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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).
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
¿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).
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
¿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
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¿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
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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.
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Base de tiempos
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
Diente de sierra
En la pantalla del osciloscopio
se obtiene un dibujo de la
señal aplicada en el tiempo
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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)
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Mandos del osciloscopio
INTEN
FOCUS
POWER
Intensidad luminosa
Enfoque
Encendido
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Mandos del osciloscopio Virtual
INTEN FOCUS
POWERIntensidad luminosa Enfoque
Encendido
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Mandos del osciloscopio
Base de
tiempos
(común)
Trigger
(disparo)
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
Mandos del osciloscopio virtual
Base de
tiempos
(común)
Trigger
(disparo)
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
Mandos del osciloscopio
Posición
horizontal
(común)
Posición
vertical
(señal 1)
Posición
vertical
(señal 2)
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
Mandos del osciloscopio
Posición
horizontal
(común)
Posición
vertical
(señal 1)
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
Mandos del osciloscopio
Mando de
amplitud
(señal 1)
Mando de
amplitud
(señal 2)
¡OJO!
Calibrar
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Mandos del osciloscopio
Mando de
amplitud
(señal 1)
Mando de
amplitud
(señal 2)
Departamento de Física Aplicada I Escuela Politécnica Superior
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.
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Precisión de las medidas en Osc. Virtual
Precisión: 1 división
𝛿 𝑇 = 1 × 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎𝛿 𝑉 = 1 × 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎
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Sonda
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Conectores BNC
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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
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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
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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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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)
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Medida de amplitudes
𝑉𝑝𝑝 = 6𝑑𝑖𝑣 ×5𝑉
𝑑𝑖𝑣= 30𝑉
𝑈 𝑉𝑝𝑝 = 1𝑑𝑖𝑣 ×5𝑉
𝑑𝑖𝑣= 5𝑉
⇒ 𝑉𝑝𝑝 = (30 ± 5)𝑉
𝐶𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑉0 𝑦 𝑈(𝑉0)
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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