3.5: Procedimiento

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1. La Figura 3.4.1 es una foto de la cara de un osciloscopio Tektronix MDO serie 3000. Compare esto con el osciloscopio de banco e identifique los siguientes elementos:

Canal uno a cuatro conectores de entrada BNC.
Conector de entrada RF y sección de ajustes.
Canal uno a cuatro botones de selección.
Perillas de Escala Horizontal (es decir, Sensibilidad) y Posición.
Cuatro mandos de Escala Vertical (es decir, Sensibilidad) y Posición.
Botón Nivel de Gatillo.
Botones de Matemáticas y Medida (en Inspector de Ondas).
Botón Guardar (debajo de la pantalla).
Botón Autoset.
Botón Menú Desactivado.

2. Observe los numerosos botones a lo largo de la parte inferior y lateral de la pantalla de visualización. Estos botones de menú son sensibles al contexto y su función dependerá del botón o botón seleccionado más recientemente. Los menús se pueden eliminar de la pantalla presionando el botón Menú desactivado (varias veces para los menús anidados). Encienda el osciloscopio. Tenga en cuenta que la pantalla principal es similar a una hoja de papel cuadriculado. Cada cuadrado tendrá un factor de escalado o ponderación apropiado, por ejemplo, 1 voltio por división verticalmente o 2 milisegundos por división horizontalmente. Los voltajes y tiempos de forma de onda se pueden determinar directamente desde la pantalla mediante el uso de estas escalas.

3. Seleccione los botones de canal uno y dos (amarillo y azul) y también presione el botón Autoset. (Autoset intenta crear ajustes razonables basados en la señal de entrada y es útil como una especie de “botón de pánico”). Ahora debería haber dos líneas horizontales en la pantalla, una amarilla y otra azul. Estas trazas se pueden mover verticalmente en la pantalla a través de las perillas de posición asociadas. Además, se puede eliminar una traza deseleccionando el botón de canal correspondiente. Los mandos de Escala Vertical y Horizontal se comportan de manera similar y no incluyen marcas de calibración. Eso se debe a que los ajustes de estas perillas aparecen en la pantalla principal. Ajuste las perillas Escala y observe cómo cambian los valores correspondientes en la parte inferior de la pantalla. Los voltajes están en una secuencia de escala 1/2/5 mientras que el Tiempo está en una secuencia de escala 1/2/4.

4. Cuando se selecciona una entrada, aparecerá un menú que permite controlar los ajustes básicos de esa entrada. Una de las configuraciones fundamentales más importantes en un canal de osciloscopio es el Acoplamiento de Entrada. Esto se controla a través de uno de los botones de la fila inferior. Hay dos opciones: AC permite solo señales de CA bloqueando así DC, y DC permite todas las señales a través (no impide AC).

5. Ajuste el canal uno Escala Vertical a 5 voltios por división. Ajuste el canal dos Escala a 2 voltios por división. Establezca la Escala de Tiempo (Horizontal) en 1 milisegundo por división. Finalmente, ajuste el Acoplamiento de entrada a CC para ambos canales de entrada y alinee las líneas de visualización azules y amarillas con la línea central de la pantalla a través de la perilla de Posición Vertical (tenga en cuenta que al presionar las perillas de posición vertical se centrará automáticamente la traza).

6. Construye el circuito de la Figura 3.4.2 usando E = 10 V, R1 = 10 k\(\Omega\) y R2 = 33k\(\Omega\). Conecte una sonda desde la entrada del canal uno a la fuente de alimentación (roja o punta al terminal positivo, clip negro a tierra). Conecte una segunda sonda desde el canal dos a R2 (nuevamente, roja o punta al lado alto de la resistencia y el clip negro a tierra).

7. Las líneas amarillas y azules deberían haberse desviado hacia arriba. El canal uno debe elevarse dos divisiones (2 divisiones a 5 voltios por división produce la fuente de 10 voltios). Usando este método, determine el voltaje a través de R2 (recuerde, la entrada dos debería haberse configurado para 2 voltios por división). Calcule el voltaje esperado a través de R2 usando los valores de resistencia medidos y compare los dos en la Tabla 3.6.1. Tenga en cuenta que no es posible lograr una precisión extremadamente alta usando este método (por ejemplo, cuatro o más dígitos). De hecho, un DMM suele ser más útil para la medición directa de potenciales de CC. Verifique los resultados utilizando un DMM y la columna final del Cuadro 3.6.1.

8. Seleccione Acoplamiento AC para las dos entradas. Las líneas planas de CC deben volver a caer a cero. Esto se debe a que el Acoplamiento de CA bloquea CC. Esto será útil para medir el componente de CA de una señal combinada de CA/CC, tal como podría verse en un amplificador de audio. Vuelva a ajustar el acoplamiento de entrada para ambos canales a CC.

9. Reemplace la fuente de alimentación de CC con el generador de funciones. Ajuste el generador de funciones para una onda sinusoidal de pico de un voltio a 1 kHz y aplíquelo a la red de resistencias. La pantalla ahora debería mostrar dos pequeñas ondas sinusoidales. Ajusta los ajustes de Escala Vertical para las dos entradas para que las ondas ocupen la mayor parte de la pantalla. Si la pantalla es muy borrosa y las ondas sinusoidales parecen saltar de lado a lado, es posible que sea necesario ajustar el nivel de disparo. Además, ajusta la Escala de Tiempo para que solo se puedan ver uno o dos ciclos de la onda. Usando los ajustes de Escala, determine los dos voltajes (siguiendo el método del paso 7) así como el periodo de la forma de onda y compárelos con los valores esperados vía teoría, registrando los resultados en las Tablas 3.6.2 y 3.6.3. También verifique los resultados usando un DMM para medir los voltajes RMS.

10. Para encontrar el voltaje a través de R1, el voltaje del canal dos (\(V_{R2}\)) se puede restar del canal uno (fuente E) a través de la función Matemáticas. Utilice el botón rojo para seleccionar la función Math y crear la expresión apropiada desde el menú (ch1 — ch2). Esta pantalla aparece en rojo. Para eliminar una forma de onda, vuelva a presionar su botón. Elimine la forma de onda matemática antes de continuar con el siguiente paso.

11. Uno de los aspectos más útiles del osciloscopio es la capacidad de mostrar la forma de onda real. Esto puede ser utilizado, por ejemplo, como un medio para determinar la distorsión en un amplificador. Cambie la forma de onda en el generador de funciones a una onda cuadrada, triángulo u otra forma y observe cómo responde el osciloscopio. Tenga en cuenta que el osciloscopio también mostrará un componente de CC, si lo hay, ya que la señal de CA está desplazada o “montada en la CC”. Ajuste el generador de funciones para agregar un desplazamiento de CC a la señal y observe cómo cambia la pantalla del osciloscopio. Devuelva el generador de funciones a una onda sinusoidal y elimine cualquier desplazamiento de CC.

12. A menudo es útil tomar mediciones diferenciales precisas en una forma de onda. Para ello, las barras o cursores son útiles. Seleccione el botón Cursores hacia la parte superior del osciloscopio. En el menú de la pantalla, seleccione Barras verticales. Aparecerán dos barras verticales en la pantalla (es posible que una o ambas puedan colocarse fuera de la pantalla principal). Se pueden mover hacia la izquierda y hacia la derecha a través de las perillas multipropósito (junto al botón Cursores). El botón Seleccionar alterna entre el movimiento independiente y el movimiento del cursor en tándem. Aparecerá una lectura de los valores de las barras en la parte superior de la pantalla. Indican las posiciones de los cursores, es decir, la ubicación donde cruzan la forma de onda. Las Barras Verticales son muy útiles para obtener información de tiempo así como amplitudes en puntos específicos a lo largo de la ola. Una función similar son las Barras Horizontales que son particularmente útiles para determinar amplitudes. Pruebe las Barras Horizontales seleccionándolas nuevamente a través del menú Cursores (manteniendo pulsado el botón Cursores aparecerá el menú).

13. Para algunos parámetros de forma de onda, hay lecturas automáticas disponibles. Se accede a ellos a través del botón Medir. Presiona Medir, selecciona Agregar medición y página a través de las diversas opciones usando la perilla Multipropósito b. Seleccione Frecuencia. Tenga en cuenta que ahora aparecerá una pequeña lectura de la frecuencia en la pantalla. Múltiples mediciones son posibles simultáneamente. Importante: Existen límites específicos sobre el uso adecuado de estas medidas. Si no se siguen las pautas, pueden resultar valores erróneos. ¡Siempre realice una aproximación a través del método de factor de escala y divisiones incluso cuando use una medición automática!

14. Finalmente, se puede guardar una captura de la pantalla para futuros trabajos usando el puerto USB y una memoria USB a través del botón Guardar menú. El menú emergente tiene opciones para guardar la imagen así como los datos de rastreo o la información de configuración. Seleccione Guardar imagen de pantalla para guardar un archivo de gráficos mapeados de bits que pueda usarse tal cual o procesarse posteriormente en un programa de gráficos (por ejemplo, invertir los colores para imprimir). Se recomienda el formato.PNG.