PRACTICA 6. INTRODUCCI´ ON AL MANEJO DE´ …fbarrero/LIE/pract6.pdf · 3.2.2 Impedancias de entrada La impedancia de entrada del instrumento determina la influencia del mismo sobre

PRACTICA 6. INTRODUCCION AL MANEJO DE

OSCILOSCOPIOS.

1 Descripcion.

Un osciloscopio, es un instrumento de laboratorio especialmente dise-nado para el analisis de senales en el dominio del tiempo. Los oscilosco-pios digitales ofrecen, ademas, la posibilidad de realizar un tratamientode la informacion adquirida.

2 Introduccion

Esta practica se realiza en dos partes:

1. Manejo basico y avanzado de osciloscopios mixtos.

2. Manejo de osciloscopios digitales: LeCroy 9410.

3 Manejo basico y avanzado de oscilosco-pios mixtos

3.1 Objetivo.

Introduccion al manejo del osciloscopio. Calibracion de puntas de prueba(sondas).

3.2 Introduccion.

Las caracterısticas de un osciloscopio determinan el tipo de medidasque se pueden realizar con el. Las principales caracterısticas de cual-quier osciloscopio son:

1

3.2.1 Respuesta en frecuencia de los amplificadores verticales

El ancho de banda de los amplificadores determina el rango de las fre-cuencias que pueden ser vistas. Ası, por ejemplo, un osciloscopio debanda estrecha podrıa “ver” una senal senoidal de hasta 500 KHz sinproblemas. Si introducimos una senal no senoidal de alta frecuenciaes razonable pensar que esta aparezca distorsionada en la pantalla delosciloscopio. Las componentes de alta frecuencia se verıan “filtradas”por el ancho de banda del aparato.

3.2.2 Impedancias de entrada

La impedancia de entrada del instrumento determina la influencia delmismo sobre el comportamiento del dispositivo bajo test (DUT) en elpunto de medida. En sı misma, la punta de prueba supone una cargaadicional. Por ello, la impedancia de entrada se expresa en terminosde capacidad y resistencia. Dado que esta impedancia depende de lafrecuencia de trabajo del DUT, una medida en baja frecuencia se vemenos afectada que otra en alta frecuencia.Existen puntas de prueba especiales, con muy baja capacidad, que in-crementan la impedancia de entrada del osciloscopio para que se utili-cen en circuitos de altas impedancias de salida.

3.2.3 Puntas de Prueba

Sondas de baja capacidad. Una sonda de baja capacidad reduce la cargaintroducida al circuito, debida al elemento de medida, al incrementarla impedancia de entrada del osciloscopio. La figura 1 representa elmodelo de una sonda de prueba. Se observa que una sonda de baja ca-pacidad consiste en una resistencia muy alta y una capacidad ajustableen paralelo. Ambas forman la impedancia total de la punta de prueba.Dado que las impedancias del osciloscopio y las de la sanda estan enserie, se suman. Por tanto, una capacidad baja de la sonda aumentala impedancia de entrada del osciloscopio. El efecto que se produce,con este tipo de sondas, es la reduccion de la amplitud de la senal a laentrada del amplificador vertical. Esta reduccion se cuantifica con eldenominado factor de escala de la sonda.Sondas directas. Empleo de cables.

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3.3 Material necesario.

1 Fuente de alimentacion senoidal con toma media y aislada.

1 Osciloscopio HM408.

1 Osciloscopio PM3335.

Sondas de prueba de alta impedancia (baja capacidad) y de bajaimpedancia (un cable, sondas directas).

2 Potenciometros de 500 K.

1 Resistencia de 1 K.

1 Generador de ondas.

2 Condensadores de 0.1 F (100 KpF ).

3.4 Realizacion de la practica.

Sincronismo de fase externo

1. Empleando el osciloscopio Hameg, HM408, realizar los siguientespasos:

2. Conectar el circuito de la figura 2. Conectar el punto A al sin-cronismo externo del osciloscopio. Seleccionar el modo de disparocomo externo.

3. Conectar el punto D a la entrada y el punto B a la tierra delosciloscopio.

4. Ajustar R2 a media escala y variar R1 (control de sincronismo defase) sobre su rango completo. Observar y representar el efectosobre la onda vista en el osciloscopio (punto D).

5. Ajustar R1 a media escala y variar R2 sobre todo su rango. ¿Queles ocurre a la amplitud y la fase?

6. Realizar una tabla con las medidas obtenidas. Analizar los re-sultados y explicar las posibles fuentes de error que pueden estarinfluyendo.

3

7. Repetir los pasos anteriores con el osciloscopio PM3335 de Philips.

Ajuste y calibracion de las sondas

1. Empleando el osciloscopio Hameg, HM408, realizar los siguientespasos:

2. Seleccionar de nuevo el disparo interno.

3. Calibrar las sondas de baja capacidad. Utilizar la senal internaque genera el osciloscopio para la calibracion de las sondas. Sila onda observada es diferente de la esperada, la sonda no estacalibrada y por tanto sera necesario ajustar su capacidad.

4. Conectar directamente la entrada del osciloscopio a la salida delgenerador de onda, a 10Vpp y 15KHz. Utilizando el sincronismointerno ajustar la escala temporal para obtener dos ciclos de laonda de referencia.

5. Simultanear la medida de la sonda directa con la de otra de bajacapacidad. Ajustar el atenuador vertical de la segunda sonda auna escala adecuada. Calcular el valor aparente de la onda cali-brada.

6. Calcular el factor real de la sonda (M = Ecable=EAPPsonda baja capacidad).

Para obtener las medidas correctas, multiplicar por M todas lasmedidas hechas con la sonda de baja capacidad.

7. Realizar una tabla con las medidas obtenidas. Analizar los re-sultados y explicar las posibles fuentes de error que pueden estarinfluyendo.

8. Repetir los pasos anteriores con el osciloscopio PM3335 de Philips.

4 Osciloscopios digitales: LeCroy 9410

Antes de comenzar a realizar la practica, es necesario leerse el manualde funcionamiento del osciloscopio LeCroy 9410 que se adjunta en elapendice, al final de la practica.

4

R

C

R~9MC~1.8nF

SONDA DEMODULADORA: DETECTOR DE ENVOLVENTE

MODELO DE LA SONDA DE BAJA CAPACIDAD

Osciloscopio

Figura 1: Modelo de las sondas descritas.

0.1 Fµ0.1 Fµ

500K 500K

Ajuste de fase

Sincronismo de fase

R1

A D

Sincronismo Externo

R223V, 50Hz

B

Figura 2: Montaje propuesto.

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4.1 Objetivo.

El objetivo principal de esta parte de la practica consiste en familia-rizarse con el manejo de un osciloscopio digital de altas prestaciones,con las posibilidades que ofrece y las funciones que incorpora respectode un osciloscopio mas tradicional (HM408 o PM3335). Se mostraranademas las limitaciones que posee el Osciloscopio.

4.2 Material necesario.

Osciloscopio LeCroy 9410.

Un Generador de ondas HM 8030.

Un Generador de ondas PM5135.

Un Generador de Radio–Frecuencia.

Dos sondas de baja capacidad.

4.3 Realizacion de la practica.

1. Conectar el osciloscopio. El boton de encendido se encuentra en laparte trasera.

2. Con el generador HM 8030, introducir por el canal 1 una ondacuadrada de unos 2V de amplitud y 200kHz. Seleccionar el acoplode entrada como DC 50. Visualizar la onda en pantalla, bienusando las escalas vertical y horizontal o bien empleando el modoAUTOSETUP. Dejar activo solo el canal 1. Cambiar las escalas detension y tiempo por division, hasta conseguir centrar en la pan-talla, aproximadamente dos periodos de la onda. Pulsar el botonPARAMETERS (grupo CURSOR MEASUREMENT). Anotar losdiez parametros que el osciloscopio es capaz de proporcionarnos.Observese que, ademas de estos, en pantalla tenemos siempre lainformacion del flanco de disparo (positivo o negativo), el acoplode entrada del canal, la escala de tension y el tiempo por division(esquina inferior derecha). La informacion referente al periodosolo podra observarse si los cursores que definen el segmento deonda a medir superan un periodo. Los cursores se controlaran

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con los mandos REFERENCE y DIFERENCE del grupo CURSORPOSITIONS.

3. Ajustar la escala de tiempos para observar solo un periodo. Ob-servar el pequeno rizado que existe en las zonas planas. Justificarla relacion entre la fluctuacion que posee ese pequeno rizado y elhecho de que el osciloscopio es digital. Para ello puede resultar deayuda ampliar al maximo una zona plana con las funciones EX-PAND. Utilizar RESET para centrar la expansion, y con VERTGAIN, TIME MAGNIFIER y los controles de POSITION, ampli-ficar lo maximo posible.

4. Desactivar la funcion EXPAND. Utilizar la escala de tiempos enTIME/DIVISION para amplificar horizontalmente cada vez mas.En el proceso, que debe realizarse poco a poco, se observara unatransicion en la manera de ver la onda en la pantalla del oscilosco-pio. Justificar por que ocurre esto y que lo provoca. Tras ese cam-bio puede seguirse aumentando la escala horizontal. En el lımitede la resolucion, puede observarse que la onda esta compuestapor una serie de puntos, unidos mediante lineas. Comentar queson esos puntos, el tipo de interpolacion que se utiliza y por queno se puede desactivar el modo RIS (RANDOM INTERLEAVEDSAMPLING).

5. Pulsar AUTOSETUP. Cambiar el acoplo de entrada del canal 1 aDC 1M. Centrar la senal en la pantalla y justificar a que es debidoel cambio que se ha producido en la visualizacion de la senal.

6. Cambiar la onda de entrada a sinusoidal. Pulsar de nuevo AU-TOSETUP. Colocando el retraso del disparo en el primer cua-drante del grid de la pantalla (DELAY), comprobar que el nivel dedisparo cambia cuando movemos el cursor LEVEL, disparandoseel osciloscopio en el punto de la onda de entrada, que correspondea la interseccion entre los dos cursores horizontal y vertical. Com-probar que cuando seleccionamos el nivel de disparo fuera delrango de la onda de entrada, el osciloscopio pierde el sincronismo.Observar que ocurre lo mismo si se cambia la fuente de sincro-nismo del osciloscopio (SOURCE) a otra opcion que no sea el canal1.

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7. Saber elegir un nivel de disparo correcto puede ser a veces impor-tante. Con los dos atenuadores del generador de senal pulsados,seleccionar una onda cuadrada. Situar la amplitud en el gener-ador al mınimo posible. Visualizar la senal en pantalla con AU-TOSETUP, y representar solo dos periodos. Activar el modo RIS.Mover el nivel de disparo hasta conseguir la maxima estabilidadde la senal en la pantalla. Lo que esta ocurriendo es que, si esco-gemos un nivel cercano a las zonas planas de la onda (en las queel ruido es alto) el osciloscopio se dispara cada vez en un instantedistinto de la senal periodica. Puesto que la onda pasa varias ve-ces por ese nivel de disparo seleccionado, se produce un continuomovimiento de la senal visualizada en la pantalla del osciloscopio.

8. Otra forma de estabilizar la senal, aunque perdiendo resolucion,es utilizando el modo Persistencia. Seleccionarlo en MAIN MENU,y cambiar el numero de barridos con SWEEPS y CLEAR DIS-PLAY. Observar lo que ocurre. Hacer lo mismo eliminando elmodo RIS.

9. Dejar inactivo el modo RIS y quitar el modo Persistencia (PER-SISTANCE OFF). Hay una manera de eliminar el ruido ante sena-les de baja amplitud como esta: introduciendo un lımite en el an-cho de banda de entrada. Pulsar BANDWITH LIMIT (se limita elancho de banda a 15MHz) y explicar lo que ocurre.

10. Ademas de estabilizar a la senal, puede mejorarse su nitidez me-diante las opciones de procesado de datos que posee el oscilosco-pio. Definir la funcion E de clase AVERAGE y tipo SUMMED para1000 puntos. Ajustar la ganancia vertical de la funcion E parapoder comparar la senal de entrada con la procesada de formaoptima. Este proceso es solo un ejemplo de las muchas opera-ciones de procesado que el osciloscopio puede hacer con las mues-tras de una senal.

11. Vamos a ver ahora que el osciloscopio es capaz de simular unamodulacion en amplitud. Redefinimos la funcion E como de claseARITHMETIC y de tipo MULTIPLICATION, de 1000 puntos, en-tre canal 1 y canal 2, por los que introduciremos sinusoides de

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10KHz y 1v de amplitud y de 500Hz y 0.5v de amplitud, respecti-vamente. Ambos canales deben estar acoplados en DC 50. Desac-tivar los canales 1 y 2 de la pantalla, dejando activa unicamentela funcion E. Centrar la modulacion en amplitud con portadorasuprimida con VERT GAIN y POSITION. Introducir una com-ponente de DC en la portadora, para obtener una AM estandar,similar a la obtenida en la placa de la practica 4 (modulacion–demodulacion AM). Si la senal resultante “tiembla”, es debido aque la fuente de disparo activa, es el canal de la portadora. Escon la moduladora con la que tenemos que sincronizar el disparo,pues es su frecuencia la que impone las variaciones de la senal quetenemos que seguir. Si queremos fijar aun mas la onda modulada,podemos cambiar el modo de disparo de AUTO a SINGLE.

12. Definir la funcion F como la FFT de la funcion E para 2000 pun-tos, empleando una ventana de Blackman-Harris. Con PARA-METERS desactivado, activar GRIDS. Separar la onda moduladade su espectro y, usando la funcion EXPAND, amplificar la zonacaracterıstica de frecuencias. Desactivar la funcion F de la pan-talla y dejar solo la ampliacion. Comprobar que cada uno de lospicos de frecuencia, se produce aproximadamente en el punto es-perado. Para ello usar TIME en CURSOR MEASUREMENT, conescala absoluta. Variando las amplitudes de la portadora y mo-duladora, puede comprobarse como afectan al espectro. Para ellovolver a pulsar GRIDS y dejar unicamente la ampliacion de laFFT en pantalla.

13. Las funciones digitales del osciloscopio nos van a permitir tambiendemodular. Para ello, redefiniremos la funcion F como de claseEXTREMA y de tipo ROOF, es decir, que detecta los maximos dela senal, y lo hace segun un numero de puntos y de barridos. Comofuente se elegira la funcion E. Utilizaremos 5000 puntos y 1000barridos. Tras un numero significativo de barridos, se obtiene lademodulacion. Puede verse tambien lo que ocurre cuando se de-fine la funcion F de clase ROOF+FLOOR.

14. Para ver la limitacion en frecuencia del osciloscopio, introducircon un generador de senal de alta frecuencia, una sinusoide de

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200MHz. Aumentar la frecuencia paulatinamente (rueda del ge-nerador). Observar el comportamiento en frecuencia y estimar elancho de banda del osciloscopio (segun el fabricante, 350MHz).

15. Por ultimo, vemos un ejemplo de las interfaces que el osciloscopioposee con el exterior. En concreto, imprimimos una grafica por elpuerto serie de 25 pines que posee mediante interfaz RS232. EnMAIN MENU ! PANEL ! AUXILIARY SETUPS, podemos con-figurar el protocolo RS232: 9600 baudios, 8 bits de dato, sin pari-dad y 2 bits de stop. En MAIN MENU! AUXILIARY SETUPS!HARDCOPY, configuramos el tipo de impresora (en nuestro casoHPLaserjet), la interfaz RS232, la definicion grafica, etc. Con laonda a imprimir en pantalla, solo resta pulsar el boton SCREENDUMP (esquina inferior izquierda del panel frontal). Observeseque en lugar de mandar a impresora directamente la pantalla delosciloscopio, puede salvarse en un fichero. Para ello, basta conec-tar el puerto serie del Osciloscopio al de un PC, y mediante el em-pleo de algun programa de aplicacion para PC (ej. VTERM.EXE)gestionar desde el PC la captura y almacenamiento en un ficherode la pantalla del Osciloscopio, en formato configurable por elusuario. Posteriormente, se puede incorporar dicha grafica endocumentos editados con los procesadores de texto normalmenteempleados (WP, MICROSOFT–WORD, LATEX...).

5 APENDICE: Manual de funcionamientodel Osciloscopio LeCroy 9410

En la figura 3 se muestra el frontal del Osciloscopio.Excepto la parte de procesamiento inicial de los canales de entrada(atenuadores, preamplificadores, circuito de muestreo y conversion ana-logica-digital) el resto del osciloscopio es digital. La representacion dedatos en pantalla se realiza a partir del muestreo y posterior interpo-lacion lineal de las senales de entrada. Las funciones para el proce-samiento digital de estas muestras, previa a la representacion en pan-talla de las graficas, es lo que representa la mayor parte de la potenciadel osciloscopio.

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CURSOR MEASUREMENTParameters

VoltageTime

Reletive

Absolute

GNDDC1MGND

ACIN

DC50Ω

GNDDC1MGND

ACIN

DC50ΩCH1 .2vCH2 .2v

µT/div 1 s

Chan 11 s .2vµ

DELAYLEVEL

Zero

MODESOURCECOUPLING

ADJUST

SLOPE

13

8 1

5

3

9

7

2

4

6

POWER

ON REARPANEL

Main Menu

LeCroy 9410 DUAL 150MHz OSCILLOSCOPE

ParametersSource

CH1 8 mv DC

100 Ms/s4 Gs/s

CHANNEL

FUNCTION

MEMORY

EXPAND

AUTOSETUP

LOCAL

REMOTE

ON ON

BANDWITHLIMIT

PROBECALIBRATOR

SCREENDUMP

INTENSITY GRIDINTENSITY

GRIDS

SELECT

ON/OFF

ON

RISTIME MAGNIFIER

TIME/DIVISION

CURSOR POSITIONSDISPLAY CONTROL

VERTICAL TRIGGER

VERT GAIN POSITION REFERENCE DIFFERENCETracking

1000s 2nsPOSITION

REDEFINE

TRACE

A

B

C

D

E

F

1

2

CHANNEL 1 CHANNEL 2

CHANNEL 1 CHANNEL 2 EXTERNAL

Offset Offset

Volts/Div Volts/Div

Channel 1 ( 112.38 ns, 6.13824 s) 32103 pts

minimum -594 mV period 999.0 nsmaximum 516 mV width 765.2 nsmean -325.2 mV rise 55.0 ns

sdev 422.4 mV fall 61.2 ns

rms 532.8 mV start 220.32 ns

11-DIC-9617:05:43

SAVE

STORE

TRIGGERSMART

ON

12

10

14

11

Figura 3: Frontal del Osciloscopio LeCroy 9410.

El osciloscopio dispone, ademas, de varios tipos de interfaces con elexterior:

1. Se pueden salvar pantallas enteras con sus correspondientes con-figuraciones a una tarjeta magnetica, ver figura 3, 1 .

2. Salvar formas de onda en memoria interna.

3. Utilizar el puerto serie de 25 pines RS-232 para imprimir por im-presora o transferir datos a un PC.

4. Conectarse, usando otro puerto, a un bus GPIB para controlar elosciloscopio de manera remota, ver figura 3, 2 .

En cuanto a la resolucion y ancho de banda, el muestreo nominal es de100Msamples/seg, aunque para senales periodicas puede aumentarsehasta 4Gsamples/s. El ancho de banda por canal es de 150MHz con una

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impedancia de entrada de 50 , y algo menor con 1 M como impedan-cia de entrada. La limitacion en frecuencia la impone, precisamente, laparte analogica de entrada. La conversion nominal es de 8 bits, aunquemediante procesamiento puede aumentarse hasta en 3 bits, a costa delancho de banda.La mayorıa de funciones y modos, se activan mediante menus, que sepresentan a la izquierda y derecha de la pantalla. Destacan tambienlas posibilidades de sincronismo, dentro de las cuales el disparo pornivel [1], es solo una posibilidad. El conjunto de los modos avanza-dos de sincronismo, se agrupan por el nombre de SMART TRIGGER odisparo inteligente: figura 3, 3 . Estas funciones del osciloscopio ofre-cen la posibilidad de capturar senales complejas, no necesariamenteperiodicas y nıtidas, que mediante el disparo por nivel no serıa posiblellegar a visualizar.Por ultimo, la mayorıa de los botones y ruedas de control que puedenverse en el esquema de este osciloscopio, figura 3, son solo funcionesbasicas que cualquier osciloscopio puede ofrecer. Las funciones de trata-miento de senal y herramientas avanzadas que nos ofrece este oscilo-scopio se configuran y activan mediante menus, a izquierda y derechade la pantalla, que se controlan con los botones, 6 y 7 (figura 3).

5.1 Descripcion del Osciloscopio.

La primera funcion a destacar es AUTOSETUP, 9 en figura 3, quenos centra la senal a representar en las escalas de tiempo y tensionen la pantalla. Es muy util cuando se ha perdido la senal horizontal overticalmente, y sobre todo cuando representamos la onda por primeravez.

5.1.1 Canales de Entrada.

Los dos canales de entrada son independientes, con un CAD cada uno.Como es habitual, puede controlarse la escala vertical y el offset. Tam-bien puede variarse la impedancia de entrada de cada canal de formaindependiente, 4 en figura 3, filtrando o no la continua (modo de pre-sentacion AC o DC) e imponiendo una impedancia alta (1M) o unabaja (50 , que coincide con la impedancia de salida de la mayorıa delos generadores de funcion).

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El control de la escala horizontal se realiza, en el panel frontal, me-diante la botonera TIME/DIVISION, 5 en figura 3.

5.1.2 Control General del Osciloscopio: Configurando Inter-faces.

En la parte izquierda de la pantalla se presentan los menus corres-pondientes a MAIN MENU. Las opciones se seleccionan mediante losbotones situados de forma paralela a los menus que aparecen en lapantalla del Osciloscopio, 6 en figura 3. Cada opcion tiene su corres-pondiente boton. Como ejemplo, MAIN MENU se activarıa pulsando elprimer boton y PARAMETERS SOURCE con el septimo.En el Menu principal del Osciloscopio, aparecen los siguientes Sub-menus:

STATUS.

– PANEL. Se puede configurar la forma en la que queremosque aparezca atenuada (por 10, 100, 1000 o 10000) la es-cala de tension que se controla con el mando VOLTS/DIV.Ademas de otras funciones de PANEL, cabe destacar que esaquı donde se selecciona tanto el modo como todas las ca-racterısticas que se deseen del SMART TRIGGER. Para acti-var realmente en el osciloscopio el modo SMART TRIGGER,debemos pulsar el boton ON (figura 3, 3 ).

– MEMORY. Los canales, y las demas fuentes que se puedenrepresentar en la pantalla, se pueden almacenar en memo-ria, al menos temporalmente, para las funciones de trata-miento de senal del osciloscopio, para el control del retrasodel disparo, etc. En este submenu, se informa del estado deestas memorias (incluidas las escalas, etc).

PANEL.

– SAVE. Se pueden salvar configuraciones de la pantalla. Nose salvan las formas de onda, sino todos los parametros aso-ciadas a estas para su presentacion por pantalla. Se disponede siete posibles paneles para almacenar configuraciones.

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– RECALL. Permite recuperar las configuraciones almacena-das con SAVE.

AUXILIARY SETUPS. Aquı se configuran la interfaz del Oscilos-copio con el exterior. Se configura el tipo de impresora que seconectara al LeCroy, el puerto por el que se realiza la transferen-cia (RS232 o GPIB) y su formato (por ejemplo, si la transferenciase realiza mediante el puerto RS232, se programa la velocidad enbaudios, 110–19200, el numero de bits por caracter, la paridady el numero de bits de stop) ası como el formato de impresion.Tambien permite permite actualizar la hora y fecha que apareceen la pantalla del Osciloscopio.

MEMORY CARD. Desde aquı se controla la transferencia a la tar-jeta magnetica (figura 3, 1 ) tanto para salvar en ella datos comopara cargarlos.

X–Y MODE. Al activar este modo aparece una pantalla exclusiva,con dos grids, para ver las senales en el tiempo y en modo X–Y.El Osciloscopio es capaz de darnos gran informacion de la curvaresultante en modo X–Y: angulos, radios, etc. Las medidas secontrolan en CURSOR POSITIONS (figura 3, 8 ) y con RELA-TIVE/ABSOLUTE.

PERSISTANCE MODE. Se puede controlar el tiempo de persis-tencia de las trazas en la pantalla de fosforo. Se puede definir,tambien, el numero de barridos que, simultaneamente, se deseanrepresentar en la pantalla. Si el disparo no es bueno, una apli-cacion de esta funcion es la estabilizacion de la forma de onda enla pantalla aunque se pierde nitidez.

5.1.3 Medidas en Pantalla.

En la parte inferior del panel frontal se concentran los siguientes con-troles:

INTENSITY. Controla la intensidad de la pantalla.

GRIDS. Controla la intensidad del grid. Al mınimo podemos ha-cerlo desaparecer.

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PARAMETERS. Activandolo podemos obtener de forma automa-tica, y al mismo tiempo, hasta 10 parametros de la onda represen-tada en pantalla, el maximo, el mınimo, el valor RMS, el periodo,el tiempo de subida y el de bajada, etc.

VOLTAGE. Activa las medidas verticales. Seran tensiones si ve-mos una senal en el tiempo o dBV si medimos en el espectro.

TIME. Activa las medidas horizontales. Sera escala de tiempossi vemos la senal en el tiempo o de frecuencia si medimos en elespectro.

RELATIVE/ABSOLUTE. Las medidas anteriores pueden reali-zarse en modo absoluto (se dan referidos al cero horizontal o ver-tical) o relativo (se dan las diferencias entre dos cursores, siendouno de ellos el origen o referencia que, en este caso, es movil). Loscursores se mueven en CURSOR POSITIONS (figura 3, 8 ).

5.1.4 Control del Trigger.

En la zona TRIGGER se puede controlar el nivel de disparo, el retraso[2] y la pendiente que genera el disparo (figura 3, 9 ).Con este conjunto de mandos se puede activar el SMART TRIGGER(figura 3, 3 ) y algunas de sus opciones (solo unas cuantas pues como secomento previamente, la configuracion real se hace en MAIN MENU).Tambien se puede seleccionar en esta zona la fuente del disparo [3](canal 1, canal 2, una fuente exterior –figura 3, 11 – o los 50Hz de lared), el modo de acoplo de la senal que se usa para el disparo [4] y eltipo de disparo [5] (automatico, single, etc).

5.1.5 Modo RIS.

La frecuencia de muestreo nominal del osciloscopio es de 100Msam-ples/s. Sin embargo, con ella solo podemos obtener senales de hasta50MHz, segun el teorema de Nyquist, sin aprovechar el ancho de bandateorico del equipo, 150MHz. Por ello, existe una tecnica denominadaRandom Interleaved Sampling (RIS) para aumentar esta frecuenciade muestreo. En condiciones normales, el osciloscopio se dispararıa, y

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trazarıa la forma de onda en la pantalla, tras lo cual volverıa al mar-gen izquierdo y volverıa a repetir el mismo proceso. Con el modo RISactivo se trazan no uno sino varios intervalos de la senal al mismotiempo. La distancia entre muestras en los distintos intervalos no esfija, como ocurre tradicionalmente, sino que cambia de un intervaloa otro. Como resultado, si superponemos varios intervalos, las mues-tras no se superpondran, que es lo que ocurrirıa si la distancia entremuestras fuera constante (modo RIS inactivo) sino que se intercalaran.Se consigue ası, aumentar la frecuencia de muestreo (aunque se pagael precio de tener una mayor lentitud de reaccion ante cambios en lasenal, pues una traza en pantalla se corresponde con varios intervalosde muestreo).

PUNTO DE TRIGGER DETECTADO

MUESTRAS SINCRONAS

BARRIDO K+1

Intervalo real de muestreo Intervalo de muestreo deseado

BARRIDO COMPUESTO

BARRIDO K

Figura 4: Modo RIS.

La activacion del modo RIS se realiza en TIME/DIVISION (figura 3,5 ). Sin embargo, para poder activarse, debemos estar en una escala

de tiempo suficientemente pequena, de forma que el incremento delnumero de muestras se corresponda con una mejora real de la formade onda en pantalla. De hecho, el Osciloscopio no permite activar elmodo RIS para un tiempo por division mayor que 5s. Si se programauna escala menor que esta, se podra ver la diferencia entre activar o noel modo RIS:Con este inactivo, se puede ver que, si se aumenta suficientemente,la senal en pantalla es la interpolacion de unas muestras que puedenverse con total nitidez. Si seguimos aumentando, llegara un momento

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en que la precision horizontal que se le pide al osciloscopio es tangrande que, de forma automatica, se activa el modo RIS. Si intenta-semos desactivarlo, no lo permitirıa el osciloscopio (salvo que la escalade tiempo por division sea mayor que 50ns).En el mayor aumento posible del eje de tiempo con RIS activo, puedenverse las muestras a 4Gs/s y que estas se realizan de forma que fluctuala distancia entre ellas.

5.1.6 Procesamiento de Muestras: Formas de Onda en Pan-talla.

Los botones de la parte derecha de la pantalla del Osciloscopio (figura 3,7 ) controlan las opciones que se presentan a la derecha del grid. Con

estas, se pueden realizar ampliaciones de una parte de la senal rep-resentada, hacer operaciones aritmeticas, calcular espectros, etc. Lamayorıa dispone de submenus, que aparecen en la parte izquierda dela pantalla del osciloscopio, que se controlan con sus correspondien-tes botones. En el caso de las funciones, se usan los cuatro primerosbotones, los dos primeros para el campo y los dos siguientes para eltipo, posteriormente se describiran estas funciones.Los dos botones asignados a los canales activan o desactivan la pre-sentacion de estos en pantalla. Pueden aparecen representados los doscanales al mismo tiempo, uno solo o ninguno. Cuando un canal es acti-vado, se muestran las escalas horizontal y vertical del mismo.Los botones de EXPAND, nos permiten realizar un zoom a la formade onda dibujada en pantalla, ya sea un canal, una traza de memo-ria o una funcion. Ambos EXPAND, A o B, realizan la misma funcion(son dos posibilidades que tenemos para, simultaneamente, ampliaruna forma de onda).El control de EXPAND, MEMORY y FUNCTION se realiza en DIS-PLAY CONTROL (figura 3, 12 ), un cuadro para seis posibles trazasen pantalla. Con SELECT se puede seleccionar la traza (A, B . . . F) quese desea reconfigurar en cada momento.En el caso de tener una expansion activa, pulsando REDEFINE, seselecciona la senal a ampliar, segun se muestra a la izquierda de lapantalla. Con TIME MAGNIFIER se selecciona la parte de la onda quese desea ampliar, con las ruedas de POSITION, los offsets vertical yhorizontal y, finalmente, con VERT GAIN se puede cambiar la escala

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vertical.Los botones de MEMORY permiten cargar dos posibles formas de ondaque estuvieran almacenadas (STORE), bien en una tarjeta magnetica(figura 3, 1 ), o bien en memoria interna. Son los llamados, en estedocumento, canales de memoria interna.Los botones E y F controlan la mayor parte del procesamiento digi-tal de senal que el Osciloscopio posee. La potencia digital se concentra,principalmente, en estas dos funciones que, por otro lado, son analogas.Activando una de ellas y pulsando REDEFINE aparece un menu quepermite configurar el procesamiento digital que se desee. Las funcionesse dividen en clases y estas en tipos de clases. Para definir una funcion,primero debe activarse con su boton correspondiente para, posterior-mente, ser programada (REDEFINE). Mediante los cuatro primerosbotones que aparecen a la izquierda de la pantalla del Osciloscopio esposible seleccionar las distintas opciones de procesamiento que apare-cen en el equipo e ir cambiando el tipo y la definicion de la funcion. Enla parte inferior derecha de la pantalla aparecen las distintas opcionesque, en cada momento, se tienen. Las clases son:

AVERAGE. Realiza funciones de promediado. Util, por ejemplo,para aumentar la nitidez de senales ruidosas.

ARITHMETIC. Para realizar operaciones de suma, resta, multi-plicacion, etc, entre senales.

EXTREMA. Detecta maximos (ROOF) y mınimos (FLOOR) de lassenales. Puede emplearse, por ejemplo, en la deteccion de envol-ventes.

FUNCTIONS. Se pueden hacer derivadas, integrales, logaritmos,raıces cuadradas, etc.

ENHANCED RESOLUTION. Se puede aumentar el numero debits por muestra de los CAD (desde 0.5 hasta 3 bits). Provoca ladisminucion del ancho de banda del Osciloscopio.

FOURIER TRANSFORM. Se pueden realizar FFTs o ver la mag-nitud, densidad espectral, fase, las partes reales e imaginarias y

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el espectro de potencia de la senal. Pueden emplearse varias ven-tanas (Hanning, Hamming, Rectangular, Flat Top, Blackman–Harris) para un numero de puntos a especificar (50–10000).

FFT POWER AVERAGE. Para senales de potencia, tambien sepuede ver la magnitud, la densidad de potencia y el espectro depotencia para un numero de puntos a definir (1–50000).

En todos los casos, en la parte inferior se muestra la operacion definiday en casi todos los casos, sea la funcion aritmetica, espectral, etc, sepuede especificar el numero de puntos de la operacion, si queremosanadir una constante aditiva o multiplicar por una constante multi-plicativa a la operacion. Todo ello, como se comento previamente, uti-lizando los cuatro primeros botones ubicados a la izquierda de la pan-talla del Osciloscopio.Ademas, la senal puede provenir de todo tipo de fuentes (de los canales,de un canal de memoria –C, D–, de la otra funcion, de la expansion deun canal, etc). En ese sentido, la interrelacion entre canales, funciones,memoria y expansiones es total.

5.1.7 Otras Caracterısticas.

Como ya se ha comentado, puede transferirse una pantalla atraves delpuerto serie. Tras definirse la comunicacion RS232, como se explico, ysabiendo que la transferencia que se realiza es la de la pantalla, bastapulsar SCREEN DUMP (figura 3, 14 ) para que la operacion se realice.El boton de STORE (figura 3, 13 ) es el que permite definir los canalesC y D de memoria interna. A la derecha, se selecciona la senal a re-gistrar, y a la izquierda el destino que sera C, D o la tarjeta magnetica(figura 3, 1 ).

References

[1] Con disparo o trigger solo se pretende definir la forma en la que elOsciloscopio se sincroniza con la senal de entrada para represen-tarla en pantalla. Es decir que, por ejemplo, seleccionar un nivelde disparo equivale a programar, en el osciloscopio, el nivel de

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tension que la onda de entrada debe alcanzar para que el oscilo-scopio empiece a representar la forma de onda en su pantalla. Lapresentacion de la onda ha de comenzar siempre en el mismo puntode la senal de entrada para que la superposicion de los miles debarridos por segundo, que el osciloscopio realiza y presenta en lapantalla, den lugar a una traza nıtida, y no a una franja iluminadaen la que no pueda distinguirse la forma de onda.

De esta forma, si el osciloscopio se dispara por nivel, lo unico que seesta diciendo es que, tras representar un barrido en pantalla, el Os-ciloscopio no representara un nuevo barrido hasta que no encuentreun nivel de tension en la entrada igual al seleccionado (como ocurrioen el barrido anterior) con la pendiente de disparo seleccionadade forma que, para una onda periodica, se presentara siempre lamisma forma de onda en pantalla. El sincronismo del osciloscopiocon la entrada es imprescindible para visualizar la forma de ondaen pantalla.

Se ha comentado el sincronismo por nivel que, por otro lado, esel habitual. Este Osciloscopio posee muchas mas formas de sin-cronizarse con la senal para su presentacion en pantalla. Si se de-sea capturar una senal de video (que posee continuas transicionesen todo el rango dinamico) no podrıamos hacerlo mediante un dis-paro por nivel pues la senal pasa, continuamente, por todos los posi-bles niveles (por tanto, cada vez que se hiciese una representacionen pantalla se harıa en un instante diferente de la onda). Seleccio-nando el modo de disparo como TV, el osciloscopio esperara unasenal de video y se sincronizara a ella de forma adecuada parapoder representarla mediante el reconocimiento de una serie depulsos especiales que este tipo de senal tiene.

Es posible determinar, ademas, otras formas de sincronismo.Imagınese una transferencia a un disco magnetico en la que seestan transmitiendo, continua y alternativamente, unos y ceros,como puede verse en la figura 3. Supongamos que en la transmisionhay un error. Si se estuviese monitorizando la transmision, en unOsciloscopio sin modos avanzados de sincronismo, no se podrıa de-tectar el error (tras el barrido de la figura 3 se superpondrıan,inmediatamente, todos los siguientes, que seran probablementeiguales entre sı y sin errores, de manera que se pierde el error). Con

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el LeCroy 9410 esta circunstancia puede evitarse. Una de las for-mas de configurar el sincronismo es que el Osciloscopio se dispare, ycomience la presentacion en pantalla, cuando el periodo entre tran-siciones sea mayor que un cierto tiempo (en la figura 3, 3.4s). Deesta forma, el Osciloscopio detectarıa cuando se produce un silencioen la transmision y lo representa por pantalla.

CH1 .2VCH2 50mVT/div 2 sµ

Interval > 3.400 sµ

CH1 236 mV DC

Main Menu

21-Dic-199619:30:15

Chan 120 mV

1/∆ t 284.1 KHz

∆ t 3.52 sµ

Figura 5: Transferencia a disco magnetico.

Hay muchos mas modos de disparo. Los aquı comentados son solomuestras de las posibilidades que el Osciloscopio nos da en cuantoal sincronismo.

[2] Cuando se selecciona un modo de disparo (ya sea por nivel, por an-cho de pulsos, etc) por defecto el Osciloscopio empieza a dibujar laonda a partir del cumplimiento de la condicion de disparo, comen-zando la presentacion por la izquierda de la pantalla. Cuando latraza llega a la derecha de la pantalla, la traza de electrones quebombardean la pantalla de fosforo debe regresar al punto de ini-cio, y el Osciloscopio ha de volver a buscar el punto de sincronismo(el nivel de disparo, el ancho de pulso, etc, que se haya especificado)antes de dispararse y representar una nueva traza. Todo ese tiempo

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significa que parte de la onda a representar se esta perdiendo. Esteno es nuestro caso, pues podemos ver la senal antes de la condicionde disparo introduciendo un retraso positivo en el disparo. El Os-ciloscopio esta continuamente guardando, en una memoria circu-lar, las muestras de ambos canales, se representen o no, de maneraque todo lo que el Osciloscopio nos representa antes del cursor delretraso de disparo (figura 3, 10 ) es parte de la senal anterior aldisparo.

[3] La senal a representar no tiene porque ser la fuente del disparo.Puede ser el otro canal o incluso una fuente externa (figura 3, 11 )la que nos fije el sincronismo que sirve para representar en la pan-talla una onda. Esta caracterıstica puede ser extremadamente util.

[4] La senal que se emplea para el disparo, puede ser sometida a alguntipo de filtrado antes de usarse para detectar la condicion de dis-paro. Por ejemplo, si la senal a representar es ruidosa, podemospasarla por un filtro paso bajo (HF REJ) para que la condicionde disparo se detecte con mas facilidad, aunque eso sı, nosotrosverıamos la senal ruidosa. Tambien se puede realizar un filtradopaso alto (LF REJ) o solo filtrar la continua (AC). La opcion DC norealiza ninguna accion sobre la senal.

[5] El modo por defecto es el automatico, que consiste en representar,continua y automaticamente, trazas de la senal en la pantalla. Esel que se ha utilizado siempre en este documento. Es posible acti-var otros metodos. Por ejemplo, el modo Single configura el Osci-loscopio para que realice una unica vez el disparo manteniendo latraza representada en la pantalla. No se vuelve a buscar un nuevocumplimiento de la condicion de disparo (y por tanto a representarotra traza) hasta que no se le indique al Osciloscopio pulsando denuevo la opcion Single.

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