Osciloscopios

Osciloscopios

Diagrama en bloques simplificado de un Osciloscopio Analógico

Comparación

Osciloscopio Digital

OsciloscopioAnalógico

Tubo de Rayos Catódicos (TRC o CRT)

Cañón electrónico

1

2

2

1

sensen

UU

=θθ

Ánodos

de

enfoque

Placas de Deflexión VerticalE.ef −=

Pantalla

Atenuador Vertical

aa

aa CRj1

RZω+

=ii

ii CRj1

RZω+

=

ii

i

aa

aii

i

x

i

CRj1R

CRj1R

CRj1R

UU

ωω

ω

++

+

+=

aaii CRCR = iiaa CRj1CRj1 ωω +=+

;

si

ia

ixi

RRR

UU

+=

Acoplamiento Vertical

Controles Verticales

Osciloscopio Analógico

Osciloscopio Digital

Puntas de Prueba

Punta atenuadora pasiva de tensión

Punta de corriente

Puntas Atenuadoras Pasivas de Tensión

)CC(RCR OCOPP +=

COCP

RP

CC ROUx Ue

OP

O

x

e

RRR

UU

+=

Compensación de Puntas Atenuadoras de Tensión

COCP1

punta + cable osciloscopio

RP

CC ROUx Ue

CP2

)CC(RCR OCOPP +=Subcompensada

Sobrecompensada

Compensada

)CC(RCR OCOPP +=

OP

O

x

e

RRR

UU

+=

Ejemplo de compensación de una Punta de Tensión 10X, con RO= 1 MΩ , CO = 30 pF y CC = 100 pF

101=

OP R9R = ΩM9=

Además:

P

OCOP R

)CC(RC +=Ω

ΩM9

pF)30100(M1 +=

pF4,14=

Error de inserción:

RP

CPRO

(CC + CO)Um

UUU

e mi

−=

1ZZ

Ze

Se

e

i −+

=••

•U

UZZ

Z.U

Se

e −+

=••

•

U

a

b

ZS

Ejemplo: Se pretende visualizar la forma de onda entre los bornes a y b del circuito de la figura, en dos casos, a saber:

1) f = 50 Hz y 2) f = 50 kHz ¿Qué punta atenuadora elegiría (1X o 10X)?

RO= 1 MΩ ; CO = 30 pf ; CC = 100 pf

Circuito equivalente para punta 1X

U

RS a

bf 10 V

1 kΩRO

(CC + CO)

Circuito equivalente para punta 10X

Caso 1) f = 50 Hz

Punta 1X

pF130CC OC =+ ΩM1RO =

ΩM5,24X )OCCC( =+ OR>>

O

Si R

Re −≈ %1,0−≈

Caso 2) f = 50 kHz

Ωk5,24X )OCCC( =+ OR<<

)OCCC(

Si X

Re+

−≈ %4−≈

Caso 1) f = 50 Hz

Punta 10XpF130CC OC =+ ΩM1RO =

ΩM5,24X )OCCC( =+ OR>>

OP

Si RR

Re+

−≈ %01,0−≈Caso 2) f = 50 kHz

Ωk5,24X )OCCC( =+ OR<<

)OCCC(PC

Si XX

Re++

−≈ %4,0−≈

pF4,14CP = ΩM9RP =

ΩM221X PC = PR>> OPe RRZ +≈

Ωk221X PC = PR<< )OCCC(PCe XXZ ++≈

Resumiendo:

U

RS a

bf 10 V

1 kΩRO

(CC + CO)

Punta 10X

Punta 1X

Caso 1)f = 50 Hz

Caso 2)f = 50 kHz

%1,0ei −≈ %4ei −≈

%01,0ei −≈ %4,0ei −≈

Conclusiones

Ancho de Banda (BW)

e s

Cj1

U

Cj1R

U se

ωω

=+

CRj11

UU

e

sω+

=CRf2j1

1π+

=

AUU

e

s =

csfCR2

1 =π cs

e

s

ffj1

1UUA

+==

cse

s

ffj1

1UUA

+==

R

CUe Us

0f = 1A =

csff = 707,01j1

1A =+

=

cs

0

e

s

ffj1

AAUU

+==

cs0

ffj1

1AA

+=

En la realidad, se tiene:

cs0

ffj1

1AA

+=

Expresión en dB

0AAlog20]dB[A =

cse

s

ffj1

1log20]dB[UU

+=

1010,10,01 100

-30

-10

-20

-30

[dB]

f / fcs

Us /Ue

)BW(bandadeAnchofcs =

Diagrama de Bode

Ejemplo de un osciloscopio con BW = 10 MHz

Acoplamiento DC

Acoplamiento AC

Tiempo de Subida (tr)

tr

10,9

0,1 t0

us

R

Ce

s

−=

−RCt

es e1uu

CR2,2tr =csf2

1CRπ

=Con

csr f2

2,2tπ

=csf35,0=

BW35,0=

Tiempo de Subida de un Sistema de Medida

2ioosciloscopr

2puntar

2señalrmedidor tttt ++=

2ioosciloscopr

2señalrmedidor ttt +≈

Ejemplos:

5t

t señalrioosciloscopr =

2511tt señalrmedidor +=

a)

3t

t señalrioosciloscopr =b) señalrmedidor t05,1t =

o también:

señalrt02,1=