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INSTITUO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO NOMBRE DE LA PRACTICA: Análisis de señales utilizando herramientas de medición (osciloscopio, generador de señales). NOMBRE DEL ALUMNO: ALBERTO JOSUÉ ABARCA LÓPEZ (18320789) CARLOS ALBERTO CANTÚ PALACIOS (18320820) JOSÉ MANUEL AGUILAR BARROSO (18320791) MAURICIO AXEL LÓPEZ ANSELMO (18320904) ROBERTO LÓPEZ GARCÍA (18320905) SANDOVAL NAVARRETE ANDRÉ JUNIOR (18320991) GONZÁLEZ MARTÍNEZ KEVIN BRANDON (18320871) NOMBRE DEL PROFESOR: FRANCISCO RIOS ESCALERA INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES MATERIA: FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES Fecha de Entrega: 19/10/2020 Osciloscopio (Resumen) En 1897, el físico alemán Karl Ferdinand Braun desarrolló el primer osciloscopio al adaptar un tubo de rayos catódicos que había sido creado por William Crookes en 1875, de manera que el chorro de electrones del tubo se dirigiera hacia una pantalla fluorescente por medio de campos magnéticos generados por la corriente alterna. En 1897 y en 1899, Jonathan Zenneck lo equipó con placas formadoras de haz y un campo magnético para barrer la traza. Los primeros tubos de rayos catódicos se aplicaron experimentalmente a mediciones de laboratorio desde la década de 1920, pero sufrieron de la mala estabilidad del vacío y de los emisores de cátodo. Vladimir K. Zworykin describió un tubo de rayos catódicos de alto vacío y sellado permanentemente con un emisor termoiónico en 1931. Este componente estable y reproducible permitió a General Radio fabricar un osciloscopio que fuera utilizable fuera de un entorno de laboratorio. Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señales, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje x (horizontal) representa tiempos y el eje y (vertical) representa tensiones. Con el osciloscopio se pueden hacer varias cosas, como: Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. Localizar averías en un circuito. Medir la fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo. En todos los osciloscopios podemos distinguir tres partes: la pantalla; un canal de entrada por las que se introduce la diferencia de potencial a medir una base tiempos. Partes del osciloscopio La pantalla A través de una pantalla, dividida en 8 divisiones verticales y 12 horizontales, vemos la señal que se introduce. El eje horizontal, X, representa el tiempo en el que queremos visualizar la señal, y el eje vertical, Y, nos indica la amplitud con la que la queremos ver. En el caso de analizar una señal, esto nos ayudaría a saber su amplitud en tensión y su frecuencia. Amplificador de la señal vertical Es el que aumenta el valor de la señal, se forma desde un preamplificador que permite extender la tensión, a través de un transistor. Amplificador de señal horizontal Es quien amplifica todo el límite de que ingrese de este lado en la entrada, mayormente van desde el circuito hasta la base de tiempos. Trigger Cuando realizamos una medida en una señal periódica en el Osciloscopio, el inicio de muestreo de la señal se produce por el lado izquierdo de la pantalla, de forma que empieza a mostrar la señal desde un nivel de tensión determinado, siendo éste el nivel elegido para el Trigger, es decir, el nivel de disparo para el sincronismo. Canales y alimentador de señal. Reporte del uso de un osciloscopio (Video 1) Lo primero que debemos hacer después de encenderlo es elegir un canal y girar la perilla de posición hasta ver que aparezca algo. Y después utilizar la escala para ampliarla lo más que se pueda y verla con más claridad, con ello usar el trigger para que la gráfica se vuelva estable. Después de ello girar la perilla de escala vertical y horizontal para ver más repeticiones de la misma. Calcular el voltaje pico a pico utilizando dos puntos de referencia para contar los centimetros y multiplicarlo por la escala, a eso se pmutilica x1, x10 o x100 en el atenuador. Estos mismos pasos de hacen para tanto la medida vertical como la horizontal. No importa en que canal uses, o si los usas al mismo tiempo, si no que tengas correctamente el o los que estás utilizando en ese momento para que así el osciloscopio te muestre la señal correctamente y que estes o quieras empezar a usar. Una de las opciones del osciloscopio es la de Mostrar todo que ayuda a obtener toda clase de datos y parámetros más rapidamente y sin mucho esfuerzo, para utilizarlos en ingeniería y calculos. Aquí se puede ver el uso de los dos canales junto con las funciones matemáticas para así poder obtener datos más rapidamente. Utilizando la operación A – B se quiere encontrar que 3 voltios – 3 coltios es igual a 0. Pero como se ve en la pantalla, no parece haber 0. A eso se le llama ruido electrónico que es principalmente lo que se quiere encontrar en este video explicativo del osciloscopio. Reporte del uso de un osciloscopio (Video 2) Igualmente que en el video anterior nos explica que el osciloscopio nos permite diagnosticar errores y visualizar los parametros de la señal a la salida del cicuito. Después de eso nuevamente nos explican las partes de un osciloscopio y para que sirven, mismamente como se nos explicó anteriormente y está explicado. Nuevamente nos explican como empezar a crear una señal y como hacer que la podamos apreciar visualmente y con mayor claridad, así como poder mostrar y ver los datos de la señal. También como calcular el voltaje pico a pico utilizando dos puntos de referencia para contar los centimetros y multiplicarlo por la escala, a eso se pmutilica x1, x10 o x100 en el atenuador. Aquí nos mostró como es una onda senoidal que se obtuvo con un pequeño transformador el cual necesita una señal de 200V los cuales transforma a 12V en su salida. Generador de señales (Resumen) Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos. Hay diferentes tipos de generadores de señales según el propósito y aplicación que corresponderá con el precio. Tradicionalmente los generadores de señales eran dispositivos estáticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación, aumentando la flexibilidad. Los generadores de funciones, como su nombre lo indica son equipos capaces de generar funciones o señales. Es por esta característica que es un equipo imprescindible para cualquier banco de trabajo en electrónica, pero surge la duda ¿qué es un generador de funciones? o inclusive ¿cuáles son las aplicaciones de un generador de funciones? Si lo que se requiere es hacer una medición o una prueba de algún dispositivo electrónico, es lógico pensar en un osciloscopio para poder adquirir las señales y verificar el comportamiento del dispositivo. Sin embargo, ¿qué sucede cuando el dispositivo que queremos probar o caracterizar no es capaz de producir señales por sí mismo? Un ejemplo de estos equipos puede ser un amplificador, un multiplexor,un receptor de comunicaciones, un convertidor analógico-digital (ADC), un convertidor digital-analógico (DAC), etc. Esta es la razón por lo que el generador de funciones es un equipo que nunca puede faltar en un banco de prueba. Las aplicaciones de un generador de funciones podemos dividirla, de manera general, en tres: Crear señales: Señales creadas desde cero para simular, estimular y probar distintos circuitos y dispositivos. Replicar señales: Ya sea una anomalía, un error o una señal adquirida por un osciloscopio, podemos recrearla utilizando un generador de funciones en nuestro laboratorio para variar sus parámetros y analizarla en un ambiente controlado. Generar señales: Señales ideales o funciones ya conocidas para utilizarlas como referencia o como señal de entrada para pruebas. Reporte del uso de un generador de señales (Video 3) Para conectar el osciloscopio con el generador de señales primero conectamos un cable de entrada en el termina ch1 del osciloscopio. Este cuenta con una pinza negra y una punta Después conectamos al generador de funciones en el puerto output Este cable de salida presenta una pinza negra y una roja esta última se conecta con la punta del cable de entrada del osciloscopio mientras que la pinza negra se conecta intercaladamente con la pinza negra de este mismo cable. Una vez montado todo oprimimos el botón autoset para actualizar las señales enviadas por el generador de señales Para configurar los valores que se decidan que aparezcan en pantalla primero se oprimirá el botón que este al lado de la ventana que se quiere cambiar. Luego se oprime el botón de la mitad (1) y luego con la perilla llamada variable (2) se podrá variar entre las diferentes opciones que ofrece el osciloscopio (1) (2) Cuando se elija la deseada se oprimira el boton measure. PROCEDIMIENTO La primera etapa del laboratorio se divide en 3 partes primera parte se seleccionará en el generador de funciones una onda seno. Luego se le configura al generador de funciones una frecuencia de 10KHZ. Segunda parte Cambiamos a onda cuadrada en el generador de funciones y oprimimos el botón autoset en el osciloscopio Tercera parte Cambiamos a onda triangular en el generador de funciones y oprimimos el botón autoset en el osciloscopio Para la segunda etapa del laboratorio es necesario configurar el osciloscopio para que muestre vpp, vavg, vrms, el periodo y la frecuencia En las 3 partes de esta etapa se generarán las funciones siguientes y con esta se mostrará un cambio en el osciloscopio Para realizarlo se analizará cada función de la sig manera se ajustara en generador de funciones de tal manera que el vpp sea igual a 2 veces el valor, la frecuencia igual al segundo valor dividido sobre 2 pi y el vavg sea igual al tercero Al momento de configurar los parámetros vavg se modificará moviendo dc offset y seguidamente rotando la perilla que lleva el mismo nombre Y vpp cambiara rotando la perilla que lleva por nombre output level. Configuración del generador Reporte del uso de un generador de señales (Video 4) En este video nos explica unas funciones básicas del anterior video con el añadido de que nos dice que el display del generador de funciones no es de fiar ya que tiene un margen de error a considerar. Nos muestra que es lo que pasa cuando no se tiene frecuencias seleccionadas en el generador de funciones. Y un ejemplo de cuando se selecciona 1KHZ Seleccionaremos Autoajustar Seleccionaremos measure y nos mostrara los valores Main: principal. Ajusta radicalmente a la frecuencia Botones del generador de funciones RANGE: este banco de conmutadores permite seleccionar el rango de frecuencia producida FUNCTION: este banco de conmutadores se emplea para seleccionar la forma de onda de salida. Sólo se puede seleccionar una forma de onda a la vez. ATTENUATION: cuando este botón está presionado, la señal se atenúa en -30dB POWER ON: botón de encend ido/ap agado del equipo Fine: fino. Se puede variar valores de ajuste muy preciso RAMP / PULSE: se utiliza para ajustar el ciclo de trabajo de las ondas rectangulares y de las rampas. Cuando la perilla está presionada, el ciclo de trabajo permanece fijo en 50%. Cuando la perilla se libera, el ciclo de trabajo se puede ajustar entre 2 AMPLITUDE: la amplitud de la forma de onda de salida es variable y se incrementa girando la perilla en sentido horario. DC OFFSET (desviación): esta perilla permite agregar a la señal de salida un voltaje DC entre -10V y +10V, siempre y cuando la perilla esté liberada. Rate-Sweep-Woth: Ancho de pulso y la forma de la onda. Cuando se quiere jugar con el PWM (pulse modulation wave, modulación por ancho de pulso) se usa para los variadores de frecuencia. Amplificador de la señal vertical Amplificador de señal horizontal
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