Conceptos Esenciales de Electrónica y Medición de Señales con Osciloscopio

Conceptos Fundamentales de Señales y Medición Electrónica

Definiciones Clave en Electrónica

• Ciclo

  Conjunto completo de valores comprendidos en un periodo.

• Frecuencia

  Es la cantidad de ciclos en un segundo. Se mide en Hertz (Hz).

• Fase

  Es la abscisa que corresponde a un punto cualquiera de la señal.

• Pulsación o Frecuencia Angular

  Es la constante que se debe multiplicar al eje temporal para transformarlo en un eje angular. Se expresa como w = 2πf = 2π/T.

• Valor Instantáneo

  Es el valor que toma la señal en cada instante (símbolo: t).

• Valor Máximo

  Es el valor positivo más alto que toma la señal.

• Valor Pico a Pico (Vpp)

  Es el valor entre el máximo y el mínimo de la señal.

• Valor Eficaz (RMS)

  Es el valor que debería tener una señal constante o continua para disipar, en un tiempo igual a un periodo y sobre un resistor idéntico, la misma cantidad de energía.

Tipos de Señales Electrónicas

Las señales eléctricas pueden clasificarse según su forma de onda:

• Señal Rectangular
• Señal Diente de Sierra
• Señal Triangular
• Señal Senoidal

Conceptos de Impedancia y Admitancia

• Impedancia

  Resistencia variable con las frecuencias. Se mide en Ohmios (Ω).

• Admitancia

  Inverso de la impedancia. Se mide en Siemens (S) o Mhos (℧).

Conversores Analógico/Digital (A/D)

Los conversores A/D son componentes esenciales en la electrónica moderna:

• Se utilizan conversores de doble rampa porque son inmunes al ruido.
• Para mayor exactitud, se emplean los de multirrampa.
• Algunos modelos incluyen drivers para el display.

Acondicionamiento y Medición de Señales

El acondicionamiento de señal es crucial para una medición precisa:

• Acondicionamiento de Señal

  Se ajusta la señal de entrada al conversor A/D. Para mediciones de valores altos de corriente continua (C.C.), la señal se divide. Para señales de corriente alterna (C.A.), además de dividirse, se rectificará y filtrará.

• Medición de Tensión

  Posee protección por sobretensión. Emplea un divisor resistivo que determina una resistencia de entrada de 10 MΩ. Su salida se conecta al A/D y, en caso de C.A., pasa por un rectificador.

• Medición de Corriente

  Intercala un fusible de protección. Se convierte la corriente en tensión. Para C.C., se utiliza un filtro antes de entrar al A/D.

El Osciloscopio: Herramienta Fundamental de Medición

¿Qué es un Osciloscopio?

Es un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical (Y) representa el voltaje, y el eje horizontal (X) representa el tiempo.

Aplicaciones del Osciloscopio

Con un osciloscopio podemos realizar diversas tareas:

• Localizar averías en un circuito.
• Medir la fase entre dos señales.
• Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
• Determinar el periodo y el voltaje.
• Determinar qué parte de la señal es ruido.

Además, mide un gran número de fenómenos, siendo capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardíaco, potencia de sonido, entre otros.

Tipos de Osciloscopios

• Osciloscopios Analógicos

  Trabajan con variables continuas directamente con la señal aplicada. Son preferibles para visualizar variaciones rápidas de señales en tiempo real.

• Osciloscopios Digitales

  Utilizan un conversor analógico-digital para almacenar la señal de entrada, reconstruyendo la información en la pantalla. Son ideales cuando se quieren visualizar eventos no repetitivos.

Controles Principales de un Osciloscopio

Un osciloscopio posee cinco grupos de controles principales:

1. Control Vertical
2. Control Horizontal
3. Control de Disparo (Trigger)
4. Control de la Visualización
5. Conectores

Funcionamiento Básico del Osciloscopio

Se conecta la sonda a un circuito. La señal se dirige a la sección vertical, dependiendo de dónde situemos el mando amplificador vertical. En la salida de este, se dispone de la señal para atacar las placas de deflexión verticales, que son las encargadas de desviar el haz de electrones que surge del cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla en sentido vertical. Hacia arriba, la tensión es positiva (+); hacia abajo, es negativa (-).