Osciloscopio de rayos catódicos. Circuitos de resistencia

EL OSCILOSCOPIO DE RAYOS CATÓDICOS
CIRCUITOS DE RESISTECIA
1.−OBJETIVOS
El objetivo de esta práctica es familiarizarse con el manejo de instrumentos básicos de medida presentes en
cualqu¡er laboratario de electricidad o electrónica. Sobre todo comprender el funcionamiento del osciloscopio.
2.−INSTRUMENTAL
Disponemos de los siguiente instrumentales:
• Generador de señales .
• Osciloscopio de rayos catódicos y sondas.
• Regleta universal para interconexión de componentes.
• Cables de interconexión ( incluyendo un cable coaxial con conectores BNC )
• Resistencias de diversos valores
El generador de señales es un dispositivo que proporciona en sus terminales de salida tensiones eléctricas
variables en el tiempo de forma periódica. El tipo de variación ( forma de onda ) es usualmente sinusoidal,
rectangular o triangular. Dispone de elementos de control de la amplitud y de la frecuencia de tales ondas. En
ocasiones dispone de otros elementos de control adicionales que permiten modificar la forma de onda dentro
de un cierto margen, modular la frecuencia, etc.
El osciloscopio es un aparato que permite visualizar en una pantalla fosforescente − gracias a la ayuda de un
haz de electrones cuya deflexión es controlada de forma apropiada − señales de tensión periódicas en el
tiempo (salvo que dispongamos de un osciloscopio con memoria o de una pantalla persistente ).
3.−MANEJO DEL GENERADOR Y DEL OSCILOSCOPIO
INTRODUCCIÓN :
Es un a aparato que nos permite visualizar tensiones eléctricas que varían rápidamente en el tiempo.
La información que nos suministra es de tipo cualitativa (la forma funcional de la variación de la tensión con
el tiempo) y cuantitativa.
Debemos observar que si la tensión que aparece en el terminal INPUT del osciloscopio es proporcional a
alguna magnitud física, lo que vemos en la pantalla es la representación de la evolución de tal magnitud en el
tiempo.
Funcionamiento del osciloscopio:
Esta compuesto por tres elementos o secciones fundamentales:
• Sección de visualización (DISPLAY):componen esta sección un tubo de rayos catódicos (CRT) en
conjunción con pantalla fosforescente (S). El haz es desviado por los dispositivos de desviación
vertical (DV) y horizontal (DH) intercalados en su camino.
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• Sección de amplificación (A) desviación vertical (DV): debido a que los niveles de tensión en la
puerta de entrada del osciloscopio pueden ser muy diversos, la señal pasa previamente por un sistema
de amplificación de ganancia conocida (A) y seleccionable externamente de modo que en cualquier
caso la deflexión real del haz sobre la pantalla sea del orden de algunos centímetros y , por tanto ,
fácilmente observable.
• Sección de desviación horizontal (DH),base de tiempos y sincronización (BTS):para poder visualizar
en la pantalla del osciloscopio cómo varía nuestra señal en el tiempo es preciso que el haz de
electrones recorra la pantalla en dirección horizontal a un ritmo uniforme en el tiempo. Para conseguir
visualizar señales que varían con el tiempo dentro de un rango de frecuencias, es necesario poder
seleccionar la velocidad con la que el haz barre la pantalla horizontalmente. Si deseamos que la traza
que representa nuestra señal permanezca estacionaria en la pantalla, el barrido horizontal debe
sincronizarse con la señal periódica que estamos midiendo . Esto se puede conseguir mediante un
mecanismo de disparo (TRGGERING) del barrido horizontal que establece la sincronización.
Para comprender mejor el funcionamiento seguiremos los siguientes pasos:
1) Debemos verificar la horizontabilidad de la traza, para ello colocamos el conmutador MODE en la posición
CH1, TRIG MODE en AUTO y el selector AC−GND−DC en la posición GND, que establece la posición del
cero de tensión, y con un destornillador en modo TRACE ROTATION la corregimos. Esto lo hacemos
también para el canal 2.
Con los mandos INTESITY y FOCUS ajustamos el brillo (no demasiado intenso ) y enfoque del haz, de modo
que la traza sea nítida y fina.
2) Debemos comprobar el ajuste de las sondas ya que estas pueden estar sobrecompensadas o con insuficiente
compensación debido al efecto capacitivo de la puerta de entrada. Para ello nos ayudamos de un terminal que
proporciona una señal de forma cuadrada, PROBE ADJ, esta debe aparecer sin distorsión para lo cual nos
valemos de un destornillador. Esto lo hacemos para la onda en la posición x1 y en la posición x10.
Si no aparece señal en la pantalla o ésta no es estable, debemos manipular los selectores de amplificación
vertical (VOLTS/DIV), la base de tiempos (SWEEP TIME/DIV) y el nivel de disparo (LEVEL) para que la
magnitud y frecuencias de la señal y las escalas seleccionadas sean razonablemente consistentes.
3)Conectando la punta de una de las sonda a un conductor flotante cualquiera se observa una señal parásita de
50 Hz introducida por la red de alimentación (que opera a esta frecuencia).
Medimos con el osciloscopio el periodo de dicha señal y calculamos su frecuencia:
T=(20*1)x103 sg ! f=(50.02.5) Hz
4) Comparamos la frecuencia que se lee en el osciloscopio con las de las señales que se leen en el dial de la
fuente de alimentación.
Generamos ondas sinusoidales, cuadradas y triangulares para distintas amplitudes y frecuencias.
OSCILOSCOPIO
SINUSOIDAL (55061) Hz
TRIANGULAR (55061)Hz
CUADRADA
(55061)Hz
DIAL DE
FUENTE
(50050) Hz
(50050)Hz
(50050)Hz
AMPLITUD
(101) vpp
(101) vpp
(101) vpp
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OSCILOSCOPIO
SINUSOIDAL (8.00.5) KHz
TRIANGULAR (8.00.5) KHz
CUADRADA
(8.00.5) KHz
DIAL DE
FUENTE
(8.30.7)K Hz
(8.30.7)K Hz
(8.30.7)K Hz
AMPLITUD
(41) vpp
(41) vpp
(41) vpp
Calculo de las amplitudes máximas y mínimas:
Para un a frecuencia : f=2MHz
(161) vpp(max)
(901) mvpp(min)
Para una frecuencia: f=100Hz
(201)vpp(max)
(61) mvpp(min) (Se ve difuso)
5) Introducimos niveles de continua con el mando de DC OFFSET. Se observa que con el selector
AC−GND−DC en la posición AC, se bloquea la componente de la señal continua por lo que solo aparece la
señal de tensión cero, si se coloca en la posición DC, se observa la señal de continua (la línea de tierra aparece
desplazada el valor de DC OFFSET que le hayamos dado) ya que éste mando permite la entrada de la
componente continua y de la alterna.
6) Usando los dos canales del osciloscopio visualizamos la señal de salida del generador y la señal de
sincronización (SYN OUT) del mismo, observando que la relación entre ambas señales es que se encuentran
en fase.
Utilizamos la señal de sincronía como señal de disparo externo (señal de sincronía en el conector EXT y
selector de modo de disparo en EXT ),y al variar el mando LEVEL variamos el tiempo muerto de la onda
representada en la pantalla. Si el disparo se realiza en modo automático la señal obtenida en el canal 1 varia
mientras la obtenida en el canal 2 no.
Manipulamos el selector de pendiente SLOPE, observando que al cambiar la pendiente la onda empieza en un
máximo o en un mínimo según sea el signo de la pendiente.
7) Con la ayuda de otro generador podemos introducir dos señales de aproximadamente la misma frecuencia y
con el modo X−Y obtener la relación entre ambas señales , ya que con este modo la señal aplicada en el canal
1 produce la desviación vertical y la aplicada en el canal 2 la horizontal.
4.−CIRCUITOS CON RESISTENCIAS: EL DIVISOR DE TENSIÓN
Un circuito eléctrico puramente resistivo está formado por la interconexión de generadores y resistencias. La
distribución de caídas de tensión y de intensidades en los componentes del circuito se observan aplicando las
leyes de Kirchoff.
El generador de señales se puede modelar como la conexión en serie e una tensión ideal con una resistencia,
Rg , denominada resistencia del generador (este es el modelo Thevenin del circuito generador.
La intensidad y la tensión están relacionadas por la ley de Ohm: V=RI.
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Los valores de las resistencias comerciales pueden leerse sobre las mismas mediante un código de colores. Si
deseamos conocer con más precisión el valor de la resistencia utilizamos un polímetro.
REALIZACIÓN EXPERIMENTAL
1− Comparamos los valores con un polímetro y mediante los códigos de 5 resistencias:
Polímetro
(3871)
(1701)
(3231) K
(2221)K
(1001)K
Valor nominal
(39039)
(1809)
(33033)K
(22022)K
(100 5)K
Como se puede observar están dentro los márgenes especificados por el fabricante
2− Construimos un divisor de tensión como se muestra en la figura:
Se puede demostrar que
V2
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