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Introdução ao Uso do Osciloscópio

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Formación para la Investigación 
Escuela de Física, Facultad de Ciencias 
Universidad Industrial de Santander 
Construimos Futuro 
 
INTRODUCCIÓN AL USO DE LAS FUNCIONES 
BÁSICAS DE UN OSCILOSCOPIO 
 
Resumen 
El osciloscopio permite representar mediante gráficos (x, y) señales eléctricas que 
bien pueden se directas (DC) o alternas (AC). Los campos de aplicación de estas 
señales van desde la ingeniería electrónica, hasta las ciencias básicas. Por lo tanto, 
se espera que en este proyecto de investigación el estudiante adquiera destrezas en 
el uso de las funciones básicas del osciloscopio. Por medio del simulador DCAClab 
el estudiante debe entender conceptos sobre Volt/div, time/div, canales de entrada, 
posiciones verticales y horizontales, frecuencia, periodo y fase; en el simulador 
MultisimLive obtendrá valores de voltaje y frecuencia de diferentes circuitos con 
capacitores. Finalmente los estudiantes podrán responder en el reporte de 
investigación ¿qué es un desfase del voltaje entre dos señales? ¿cómo se halla un 
período en una señal de osciloscopio? y ¿qué es una relación de ganancia? 
 
Planteamiento del Problema 
Un osciloscopio es un instrumento de medida que se utiliza para realizar medidas de 
señales eléctricas en DC y AC. Este instrumento es ampliamente usado en el 
laboratorio para visualizar algunos fenómenos de la física ondulatoria. El osciloscopio 
permite la visualización en una pantalla de señales eléctricas, usualmente de voltaje 
(representadas en el eje vertical o eje y) contra tiempo (representadas en el eje 
horizontal o eje x). Este instrumento también permite mediciones y visualización de 
múltiples señales dependiendo de la cantidad de entradas o canales que posea, 
permitiendo representar voltajes tanto en el eje y como en el eje x, señales conocidas 
como curvas de Lissajous. Con todas las opciones que tiene un osciloscopio el 
estudiante debe cuestionarse acerca de ¿qué diferencia un osciloscopio de un 
multímetro? ¿En qué momento o bajo qué condiciones se debe usar un osciloscopio 
en lugar de un multímetro? ¿Cómo interpretar la información mostrada en la pantalla 
del osciloscopio? Luego, es necesario que el estudiante que se está introduciendo en 
el estudio de la física ondulatoria se familiarice con el uso del osciloscopio. 
 
Objetivo general 
Familiarizar al estudiante con el uso de las funciones básicas de un osciloscopio y el 
análisis de señales. 
 
 
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Objetivos específicos 
 Comprender los términos y cantidades físicas asociadas al uso del 
osciloscopio. 
 Entender los controles básicos de un osciloscopio digital. 
 Medir señales eléctricas en circuitos de corriente alterna a través de un 
simulador interactivo. 
 Interpretar los resultados de las mediciones de señales eléctricas adquiridas 
con el osciloscopio. 
 
Marco Teórico 
Osciloscopio 
Un osciloscopio es un instrumento electrónico de medida que muestra señales 
eléctricas, usualmente como voltajes (en el eje Y vertical) contra tiempo (eje X 
horizontal). Hay complementos y funciones en el osciloscopio que le permiten 
representar señales de corriente en el eje Y, y además de tiempo en el eje X también 
puede representar frecuencia o voltaje de otra señal. Los osciloscopios son usados 
para medir señales eléctricas en respuesta a un estímulo, tales como: sonido, fuerza, 
presión, luz o calor. 
Los osciloscopios son comúnmente usados en aplicaciones tales como: 
 Observar de la forma de onda de una señal (continua, cuadrada, triangular, 
diente de sierra, senoidal). 
 Medir de amplitud de una señal. 
 Medir de la frecuencia de una señal. 
 Medir del tiempo entre dos eventos. 
 Observar si una señal es de corriente directa (DC) o corriente alterna (AC). 
 Observar ruido en una señal mediante funciones que permiten manipular 
cursores en la grilla llamada gratícula. 
Un Osciloscopio digital muestra una forma de onda luego de acondicionar la señal de 
entrada en un amplificador de vertical, muestreando la señal analógica de entrada 
(según el ancho de banda del osciloscopio), convirtiendo en una representación digital 
de muestras mediante un conversor análogo-digital, para luego almacenar las 
muestras en memoria, y finalmente reconstruir la forma de onda vista en pantalla. 
Hay muchas especificaciones para considerar en el rendimiento de un osciloscopio, 
como se mencionó en el párrafo anterior uno de los más importantes es el ancho de 
banda, el tiempo de activación del flanco (rise time), el tiempo de muestreo y la 
longitud de grabación. El ancho de banda es el rango de frecuencias del osciloscopio, 
usualmente medido en (MHz). Siendo su máxima frecuencia a la que la amplitud de 
una señal de frecuencia comparable medida es atenuada un 70.7%. Se recomienda 
 
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que el ancho de banda del osciloscopio sea por lo menos 5 veces mayor que la 
frecuencia que se necesita medir. Al igual el (rise time) del osciloscopio debe ser 5 
veces menor que el (rise time) de la señal a medir y el tiempo de muestreo del 
osciloscopio igualmente 5 veces menor que el periodo de la señal a medir, tal como 
lo indica el teorema de Nyquist. 
 
Controles de un osciloscopio digital. 
 
Figura 1. Panel frontal y descripción de los controles de un osciloscopio digital. 
Imagen recuperada desde https://www.d.umn.edu/~djohns30/phys1002-
labs/Lab%206%20Oscilloscope.pdf (04/04/2020). 
En la figura 1 se describen los botones, perillas y parámetros en pantalla, que posee 
un típico osciloscopio digital. En general los osciloscopios digitales muestran en 
pantalla, en el indicador de escala vertical y en el punto de referencia, mediante código 
de colores (azul y amarillo) la señal de cada canal. Un osciloscopio digital muestra en 
pantalla un sistema cartesiano con 8 divisiones en el eje vertical (cada una con 5 
subdivisiones) y 10 divisiones en el eje horizontal (cada una con 5 subdivisiones) (ver 
pantallas figura 1 y 2). 
https://www.d.umn.edu/~djohns30/phys1002-labs/Lab%206%20Oscilloscope.pdf
https://www.d.umn.edu/~djohns30/phys1002-labs/Lab%206%20Oscilloscope.pdf
 
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Al lado derecho de la pantalla hay un recuadro llamado menú en pantalla, donde 
generalmente se suelen mostrar los parámetros de la señal. Por ejemplo, frecuencia, 
periodo, voltaje pico a pico, valor medio del voltaje, entre otros. Este menú está 
directamente ligado a los botones de selección de menú, que también permiten elegir 
entre opciones avanzadas del osciloscopio como transformaciones de Fourier, 
superposición y otros tratamientos para las señales. 
El osciloscopio también cuenta con los controles de VERTICAL. Cada canal tiene 
una perilla control vertical para ajustar los voltios/división, perillas de posición vertical 
para cambiar el offset de las señales, y un botón para Activar/Desactivar el canal y 
conectores tipo BNC (Entrada canal X) para entrada de las señales. 
En los controles de HORIZONTAL se encuentra la perilla control horizontal (tiempo) 
de ajuste de escala de tiempo/div, la perilla de posición horizontal que permite mover 
la señal en el eje horizontal, y el botón de cambio de modo para presentar el eje 
horizontal, el tiempo o para presentar la amplitud de voltaje de una segunda señal. 
También está el modo de disparo (TRIGGER) que tiene la función de congelar la señal 
en el dominio del tiempo. La perilla de disparo (TRIGGER) configura el nivel de voltaje 
para el cual el osciloscopio hará el disparo para la captura de la señal. Generalmente 
se usa el TRIGGER al 50% para estabilizar la señal.Por otra parte, en el control 
disparo también está el botón de flanco para activar el (TRIGGER) en flanco positivo, 
negativo o automático. 
Finalmente, algunos modelos de osciloscopios digitales tienen botones para guardar 
datos en formatos de hoja de cálculo .CVS o formato de imagen .GIF; botón para 
iniciar mediciones y botón para establecer parámetros de vertical y horizontal de 
forma automática. 
Calibración inicial 
A continuación, se describe la calibración inicial de un osciloscopio usando una señal 
de 1 kHz, y una señal cuadrada de 5 Vpico-pico (ver salida señal de prueba en la 
figura 1). 
a. Encender el osciloscopio. 
b. Conectar la punta de prueba 1X/10X al canal 1. Para conectar el conector BNC 
 presione el conector hacia dentro y luego gire en sentido horario. 
c. Use el interruptor en la punta de prueba en la opción de atenuación 10X. 
d. Conecte el cable de tierra tipo caimán al conector de tierra en la esquina 
inferior derecha del osciloscopio (ver figura 1). Luego conecte la punta de 
prueba al conector de salida señal de prueba (ver figura 1). Este conector 
proporcional una señal cuadrada de 1 kHz a 5 V. 
 
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e. Presione en el panel frontal el botón Auto ajuste (Autoset) para que el 
osciloscopio ajuste las posiciones X, Y y del disparo (Trigger) 
automáticamente. 
f. Finalmente, la señal en pantalla debe tener la forma mostrada en la figura 2. 
Usando las perillas de ajuste vertical y horizontal se puede ajustar. 
 
Figura 2. Señal cuadrada de prueba de amplitud 5 V a 1kHz. 
También puede dar click aquí para ver un video tutorial (duración 2:32 minutos) de 
calibración de un osciloscopio. 
 
Metodología 
Este proyecto de investigación se desarrollará en 4 fases metodológicas: primero, se 
usará el simulador DCAClab para estudiar las funciones básicas de un osciloscopio. 
usando como excusa circuitos Resistor-Condensador (RC) y Resistor-Inductor (RL); 
segundo, usando los controles de ajuste de voltaje/div y tiempo/div se escalarán las 
señales para que el estudiante logre evidenciar los cambios de amplitud de las 
señales y el desfase entre la señal de entrada y la señal de salida; tercero, Con el 
simulador MultisimLive de National Instruments se obtendrán señales de un circuito 
conformado por un condensador un interruptor y una fuente de voltaje (AC) tipo 
sinusoidal. Las señales se analizarán para extraer los parámetros básicos que 
describen la onda de voltaje; cuarto, finalmente se sintetizarán los resultados en un 
reporte de investigación. 
 
Fase 1: siguiendo el instructivo para acceder al simulador DCAClab se construirán 
circuitos RC (ver figura 3) con tres valores de resistencia diferentes en un rango de 
200 Ω a 600 Ω, tres valores de capacitores en un rango de 50 uF a 500 uF, ambos 
conectados en serie con una fuente de (AC) a criterio del estudiante con valores entre 
1.0 V y 8.0 V de amplitud de voltaje y frecuencias entre 30 Hz y 60 Hz. Este 
https://www.youtube.com/watch?v=CHXsYJ4H0Ys
https://dcaclab.com/es/lab
https://www.multisim.com/
https://drive.google.com/file/d/10t7mpSwAIkaij6WHp4576GFY2YJhE-RG/view
https://dcaclab.com/es/lab
 
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procedimiento se repetirá para el circuito RL y se tomarán valores de inductancia entre 
1 y 10 mH. 
 
Figura 3. Montaje de circuito RC y simulador de osciloscopio DCAClab. 
Es importante resaltar que la cuenta en DCAClab tiene una caducidad de 24 horas en 
la versión gratuita, por lo tanto, será necesario crear una nueva cuenta o ingresar 
mediante una cuenta de Google o Facebook no usada anteriormente, para 
desbloquear las funciones avanzadas como por ejemplo modificar parámetros 
en los elementos. 
Fase 2: Luego se conectarán los canales del osciloscopio para medir el voltaje en 
función del tiempo en la fuente y en el condensador para los valores propuestos en la 
fase 1. Se repetirá el mismo procedimiento remplazando el condensador en la figura 
3 por el inductor. Siendo las dos primeras fases cualitativas, el estudiante deberá 
responder a las preguntas en la tabla 1 de la hoja de trabajo y adjuntar evidencias en 
el reporte para que el profesor corrobore el uso de las funciones básicas y mediciones 
en los circuitos propuestos con el osciloscopio. 
Fase 3: En el simulador MultisimLive de National Instruments se construirá un circuito 
RC (para ingresar a MultisimLive el estudiante debe crear una cuenta de usuario 
dando click en el botón ). Para ingresar al simulador el estudiante debe 
pulsar el botón que se encuentra en la parte superior derecha del 
explorador. En la figura 4 se observan las paletas de comandos que posee el 
simulador. 
 
https://www.multisim.com/
 
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Figura 4. Hoja de trabajo simulador MultisimLive. 
En la paleta de elementos (izquierda en la hoja de trabajo) se arrastrará al tablero de 
conexiones una fuente de (AC) , tierra , un interruptor , una punta de 
prueba y un capacitor . Con estos elementos se construirá el circuito de la 
figura 5. 
 
Figura 5. Condensador conectado a una fuente de (AC). 
https://www.multisim.com/
 
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Se ajustará un voltaje y se configurarán tres frecuencias, para cada frecuencia se 
trabajarán tres valores de capacitancia definidos por el profesor. El valor de la 
capacitancia y los parámetros de la fuente serán elegidos por el profesor en acuerdo 
con sus estudiantes. Para iniciar la simulación se presiona el botón y las señales 
se pueden observar presionando sobre la pestaña o sobre la pestaña 
 para ver el circuito y la señal en simultáneo. Moviendo el cursor sobre la 
onda es posible medir la amplitud de la señal para un tiempo dado y el periodo de la 
señal. Los valores de amplitud y periodo se consignarán en la tabla 2 de la hoja de 
trabajo. 
Fase 4: En esta fase se analizarán los datos obtenidos en las tablas 1 y 2. Si el 
estudiante desea procesar los datos con otra herramienta, se pueden exportar a un 
archivo .CVS presionando el botón . Los datos se consignarán en el reporte de 
investigación. Las amplitudes obtenidas en la fase 3 se compararán con la amplitud 
de la fuente V mediante la relación de ganancia G = V/A. Donde V es la amplitud de 
voltaje de la fuente y A la amplitud de voltaje medida para cada valor de capacitancia. 
El estudiante deberá responder ¿por qué se presentan estos cambios en la amplitud 
de la señal de entrada? 
 
Resultados esperados 
Se espera que a través del simulador DCAClab el estudiante se cuestione ¿por qué 
aparece una señal en adelanto y una señal en atraso en el tiempo cuando se trabaja 
con circuitos RC y RL en alterna (AC)? ¿Qué significa Volt/div y time/div en un 
osciloscopio? Por otra parte, los osciloscopios digitales tienen capacidad de 
almacenar y exportar vectores de datos en archivos con extensión .CVS. Mediante el 
simulador MultisimLive de National instruments es posible exportar señales también 
en extensión .CVS, para que el estudiante analice y responda ¿cómo obtener los 
parámetros (amplitud y frecuencia) de las distintas señales a medir? 
Bibliografía 
 Introduction to Oscilloscopes Lab Experiment, Tektronics Recuperado 
(03/04/2020) de https://www.tek.com/document/application-note/introduction-oscilloscopes-lab-
experiment 
 Osciloscope Lab, University of Pittsburgh. Recuperado (03/04/2020) de 
http://www.pitt.edu/~mbw/courses/telcom2100/pdf/lab-oscope.pdf 
 Laboratorio virtual de circuitos Recuperado (24/03/2020) de 
https://dcaclab.com/es/lab MultisimLive. Recuperado (05/042020) de https://www.multisim.com/ 
 
https://dcaclab.com/es/lab
https://www.multisim.com/
https://www.tek.com/document/application-note/introduction-oscilloscopes-lab-experiment
https://www.tek.com/document/application-note/introduction-oscilloscopes-lab-experiment
http://www.pitt.edu/~mbw/courses/telcom2100/pdf/lab-oscope.pdf
https://dcaclab.com/es/lab
https://www.multisim.com/
 
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Este material fue desarrollado por: Ana M. Forero Pinto, Daniel A. Triana Camacho, Karen L. Cristiano Rodríguez, 
Melba J. Sánchez Soledad, Yuber A. Galeano; con el apoyo de: David A. Miranda Mercado, Jorge H. Quintero 
Orozco, Raúl F. Valdivieso Bohorquez, Rogelio Ospina Ospina; las autoriades académicas: Hernán Porras Díaz 
(Rector), Orlando Pardo Martínez (Vicerrector Académico), Jose David Sanabria Gómez (Decano de la Facultad de 
Ciencias) y Jorge Humberto Martínez Téllez (Director de la Escuela de Física). Un agradecimiento especial a la 
Universidad Industrial de Santander. 
 
Abril 14 de 2020.

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