trata de explicar cómo se las arreglan los osciloscopios digitales para reunir los puntos de muestreo. Para señales de lenta variación, los osciloscopios digitales pueden perfectamente reunir más puntos de los necesarios para reconstruir posteriormente la señal en la pantalla. No obstante, para señales rápidas (como de rápidas dependerá de la máxima velocidad de muestreo de nuestro aparato) el osciloscopio no puede recoger muestras suficientes y debe recurrir a una de estas dos técnicas:  

Interpolación, es decir, estimar un punto intermedio de la señal basándose en el punto anterior y posterior. Muestreo en tiempo equivalente. Si la señal es repetitiva es posible muestrear durante unos cuantos ciclos en diferentes partes de la señal para después reconstruir la señal completa.

Material.     

1 Osciloscopio de 30MHz 1 generador de señales. Cable BNC - BNC 1 Paquete de baterías. 1 Punta de prueba. Desarrollo.

De lo poco que hicimos en la práctica fue lo siguiente. El primer paso es conocer el exterior del osciloscopio, el cual es análogo porque contiene un tubo de rayos catódicos que se encarga de trazar la forma de la señal que se está presentando. También se hizo un dibujo donde reconocimos varios botones y perillas que tiene el osciloscopio al momento de analizar señales que ya sean de radio, de redes de datos, etc en el momento de su práctica. La pantalla en la cual se proyecta la señal del tubo de rayos catódicos es cuadriculada que permite determinar en qué escala se presenta la señal visualizada. El inconveniente es que no se debe de dejar la mayor cantidad de luz que emita el tubo de rayos catódicos ya que se llega a calentar demasiado rápido y el fosforo que contiene la pantalla (al ser analógica) se llega a quemar si no se tiene el mayor cuidado.

El segundo paso consistió en realizar la calibración del instrumento ya que debemos de realizar una calibración para que podamos usarlo en su correcto funcionamiento. El osciloscopio contenía unos potenciómetros los cuales nos permiten ajustar la posición en el eje x o y de las señales que se presentaran, pero como en este caso no se estaba manipulando ninguna señal, entonces solo ajustamos la línea del canal que se había seleccionado en el canal 1. Este procedimiento fue bastante rápido porque reconocimos como calibrar al osciloscopio, pero aun así requiere mayor precisión al momento de hacerlo. El ultimo procedimiento que realizamos fue el de comprobar las salidas del osciloscopio por medio de la punta de prueba que se nos entregó, este es un cable que está diseñado para ponerlo en el osciloscopio o cualquier otro dispositivo que maneje una señal y se deba de visualizar. Pues este instrumento de medición contiene unas salidas que entregan una señal digital para probarlo, de ahí se presentaron bastantes dificultades para ajustar la señal y su respectiva escala correcta.

Conclusiones (Aguilar Reséndiz Arturo) El osciloscopio al ser instrumento que se debe de usar para visualizar las señales de los equipos electrónicos, es necesario conocer su uso ya que resulta ser muy delicado al momento de operar los equipos de comunicaciones electrónicas análogos y digitales. En esta práctica se nos presentó un osciloscopio análogo el cual, como su nombre lo indica en su pantalla de visualización la cual es realizada por un tubo de rayos catódicos. La práctica no pudo ser terminada porque el osciloscopio requiere un manejo cuidadoso al momento de realizar los ajustes y probar la señal que el propio osciloscopio entrega, la cual es de una forma cuadrada. Mas sin embargo no solo teníamos al osciloscopio sino que también un generador de señales digital el cual no lo ocupamos, pero este debe de ser mencionado porque es un instrumento que crea señales para poder manipularlas por medio de un circuito que reconstruye dicha señal ya sea en forma cuadrada, triangular o en otras formas. (Huang Yao Tung) El uso correcto del oscilador claramente está en que no íbamos a aprenderlo en 1 hora y media, pudimos obtener resultados simples, sin entender lo que era, claro está que debemos esperarnos a terminar esta práctica para ya tener una conclusión exacta y correcta, el equipo manejado fueron diferentes en casi todo el grupo, pero al final, pudimos calcular en enfoque, la intensidad, entender los canales, la dirección, el tiempo que era muy importante, el voltaje y ver un tipo de onda cuadrada. (Martínez Arellano Sara) En esta práctica se enseña el uso básico de un osciloscopio el cual en nuestra carrera tiene un amplio uso, en la electrónica tanto digital como analógica; mediante este se puede observar el comportamiento de la corriente desde la corriente eléctrica hasta funciones especiales como dientes de sierra o señales cuadradas, resulta complicado tomar mediciones en estos modelos; pero así se puede ver el comportamiento real de algún componente eléctrico o electrónico en tiempo real, podemos observar formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Observaciones (Huang Yao Tung) El equipo trabajo de forma ordenada y como debía, ciertamente hubo personas que no trabajaron en esta práctica, al trabajar con un osciloscopio, estamos trabajando con un equipo caro y al principio difícil de entender, tiene muchas funciones, muchos botones, controladores con uno fácilmente se puede perder, el practicaría tampoco de mucha

ayuda, puesto que las maquinas eran diferentes, el profesor estuvo al apoyo del grupo, pero cada equipo tenía un oscilador diferente, por lo cual las instrucciones para llevar a cabo este experimento fueron muy confusas, al final de la práctica, con mucho ensayo y error, pudimos mostrar la onda requerida, pero falto entender más sobre las medidas y todo eso. Claro esta que esta fue la primera parte, donde nos acostumbramos a manejar con cuidado este instrumento y estar más familiarizados a este, puesto que no solo para mí, sino para casi todos, fue la primera vez en ver uno de persona y manejarlo. (Martínez Arellano Sara) Trabajamos de forma adecuada de acuerdo a los materiales otorgados, personalmente visualiza el osciloscopio como una máquina difícil de trabajar, pero al entenderla y aprenderla a manejar pude ver que no lo es del todo, es importante recalcar que debemos aprender a manejarla ya que tiene mucho que ver con la carrera en la que estamos y puede servirnos de varios usos. Bibliografía.  https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php  https://hetpro-store.com/TUTORIALES/osciloscopio/