El Osciloscopio

Un osciloscopio es una de las principales herramientas disponibles para la prueba de circuitos electrónicos.

El osciloscopio es capaz de mostrar distintas formas de onda y, como consecuencia, da una visión muy útil de lo que está sucediendo en un circuito electrónico. Mientras que la esencia detrás de todos los osciloscopios es la misma, existen una serie de diferentes funciones que pueden ser adecuadas para una determinada aplicación o conjunto de aplicaciones.

Los osciloscopios se usan para infinidad de cosas, al ser un instrumento tan polifacético es usado por personas con tareas muy dispares. Un ingeniero podría usarlo y serle tan útil como a un doctor en su día a día. Este peculiar instrumento tiene la capacidad de medir muchas variables y darnos una cifra sobre cosas tan dispares como el nivel de fuerza de un latido de corazón o la fuerza que tiene una onda sonora.

Si es la primera vez que ves un osciloscopio probablemente pensarás que los controles se parecen a los de una televisión corriente, pero nada más lejos de la realidad. Para poder llegar a comprender su funcionamiento necesitas pararte a profundizar en la mecánica interna del instrumento.

¿Cómo elegir un osciloscopio?

Para muchos ingenieros, la elección de un nuevo osciloscopio puede ser desalentador – hay cientos de modelos diferentes para elegir, con muy diferentes costos y especificaciones. A pesar de todo esto no te preocupes porque con esta guía te vamos a ayudar a saber qué modelos se adaptan más a tus necesidades.

 

osciloscopio

 

Pasos a seguir para la elección de tu Osciloscopio

El primer paso en la elección de un osciloscopio es invertir algo de tiempo pensando en que lo va a usar y en dónde.

¿Dónde itulizará el osciloscopio, (en un escritorio, en el local de un cliente, bajo el capó de un coche)?

¿Cuántas señales necesitará medir a la vez?

¿Cuáles son las amplitudes máximas y mínimas de las señales que hay que medir?

¿Cuál es la frecuencia más alta de la señal que necesita medir?

¿Son las señales repetitivas o de un solo disparo?

¿Necesita ver las señales en el dominio de la frecuencia (análisis espectral), así como en el dominio del tiempo?

Con estas preguntas respondidas, podrá comenzar a considerar qué osciloscopio será el mejor para sus aplicaciones.

Tipos de Osciloscopios

Los osciloscopios se pueden clasificar en una gran variedad de categorías. La mayor diferencia, sin embargo, es si son analógicos o digitales. Sin embargo, dentro de los digitales, tenemos opciones como los osciloscopios de almacenamiento digital, los de fósforo digital y los de muestreo digital.

El osciloscopio analógico es el modelo original. Hoy en día han sido reemplazados por los osciloscopios digitales, específicamente por el osciloscopio de almacenamiento digital, que ofrece mejores y más funciones. Otra opción, con sus propias ventajas y características, es el osciloscopio USB para PC.

Otro aspecto a tener en cuenta es la marca del artefacto. Fluke es una buena marca, como así también Pico y Tektronix. También se encuentran Hameg, Rigor y Owon, entre las más conocidas. No obstante si no sabe cual elegir, sigue leyendo más abajo pues le damos recomendaciones sobre cómo comprar un osciloscopio.

Osciloscopio Portatil

Si usted es un ingeniero electrónico y necesita tomar medidas en el campo, probablemente ya sabe que un osciloscopio de mano le permite hacer esto y mucho más, de una forma tal que los osciloscopios de laboratorio no pueden. Invertir en un osciloscopio de almacenamiento digital adecuado puede significar que tendrá un equipo que podrá utilizar de forma fiable en los próximos años. Si bien puede ser inicialmente costoso, las ventajas de los osciloscopios portátiles le mostrarán que vale la pena el costo.

A pesar de que los osciloscopios portátiles no son tan potentes como los de laboratorio, siguen siendo una herramienta valiosa en la toma de medidas que los modelos más grandes simplemente no pueden hacer.

Los osciloscopios de mano son portátiles, lo que significa que usted puede tomar medidas y realizar un diagnóstico que no podría hacerlo con un modelo de banca. Por ejemplo, si usted tiene que visitar una terminal remota, tener que cargar con un osciloscopio de banco sería incómodo y engorroso. En su lugar, puede tomar llevar consigo un modelo portátil y no preocuparse por buscar una fuente de alimentación.

osciloscopio portatil

A pesar de que los osciloscopios portátiles tienen muchas ventajas, también presentan algunas desventajas.

El principal inconveniente de la utilización de un osciloscopio portátil es el costo. Usted simplemente tendrá que pagar más por un osciloscopio de mano que tiene las mismas características que un modelo de laboratorio de bajo coste.

Como se mencionó anteriormente, los osciloscopios de mano no son tan poderosos como los no portátiles, lo que significa que no será capaz de obtener mediciones de alta precisión. Esto no va a ser un problema la mayor parte del tiempo, pero si usted es un profesional de la ingeniería que depende de la precisión al realizar las mediciones, tendrá que ver si utilizar un modelo de laboratorio es una mejor opción.

Sin embargo, si no necesita un nivel muy alto de precisión y el costo no es un problema, entonces la compra de un osciloscopio portátil podría ser una muy buena inversión.

Osciloscopio Digital

El concepto detrás del osciloscopio digital es algo diferente al del analógico. En lugar de procesar las señales de forma analógica, estas son convertidas a un formato digital mediante un convertidor digital-analógico y son procesadas digitalmente, pudiendo luego ser convertidas nuevamente en un formato analógico para ser mostradas en pantalla. Con un hardware de procesamiento de señales digitales y un software cada vez más potente, es posible el procesamiento de señales en forma mucho más flexible, lo que permite que se añadan muchas características adicionales.

Los osciloscopios digitales, al igual que los analógicos, tienen límites en su performance, en particular en la frecuencia hasta la que pueden operar. El límite superior de frecuencia para el osciloscopio está determinado por dos factores principales. En primer lugar, el ancho de banda analógico de la sección frontal. Esto se refiere a menudo como el punto de -3 dB. En segundo lugar, esta la velocidad de muestreo del osciloscopio. Se toman muestras a intervalos regulares, y cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, mayor será la frecuencia que se pueda ver en la pantalla.

osciloscopio digital

Los osciloscopios digitales pueden clasificarse en tres categorías principales: los de almacenamiento digital, el de fósforo digital, y el de muestreo digital.

El osciloscopio de almacenamiento digital (DSO, por sus siglas en ingles) es el modelo convencional de un osciloscopio digital. Utiliza una pantalla de tipo de trama similar a la utilizada en un monitor de computadora o televisor y de este modo muestra una imagen que ocupa toda la pantalla y puede incluir otros elementos además de la forma de onda. Estos elementos adicionales pueden incluir texto en la pantalla y similares.

El osciloscopio de fósforo digital (DPO) es una forma muy versátil de osciloscopio que utiliza una arquitectura de procesamiento paralelo para que pueda capturar y mostrar señales de acuerdo con las circunstancias que pueden no ser posibles al utilizar un osciloscopio digital estándar. El elemento clave de la DPO es que utiliza un procesador dedicado a tomar imágenes de forma de onda. De esta manera es posible capturar eventos transitorios que se producen en los sistemas digitales con mayor facilidad. Estos pueden incluir pulsos espurios, fallos y errores de transición. También emula los atributos de pantalla de un osciloscopio analógico, mostrando la señal en tres dimensiones: tiempo, amplitud y distribución de amplitud en el tiempo, todo en tiempo real.

Los osciloscopios digitales de muestreo se utilizan para analizar las señales de muy alta frecuencia. Se utilizan para observar señales repetitivas que son superiores a la frecuencia de muestreo del alcance. Recogen las muestras mediante el ensamblaje de las muestras de varias formas de onda sucesivas y así son capaces de construir una imagen de la forma de onda. De esta manera, estos osciloscopios pueden ser capaces de ver señales a frecuencias de algo más de 50 GHz.

Osciloscopio Analógico

El osciloscopio analógico es el tipo original de osciloscopio. Como su nombre lo indica utiliza técnicas analógicas para crear el patrón que se ve en la pantalla. Normalmente se utiliza un tubo de rayos catódicos, donde el voltaje en los ejes X e Y provocan que un punto sea mueva por la pantalla. En la dirección horizontal esto es controlado por la base de tiempo, mientras que en la dirección vertical la desviación es proporcional a la señal de entrada.

Osciloscopio analógico

¿Cómo funciona un osciloscopio analógico?

Podríamos decir que este tipo de osciloscopio es el más fácil a la hora de entender su funcionamiento interno. Primero debemos conectar la sonda al circuito, en este momento la señal viajará en dirección a la parte vertical del osciloscopio. Dependerá de dónde colocamos el mando amplificador, podremos modificar la intensidad de la señal, haciéndola más potente o menos.

Cuando la señal sale de aquí ya tiene la fuerza oportuna para incidir sobre las placas de deflexión, las cuales están colocadas horizontalmente  y cuya misión consiste en desviar los electrones. Estos electrones vienen del cátodo y viajan a mucha velocidad impactando contra la parte interna de la pantalla teniendo como resultado una imagen vertical. Si la dirección es ascendente, la tensión será positiva y en caso contrario será negativa.

La forma de lo que vemos en la pantalla partiendo desde la izquierda en dirección a la derecha es posible gracias al uso de un diente de sierra que incide directamente sobre las placas horizontales. Esto se puede regular en el panel de control modificando del “tiempo-base”. Ahora bien, el recorrido contrario que vemos partiendo de derecha a izquierda es ejecutado más rápidamente, gracias a dicho diente.

De esta manera gracias al proceso anteriormente descrito podemos ver la señal que recibimos en la pantalla del osciloscopio. Una vez tengamos esta señal deberíamos calibrar la señal usando el mando correspondiente. Lo ideal es que la señal se ajuste lo máximo a la pantalla. Además deberíamos usar el mando anteriormente nombrado de “tiempo-base” para que podamos ver como mínimo dos ciclos en aquellas señales que se repiten una y otra vez. Todo esto es lo básico, posteriormente debes ajustar el nivel y tipo de disparo con los “Triggers” y calibrar la señal para su correcta visualización.

Un tubo de rayos catódicos se compone de una serie de elementos. Un cañón de electrones genera un haz de electrones que dispara a lo largo de la longitud del tubo. Este haz pasa por las placas de deflexión que se utilizan para desviar el haz, como resultado de la atracción y la repulsión electrostática y, finalmente, el rayo golpea un recubrimiento de fósforo en la “pantalla”, creando un pequeño punto de luz.

Para ayudar a que la señal visual sea tan clara como posible, existen controles para la intensidad y el enfoque. El enfoque asegura que el punto que explora la pantalla sigua siendo tan fuerte como sea posible y de esta manera pueda ofrecer un rastro claro. El control de intensidad es necesario debido a que la intensidad de los puntos varían en función de la velocidad a la que se realiza la exploración.

Cuando el escaneo es muy lento, el punto atraviesa la pantalla y es difícil de visualizar la forma de la onda. A medida que aumenta la velocidad ya deja de ser visto como un punto, sino que traza una línea y la forma de onda de la señal, que cuando se activa correctamente permanece estática en la pantalla. El recorrido del punto puede ser escaneado a través de la pantalla muchas veces por segundo.

Sin embargo a medida que aumenta la velocidad de escritura, la traza se hace cada vez más tenue, y en última instancia, resulta difícil verla a pesar del control de intensidad. Para las señales de alta frecuencia, es necesaria velocidades de escritura más rápidas, por lo que los osciloscopios analógicos tienen un rango de frecuencia limitado. Normalmente, la frecuencia máxima que puede ser vista por un osciloscopio analógico es de alrededor de 1 GHz. Por encima de esta, son necesarios otro tipos de osciloscopio.

Osciloscopio USB para PC

Si usted diseña, prueba o repara sistemas integrados, trabaja con microcontroladores, robótica, sensores y servos, o con modernos sistemas de control de automoción, aviónica o de otro tipo, es inevitable que necesite ver las señales analógicas y digitales o lógicas de forma simultánea y sincronizada.

Los osciloscopios para PC con conexión USB están rápidamente reemplazando a los tradicionales osciloscopios de almacenamiento digital (DSO) como el elemento esencial para el arsenal de equipos de prueba. Aquí algunas razones que demuestran la superioridad de los osciloscopios USB para PC.

Osciloscopio USB

 

Unidades compactas y portátiles. Mediante la integración de varios instrumentos en una unidad pequeña, los osciloscopios para PC son más ligeros y más portátiles que los equipos de prueba tradicional. Cuando se utiliza con un ordenador portátil, puede llevar consigo un laboratorio electrónico completo en la misma bolsa que su PC.

Utiliza el monitor de la PC para ofrecer una gran pantalla a color y con detalles. La pantalla de un osciloscopio tradicional está limitada por el tamaño físico del osciloscopio, y sólo puede ser de un solo color. Con un osciloscopio para PC, su computadora controla la pantalla, por lo que no sólo se puede conseguir una pantalla a todo color, sino también la pantalla puede ser del tamaño de su monitor, proyector o pantalla de plasma.

Almacenamiento de la señal está limitada sólo por la capacidad de almacenamiento de su PC. Los osciloscopios para PC almacenan las señales que está midiendo directamente en su PC. Con la potencia de los ordenadores de hoy en día esto le da una gran capacidad de almacenamiento. Esto también le permite guardar las señales para una revisión en una fecha posterior.

Las formas de onda capturadas y la configuración del instrumento se pueden compartir fácilmente con otros. Si necesita mostrarle a un cliente o colega la señal que ha capturado sólo tiene que guardar la forma de onda y enviar una copia por correo electrónico.

Se puede utilizar con PC de escritorio o portátil. Los osciloscopios para PC son dispositivos externos que se conectan al PC mediante el omnipresente Universal Serial Bus (USB). Prácticamente todas las PC portátiles o de escritorio vendidas viene con varios puertos USB.

Una prueba completa de laboratorio y medición en una sola unidad. En general, cuando compra uno de estos osciloscopios de PC no adquiere un simple osciloscopio: usted también consigue un analizador de espectro, un medidor y un registrador de datos. Algunos modelos incluyen un generador de señal integrado o un generador de forma de onda arbitraria. Así que con un osciloscopio para PC realmente obtiene un laboratorio completo de pruebas y de medición.

Comprar un Osciloscopio

Los osciloscopios son utilizados en una amplia gama de industrias y aplicaciones por una amplia variedad de personas, entre ingenieros eléctricos, físicos, profesionales de la red informática, mecánicos automotrices, técnicos de reparación de televisores e investigadores médicos, para nombrar unos pocos. En pocas palabras, los osciloscopios son utilizados para cualquier prueba, diseño o reparación profesional de módulos electrónicos, sistemas y equipos, ya sean de naturaleza analógicos o digitales.

Determinar cómo se utilizará el osciloscopio y en qué ambiente (laboratorio/oficina, campo, línea de producción) son dos factores que deben tenerse en cuenta si está planeando la compra de uno de estos aparatos. Otras preguntas que deben plantearse antes de comprar un osciloscopio son:

¿Cuántas señales diferentes se deberán medir al mismo tiempo?

¿Es factible la conexión a Internet o a una computadora?

¿Qué tipo de señal se verá (variable, repetitiva, transitoria)?

¿Qué tan amplia será la frecuencia a medirse?

¿Es el almacenamiento de la señal un problema? ¿Qué cantidad de datos tendrán que ser almacenados?

En términos de medición, ¿cuales son las amplitudes máximas y mínimas que se pueden ver?

¿Habrá una necesidad de ver las señales en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia (en otras palabras, el análisis del espectro)?

Al considerar la compra de un osciloscopio, existen otros parámetros a tomar en cuenta, tales como:

Osciloscopio Barato 

Número de canales

Una vez más, esto depende de su aplicación. Un osciloscopio sencillo de 2 o 4 canales puede ser adecuado, pero para un uso más avanzado, un osciloscopio de señal mixta (MSO) con canales digitales y analógicos puede ser necesario.

Ancho de Banda

Usted debe comprar un osciloscopio con 3 a 5 veces el ancho de banda que requiera su aplicación (que usted va a medir).

Resolución del Osciloscopio

La mayoría de los osciloscopios digitales tiene 8 bits de resolución. Si su aplicación es de naturaleza analógica, podría ser necesario un osciloscopio de resolución 12 o 16-bit.

Frecuencia de muestreo

Hay dos tipos primarios de muestreo del osciloscopio: muestreo en tiempo equivalente (ETS) y muestreo en tiempo real (RTS). RTS es el más apropiado para las señales variables, transitorias o de disparo, mientras que ETS se utiliza para señales repetitivas.

Sondas

En algunos casos, las sondas se incluyen con el osciloscopio. Sin embargo, confirme que las sondas suministradas igualen o superen el ancho de banda de la aplicación.

¿Cómo saber si un osciloscopio es bueno o malo?

Hoy en día existen numerosos modelos de osciloscopios en el mercado y es difícil determinar cual es bueno y cual no lo es, no obstante, algunos parámetros que se pueden observar para clarificar esta duda son los siguientes.

El tiempo para la subida es vital para determinar como es de confiable es la señal del osciloscopio. Esto es importante porque un osciloscopio es incapaz de recoger pulsaciones más rápidas que las del propio osciloscopio.

Otra variable importante para determinar si un osciloscopio es bueno, es la sensibilidad vertical, la cual nos va a mostrar la habilidad de la máquina para tomar una señar relativmente débil y amplificarla.

La velocidad máxima que un osciloscopio posee en su muestra horizontal es otra cosa que debemos fijarnos. Por norma general los osciloscopios analógicos siempre llevan esta variable especificada. Mientras más velocidad capte el osciloscopio mejor pues podremos observar señales más rápidas.

La precisión que un osciloscopio posee en su ganancia nos dice cómo de exacto será la señal puesto que esto mide su amplificación o atenuación. Mientras mejor sea este dato, menor es su margen de error y más fiable su resultado.

 

☑️ Osciloscopio la guía definitiva ☑️ el junio 9, 2015 Calificado 4.5 de 5