Osciloscopio y Generador de señales. Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior Universidad de Sevilla

Transcripción

1 Osciloscopio y Generador de señales Universidad de Sevilla

2 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).

3 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).

4 Cómo funciona? Señal a registrar Un dispositivo para registrar una señal variable, ya sea mediante un registrador electromecánico o mediante un osciloscopio, deberá tener: 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) 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).

5 Cómo funciona? La señal aplicada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor (tubo de rayos catódicos). Placas de deflexión vertical Placas de deflexión horizontal Tubo de rayos catódicos (sección transversal) Pantalla vista frontalmente

6 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.

7 Diente de sierra En la pantalla del osciloscopio se obtiene un dibujo de la señal aplicada en el tiempo

8 Trigger (disparo) Señal a registrar Imagen obtenida a) a) b) b) a) Diente de sierra no controlado por el sistema de disparo b) Diente de sierra controlado por el sistema de disparo

9 Base de tiempos

10 Mandos del osciloscopio Intensidad luminosa INTEN Enfoque FOCUS Encendido POWER

11 Mandos del osciloscopio Trigger (disparo) Base de tiempos (común)

12 Mandos del osciloscopio Posición vertical (señal 1) Posición horizontal (común) Base de tiempos (común)

13 Mandos del osciloscopio Posición vertical (señal 1) Posición horizontal (común) Posición vertical (señal 2)

14 Mandos del osciloscopio Mando de amplitud (señal 2) Mando de amplitud (señal 1) OJO! Calibrar

15 Precisión de las medidas 1 div = 5 partes 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. 1 5 = 0,2 div 1 div = 5 partes Resolución = 1 5 Escala 1 5 = 0,2 div Escala Time/div = 0,5 ms 1 Resolución T = 0,5 = 0,1 ms 5 Escala Volts/div = 0,2 V 1 Resolución V = 0,2 = 0,04 V 5

16 Sonda

17 1. Medida de una señal continua 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 Conmutar el mando anterior a la posición DC Fijar la escala de tensiones en la posición 2 volts/div 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 Dibujar la gráfica obtenida y apuntar el resultado de la medida con su correspondiente incertidumbre 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 Dibujar la gráfica obtenida y apuntar el resultado de la medida con su correspondiente incertidumbre Anotar la medida más precisa.

18 Señal alterna V V 0 = Amplitud o Tensión máxima (V) T V = V 0 cos (wt + j 0 ) V pp V 0 V 0 T : Período (s) t T V 0 = 1 f = T Vpp 2 w : pulsación de la señal (rad/s) j 0 : fase inicial (rad) T : período o tiempo en el que la señal se repite (s) V 0 : valor máximo de la señal (voltios) f : frecuencia de la señal o número de ciclos por unidad de tiempo (ciclos/s = s -1 = hercios)

19 Generador de señales Mandos de frecuencia Tipo de señal K 10K 100K 1M AMPLITUDE Mando de amplitud TTL OUTPUT 600 OUTPUT Salida TTL Salida normal

20 Medida de periodos 7.6 div μs T 7.6div μs div 1 μs u( T ) div 50 10μs 5 div T μs

21 Medida de amplitudes 6.2 div V Vpp 6.2div V div 1 V u( Vpp ) div 20 4V 5 div Vpp Vpp 124 4V V V

22 2. Medidas de señal alterna Primera señal 2.1. Colocar el selector AC/DC/GND en la posición AC 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 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 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 Hz y repetir los pasos 2.3, 2.4 y 2.5