Uso del Osciloscopio y Generador de

Funciones. J. Reyna* A.D. Daz de Len* M. Cruz* J.A. Prieto* P. Snchez*

MTR01B

Metrologa, Universidad Politcnica de Aguascalientes,

Aguascalientes, Ags.

Abstract

In this practice started using the oscilloscope and we can observed its

operation, based on some of the lessons learned in past practice, we

can distinguish the load curves in a capacitor and proper connection.

Also we generated the signals we want by the function generator.

Resumen

En esta prctica comenzaremos a utilizar el osciloscopio y logramos

observar su funcionamiento, basndonos en algunos de los

aprendizajes obtenidos en las prcticas anteriores, pudimos distinguir

las curvas de carga en un capacitor y la forma correcta de conectarlo.

Adems pudimos generar las seales que deseemos mediante el

generador de funciones.

I. INTRODUCCIN

Durante la realizacin de esta prctica podremos conocer

un osciloscopio y un generador de funciones, manipular

sus funciones y tener una buena interpretacin de dichos

instrumentos, aprender a armar circuitos con capacitores,

como se comportan, el funcionamiento de los

rectificadores, como se ven el osciloscopio los de media

onda.

II. OBJETIVO GENERAL

Al completar la prctica el alumno ser capaz de

identificar las funciones principales del osciloscopio,

adems ser capaz de manipular el generador de

funciones para obtener una seal deseada.

A. Competencias y/o habilidades a desarrollar.

1) Capacidad para utilizar correctamente el

instrumento de medicin (osciloscopio)

2) Capacidad para el uso de cursores para medir

tiempo y voltaje con el osciloscopio.

3) Capacidad para medir voltaje mximo, mnimo,

promedio en seales cuadradas, senoidales y

triangulares.

4) Capacidad para utilizar correctamente el

generador de funciones.

III. MATERIALES

1. Generador de funciones.

2. Osciloscopio.

3. 2 Sondas de voltaje para osciloscopio.

4. Sonda de Generador de funciones.

5. 1 USB no mayor a 2 GB.

6. 1 Resistencia de 100

7. 1 Resistencia de 1.2 k

8. 2 Capacitores electrolticos de 47F a 25V.

9. 4 Diodos rectificadores de 1N4004, 1N4007 o

1N4148.

Fig. 1. Capacitor

IV. MARCO TERICO

A. Curva de carga del capacitor.

Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos

que se encuentran a potenciales distintos, el capacitor no

se carga instantneamente sino que adquiere cierta carga

por unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de

la resistencia del circuito.

El producto RC es, en consecuencia, una medida de la

velocidad de carga del capacitor y por ello se llama

constante de tiempo. Cuando RC es pequea, el capacitor

se carga rpidamente; cuando es ms grande, el proceso

de carga toma ms tiempo. Donde R corresponde al valor

de la resistencia que est conectada al capacitor y C el

valor del capacitor en el circuito.

B. Diodo rectificador.

La rectificacin de una corriente alterna (C.A.) para

convertirla en corriente directa (C.D.) denominada

tambin corriente continua (C.C.) es una de las

tecnologas ms antiguas empleadas en los circuitos

electrnicos desde principios del siglo pasado, incluso

antes que existieran los elementos semiconductores de

estado slido, como los diodos de silicio que conocemos

en la actualidad.

Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente

elctrica en una direccin y lo impiden en la direccin

contraria, se han empleado tambin durante muchos aos

en la deteccin de seales de alta frecuencia, como las de

radiodifusin, para convertirlas en audibles en los

receptores de radio. En la actualidad varios tipos de

diodos de construccin especial pueden realizar otras

funciones diferentes a la simple rectificacin o deteccin

de la corriente cuando se instalan en los circuitos

electrnicos.

Fig. 2.1 Diodo Rectificador.

C. Rectificador de media onda.

Es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o

positiva de una seal de corriente alterna de lleno

conducen cuando se polarizan inversamente. Adems su

voltaje es positivo.

El diodo permite polarizaciones directas e inversas, el

caso de la directa el paso de corriente es in restriccin y

los voltajes de entrada y salida son iguales, pero en la

inversa el diodo no conduce, quedando entonces el

circuito abierto y esto hace que no exista corriente en el

circuito ni cada de tensin en las resistencias, esto hace

creer que toda la tensin de entrada se queda en los

extremos del diodo.

Fig. 2.2. Media onda rectificada.

D. Rectificador de onda completa.

Un rectificador de onda completa es un circuito empleado

para convertir una seal de corriente alterna de entrada

(Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A

diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la

parte negativa de la seal se convierte en positiva o bien

la parte positiva de la seal se convertir en negativa,

segn se necesite una seal positiva o negativa de

corriente continua.

Fig. 2.3. Onda completa rectificada.

E. Osciloscopio.

El osciloscopio es un dispositivo de visualizacin grfica

que muestra seales elctricas variables en el tiempo. El

eje vertical Y representa el voltaje, mientras que el eje

horizontal X representa el tiempo. Con un osciloscopio

podemos determinar directamente el periodo y el voltaje

de una seal y de forma indirecta la frecuencia de una

seal, as como la fase entre dos seales. Adems, el

osciloscopio nos permite determinar qu parte de la seal

es corriente continua y cul alterna as como determinar

qu parte de la seal es ruido y cmo vara este con el

tiempo. Finalmente el osciloscopio es muy til para

localizar averas en un circuito.

Fig. 2.4. Osciloscopio digital.

F. Generador de funciones.

El generador de seales es un dispositivo electrnico que

genera en sus terminales una seal de corriente alterna con

una frecuencia que viene fijada por nosotros Para ello, el

generador de frecuencias posee una escala gruesa de

frecuencias y una fina.

Manejando conjuntamente ambas escalas (la gruesa y la

fina) podemos generar una seal con una frecuencia muy

bien caracterizada. Asimismo, tambin podemos

controlar la amplitud de la seal alterna que deseamos

obtener haciendo uso del mando de control de amplitud.

El generador de frecuencias es capaz de generar corrientes

alternas de forma senoidal, cuadradas, rectangulares y

triangulares (por medio de la opcin function).

Fig. 2.5. Generador de funciones.

V. DESARROLLO

A. Uso de osciloscopio para medir tiempos y

voltajes en curva de carga del capacitor.

Para iniciar esta prctica armaremos un circuito con el

capacitor y las resistencias que la maestra nos vaya

presentando y en cada circuito mediremos el tiempo de

carga del capacitor. Se conecta la fuente del capacitor al

circuito, sin encender la fuente, energizamos el

osciloscopio, conectamos la sonda de voltaje en paralelo

con el capacitor, los volts por divisin eran de 5 V y los

segundos por divisin en 50ms, encendemos la fuente

vemos en el osciloscopio la carga del capacitor y en

cuanto se encuentra cargado detenemos le osciloscopio en

el botn Stop, medimos con los cursores el tiempo de

carga, guardamos todo en la memoria.

Realizamos lo mismo para los circuitos formados por las

otras dos resistencias y el capacitor, conectamos la sonda

al canal 2 del osciloscopio y compararemos las curvas con

las resistencias de 470 y 1.2k Y guardamos las

curvas de comparacin.

B. Uso del osciloscopio y generador de funciones.

Para este siguiente paso se energizara el osciloscopio, y

se conectara la sonda de voltaje al canal uno del

osciloscopio, se energizara por igual el generador de

funciones, se conectara la sonda del generador a la salida

del mismo (output level) y las puntas de esta de

conectaran a la sonda del osciloscopio, seleccionaremos

la funcin de onda senoidal en el generador, se le dar un

rango de frecuencia de 0.5 Hz y la amplitud de la seal a

6 Vpp, se ajusta el osciloscopio y se mide el voltaje

mximo, mnimo y promedio de la seal, esto con los

cursores, se graban los datos. Despus se selecciona una

onda cuadrada con un rango de frecuencia de 85 Hz, con

una amplitud de 8 Vpp se ajusta el Duty Cycle al 75%, se

ajusta y se mide nuevamente y se graba. En seguida se

selecciona una onda triangular con un rango de frecuencia

de 100 Hz. Con una amplitud de 4 Vpp y el DC offset a

2v. Se hacen los ajustes y se graba en la memoria.

C. Uso del osciloscopio y generador de funciones para

rectificador de onda.

Se arma un circuito rectificador de onda como el

docente lo indic, se energiza el osciloscopio y el

generador de funciones, se conecta la sonda del voltaje al

canal uno y la otra sonda al canal dos, calibramos el

osciloscopio, la sonda de voltaje uno se conecta a la salida

del generador, se conecta la sonda de voltaje dos a la

salida del diodo rectificador, ajustamos la frecuencia a

60Hz en onda senoidal con un Vpp de 15 V, conectamos

el generador de funciones a la entrada del rectificador de

onda, se mide con los cursores y se guarda las

mediciones en la memoria.

VI. RESULTADOS

Los resultados obtenidos en esta prctica se evidenciaron con una fotografa en donde se ve el display de un

osciloscopio de cada circuito. Las siguientes imgenes constan de la conexin de dos capacitores de 47uF para la

comparacin de los tiempos de carga.

A. Curvas de carga del capacitor.

1) Circuito 1

Fig. 1. Circuito 1 hecho en Multisim.

Fig. 1.1. Circuito 1 en fsico, y su forma correcta de conectar

las mordazas de las sondas.

Con una resistencia de 470. Medido con los cursores (lneas

verticales de la imagen) del osciloscopio, colocando los

cursores en el inicio y el final de la curva.

Fig. 1.2. Grfica del tiempo de carga del capacitor, con una resistencia de

470.

Fig. 2. Circuito 2 hecho en Multisim.

Fig. 2.1. Circuito 2 en fsico y su forma de conectar las mordazas de las sondas.

Grfica del tiempo de carga de un capacitor con una resistencia

de 1.2k . En donde el cursor dos se coloca donde inicia la

curva mientras que el cursor uno donde termina.

Fig. 2.2. Grfica del tiempo de carga.

3) Circuito 3

Fig. 3. Circuito realizado en Multisim.

Fig. 3.1 Circuito 3 en fsico, y su forma correcta de conectar

las mordazas de las sondas.

Grfica del tiempo de carga del capacitor, con una resistencia

de 100. Medido con los cursores (lneas verticales de la

imagen) del osciloscopio, colocando los cursores en el inicio y

el final de la curva. Se observa una dt (diferencia de tiempo) de

30ms.

Fig. 3.2 Grfica del tiempo de carga del capacitor, con una resistencia de 100.

Grfica comparativa con dos capacitores de 47uF. Con ayuda

de los cursores se obtiene la diferencia de tiempo sobre la curva

inferior que tiene una diferencia de tiempo de 100.0 ms.

Fig. 4. Grfica comparativa con dos capacitores de 47uF.

Grfica comparativa con dos capacitores de 47uF. Con ayuda

de los cursores se obtiene la diferencia de tiempo sobre la curva

superior que tiene una diferencia de tiempo de 350.0 ms.

Fig. 4.1 Grfica comparativa con dos capacitores de 47uF.

Fig. 4.2. Forma de conectar las mordazas de las sondas al circuito de comparacin del par de capacitores con sus resistencias.

B. Pantalla de osciloscopio de cada seal

(con ayuda de un graficador de funciones).

En esta parte en el osciloscopio est conectado directamente

con el generador de funciones, positivos de las sondas juntas,

con negativos de las sondas juntos, para obtener las siguientes

graficas (senoidal, cuadrada, triangular).

Fig. 5.1 Imagen de osciloscopio y generador con sus respectivas sondas

previamente conectadas.

Ajuste de Vpp (voltaje pico-pico) de 6 V aproximadamente, con

ayuda de los cursores se colocan en la cresta (parte superior de

la onda) y en el valle (parte inferior) para conocer el Vpp.

Fig. 5.2. Ajuste de Vpp (voltaje pico-pico) de 6 V.

Fig. 5.3. Onda cuadrada a 85 Hz con voltaje de 8 VPP.

Ajuste de Duty cycle al 75%. El cual fue previamente

calculado con ayuda de la inversa de la frecuencia

multiplicada por el porcentaje.

Fig. 5.4. Ajuste de Duty cycle al 75. Onda triangular a 77Khz, se observa que el Vpp es de 4V

aproximadamente.

Fig. 5.5. Onda triangular a 77Khz,.

Fig. 5.6. En esta onda triangular se observa 4 VPP con DC offset a 2 V.

C. Seal rectificada (1/2 onda).

Conexin de las sondas de osciloscopio y generador de

funciones al circuito. Teniendo en cuenta aterrizar todos

los cables tierra a donde mismo como se muestra en la

imagen.

Fig. 6.1. Conexin de las sondas de osciloscopio y generador de funciones.

Grfica de onda con un diodo rectificador 1N4004, y

una Frecuencia de 60Hz, con un VPP (voltaje pico a

pico) de 15 V. En esta imagen se muestra la diferencia

entre una onda y una onda rectificada (1/2 onda). La

onda rectificada conserva la relacin con la onda

completa ya que el VPP es de 7V, esto es la mitad del

VPP de la onda completa.

Fig. 6.2. Grfica de onda.

Fotografa de la grfica de onda anterior ahora se

muestra el tiempo del ciclo de la onda rectificada con

ayuda de los cursores tocando la el valle de la onda (se

toma de referencia la onda superior ya que el valle es ms

estable) una diferencia de tiempo (dt) de 16.80ms,

mismos que aproximadamente nos dieron en nuestros

clculos previos

Fig. 6.3. Fotografa de la grfica de onda.

VII. OBSERVACIONES

*Fue algo complicado el manejo del osciloscopio y el

generador de funciones ya que nicamente habamos

estudiado tericamente el funcionamiento del generador

de funciones.

*Eran un poco complicadas las conexiones con el

osciloscopio, el generador de funciones con el circuito en

fsico.

*En la grfica de media onda, no se vea perfectamente la

seal rectificada.

VIII. CONCLUSIONES PERSONALES

Jonathan Reyna Navarro UP140245

En esta prctica desarrolle muchas habilidades, acerca del

manejo de aparatos como el osciloscopio y el generador

de funciones, aprend como se realizan las conexiones

desde nuestro circuito en fsico y como se realizan las

mediciones, como se ve en osciloscopio la carga y

descarda del capacitor, como se ven las ondas creadas por

un generador de funciones, como las senoidales, realizar

mis conexiones en un protoboard y como conectarlo en

los aparatos empleados.

Moiss Cruz Figueroa UP140131

Como se propuso el objetivo fue cumplido. En la prctica

realizada aprend a usar el osciloscopio y a calibrar las

puntas del mismo para poder observar las curvas de carga

de un circuito proporcionado por la maestra. Tambin fue

cumplido otra parte del objetivo que fue ensearnos a

configurar el generador de funciones, generando ondas

senoidales, cuadradas y triangulares con sus respectivas

frecuencias y funciones como el Duty Cycle.

Paola Ivonne Snchez Daz. UP140406

Esta prctica fue muy til, ya que pudimos conocer

algunas de las pocas funciones del generador de funciones

y tambin pudimos ver grficamente lo que pasa con la

energa, como podemos representarla y como acta.

Conocimos los tipos de onda y aprendimos a calcular el

tiempo a partir de su frecuencia.

ngel Daniel Daz de Len Daz de Len UP140163

El uso de estos instrumentos nos aumenta la seguridad

para saber cundo cae o se carga una tensin o saber con

qu corriente estemos trabajando en algn circuito o algn

otro medio que tenga una intensidad de corriente. Realizar

esta prctica nos ayudara a lo largo de nuestra vida y

nuestra carrera para la medicin de cualquier intensidad

en dado caso y ya contaremos con los conocimientos

necesarios para llevar a cabo la medicin sin ningn

problema y obtener los datos requeridos.

Josu Antonio Prieto Olivares UP140136

En lo particular esta prctica me pareci un poco tediosa

ya que de la manera que fue explicada no me resulto muy

til ya que fue de forma grupal. Si bien despus de la

asesora comprend ms el tema. El uso del osciloscopio

me resulto muy interesante ya que es un instrumento del

que no saba absolutamente nada, el combinar las

funciones de un osciloscopio con un generador de

funciones, me resulto ms comprensible funciones como

DC offset, Duty Cycle. Concluyo que las matemticas son

de mucha ayuda para comprender ms cualquier tema.

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

(1) Stanley Wolf, Richard F.M. Smith. (1992). Gua para

Mediciones Electrnicas y Practicas de Laboratorio.

Atlacomulco, Naucalpan de Jurez, Edo de Mxico:

Pearson, Prentice Hall.

(2) Paul B. Zbar, Albert P. Malvino, Michael A. Miller.

(2001). Prcticas de Electrnica. Pitgorasm Col. del

Valle, Mxico D.F.: Alfaomega