Medidas con el Osciloscopio

Las tensiones que es posible medir en cualquier punto de un circuito electrónico pueden encuadrarse dentro de dos grandes grupos: continuas y alternas. 

Una tensión continua conserva siempre el mismo signo o polaridad, aunque no tiene por qué ser de valor constante. Una alterna es en unas ocasiones de una polaridad y en otras de la opuesta, aunque el tiempo en que permanecen en una y en otra no tiene por qué ser el mismo. 

La forma de onda general siempre puede suponerse compuesta por otras dos: una continua y otra alterna. 

Cuando la señal continua es mucho mayor que la alterna, si se quieren visualizar en el osciloscopio hay que poner la escala vertical a un valor que permita observar la señal de mayor amplitud de las dos, si no hacemos al nivel menor nos saldremos de la pantalla. 

Supongamos que queremos medir una señal continua de 200 V con una señal alterna superpuesta de tan solo 10 mV. Si ponemos el control en 50V/DIV implica el desplazamiento de 4 divisiones, y la señal alterna sería invisible en la pantalla. 

Los osciloscopios tienen un control que permite desacoplar la corriente continua e intercalar un condensador en el camino de la señal y, siguiendo con el ejemplo anterior, si cambiamos el control a AC, y actuamos sobre el atenuador hasta la posición 5 mV/DIV, podremos observar fácilmente la forma de onda de la señal alterna superpuesta. 

Hay que recordar que, cuando el conmutador se encuentra en la posición AC, sólo se visualiza el componente de alterna de la señal de entrada. En cambio, en la posición DC se puede ver la onda real, es decir, el componente de continua junto con el de alterna. 

Medida de tiempos y frecuencias 

Todos los osciloscopios incluyen un generador interno que proporciona una señal de desviación adecuada para el canal horizontal, y cuyo conjunto de circuitos se conoce bajo el nombre de base de tiempos. El barrido del haz del osciloscopio se hace a una cierta velocidad que viene determinada por la duración del diente de sierra proporcionado por la base de tiempos. Así, tal disposición se convierte en un excelente instrumento para medir tiempos y frecuencias de señal. 

Las velocidades de barrido indicadas por el control de la base de tiempos solo son válidas cuando el control de variación lineal de la frecuencia del diente de sierra se encuentra en la posición de calibrado, por lo que, antes de realizar cualquier medida, debe tenerse la precaución de comprobar este punto. 

La indicación de la velocidad de barrido suele venir en forma de una unidad de tiempo, como son los segundos, milisegundos, etc., por cada unidad de división de la retícula de la pantalla. Por tanto, para medir la duración de impulso o cualquier otro fenómeno visualizado en la pantalla bastará con observar qué longitud ocupa y realizar la conversión a tiempos. 

Cuando una onda se repite con iguales características cada cierto tiempo, a éste se le denomina periodo de la onda. La frecuencia de la señal es la magnitud inversa al periodo. Tomando como ejemplo un periodo de 20 milisegundos, obtendremos una frecuencia de 50 Hz. 

La exactitud de la medida de tiempos y frecuencias depende básicamente de dos factores: La precisión de la base de tiempos del osciloscopio y la precisión con que hagamos las lecturas sobre la retícula de la pantalla. 

La determinación de frecuencias por este método no es fiable para obtener más allá de las dos o tres primeras cifras significativas de la lectura. 

En equipos y medidas digitales es muchas veces factor de primera importancia el tiempo de transición entre los niveles lógicos 0 y 1, es decir, los tiempos de subida y bajada. 

Como norma general, y salvo que se especifique otra cosa distinta, se considera como tiempo de transición el transcurrido entre los instantes en que la señal pasa por el 10% y el 90% del valor total del salto. 

Llegados a este punto, conviene considerar que el osciloscopio introduce su propio retardo en tales transiciones y, para medidas de precisión, es necesario tenerlo en cuenta. Este parámetro suele venir indicado en las especificaciones técnicas del aparato. Si esto no fuera así, pero tuviéramos el ancho de banda del canal vertical, el tiempo de subida propio del osciloscopio se calcularía, aproximadamente, como la inversa del doble del ancho de banda. Si consideramos un ancho de banda de unos 10 MHz, el tiempo de subida es del orden de 50 milisegundos. 

Onda sinusoidal 

Una onda sinusoidal corresponde a un tono puro y se caracteriza por su frecuencia y por su amplitud. Sin embargo, en el osciloscopio puede medirse fácilmente la amplitud que corresponde al valor de pico, el valor pico a pico y el periodo. El valor eficaz se calcula a partir del valor de pico. 

Valor eficaz 

El valor eficaz de una onda sinusoidal es igual a 0,707 veces el valor de pico, o bien 0,354 veces el valor de pico a pico. El valor pico a pico se calcula multiplicando el número de divisiones verticales que hay entre las crestas positivas y negativas de la onda, en este caso 6, por el multiplicador V/DIV que señale el control de atenuación del amplificador horizontal. 

Pulsos 

Cuando la onda no es sinusoidal, su amplitud suele expresarse en valores de pico, normalmente la parte más baja de la onda está próxima a los cero voltios, esto puede comprobarse cambiando la entrada DC a AC y observando si la señal se desplaza hacia arriba o hacia abajo. 

El calibrado 

El amplificador vertical de los osciloscopios tiene calibradas las amplitudes de señal a medir. El generador de la base de tiempos también está calibrado. Los valores de calibración vertical y horizontal se consiguen con ayuda de conmutadores de pasos discretos. No obstante, suele encontrarse un control, tipo potenciómetro, que permite variar de forma continua dichos elementos. Es muy importante que estos controles estén en la posición que indica el calibrado para que las lecturas sean correctas. 

Medida de tensión continua 

Antes de conectar la entrada de señal aparece una línea horizontal, posición GND, que se situará a la altura del centro de la pantalla y, a continuación, introducimos la señal a medir. La línea horizontal se desplazará hacia arriba, tensión positiva, o hacia abajo, tensión negativa. Supongamos que hemos elegido el rango de 5 voltios/división, y parece en la pantalla que la señal se encuentra sobre la segunda división, entonces esta señal continua tiene un valor de 10 voltios. 

Medida de frecuencia 

En el osciloscopio puede medirse el periodo de la señal, que es la distancia calculada en divisiones horizontales multiplicada por la escala del conmutador de la base de tiempos.