Guia Sena Manejo Equipos

Servicio Nacional de AprendizajeCentro de Electricidad Electronica y TelecomunicacionesTecnico en Configuracion de Servicios de Television Analoga y Digital

Ing. Gustavo Chica P.

Parametros de Medicion de Senales Electricas,Manejo del Osciloscopio y del Generador deSenales

1. DESCRIPCION

Se trabaja, en la materia, con dos dispositivos basicos en electronica, el generador de funciones y el os-ciloscopio. Aprovechando sus caracterısticas se realizaran mediciones de parametros basicos de las senaleselectricas AC.

2. OBJETIVO

Presentar a los estudiantes los distintos parametros de medicion de las senales electricas como son losvalores RMS, Pico, Pico-Pico y Promedio.

Capacitar al estudiante en el manejo de equipos indispensables para el desarrollo de cualquier proyectoen electronica como lo son el generador de senales y el osciloscopio.

3. CONTENIDO

3.1. PARAMETROS BASICOS DE MEDICION DE SENALES

3.1.1. Valor RMS

Las corrientes y los voltajes (cuando son alternos) se expresan de forma comun con su valor efectivo o RMS(Root Mean Square - raız media cuadratica). Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 V o 220 V,este valor es RMS. Que es RMS? El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismoefecto de disipacion de calor que su equivalente de voltaje o corriente en C.D.

Un amperio de corriente alterna (C.A.) produce el mismo efecto termico que un amperio de corriente di-recta (C.D.) Por esta razon se utiliza el termino “efectivo”. El valor efectivo de una onda alterna sinosoidal sedetermina multiplicando su valor maximo (Valor Pico) por 0.707

VRMS = VP × 0.707 (1)

Ejemplo. Encontrar el voltaje RMS de una senal con VP = 130 V

130 V× 0.707 = 91.9 VRMS .

Si se tiene el voltaje RMS de una senal sinosoidal, es posible determinar su voltaje pico despejando de laecuacion 1

VP =VRMS

0.707

1


Para encontrar los valoresValores Dados Pico RMS Promedio

Pico 1 0.707 × VP 0.636 × VP

RMS 1.41 × VRMS 1 0.9 × VRMS

Promedio 1.57V 1.11V 1

Cuadro 1: Conversion de parametros fundamentales para una senal sinusoidal

Ejemplo. Encontrar el voltaje Pico de un voltaje VRMS = 120 V

VP = 1200.707 = 169.7 VP

3.1.2. Valor Promedio

El valor promedio de un ciclo completo de voltaje o corriente sinusoidal es cero (0). Si se toma en cuentasolo un semiciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es:

V = 0.636 × VP (2)

La relacion que existe entre los valores RMS y promedio de las senales sinusoidales es

VRMS = 1.11 × V (3)

V = 0.9 × VRMS (4)

En el cuadro 1 se resumen los parametros basicos que se han presentado para una onda sinosoidal.

Ejemplo. Valor promedio de sinusoide = 50 V, entonces:

VRMS = 50 x 1.11 = 55.5 V.VP = 50 x 1.57 V = 78.5 V.

3.1.3. Valor pico a pico

En una senal senoidal (C.A) es posible observar que hay un voltaje maximo y un voltaje mınimo. Ladiferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (VPP ) y es igual al doble del Voltaje Pico(VP ).

3.2. OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un dispositivo de visualizacion grafica que muestra senales electricas variables en el tiem-po. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal,denominado X, representa el tiempo.

Con el osciloscopio es posible

Determinar directamente el periodo y el voltaje.

Determinar indirectamente la frecuencia de una senal.

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Figura 1: Controles de un osciloscopio tıpico ** Vertical ** Horizontal ** Disparo ** Control de la visualizacion** Conectores

Determinar que parte de la senal es DC y cual AC.

Localizar averıas en un circuito.

Medir la fase entre dos senales.

Determinar que parte de la senal es ruido y como varıa este en el tiempo.

El osciloscopios es uno de los instrumentos mas versatiles que existe y lo utilizan desde tecnicos de reparacionde televisores hasta medicos. Un osciloscopio puede medir un gran numero de fenomenos, provisto del trans-ductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud fısica en senal electrica) sera capaz de darnos elvalor de una presion, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

3.2.1. Tipos de Osciloscopios

Los equipos electronicos se dividen en dos tipos: Analogicos y Digitales. Los primeros trabajan con variablescontinuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipoanalogico y un lector de Compact Disc es un equipo digital. Los osciloscopios tambien pueden ser analogicoso digitales. Los primeros trabajan directamente con la senal aplicada, esta una vez amplificada desvıa un hazde electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizanpreviamente un conversor analogico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la senal de entrada, recon-struyendo posteriormente esta informacion en la pantalla.

Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analogicos son preferibles cuando es prioritariovisualizar variaciones rapidas de la senal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizancuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tension que se producen aleatoriamente).

3.2.2. Controles de un Osciloscopio Tıpico

A primera vista un osciloscopio se parece a una pequena television portatil, salvo una rejilla que ocupa lapantalla y el mayor numero de controles que posee. En la figura 1 se representan estos controles distribuidosen cinco secciones indicadas por sus colores.

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Figura 2: Diagrama simplificado del funcionamiento de un osciloscopio

Para entender el funcionamiento de los controles que posee un osciloscopio es necesario detenerse un pocoen los procesos internos llevados a cabo por este aparato (ver figura 2). Empezaremos por el tipo analogico yaque es el mas sencillo.

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la senal atraviesa esta ultima y se dirige a la seccion vertical.Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la senal o la amplificaremos.En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente senal para atacar las placas de deflexion verticales(que naturalmente estan en posicion horizontal) y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, quesurge del catodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical.

Hacia arriba si la tension es positiva con respecto al punto de referencia (GND) o hacia abajo si es negativa.

La senal tambien atraviesa la seccion de disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este esel encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en undeterminado tiempo). El trazado (recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendentede un diente de sierra a las placas de deflexion horizontal (las que estan en posicion vertical), y puede serregulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El retrazado (recorrido de derecha a izquierda) serealiza de forma mucho mas rapida con la parte descendente del mismo diente de sierra.

De esta forma la accion combinada del trazado horizontal y de la deflexion vertical traza la grafica de lasenal en la pantalla. La seccion de disparo es necesaria para estabilizar las senales repetitivas (se asegura queel trazado comience en el mismo punto de la senal repetitiva).

Como conclusion para utilizar de forma correcta un osciloscopio analogico se requiere realizar tres ajustebasicos:

La atenuacion o amplificacion que necesita la senal. Utilizar el mando AMPL. para ajustar la amplitudde la senal antes de que sea aplicada a las placas de deflexion vertical. Conviene que la senal ocupe una

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parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los lımites.

La base de tiempos. Utilizar el mando TIME-BASE para ajustar lo que representa en tiempo una divisionen horizontal de la pantalla. Para senales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observaraproximadamente un par de ciclos.

Disparo de la senal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR(tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible senales repetitivas.

Por supuesto, tambien deben ajustarse los controles que afectan a la visualizacion: FOCUS (enfoque),INTENS. (intensidad) nunca excesiva, Y-POS (posicion vertical del haz) y X-POS (posicion horizontal delhaz).

3.3. ONDAS Y SUS MEDICIONES BASICAS

Existe un termino general para describir un patron que se repite en el tiempo: onda. Existen ondas desonido, ondas oceanicas, ondas cerebrales y por supuesto, ondas de tension. Un osciloscopio mide estas ulti-mas. Un ciclo es la mınima parte de la onda que se repite en el tiempo. Una forma de onda es la representaciongrafica de una onda. Una forma de onda de tension siempre se presentara con el tiempo en el eje horizontal(X) y la amplitud en el eje vertical (Y).

La forma de onda nos proporciona una valiosa informacion sobre la senal. En cualquier momento podemosvisualizar la altura que alcanza y, por lo tanto, saber si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si observamos,por ejemplo, una lınea horizontal podremos concluir que en ese intervalo de tiempo la senal es constante). Conla pendiente de las lıneas diagonales, tanto en flanco de subida como en flanco de bajada, podremos conocerla velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden observarse tambien cambios repentinos de la senal (angulosmuy agudos) generalmente debidos a procesos transitorios.

3.3.1. Tipos de Ondas

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:

Ondas sinusoidales.

Ondas cuadradas y rectangulares.

Ondas triangulares y en diente de sierra.

Pulsos y flancos o escalones.

Ondas Sinusoidales Son las ondas fundamentales por varias razones: Poseen unas propiedades matematicasmuy interesantes (por ejemplo con combinaciones de senales senoidales de diferente amplitud y frecuencia sepuede reconstruir cualquier forma de onda), la senal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquiercasa tienen esta forma, las senales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de senalson tambien senoidales, la mayorıa de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen senalessenoidales. La senal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenomenosde oscilacion, pero que no se mantienen en el tiempo. (Ver figura 3)

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Figura 3: Senales sinusoidales

Figura 4: Senales cuadrada y rectangular

Ondas Cuadradas y Rectangulares Las ondas cuadradas son basicamente ondas que pasan de un estadoa otro de tension, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probaramplificadores (esto es debido a que este tipo de senales contienen en si mismas todas las frecuencias). Latelevision, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de senales, fundamentalmente como relojes ytemporizadores.

Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que latension permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales. (Verfigura 4)

Ondas Diente de Sierra Se producen en circuitos disenados para controlar voltajes linealmente, comopueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analogico o el barrido tanto horizontal comovertical de una television. Las transiciones entre el nivel mınimo y maximo de la senal cambian a un ritmoconstante. Estas transiciones se denominan rampas. La onda en diente de sierra es un caso especial de senaltriangular con una rampa descendente de mucha mas pendiente que la rampa ascendente. (Ver figura 5)

Pulsos y Flancos o Escalones Senales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una solavez, se denominan senales transitorias. Un flanco o escalon indica un cambio repentino en el voltaje, porejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentacion. El pulso indicarıa, en este mismo ejemplo, que seha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa

Figura 5: Senales triangulares y diente de sierra

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Figura 6: Senales pulso y flancos o escalones

Figura 7: Perıodo y frecuencia

un bit de informacion atravesando un circuito de un ordenador digital o tambien un pequeno defecto en uncircuito (por ejemplo un falso contacto momentaneo). Es comun encontrar senales de este tipo en ordenadores,equipos de rayos X y de comunicaciones. (Ver figura 6)

3.3.2. Medidas en las Formas de Onda

En esta seccion describimos las medidas mas corrientes para describir una forma de onda.

Perıodo y Frecuencia Si una senal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mideen Hertz (Hz) y es igual al numero de veces que la senal se repite en un segundo, es decir, 1 Hz equivale a1 ciclo por segundo. Una senal repetitiva tambien posee otro paramento: el periodo (T ), definiendose como eltiempo que tarda la senal en completar un ciclo. Periodo y frecuencia son recıprocos el uno del otro f = 1

T .(Ver figura 7)

Voltaje Voltaje es la diferencia de potencial electrico entre dos puntos de un circuito. Normalmente uno deesos puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico deuna senal (Vpp) como la diferencia entre el valor maximo y mınimo de esta. La palabra amplitud significageneralmente la diferencia entre el valor maximo de una senal y masa.

Fase La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la forma de onda senoidal. La onda senoidal sepuede extraer de la circulacion de un punto sobre un circulo de 360o. Un ciclo de la senal senoidal abarca los360o. (Ver figura 8)

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Figura 8: Fase de una senal sinusoidal

Figura 9: Senales sinosoidales desfasadas

Cuando se comparan dos senales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no esten enfase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas senales (figura 9). Eneste caso se dice que ambas senales estan desfasadas.

3.4. PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DEL OSCILOSCOPIO

3.4.1. Puesta a tierra del osciloscopio

Una buena conexion a tierra es muy importante para realizar medidas con un osciloscopio. Por seguridades obligatorio colocar a tierra el osciloscopio. Si se produce un contacto entre un alto voltaje y la carcasa deun osciloscopio no puesto a tierra, cualquier parte de la carcasa, incluidos los mandos, puede producirle unpeligroso shock. Mientras que un osciloscopio bien colocado a tierra, la corriente, que en el anterior caso teatravesarıa, se desvıa a la conexion de tierra.

Para conectar a tierra un osciloscopio se necesita unir el chasis del osciloscopio con el punto de referencianeutro de tension (comunmente llamado tierra). Esto se consigue empleando cables de alimentacion con tresconductores (dos para la alimentacion y uno para la toma de tierra). El osciloscopio necesita, por otra parte,compartir la misma masa con todos los circuitos bajo prueba a los que se conecta. Algunos osciloscopios puedenfuncionar a diferentes tensiones de red y es muy importante asegurarse que esta ajustado a la misma de la quedisponemos en las tomas de tension.

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Figura 10: Conectores de Cables de alimentacion de Tres Conductores y Correa Conductora

Figura 11: Boton de encendido - osciloscopio

3.4.2. Puesta a tierra del usuario

Si se trabaja en circuitos integrados (ICs), especialmente del tipo CMOS, es necesario colocarse a tierrauno mismo. Esto es debido a que ciertas partes de estos circuitos integrados son susceptibles de estropearsecon la tension estatica que almacena nuestro propio cuerpo. Para resolver este problema se puede emplear unacorrea conductora (ver Figura 10) que se conectara debidamente a tierra, descargando la electricidad estaticaque posea su cuerpo.

3.4.3. Ajuste Inicial de los Controles

Despues de conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo pulsando en el interruptor de encen-dido (figura 11).

Es necesario familiarizarse con el panel frontal del osciloscopio. Todos los osciloscopios disponen de tressecciones basicas que llamaremos: Vertical, Horizontal, y Disparo. Dependiendo del tipo de osciloscopio em-pleado en particular, podemos disponer de otras secciones. Existen unos conectores BNC, donde se colocan lassondas de medida (figura 12).

La mayorıa de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II (o Ay B). El disponer de dos canales nos permite comparar senales de forma muy comoda. Algunos osciloscopiosavanzados poseen un interruptor etiquetado como AUTOSET o PRESET que ajustan los controles en unsolo paso para ajustar perfectamente la senal a la pantalla. Si tu osciloscopio no posee esta caracterıstica, es

Figura 12: Terminal de entrada - osciloscopio

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Figura 13: Seleccion del canal I

Figura 14: Ajuste de la escala de Voltios/div

importante ajustar los diferentes controles del aparato a su posicion estandar antes de proceder a medir. Estosson los pasos mas recomendables:

Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I (figura 13). (al mismo tiempo se colocara como canal dedisparo el I).

Ajustar a una posicion intermedia la escala voltios/division del canal I (por ejemplo 1v/cm). (Figura14).

Colocar en posicion calibrada el mando variable de voltios/division (potenciometro central).

Desactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales.

Colocar el conmutador de entrada para el canal I en acoplamiento DC. (Figura 15)

Colocar el modo de disparo en automatico. (Figura 16)

Desactivar el disparo retardado al mınimo o desactivado.

Situar el control de intensidad al mınimo que permita apreciar el trazo en la pantalla, y el trazo defocus ajustado para una visualizacion lo mas nıtida posible (generalmente los mandos quedaran con lasenalizacion cercana a la posicion vertical).

3.4.4. Sondas

Para conectar el circuito que se desea medir al osciloscopio se utilizan las sondas. A continuacion sepresentan algunos de los tipos de sondas que existen y que se utilizan en electronica.

Figura 15: Seleccion de acople AC, DC o tierra

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Figura 16: Seleccion del modo de disparo

Figura 17: Sonda de medida 10x

Sondas de Medida Con los pasos detallados anteriormente, ya estas en condiciones de conectar la sondade medida al conector de entrada del canal I. Es muy importante utilizar las sondas disenadas para trabajarespecıficamente con el osciloscopio. Una sonda no es, ni mucho menos, un cable con una pinza, sino que es unconector especıficamente disenado para evitar ruidos que puedan perturbar la medida. Ademas, las sondas seconstruyen para que tengan un efecto mınimo sobre el circuito de medida. Esta facultad de la sondas recibeel nombre de efecto de carga, para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de 10X.(Figura 17)

Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el osciloscopio y es una excelente sonda de utilizaciongeneral. Para otros tipos de medidas se utilizan sondas especiales, como pueden ser las sondas de corrienteo las activas.

Sondas Pasivas La mayorıa de las sondas pasivas estan marcadas con un factor de atenuacion, normalmente10X o 100X. Por convenio los factores de atenuacion aparecen con el signo X detras del factor de division. Encontraste los factores de amplificacion aparecen con el signo X delante (X10 o X100). La sonda mas utilizadaposiblemente sea la 10X, reduciendo la amplitud de la senal en un factor de 10. Su utilizacion se extiende apartir de frecuencias superiores a 5 kHz y con niveles de senal superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar ala anterior pero introduce mas carga en el circuito de prueba, pero puede medir senales con menor nivel. Porcomodidad de uso se han introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilizacion 1Xo 10X. Cuando se utilicen este tipo de sondas hay que asegurarse de la posicion de este conmutador antes derealizar una medida.

Compensacion de la sonda Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar un ajusteen frecuencia para el osciloscopio en particular sobre el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denominacompensacion de la sonda y consta de los siguientes pasos.

Conectar la sonda a la entrada del canal I.

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Figura 18: Sonda pasiva

Figura 19: Terminal para calibracion

Conectar la punta de la sonda al punto de senal de compensacion (La mayoria de los osciloscopiosdisponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario sera necesario utilizar un generador deonda cuadrada).

Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa.

Observar la senal cuadrada de referencia en la pantalla.

Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el condensador de ajuste hasta observar una senal cuadradaperfecta.

Sondas Activas Proporcionan una amplificacion antes de aplicar la senal a la entrada del osciloscopio.Pueden ser necesarias en circuitos con una cargabilidad de salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan paraoperar una fuente de alimentacion.

Figura 20: Senales de calibracion

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Sondas de corriente Posibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. Las hay para medida decorriente alterna y continua. Poseen una pinza que abarca el cable a traves del cual se desea medir la corriente.Al no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en el.

3.4.5. Control de Intensidad

Se trata de un potenciometro que ajusta el brillo de la senal en la pantalla. Este mando actua sobre larejilla mas cercana al catodo del CRT (G1), controlando el numero de electrones emitidos por este. En unosciloscopio analogico si se aumenta la velocidad de barrido es necesario aumentar el nivel de intensidad. Porotra parte, si se desconecta el barrido horizontal es necesario reducir la intensidad del haz al mınimo (paraevitar que el bombardeo concentrado de electrones sobre la parte interior de la pantalla deteriore la capafluorescente que la recubre).

3.4.6. Control de Enfoque

Se trata de un potenciometro que ajusta la nitidez del haz sobre la pantalla. Este mando actua sobre lasrejillas intermedias del CRT (G2 y G4) controlando la finura del haz de electrones. Se retocara dicho mandopara una visualizacion lo mas precisa posible. Los osciloscopios digitales no necesitan este control.

3.4.7. Control de Rotacion del Haz

Resistencia ajustable actuando sobre una bobina y que nos permite alinear el haz con el eje horizontal dela pantalla. Campos magneticos intensos cercanos al osciloscopio pueden afectar a la orientacion del haz. Laposicion del osciloscopio con respecto al campo magnetico terrestre tambien puede afectar. Los osciloscopiosdigitales no necesitan de este control. Se ajustara dicha resistencia, con el mando de acoplamiento de la senalde entrada en posicion GND, hasta conseguir que el haz este perfectamente horizontal.

3.5. GENERADOR DE SENALES

Un Generador de Funciones es un aparato electronico que produce ondas senoidales, cuadradas y trian-gulares, ademas de crear senales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibracion de sistemas de audio,ultrasonicos y servo.

Un rango tıpico de frecuencias entre las cuales trabajan los generadores de senales es de 0.2Hz a 2MHz.Algunas caracterısticas de las senales como el ciclo de maquina, nivel de offset en DC, frecuencia y amplitudpueden ser controlados por el usuario.

3.5.1. Controles, Conectores e Indicadores (Panel Frontal)

1. Boton de Encendido (Power button). Presione este boton para encender el generador de funciones. Si sepresiona este boton de nuevo, el generador se apaga.

2. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz esta encendida significa que el generador esta encendido.

3. Botones de Funcion (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinanel tipo de senal provisto por el conector en la salida principal.

4. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la senal delconector en la salida principal.

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Figura 21: Controles del Generador de Senales (Parte Frontal).

5. Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la senaldel conector en la salida principal tomando en cuenta tambien el rango establecido en los botones derango.

6. Control de Amplitud (Amplitude Control). Esta variable de control, dependiendo de la posicion del botonde voltaje de salida (VOLTS OUT), determina el nivel de la senal del conector en la salida principal.

7. Boton de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona este boton para controlar elrango de amplitud de 0 a 2Vp-p en circuito abierto o de 0 a 1Vp-p con una carga de 50W . Vuelve apresionar el boton para controlar el rango de amplitud de 0 a 20Vp-p en circuito abierto o de 0 a 10Vp-pcon una carga de 50W.

8. Boton de inversion (Invert button). Si se presiona este boton, la senal del conector en la salida principalse invierte. Cuando el control de ciclo de maquina esta en uso, el boton de inversion determina que mitadde la forma de onda a la salida va a ser afectada. El cuadro 2 muestra esta relacion.

9. Control de ciclo de maquina (Duty control). Utilice este control para activar esta opcion.

10. Offset en DC (DC Offset). Utilice este control para activar esta opcion. Este control establece el nivel deDC y su polaridad de la senal del conector en la salida principal. Cuando el control esta presionado, lasenal se centra a 0 volts en DC.

11. Boton de Barrido (SWEEP button). Presiona el boton para hacer un barrido interno. Este boton activa loscontroles de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este boton, el generador defunciones puede aceptar senales desde el conector de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizadoen la parte trasera del generador de funciones.

12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rangode repeticion de la compuerta de paso.

13. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido.

14. Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtenersenales de onda senoidal, cuadrada o triangular.

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Cuadro 2: Efecto del boton de inversion en diferentes formas de onda

Figura 22: Controles del Generador de Senales (Parte Trasera).

15. Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conector BNC para obtenersenales de tipo TTL.

3.5.2. Controles, Conectores e Indicadores (Panel Trasera)

1R Fusible (Line Fuse). Provee de proteccion por sobrecargas o mal funcionamiento de equipo.

2R Entrada de alimentacion (Power Input). Conector de entrada para el cable de alimentacion.

3R Conector de entrada para barrido externo. (External Sweep input connector). Se utiliza unconector de entrada tipo BNC para controlar el voltaje del barrido. Las senales aplicadas aeste conector controlan la frecuencia de salida cuando el boton de barrido no esta presionado.El rango total de barrido es tambien dependiente de la frecuencia base y la direccion deseadadel barrido.

4R Selector de voltaje (Line Voltaje Selector). Estos selectores conectan la circuiterıa interna paradistintas entradas de alimentacion.

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3.5.3. Funciones y Aplicaciones

Onda Sinosoidal Una onda senoidal se puede obtener en el conector de la salida principal cuando sepresiona la opcion de onda senoidal en el boton de funcion y cuando cualquier boton del rango de frecuenciaesta tambien presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinacion del boton de rango y elcontrol de variacion de frecuencia. La salida tendra que ser revisada con un osciloscopio.

Onda Cuadrada Una onda cuadrada se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se pre-siona la opcion de onda cuadrada en el boton de funcion y cuando cualquier boton del rango de frecuenciaesta tambien presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinacion del boton de rango y elcontrol de variacion de frecuencia.

La salida puede verificarse con un osciloscopio utilizando la misma conexion utilizada en la onda senoidal.Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda cuadrada, los controles pueden estarajustados de la misma manera con la que se obtuvo la senal senoidal, excepto la opcion de onda cuadrada en elboton de funcion debe estar presionada. No se podra tener un valor rms muy exacto para una onda cuadradacon el multımetro o cualquier otro medidor digital o analogico, porque estan calibrados para obtener valoresrms de senales senoidales.

La senal de onda cuadrada puede ser utilizada para simular senales pulsantes. La onda cuadrada es fre-cuentemente usada para pruebas y calibracion de circuitos de tiempo.

Onda Diente de Sierra Una onda triangular se puede obtener en el conector de la salida principal cuandose presiona la opcion de onda triangular en el boton de funcion y cuando cualquier boton del rango de fre-cuencia esta tambien presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinacion del boton de rangoy el control de variacion de frecuencia.

La salida puede verificarse con un osciloscopio utilizando la misma conexion utilizada en la onda senoidal.Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda triangular, los controles pueden estarajustados de la misma manera con la que se obtuvo la senal senoidal, excepto la opcion de onda diente desierra en el boton de funcion debe estar presionada. No se podra tener un valor rms muy exacto para una ondacuadrada con el multımetro o cualquier otro medidor digital o analogico, porque estan calibrados para obtenervalores rms de senales senoidales.

Uno de los usos mas comunes de la onda triangular es para hacer un control de barrido externo para unosciloscopio. Es tambien usada para calibrar los circuitos simetricos de algunos equipos.

TTL Una senal TTL (Transistor-Transistor-Logic) puede obtenerse a la salida del conector SYNC. El rangodel pulso es controlado por los botones de rango y el disco de frecuencia. La simetrıa de esta forma de ondapuede ser controlada con el control de ciclo de trabajo. La senal TTL esta tambien disponible en el modo debarrido. La amplitud de la senal TTL se fija a 2Vp-p (ona cuadrada). El pulso TTL es utilizado para inyectarsenales a circuitos logicos con el proposito de hacer pruebas.

Salida de Barrido Todas las salidas que se pueden obtener del generador de funciones pueden utilizarse enmodo de barrido. Estas salidas son utilizadas en conjunto con otros instrumentos de prueba para producir unasenal de frecuencia modulada. El uso de una senal de barrido es un metodo comun en circuitos de sintonizaciony para controlar el ancho de banda de circuitos de audio y de radio frecuencia.

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Voltaje Controlado por la Entrada para Barrido Externo Esta caracterıstica permite que el generadorde barrido sea controlado por una fuente de voltaje externa. Cuando esta en operacion este modo, el botonde barrido no debe estar presionado por lo que los controles de rango de barrido y ancho de banda de barridotampoco estan en operacion. El voltaje en DC aplicado a la entrada determina las caracterısticas del barridode la senal a la salida del conector principal o SYNC (TTL).

4. PRACTICA

4.1. ELEMENTOS NECESARIOS PARA LA PRACTICA

Osciloscopio

Generador de Senales

Multımetro

Sondas y cables banana caiman

4.2. PROCEDIMIENTOS

1. Medida del Periodo y del Valor RMS y Pico de una Senal Alterna de Tension

Conectaremos el generador de senales sinusoidales por medio de un cable coaxial, que es un cable blindado,a una de las entradas del osciloscopio, como se muestra en la figura 23.

Figura 23: Montaje del generador y del osciloscopio

Ajustando la base de tiempos a la frecuencia de la senal de entrada conseguiremos que la senal se fijesobre la pantalla (se dice que la senal esta sincronizada). Una vez sincronizada la senal obtendremos sobrela pantalla dibujada una sinusoide que corresponde a la tension dada por el generador. A continuacion

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vamos a medir el voltaje de pico, VP, y el de pico a pico, VPP, de la tension del generador y calculeel valor RMS (realice al menos cinco mediciones variando la amplitud de la salida del generador). Losvoltajes se miden con ayuda del mando giratorio en voltios/div.

Para una amplitud fija mediremos el periodo de la senal de entrada para varias frecuencias del generador,por ejemplo, 50, 100, 200, 1000 y 10000 Hz. Estas frecuencias se miden mediante el periodo T. Para ellotendremos en cuenta la escala de la base de tiempos en la que estamos trabajando. Anoten la frecuencianominal del generador y la medida en el osciloscopio. ¿Cambia el periodo si cambiamos la amplitud?.

2. Uso de funciones del generador y medicion de senales que varıan con el tiempo

Ajuste en el generador de ondas una senal que tenga como funcion:

V (t) = 5sin(2 ∗ pi ∗ 400 ∗ t)

Para esto use el osciloscopio y sincronıcelo perfectamente.

Mida para esta senal el valor AC y el valor DC con el voltımetro y explique en su informe lasmediciones obtenidas.

Cambie el OFFSET del generador (valor DC adicional) para obtener una onda de la forma:

V (t) = 1.2 + 5 ∗ sin(2 ∗ pi ∗ 1000)

El voltaje constante es el que se puede ajustar con la funcion OFFSET del generador.

Mida la senal con el voltimetro en AC

Mida con el voltimetro en DC

¿Que pasa si el osciloscopio esta en la posicion AC?

¿Que pasa si el osciloscopio esta en la posicion DC?

3. Valores medios y RMS de otros tipos de senales

Ajuste en el generador de onda una onda triangular de 1000 Hz y 3 Vp. Ademas coloque un OFFSETde 1.5V a esta onda.

Mida con el voltimetro en AC y DC

Calcule analıticamente su valor RMS

Calcule analıticamante su Valor DC

Compare con las lecturas obtenidas del voltımetro.

Repita lo anterior con una onda cuadrada de 600 Hz, cuyo offset se haya ajustado para que la ondasea una senal directa (es decir que no tenga ningun valor negativo).

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