Guía Completa sobre el Funcionamiento y Errores del Osciloscopio Analógico

Osciloscopio Analógico: Funcionamiento y Errores

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta última y se dirige a la sección vertical. Dependiendo de dónde situemos el mando del amplificador vertical, atenuaremos la señal o la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de la suficiente 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 si la tensión es positiva con respecto al punto de referencia (GND) o hacia abajo si es negativa.

Errores Comunes en las Mediciones

• Error de lectura por aproximación: Resulta difícil obtener una medición sobre la pantalla del osciloscopio con un error menor a 1/10 de la división principal de la retícula de la pantalla. Por eso, el error estimado para este tipo de medida es de 1/20 de la menor división. Para reducir este error al mínimo posible, se deberá seleccionar la sensibilidad adecuada.
• Error de lectura por paralaje: En algunos osciloscopios, la retícula se encuentra a una pequeña distancia de la pantalla del TRC. Si el observador no está ubicado en la posición correcta, se producirá un error de paralaje similar al ya descrito para los instrumentos analógicos.
• Error de calibración del osciloscopio: Este error es propio del equipo utilizado. El valor típico de este error se halla entre el 1 y 3%, aunque el valor exacto viene indicado con exactitud por el fabricante.
• Error por carga: Se deberán tener en cuenta las características de las puntas de prueba empleadas, ya que estas pueden introducir la variación debido a la carga propia, al igual que las recomendaciones del fabricante sobre la forma de uso para minimizar estos errores.
• Error por captación de zumbido y/o ruido: Requiere un aceptable nivel de amplificación. Por este motivo, hay veces que existen señales no deseadas. Para evitar que esto suceda, se toman precauciones. Las interferencias provienen de campos electromagnéticos generados por las líneas de suministro eléctrico de 50Hz. Este tipo de ruido de 50Hz se denomina "zumbido". Se logrará reducir mucho el ruido utilizando puntas de prueba blindadas y de poca longitud.
• Error de medición por ancho de banda y tiempo de respuesta: Se deben a la falta de respuesta del equipo frente al tipo de señal que se quiere evaluar. Cuando la frecuencia de la señal a evaluar supera el ancho de banda del equipo, la gráfica mostrada en la pantalla no será fiel reflejo del original. Por otro lado, el tiempo de respuesta que posean los circuitos amplificadores alterarán también la forma de onda mostrada. Una forma de evaluar esto es analizar la respuesta del osciloscopio ante una señal cuadrada.

Ajustes Básicos del Osciloscopio

• Atenuación o amplificación de la señal: Utilizar el mando AMPL. para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Conviene que la señal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los límites.
• Base de tiempos: Utilizar el mando TIMEBASE para ajustar lo que representa en tiempo una división en horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas, es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos.
• Disparo de la señal: Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL y TRIGGER SELECTOR para estabilizar lo mejor posible señales repetitivas.
• FOCUS: Ajusta el haz para que el impacto sea nítido y circular.
• INTENSITY: Ajusta el brillo del haz.
• Y-POS: (posición vertical del haz).
• X-POS: (posición horizontal del haz).

Limitaciones del Osciloscopio Analógico

• Señales periódicas: Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica, ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema, se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada.
• Señales rápidas: Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del periodo de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catódicos.
• Señales lentas: Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo, se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia, pero se verá un punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica no es elevada.
• Transitorios: Solo se pueden ver transitorios si estos son repetitivos; pero puede utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo único". Cuando viene un transitorio, el osciloscopio mostrará este y solo este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.