pre informe 4

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PRE – INFORME DE PRACTICA 4
 
DANIELA CAMPO
2176067
MARIA DEL MAR ZARTA SANCLEMENTE 
2160838
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
SANTIAGO DE CALI
2018
CONTENIDO
 pág. 
OSCILOSCOPIO	4
GENERADOR DE SEÑALES	6
SEÑALES PERIODICAS	7
MEDICIONES DIRECTAS E INDIRECTAS CON EL OSCILOSCOPIO	8
BIBLIOGRAFÍA	12
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1: Interior de un osciloscopio	4
Figura 2: Osciloscopios analógicos	5
Figura 3: Osciloscopios digitales	6
Figura 4: Generador de señales	7
Figura 5: Onda de voltaje 1	8
Figura 6: Onda de voltaje 2	9
Figura 7: Ejemplo de medición del periodo	9
Figura 8: Ejemplo de medición de frecuencia	10
Figura 9: Figuras de lissajous	11
 
OSCILOSCOPIO
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, 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. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.
Figura 1: Interior de un osciloscopio
 
Fuente: https://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=1484 
Utilización
En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, micro voltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato).
¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?
El osciloscopio es capaz de dar valores de medición de presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, etc. También permite determinar el periodo y voltaje de una señal, su frecuencia. Localizar averías en un circuito, entre otras.
Osciloscopio analógico
La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.
Figura 2: Osciloscopios analógicos
 
Fuente: 
Osciloscopio digital
En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. 
La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).
La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA , el cual es el elemento controlador del conversor analógico al digital de alta velocidad del aparato y demás circuitería interna, como memoria, buffers, entre otros.
Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades como:
· Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz.
· Medida de flancos de la señal y otros intervalos.
· Captura de transitorios.
· Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal. También sirve para medir señales de tensión.
Figura 3: Osciloscopios digitales
 
Fuente: https://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=1484 
GENERADOR DE SEÑALES
Un generador de señales es un instrumento que se utiliza para obtener señales periódicas (la tensión varía periódicamente en el tiempo) controlando su periodo (tiempo en que se realiza una oscilación completa) y su amplitud (máximo valor que toma la tensión de la señal). Típicamente, genera señales de forma cuadrada, triangular y la sinusoidal, que es la más usada. Sus mandos de control más importantes son:
· Selector de forma de onda (cuadrada, triangular o sinusoidal).
· Selector de rango de frecuencias (botones) y de ajuste continuo de éstas (mando rotatorio). La lectura de la frecuencia en el mando rotatorio es tan sólo indicativa. La medida de tal magnitud debe realizarse siempre en el osciloscopio.
· Mando selector de amplitud sin escala. La amplitud debe medirse en el osciloscopio.
· Atenuador de 20 dB, que reduce en un factor 10 la amplitud de la señal generada (no en todas las fuentes). Este mando suele encontrarse en la parte trasera del generador.
· Mando DC-offset, que permite ajustar el nivel de continuidad de la señal. Este mando suele encontrarse también en la parte trasera del generador.
Figura 4: Generador de señales
Fuente: http://departamento.us.es/deupfis1/FEE/practicas/Osciloscopio_des.pdf
SEÑALES PERIODICAS
Señal periódica
Una señal periódica es aquella que en la cual se puede encontrar un patrón de repetitividad, es decir que después de un determinado tiempo los valores se repiten una y otra vez. Y a esto se le denomina ciclo de onda. 
Frecuencia y periodo de una señal periódica
Se denomina frecuencia de una señal periódica a la cantidad de ciclos que pueden desarrollarse en un segundo, se mide en ciclos por segundo o Hertz. 
El periodo de una señal periódica se refiere al tiempo que demora un ciclo en desarrollarse y se mide en segundos. 
Ángulo de fase de una señal
El ángulo de fase de una señal indica su desplazamiento hacia la derecha o izquierda con respecto a una referencia, este se mide en grados o radianes. 
Diferencia de ángulo de fase (desfase)
La diferencia del ángulo de fase se mide entre 2 señales y hace referencia a cuanto se encuentra desplazada una de la otra, dicho desplazamiento se puede considerar como un atraso o retraso de la señal dependiendo del signo del ángulo de desfase: si este es negativo la señal se encuentra adelantada y si es positivo se encuentra atrasada.
MEDICIONES DIRECTAS E INDIRECTAS CON EL OSCILOSCOPIO
Voltaje (directa)
Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos está conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en el punto A (cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND). Los voltajes pueden también medirse de pico a pico (entre el valor máximo y mínimo de la señal). Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida quetipo de voltaje estamos midiendo.
Figura 5: Onda de voltaje 1.
Fuente: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php 
Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fácil, simplemente se trata de contar el número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla. Ajustando la señal con el mando de posicionamiento horizontal podemos utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida más precisa. (Una subdivisión equivale generalmente a 1/5 de lo que represente una división completa). Es importante que la señal ocupe el máximo espacio de la pantalla para realizar medidas fiables, para ello actuaremos sobre el conmutador del amplificador vertical. 
Figura 6: Onda de voltaje 2.
Fuente: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php 
Algunos osciloscopios poseen en la pantalla un cursor que permite tomar las medidas de tensión sin contar el número de divisiones que ocupa la señal. Básicamente el cursor son dos líneas horizontales para la medida de voltajes y dos líneas verticales para la medida de tiempos que podemos desplazar individualmente por la pantalla. La medida se visualiza de forma automática en la pantalla del osciloscopio.
Periodo (directa)
El periodo es el tiempo que tarda en repetirse la señal (T). Paraca calcularlo se multiplica la longitud medida en la pantalla del osciloscopio por el factor de escala de la base de tiempos.
Figura 7: Ejemplo de medición del periodo
Fuente: http://personales.upv.es/jogomez/labvir/material/osciloscopio.htm#periodo 
Frecuencia (indirecta)
La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo.
Figura 8: Ejemplo de medición de frecuencia.
Fuente:
Diferencia de fase entre dos señales (indirecta)
Dadas dos señales de la misma frecuencia y la misma pulsación ω:
U1 = U1m cos(ωt + φ1)  U2 = U2m cos(ωt + φ2)
Se llama desfase entre las dos ondas a la diferencia de fase entre ellas φ=φ2- φ1. Dicho desfase puede calcularse de tres formas:
0. A partir de la representación dual de ambas señales. Ambas funciones se anulan en los instantes t1 y t2 respectivamente:
ωt1 + φ1 = 90º ωt2 + φ2 = 90º
 Si se resta: 
φ2 - φ1 = -ω(t2 - t1) = 
1. Mediante las figuras de Lissajous:
Las figuras de Lissajous pueden observarse en la pantalla del osciloscopio con el modo x-y (pulsando la tecla 5), de esta forma la señal del canal I se representa en el eje vertical y la del canal II en el eje horizontal. Los diagramas siguientes son los resultados de dos señales de la misma frecuencia con ángulos de desfase de 0o, 35o, 90o, 180o
Figura 9: Figuras de Lissajous
Fuente: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php 
Para hallar el ángulo de desfase entre las dos señales, se mide las distancias a y b (segundo ejemplo correspondiente a 35o) y se realiza el siguiente cálculo:
Si se tiene en el eje horizontal una señal: x= X cos ωt y otra en el eje vertical y= Y cos (ωt+φ), aparece en la pantalla una figura similar a las mostradas en la figura anterior
Sen φ = a/b;                φ = arcsen a/b
Considerando el instante ωt= -90 se tiene que:
x = 0
y = Y sen φ;  y = a/2;  Y = b/2; 
 entonces: sen φ = (y/Y) = (a/b) 
y por tanto, φ = arcsen (a/b)
BIBLIOGRAFÍA
· “Definición, uso y tipos de osciloscopio” [en línea]. Equipos y laboratorios de Colombia. [Consultado 9 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: https://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=1484
· “El osciloscopio” [en línea]. Electrónica fácil. [Consultado 9 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php
· J, Martínez. “Señales periódicas y aperiódicas” [en línea]. Fundamentos de teoría de telecomunicaciones. [Consultado 9 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: https://javiermtzmtz.wordpress.com/2012/09/17/senales-periodicas-y-aperiodicas/
· E, del Rosario. “Señales periódicas y no periódicas” [en línea]. Señales y sistemas. [Consultado 10 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: http://blog.espol.edu.ec/telg1001/senales-periodicas-y-no-periodicas/ 
· J, Gómez. “Osciloscopios” [en línea]. [Consultado 10 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: 
http://personales.upv.es/jogomez/labvir/material/osciloscopio.htm#periodo 
· C, Cuesta. “Osciloscopio virtual: técnicas de medida” [en línea]. Universidad de Córdoba. Departamento de física aplicada. [Consultado 10 de Octubre, 2018]. Disponible en internet: 
 http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/22/ayuda/tecnicas.htm/ 
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