CAPITULO 2 CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

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1 CAPITULO 2 CARACTERÍSTICAS ESPECIALES Todo lo anteriormente mencionado sobre osciloscopios es en relación a un osciloscopio básico. Es decir, existen una serie de características no mencionadas hasta ahora que son propios de osciloscopios más sofisticados y que mencionaremos en el presente capitulo, ya que se trata de aparatos que antes eran una curiosidad pero que en estos tiempos han venido ha conformar el estándar del osciloscopio de laboratorio. Esto es cierto al menos por lo que se refiere a los osciloscopios de doble trazo, los osciloscopios con memoria y los osciloscopios de barrido retrazado, que son los tipos que mencionaremos a continuación con cierto detalle pero sin pretender ser, con mucho, exhaustivos. Osciloscopios de Doble Trazo Los osciloscopios de doble trazo permiten visualizar en pantalla dos señales eléctricas a la vez, con la única condición de que guarden entre ellas una relación constante entre sus fases. Es decir, para lograr una imagen estable en pantalla con las dos señales, es requisito que no se trate de señales completamente independientes entre si. Esto sería el caso, por ejemplo, de dos ondas senoidales extraídas de dos generadores de funciones independientes. La razón de esta condición quedar explicada con la descripción de la mecánica del funcionamiento de este tipo de osciloscopios que enseguida presentamos. Como un osciloscopio tiene capacidad para deflectar el haz electrónico del CRT con suficiente rapidez, podría utilizar dos porciones de la pantalla, la mitad superior y la mitad inferior por ejemplo, para exhibir simultáneamente dos señales mediante el empleo de la técnica conocida como "tiempo compartido". En esta técnica, cuyo esquema de funcionamiento se ilustra en la figura 2.1, se utiliza una fracción del intervalo T del tiempo de barrido del "diente de sierra", la cual llamaremos t1, para "barrer" una pequeña porción de una de las señales que llamaremos señal A; durante este tiempo el haz electrónico dibuja en una de las porciones de la pantalla, la superior por ejemplo, un pedacito de esta señal. Inmediatamente después (empleando toda la velocidad de desplazamiento del haz y con su intensidad reducida a cero) el haz electrónico se

2 desplaza a la porción inferior de la pantalla y durante otro intervalo de tiempo, que llamaremos t 2, con duración similar a t 1, dibujar otro pedacito de señal, pero ahora correspondiente a la segunda, que designaremos como señal B. Transcurrido el intervalo t 2, el haz de electrones regresa a la porción superior de la pantalla para trazar otra pequeña porción de la señal A, y así continúa sucesivamente con las alternancias hasta completar un ciclo completo de la señal de barrido. Para realizar estos trazos en forma adecuada, el amplificador de deflexión vertical conmuta velozmente su entrada entre las señales A y B.. Esto es, durante el intervalo t 1 la señal amplificada es la señal A, y para el intervalo t 2 la amplificación se efectúa con la señal B. Esta alternancia se muestra en la parte derecha de la figura 2.2 en donde se han exagerado un poco los tiempos de muestreo. Figura 2.1 Modo CHOP en la exhibición de señales En la práctica, para la exhibición de dos señales en pantalla en forma simultánea no se requiere tener dos porciones de éstas perfectamente diferenciadas. La región donde se "pinta" la señale puede ser la misma, con lo que se pueden lograr efectos de superposición que resultan muy útiles para efectuar mediciones comparativas.

3 Figura 2.2 Modos de Disparo para dos canales La importancia de que las señales A y B mantengan una relación temporal bien determinada, radica en el hecho de que como el barrido horizontal completo se lleva a cabo en sincronía con alguna de las dos señales (A o B), la estabilidad en pantalla solo esta garantizada para esta señal de referencia. Para conseguir la estabilidad en la otra señal se requiere entonces que esta ultima guarde una relación temporal fija con la primera o, lo que es lo mismo, que exista sincronía natural entre la señales A y B. Existe otro método dentro de la técnica de tiempo compartido para la exhibición de dos señales en pantalla en forma simultánea. Se trata de la forma "alternada", que consiste en que durante un barrido completo del "diente de sierra" la señal aplicada al amplificador vertical, y por lo tanto la exhibida en pantalla, es la señal A; en el siguiente barrido la señal aplicada al amplificador vertical es conmutada a la señal B, con lo que ahora es ésta la que se podrá observar en la pantalla. El barrido posterior se vuelve a dedicar a la señal A y así sucesivamente. Véase el dibujo izquierdo de la figura 2.2. Debido a la persistencia visual del haz incidiendo sobre la pantalla y suponiendo que se tiene una velocidad de barrido superior a unos 100 hz., el usuario no aprecia parpadeo alguno en las trazas formadas. Por supuesto, para efectos de estabilidad también es necesario que las señales A y B guarden una relación temporal fija entre sí como la requerida en la modalidad CHOP. Las terminales de entrada presentes en el osciloscopio

4 para la aplicación de las señales A y B se acostumbran designar con los nombres "canal A" y "canal B". La selección de las modalidades CHOP o ALTERNADO normalmente Se encuentra disponible al usuario del osciloscopio. El modo ALTERNADO es comúnmente empleado en altas frecuencias (arriba de 2 Khz.), donde la velocidad de barrido es más rápida que la constante de decaimiento del fósforo del CRT. El modo CHOP resulta más útil en los barridos lentos en donde el parpadeo sería muy notorio para la modalidad ALTERNATE. De cualquier manera, queda siempre un amplio rango de frecuencias en donde resultan satisfactorias ambas modalidades. Barrido Demorado La característica "barrido demorado" ( delayed sweep en inglés) que incorporan algunos osciloscopios en sus controles, permiten que el usuario pueda observar con detalle pequeñas porciones seleccionadas de una determinada señal exhibida en la pantalla del osciloscopio. La parte seleccionada puede ser mostrada en forma expandida en cualquier escala que el usuario deseé. A diferencia de lo conseguido con un simple aumento en la velocidad del generador de base de tiempo, en la que se obtiene amplificación horizontal de la señal exhibida a partir de la señal de disparo, en la modalidad de barrido demorado se puede obtener amplificación horizontal a partir de cualquier instante posterior al inicio del barrido (retardo temporal) con lo que se puede lograr selectividad en la porción de la señal que se desea examinar. Por ejemplo, supongamos que se tiene en el osciloscopio la señal mostrada en la figura 3.3-a y que deseamos examinar en detalle la porción de la señal encerrada en un pequeño círculo.

5 Figura 2.3 Amplificación con barrido demorado Si aumentamos simplemente la velocidad en el barrido de la base de tiempo obtendremos la exhibición de señal mostrada en la figura 3.3-b. Es decir, conseguimos amplificación horizontal pero perdemos de vista la parte de la señal que más nos interesaba. En cambio, al utilizar los controles de la modalidad en barrido demorado podemos fácilmente conseguir una exhibición de señal como la indicada en la figura 3.3c. La característica de barrido demorado es posible gracias al empleo de dos bases de tiempo en el osciloscopio: la base de tiempo principal A y una base de tiempo secundaria B. La primera de éstas genera el barrido convencional de cualquier osciloscopio. La base tiempo B genera también un barrido del tipo "diente de sierra", solo que el momento de arranque de este barrido es controlado por la señal generada en la base tiempo A. La cantidad de tiempo que se retarda este barrido secundario en relación al arranque del barrido A es ajustable y controlada por el usuario. Los osciloscopios provistos de la modalidad de barrido demorado disponen de controles extras que permiten al usuario seleccionar cómodamente la porción de la señal por amplificar. Por ejemplo, se tienen controles para primero centrar la porción seleccionada intensificando su trazo; después se puede aislar esta porción eliminando el resto de la señal, y finalmente se puede proceder al ensanchamiento de la señal así exhibida seleccionando el factor de amplificación que se deseé.

6 Osciloscopios con Memoria Existen tres tipos de mediciones muy comunes que resultan difíciles de llevar a cabo en un osciloscopio típico como los descritos anteriormente, pero que resultan fáciles de realizar en los llamados osciloscopios de memoria. Una de estas mediciones es la relativa a eventos no repetitivos o eventos aislados, como por ejemplo el que se produce en un choque mecánico; estos fenómenos son efímeros por naturaleza y su forma de onda no puede ser analizada mas que fotográficamente. Otra medición también difícil de realizar es la relativa a eventos de frecuencias muy bajas, como los encontrados en medicina y en sistemas de radar; aquí la dificultad radica en la brevedad del tiempo de decaimiento del fósforo del CRT comparada con la frecuencia de repetición del evento, que no permite una persistencia visual en pantalla aceptable. Finalmente, la comparación de dos señales con poca sincronía natural entre sí, presenta especiales dificultades de estabilidad para su exhibición en un osciloscopio estándar debido a la limitación de sus circuitos de sincronía y disparo. Los osciloscopios con memoria allanan drásticamente las dificultades mencionadas anteriormente debido a su capacidad para grabar en forma permanente en su pantalla la traza de alguna señal recibida, cuando le son activados adecuadamente ciertos mecanismos de retención de imagen que le son propios. En otras palabras, los osciloscopios con memoria tienen capacidad para dibujar en pantalla la traza de una señal sin necesidad de que esta se presente continuamente y en forma periódica tal como lo requieren los osciloscopios comunes. Hasta hace algunos años existían en el mercado dos tipos de osciloscopios con memoria: los que emplean la fosforescencia de la pantalla del CRT como unidad de memoria, y aquellos que incorporan registros digitales del tipo empleado en las computadoras (memoria RAM). Con los avances logrados en la tecnología de los semiconductores, el osciloscopio de memoria digital se ha convertido en el estándar del osciloscopio de registro permanente. Su antigua desventaja en la cuestión del precio ha pasado a la historia. En el capítulo V veremos con cierto detalle el funcionamiento de este tipo de osciloscopios.