Osciloscopiu

Un osciloscopiu ye un preséu de visualización electrónicu pa la representación gráfica de señales llétriques que pueden variar nel tiempu. Ye bien usáu en electrónica de señal, frecuentemente xunto a un analizador d'espectru.

Presenta los valores de les señales llétriques en forma de coordenaes nuna pantalla, na que de normal la exa X (horizontal) representa tiempos y la exa Y (vertical) representa tensiones. La imaxe asina llograda denominar oscilograma. Suelen incluyir otra entrada, llamada "exa THRASHER" o "Cilindru de Wehnelt" que controla la lluminosidá del fexe, dexando resaltar o apagar dellos segmentos de trazar.

Los osciloscopios, clasificaos según el so funcionamientu internu, pueden ser tantu analóxicos como dixitales, siendo la resultancia amosada idénticu en cualesquier de los dos casos, en teoría.

 Usu 

Nun osciloscopiu esisten, básicamente, dos tipos de controles que son utilizaos como reguladores qu'afaen la señal d'entrada y dexen, consecuentemente, midir na pantalla y de esta manera puede vese la forma de la señal midida pol osciloscopiu, esto denomináu en forma téunica puede dicise que'l osciloscopiu sirve pa reparar la señal que quiera midir.

Pa midir puede comparar col planu cartesianu.

El primer control regula la exa X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempu (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparatu). El segundu regula la exa Y (vertical) controlando la tensión d'entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparatu).

Estes regulaciones determinen el valor de la escala cuadricular qu'estrema la pantalla, dexando saber cuántu representa cada cuadráu d'ésta para, arriendes d'ello, conocer el valor de la señal a midir, tantu en tensión como en frecuencia. (en realidá mide'l periodu d'una onda d'una señal, y depués calcúlase la frecuencia).

 Osciloscopiu analóxicu 

La tensión a midir aplicar a les plaques d'esviación vertical trémbole d'un tubu de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia d'entrada y ganancia ajustable) ente que a les plaques d'esviación horizontal aplícase una tensión en diente de sierra (denomada asina porque, de forma repitida, crez selemente y depués cai de forma sópita). Esta tensión ye producida por aciu un circuitu oscilador apropiáu y el so frecuencia puede afaese dientro d'un ampliu rangu de valores, lo que dexa afaese a la frecuencia de la señal a midir. Esto ye lo que se denomina base de tiempos.

framed|Figura 1.- Representación esquemática d'un osciloscopiu.

Na Figura 1 puede vese una representación esquemática d'un osciloscopiu con indicación de les etapes mínimes fundamentales. El funcionamientu ye'l siguiente:

Nel tubu de rayos catódicos el rayu d'electrones xeneráu pol cátodu y aceleráu pol ánodu llega a la pantalla, recubierta interiormente d'una capa fluorescente que s'alluma pol impautu de los electrones.

Si aplícase una diferencia de potencial a cualesquier de los dos pareyes de plaques d'esviación, tien llugar una esviación del fexe d'electrones debíu al campu llétricu creáu pola tensión aplicada. D'esta miente, la tensión en diente de sierra, que s'aplica a les plaques d'esviación horizontal, fai que'l fexe mover d'esquierda a derecha y mientres esti tiempu, n'ausencia de señal nes plaques d'esviación vertical, dibuxe una llinia recta horizontal na pantalla y depués vuelva al puntu de partida pa empecipiar un nuevu barríu. Esta torna nun ye percibíu pol güeyu humanu por cuenta de la velocidá a que se realiza y a que, de forma adicional, mientres el mesmu produz un apagáu (borráu) parcial o una esviación del rayu.

Si nestes condiciones aplicar a les plaques d'esviación vertical la señal a midir (al traviés del amplificador de ganancia ajustable) el fexe, amás de movese d'esquierda a derecha, va movese escontra riba o escontra baxo, dependiendo de la polaridá de la señal, y con mayor o menor amplitú dependiendo de la tensión aplicao.

Al tar les exes de coordenaes estremaos por aciu marques, ye posible establecer una rellación ente estes divisiones y el periodu del diente de sierra no que se refier a la exa X y al voltaxe en referir al E. Con ello a cada división horizontal va corresponder un tiempu concretu, de la mesma qu'a cada división vertical va corresponder una tensión concreto. D'esta forma en casu de señales periódiques puede determinase tanto'l so periodu como la so amplitú.

El marxe d'escales típicu, que varia de microvoltios a unos pocos voltios y de microsegundos a dellos segundos, fai qu'esti preséu sía bien versátil pal estudiu d'una gran variedá de señales.
 Llimitaciones del osciloscopiu analóxicu 
El osciloscopiu analóxicu tien una serie de llimitaciones propies del so funcionamientu:
 Les señales tienen de ser periódiques. Pa ver una traza estable, la señal tien de ser periódica yá que ye la periodicidad de dicha señal la qu'enfresca trazar na pantalla. Pa solucionar esti problema utilicen señales de sincronismu cola señal d'entrada pa disparar el barríu horizontal (trigger level) o s'utilicen osciloscopios con base de tiempu disparada.
 Les señales bien rápides amenorguen el rellumu. Cuando se repara parte del periodu de la señal, el rellumu amenórgase por cuenta de la baxa persistencia fosfórica de la pantalla. Esto soluciónase asitiando un potencial post-acelerador nel tubu de rayos catódicos.
 Les señales lentes nun formen una traza. Les señales de frecuencies baxes producen un barríu bien lentu que nun dexa a la retina integrar trazar. Esto arréglase con tubos d'alta persistencia. Tamién esistíen cámares Polaroid especialmente afeches pa fotografiar les pantalles de osciloscopios. Calteniendo la esposición mientres un periodu llógrase una semeya de trazar. Otra forma de solucionar el problema ye dando distintes rimaes al diente de sierra del barríu horizontal. Esto dexa que tarde más tiempu en barrer tola pantalla, y per ende pueden visualizase señales de baxa frecuencia pero verá un puntu moviéndose al traviés de la pantalla por cuenta de que la persistencia fosfórica nun ye alzada. 
 Namái pueden vese transitorios si éstos son repetitivos; pero puede utilizase un osciloscopiu con base de tiempu disparada. Esti tipu de osciloscopiu tien una manera de funcionamientu denomináu «disparu únicu». Cuando vien un transitoriu'l osciloscopiu va amosar esti y namái este, dexando de barrer una vegada que la señal yá foi impresa na pantalla.

 Osciloscopiu dixital 

Na actualidá los osciloscopios analóxicos tán siendo movíos en gran midida polos osciloscopios dixitales, ente otres razones pola facilidá de poder tresferir les midíes a una ordenador personal o pantalla LCD.

Nel osciloscopiu dixital la señal ye primeramente dixitalizada por un conversor analóxicu dixital. Al depender la fiabilidá de la visualización de la calidá d'esti componente, esta ten de ser curiada al máximu.

Les carauterístiques y procedimientos señalaos pa los osciloscopios analóxicos son aplicables a los dixitales. Sicasí, nestos tiénense posibilidaes adicionales, tales como'l disparu antemanáu (pre-triggering) pa la visualización d'eventos de curtia duración, o la memorización del oscilograma tresfiriendo los datos a un PC. Esto dexa comparar midíes realizaes nel mesmu puntu d'un circuitu o elementu. Esisten coles mesmes equipos que combinen etapes analóxiques y dixitales.

La principal carauterística d'un osciloscopiu dixital ye la velocidá de muestreo, la mesma determinara l'anchu de banda máximu que puede midir el preséu basandose nel Teorema de Nyquist. Vien espresada en MS/s (millones de samples /muestres/ per segundu).

La mayoría de los osciloscopios dixitales na actualidá tán basaos en control por FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), que ye l'elementu controlador del conversor analóxicu a dixital d'alta velocidá del aparatu y demás circuitería interna, como memoria, buffers, ente otros.

Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidaes al usuariu imposibles de llograr con circuitería analóxica, como los siguientes:
 Midida automática de valores de picu, máximos y mínimos de señal. Verdaderu valor eficaz.
 Midida de lladrales de la señal y otros intervalos.
 Captura de transitorios.
 Cálculos avanzaos, como la FFT pa calcular l'espectro de la señal. tamién sirve pa midir señales de tensión.

Osciloscopiu de Fósforu Dixital
El osciloscopiu de fósforu dixital (DPO, Dixital Phosphor Oscilloscope) ufierta una nueva propuesta a l'arquiteutura del osciloscopiu yá que combina les meyores carauterístiques d'un osciloscopiu analóxicu coles d'un osciloscopiu dixital.
Al igual que'l osciloscopiu analóxicu, el primer pasu ye l'amplificador vertical, y al igual que'l osciloscopiu dixital, la segunda etapa ye un conversor ADC. Pero depués de la conversión d'analóxicu a dixital, el osciloscopiu de fósforu dixital ye un pocu distintu al dixital. Este tien funciones especiales diseñaes pa recrear el grau d'intensidá d'un tubu de rayos catódicos.
En cuenta de utilizar fósforu químicu, al igual qu'un osciloscopiu analóxicu, el DPO tien fósforu dixital que ye una base de datos actualizada constantemente. Esta base de datos tien una celda separada d'información pa cada unu de los pixeles que tien la pantalla. Cada vez qu'una forma d'onda ye prindada (n'otres pallabres, cada vez que'l osciloscopiu ye disparáu) esta ye almacenada nes celdes de la base de datos. A cada celda qu'almacena la información de la forma d'onda depués inxertar la información de la intensidá. D'últimes tola información ye amosada na pantalla LCD o almacenada pol osciloscopiu.

 Ver tamién 
 Preséu de midida
 Electrónica de señal
 Analizador d'espectru
 Tubu de rayos catódicos

 Referencies 

 Enllaces esternos 

 Simulación de osciloscopiu (Java Applet).
 Animación 3D esplicativa del funcionamientu básicu del osciloscopiu (video publicáu con llicencia Creative Commons)
 Midíes col osciloscopiu

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