Practica Osciloscopio como instrumento de medida

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PRACTICA 5
Osciloscopio como instrumento de medida
INTRODUCCIÓN
Dada la importancia de la información que la evolución temporal de estas 
tensiones y corrientes brinda acerca del funcionamiento del circuito bajo ensayo, se
desarrolló un instrumento especial para facilitar su observación y efectuar 
mediciones de tensión y tiempo: el osciloscopio.
El Osciloscopio de Rayos Catódicos (ORC) es el instrumento capaz de registrar los
cambios de tensión producidos en circuitos eléctricos/electrónicos y mostrarlos en 
forma gráfica en la pantalla de un tubo de rayos catódicos. Este instrumento genera
en su interior un haz de electrones que se aceleran e impactan sobre la pantalla del 
mismo produciendo un punto luminoso que puede ser desplazado en
forma vertical y horizontal proporcionalmente a la diferencia de potencial aplicada 
sobre unos electrodos.
Si la tensión que produce la desviación vertical es la que se desea observar y 
provocamos mediante un generador interno un desplazamiento horizontal del 
punto a velocidad constante, obtendremos sobre la pantalla una representación de 
la evolución temporal de la señal observadas
OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA
 
OBJETIVO
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Aprender el manejo de los controles del osciloscopio realizando la medición del 
voltaje utilizando la entrada horizontal o la entrada vertical del osciloscopio.
Obtención de las gráficas de voltajes vs tiempo en circuitos básicos para medir 
amplitudes periodos y frecuencias de señales de voltaje.
FUNDAMENTO TEÓRICO
OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA
Un osciloscopio es un instrumento de medición de pruebas electrónico, y sirve 
para mostrar y analizar el tipo de onda de señales electrónicas. Este dispositivo 
representa una gráfica de amplitud en el eje vertical y tiempo en el eje horizontal y 
se complementa con un multímetro, una fuente de alimentación y un generador de 
funciones o arbitrario las cuales varían con el tiempo.
El osciloscopio 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.
Un osciloscopio puede mostrar formas de onda de corriente alterna (AC) o 
corriente directa (DC) con frecuencias desde 1hertz (Hz) hasta varios megahertz 
(MHz). También, osciloscopios de alto rendimiento pueden mostrar señales con 
frecuencias de varios cientos de gigahertz (GHz).
Con un osciloscopio podemos:
Saber la tensión y el periodo de una señal.
Saber si la señal es alterna, continua o tiene ambas.
Localizar averías dentro de un circuito eléctrico o electrónico.
Observar como varía la tensión y la frecuencia con el tiempo.
FUNCIONAMIENTO DE UN OSCILOSCOPIO.
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Figura 1 FUNCIONAMIENTO DEL OSCILOSCOPIO
CONTROLES DEL OSCILOSCOPIO
Power: botón de encendido - apagado, 
Inten: controlamos la luminosidad de la pantalla.
Focus: ajustamos la nitidez del punto sobre la pantalla.
Trace: selecciona la señal a trazar sobre la pantalla. a veces se la 
denomina Channe, puede mostrar la señal A, la B o la A+B.
Trigger: hace que la onda parezca estacionaria o quieta.
Trigger selector: selecciona el origen de la señal de disparo.
Time/Div: seleccionamos la velocidad con que se dibuja el trazo en la pantalla, 
varía desde milisegundos a segundos.
Position: podemos elegir el punto X e Y.
Selector: elegimos si queremos medir tensión alterna o continua.
CH1 y CH2: son las entradas donde conectaremos las sondas.
Mode: seleccionamos el canal 1 ó 2
TÉRMINOS UTILIZADOS AL MEDIR
Existe un término general para describir un patrón que se repite en el tiempo: onda.
Existen ondas de sonido, ondas oceánicas, ondas cerebrales y por supuesto, ondas 
de tensión. Un osciloscopio mide estas últimas. Un ciclo es la mínima parte de la 
onda que se repite en el tiempo. Una forma de onda es la representación gráfica de 
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una onda. Una forma de onda de tensión siempre se presentará con el tiempo en el 
eje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y).
La forma de onda nos proporciona una valiosa información sobre la señal. En 
cualquier momento podemos visualizar la altura que alcanza y, por lo tanto, saber 
si el voltaje ha cambiado en el tiempo (si observamos, por ejemplo, una línea 
horizontal podremos concluir que en ese intervalo de tiempo la señal es constante).
Con la pendiente de las líneas diagonales, tanto en flanco de subida como en flanco
de bajada, podremos conocer la velocidad en el paso de un nivel a otro, pueden 
observarse también cambios repentinos de la señal (ángulos muy agudos) 
generalmente debidos a procesos transitorios.
TIPOS DE CORRIENTES
CORRIENTE CONTINUA
Cuando el desplazamiento de los electrones es en un solo sentido durante todo el 
tiempo que circula, desde el polo negativo de un generador al polo positivo.
Figura 2 CORRIENTE CONTINUA
CORRIENTE ALTERNA
La corriente alterna se caracteriza por el cambio de sentido de la corriente varias 
veces por segundo. Cada conductor cambia de ser polo positivo a ser polo 
negativo, pasando por el valor cero.
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Figura 3 CORRIENTE ALTERNA
Permite aumentar o disminuir el voltaje por medio de transformadores. 
Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía.
Es posible convertirla en corriente continua con facilidad.
Figura 4 GRÁFICA DE
TIEMPO VS VOLTIOS
TIPOS DE ONDAS
ONDAS SENOIDALES
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades 
matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales 
senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma 
de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen 
esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un 
generador de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de potencia 
en AC (corriente alterna) producen señales senoidales.
La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se 
producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.
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Figura 5 ONDA SENOIDAL
ONDAS CUADRADAS Y RECTANGULARES
Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de 
tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas 
usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales 
contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los 
ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y 
temporizadores.
Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los 
intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente 
importantes para analizar circuitos digitales
Figura 6 ONDA CUADRADA
ONDAS TRIANGULARES Y EN DIENTE DE SIERRA
Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como 
pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico o el 
barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el 
nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas 
transiciones se denominan rampas.
La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa 
descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.
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Figura 7 ONDA TRIANGULAR
PULSOS Y FLANCOS O ESCALONES
Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se 
denominan señales transitorias. Un flanco o escalón indica un cambio repentino en 
el voltaje, por ejemplo, cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso 
indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un 
determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit 
de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó también un 
pequeño defecto en un circuito (por ejemplo, un falso contacto momentáneo). Es 
común encontrar señales de este tipo en ordenadores,equipos de rayos X y de 
comunicaciones.
Figura 8 GRÁFICA DE FLANCO Y 
PULSO
MEDIDAS DE LAS FOMAS DE ONDA
MEDIDA DE TENSIÓN
El osciloscopio mide valores de tensión de pico, lo que nos da el valor eficaz, que 
al ser una magnitud senoidal vendrá dada por:
 
Donde:
= tensión de pico.
= tensión eficaz.
 
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El valor de la tensión de pico se obtiene por:
Donde:
 = altura de la imagen de la señal.
 A = coeficiente de deflexión.
MEDIDA DE DESFASE
Veamos ahora como podemos medir el desfase entre dos ondas, para ello 
necesitaremos que cada una de las sondas esté conectada a su canal, una a CH1 y 
la otra a CH2.
En nuestra pantalla visualizaremos dos ondas con un desfase, ahora vamos a ver 
como lo podemos calcular:
Donde:
t= distancia horizontal entre los puntos de cruce de las ondas tomada sobre el eje x
T= longitud, en divisiones, que corresponde a un periodo.
Con la ayuda de la siguiente imagen lo entenderás mejor.
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Figura 9 GRÁFICA DE ONDA
MEDIA DE FRECUENCIA
Veamos ahora como podemos medir el desfase entre dos ondas, para ello 
necesitaremos que cada una de las sondas esté conectada a su canal, una a CH1 y 
la otra a CH2.
En nuestra pantalla visualizaremos dos ondas con un desfase, ahora vamos a ver 
como lo podemos calcular:
Donde:
t= distancia horizontal entre los puntos de cruce de las ondas tomada sobre el eje x
T= longitud, en divisiones, que corresponde a un periodo.
Con la ayuda de la siguiente imagen lo entenderás mejor.
TIPOS DE OSCILOSCOPIOS
OSCILOSCOPIO ANALÓGICO
La tensión que 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.
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Figura 10 OSCILOSCOPIO ANALÓGICO
OSCILOSCOPIO DIGITAL
En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran 
medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder
transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD.
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. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y 
digitales.
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 (del inglés Field Programmable Gate Array), 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 al usuario imposibles de 
obtener con circuitería analógica, como los siguientes:
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
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Figura 11 OSCILOSCOPIO DIGITAL
EQUIPO
Un osciloscopio de 25 MHz, Elenco modelo S-1325.
Dos pilas de 1.5 voltios cada una.
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Una fuente de voltaje constante con varias salidas.
Un transformador de voltaje alterno 220/6V, 60Hz.
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Un generador de función Elenco GF-8026.
Cables de conexión
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Un multímetro digital
Sistema armado
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
se tiene que regular el osciloscopio siguiendo los pasos de la guía con el fin de que 
la obtengamos una línea recta que este alrededor de eje X.
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Se comienza a calcular los voltajes de la pila y de la fuente del voltaje con el 
osciloscopio y el multímetro.
Se vuelve a graduar el osciloscopio para poder utilizarlo como graficador. 
Obteniendo las siguientes gráficas:
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Figura 12 GRÁFICA DE 120 HZ
Figura 13 GRÁFICA DE 180 HZ
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Figura 14 GRÁFICA DE 240 HZ
CÁLCULOS, RESULTADOS Y ERRORES
Haga una tabla de tres columnas indicando el voltaje medido con el osciloscopio, 
el voltaje medido con el multímetro y el voltaje nominal de cada salida de la 
fuente.
N° de 
voltaje
medido
Voltaje 
nominal de la 
fuente (V)
Voltaje medido 
por el 
osciloscopio (V)
Voltaje medido 
por el 
multímetro (V)
V1 2 1.9 1.813
V2 4.5 4.4 4.32
V3 6 6.3 6.15
V4 7.5 7.2 7.57
V5 9 9.2 9.05
V6 12 13.9 13.34
V7 (pila) 1.5 1.6 1.572
¿Es realmente constante el voltaje dado por esta fuente?
 Si observamos el trazo mostrado en la gráfica de ejes XY, observamos que en el 
caso de la pila se aprecia una recta paralela al eje X lo que se traduce como la 
existencia de una corriente continua. Caso distinto es en el uso del transformador 
donde se ve distintas formaciones sinusoidales, lo que se entiende como una 
variación cíclica del voltaje dentro de un intervalo con un pico mínimo y máximo.
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¿Cuál es el periodo del voltaje alterno dado por el transformador de 6 voltios? Diga
el número de divisiones cuando el interruptor 28 está en posición 1 ms/división, 2 
ms/división, 5 ms/división. ¿Cuál es la frecuencia medida?
En las siguientes tablas mostramos los datos obtenidos:
Medida de voltajes en AC (Uso del trasformador 220/6 V AC)
Voltaje pico-pico 
(Vpp)
(osciloscopio)
Voltaje eficaz (V) Multímetro 
digital(V)
18.1 6.39 6.3
Posición del 
interruptor 28 
en:
N° de 
divisiones
Periodo 
(s)
Frecuencia (Hz)
1ms/div 17 17 0.059
2ms/div 8.5 17 0.059
5ms/div 3.5 17.5 0.057
Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio e indique lo observado en los 
pasos 17 y 18 del procedimiento.
A continuación, se muestra una reproducción similar a la observada en el 
osciloscopio:
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Si el osciloscopio está en modo XY y coloca un voltaje constante de 1,5 voltios 
(una pila) en el canal 1 y de 3 voltios (fuente de voltaje constante con diferentes 
salidas) en el canal 2. Dibuje la pantalla cuadriculada del osciloscopio indicando la
señal observada.
Gráfica observada en el canal A
Grafica observada en el canal B.
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Repita 5 pero con el control 16 en la posición “afuera”
CANAL A
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CANAL B
OBSERVACIONES
El equipo proporcionado para esta experiencia constó de muchos aparatos, por ello
en un principio fue necesario establecer una conexión adecuada entre todos ellos.
Notamos que con una prueba de corriente continua (DC) generado por una pila de 
1.5 V, se observa sobre la pantalla del osciloscopio el trazo de una recta.
Al utilizar el transformador procedimos con la medición del voltaje generado por 
una corriente alterna (AC), pudiéndose ver sobre la pantalla del osciloscopio el 
trazo sinusoidal simétrico y repetitivo de una onda.
Al hacer uso del generador de señales observamos una modificación en el trazado 
de dichas graficas adoptando formas variadas como: dientes de sierra, rectas 
alternadas arriba y abajo, crestas de ondas cuadradas y otros.
Acto seguido luego de conectar el transformador a un canal y el generador de 
señales a otro, observamos que según vamos modificando la frecuencia partiendo 
desde 60 Hz hasta llegar a 240 Hz, la gráfica generada se hace más compleja desde
una simple circunferencia hasta tomar forma incluso la forma de unaonda 
armónica.
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CONCLUSIONES
La pantalla del osciloscopio muestra una recta cuando se pone a prueba una fuente 
de corriente continua (en nuestro caso una pila de 1.5 V), caso contrario ocurre 
cuando hacemos uso de una corriente alterna donde en vez de rectas se observan 
ondas sinusoidales.
Luego de hacer variar distintas veces la escala del voltaje observamos que la 
gráfica sufre una contracción o expansión en el eje Y, pero manteniéndose el 
voltaje inicial. Caso similar ocurre al cambiar la escala de tiempo provocando un 
expansión y contracción en el eje X, pero manteniéndose el valor de la frecuencia.
Logramos observar que para cada valor de frecuencia asignado se observa una 
gráfica distinta en la pantalla del osciloscopio, estas graficas son generalmente 
simétricas tomando formas elípticas, sinusoidales y una combinación de ambas. 
Además, cuanto mayor es el valor de la frecuencia asignada notamos que la gráfica
se torna más compleja, llegando tomar formas variadas.
Si en cuanto a valor de medición del voltaje nos referimos el multímetro ofrece una
mayor precisión que el osciloscopio ya que este varia mas según la escala 
seleccionada.
Gracias al osciloscopio podemos observar el comportamiento sinusoidal de la 
corriente alterna variando su voltaje entre un pico mínimo y un pico máximo, 
ambos constantes y simétricos respecto al eje X.
COMENTARIOS
Después de realizar las experiencias y obtener los resultados, podemos decir que el
osciloscopio es un aparato con muchas funciones, pero para su uso correcto se 
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tiene q tener conocimientos previos por lo cual no podría utilizar cualquier persona
para medir.
En cuanto a usarlo como graficador, genera muchas facilidades puesto que se 
gráfica directamente al poner la frecuencia.
RECOMENDACIONES
Una mayor especificación de la guía de laboratorio en el manejo del osciloscopio a
través de imágenes y presiones en el uso de cada control.
Tener presente las medidas de precaución en el manejo del osciloscopio con la 
finalidad de prevenir accidentes.
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