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INSTRUMENTACIN ELECTRNICA REA DE ELECTRNICA
Profesores: Juan Jos Gonzlez de la Rosa. Manuel Sanmartn de la
Jara.
PRCTICA 3. Osciloscopios HM 604 y HM 1004 (III): Test de
componentes y modulacin en frecuencia. Sumario: Elementos del
osciloscopio III. Test de componentes terico/prctico. Modulacin en
frecuencia. Generador de funciones con entrada FM.
3.1.- Objetivos.
Realizacin de tests de componentes activos y pasivos para
obtener, a partir de la
curva de test, su curva caracterstica y parmetros del modelo
equivalente serie.
Empleo de la entrada de modulacin FM del generador de
funciones.
Visualizacin seales moduladas en frecuencia para distintos tipos
de portadora.
3.2.- Fundamento terico y de funcionamiento del instrumento.
Metodologa.
3.2.1.- Tests de componentes.
Este osciloscopio incorpora un tester de componentes, que se
emplea para
comprobar (testear) el buen estado del dispositivo mediante la
obtencin de una
curva representativa del mismo. La prueba es vlida siempre que
el componente no
est sometido a tensin, conectado en un circuito.
El componente a comprobar se conecta entre el borne aislado en
el campo
Component-Tester (zona inferior derecha de la pantalla) y uno de
los bornes de masa
del campo Y. A continuacin se pulsa la tecla COMPONENT TESTER, y
queda
desconectado el preamplificador Y y el generador de barrido. Los
nicos ajustes con
influencia en el funcionamiento del test son INTENS., FOCUS y
X-POS. Se utilizarn
los componentes que figuran en el apartado de resultados.
El principio operativo del test es sencillo. A partir de su
transformador de red,
el instrumento aplica una seal senoidal a un circuito formado
por la asociacin serie
del componente a probar y una resistencia (impedancia de entrada
del canal de
donde tomemos la masa). El HM 604 trabaja ahora en el modo X-Y.
Esta seal
senoidal se utiliza para la deflexin vertical; para la deflexin
horizontal se utiliza la
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tensin en bornas del componente a probar. Se comparan las fases
de ambas
tensiones obtenindose las figuras en el modo X-Y. Si la
impedancia objeto de
medida tiene un valor real, en la pantalla aparecer una lnea ms
o menos inclinada.
Si el componente a comprobar presenta un cortocircuito, la lnea
es vertical. Cuando
el proceso se interrumpe o no hay objeto de medida, aparece una
lnea horizontal. La
inclinacin de la lnea es una indicacin del valor de la
resistencia.
Las siguientes figuras resumen las imgenes bsicas involucradas
en los tests.
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Los condensadores e inductancias provocan imgenes elpticas
originadas por
el desfase entre la corriente y la tensin que, a su vez,
provocan un desfase entre las
dos tensiones de deflexin.
Una elipse con el eje principal horizontal significa alta
impedancia (capacidad pequea o induccin elevada).
Una elipse con el eje principal vertical significa baja
impedancia (capacidad elevada o induccin pequea).
Una elipse inclinada significa una resistencia de prdida
relativamente grande en serie con la reactancia.
En semiconductores, los codos de las curvas representan puntos
de separacin
entre fases de conduccin y de corte. Si la tensin lo permite, se
pueden visualizar las
caractersticas directa e inversa. La inversin de los polos de
conexin de un
semiconductor provoca un giro de180 en la imagen sobre el centro
de la retcula.
3.2.2.- Modulacin en frecuencia.
El propsito de todo proceso de modulacin es modificar alguna de
las
caractersticas de una seal portadora (amplitud, frecuencia o
fase) de acuerdo con
los valores de una seal moduladora que es la que transporta la
informacin. La
seal modulada posee una frecuencia funcin del tiempo (un trmino
cte. y otro
variable), cuya variacin la prescribe la seal moduladora. La
siguiente figura ilustra
el concepto de frecuencia instantnea en una seal de FM con
moduladora
rectangular (figuras superiores) y moduladora en diente de
sierra (figuras inferiores).
La ventaja de la modulacin en frecuencia es que la envolvente de
la seal modulada
no transporta la informacin por lo que el proceso de transmisin
es bastante inmune
al ruido.
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Se procede utilizando dos generadores de funciones HM8030-3 y
un
osciloscopio HM 604 o HM 1004:
El generador de moduladora con los siguientes ajustes: seal
cuadrada, f = 200 Hz
aproximadamente; Regular el offset y la amplitud de salida para
que la seal
tome dos valores: el cero y un nivel positivo.
El generador de portadora se ajusta a: seal senoidal de f = 2000
Hz.
La salida del generador de funciones de la moduladora se conecta
a la entrada
de FM del generador de portadora. La salida de este ltimo es la
que se conecta al
canal I del osciloscopio. Ajustar la base de tiempos del
osciloscopio con el fin de
obtener una imagen estable. A menudo es necesario facilitar la
captura de la imagen
regulando las amplitudes y offset de las seales moduladora y
portadora.
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A continuacin se procede con distintos tipos de moduladoras
(diente de
sierra y senoidal), y con distintas situaciones de frecuencia y
amplitudes. Es
interesante observar qu sucede cuando las frecuencias dejan de
ser mltiplos.
3.3.- Resultados.
Cada componente testeado debe ir acompaado de su curva de test
con sus
medidas caractersticas exactas. Asimismo se incluir un anlisis
del estado del
componente (calidad), segn la existencia de puntos de
discontinuidad en los trazos
observados, y del desfase existente entre las dos seales
involucradas en la
comparacin de fases y que fueron nombradas en la metodologa. Los
resultados de
la comparacin de fases pueden resumirse como sigue:
RESISTENCIA: Las dos tensiones deben estar en fase. La traza ser
una recta.
Componentes empleados: R = 100 W.
CONDENSADOR o INDUCTANCIA: Ambas tensiones desfasadas 90. La
traza
ser una elipse.
Componentes empleados: C = 1 mF 47 mF, 100 mF; L = 33 mH.
SEMICONDUCTOR: La traza muestra dos zonas: la de conduccin y la
de
circuito abierto, en el caso de los diodos. Los transistores se
testean por pares de
uniones. Las uniones B-E y B-C nos permiten conocer el estado
del transistor; la
unin C-E nos permite distinguir si el transistor bipolar es NPN
o PNP.
Componentes empleados: diodo: 1N4007; diodos zner: ZY 100, ZPY
27, BA 154,
BZV 8506; transistor: BD 136.
Referente a la modulacin en frecuencia, se dibujarn las ondas
portadora y
moduladora caracterizadas completamente. Indicar el valor de la
base tiempos del
osciloscopio y los valores de offset y amplitud de las seales
provenientes de los
generadores de funciones.
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3.4.- Anlisis de resultados.
De qu depende la mayor o menor inclinacin de la recta obtenida
al analizar la
resistencia? Cul es la interpretacin de una recta horizontal y
de una recta
vertical?
Repita la interpretacin anterior para el caso de la elipse
obtenida para el
condensador y la inductancia
Interprete las zonas de la curva de test de un diodo y de las
uniones de los
transistores
Por qu no aparece la tensin de ruptura en las caractersticas de
algunos diodos
zner?
Cules son las tensiones caractersticas de los diodos
testeados?
Identifica las patillas de los transistores a partir de las
curvas de test obtenidas.
En que consiste la modulacin en frecuencia?
Explique cmo vara la frecuencia de la portadora segn sea la seal
moduladora.
