Este documento describe el funcionamiento y componentes de un osciloscopio. Explica que un osciloscopio permite observar y medir señales eléctricas periódicas en tiempo real mediante la representación gráfica de la amplitud de voltaje en función del tiempo. Describe los componentes clave de un osciloscopio como el tubo de rayos catódicos, los sistemas de deflexión horizontal y vertical, y las puntas de prueba. También explica la diferencia entre osciloscopios analógicos y digitales.

1. I. OBJETIVOS.Que el estudiante conozca de una manera experimental los controles y
manejodel osciloscopio para así poderlo usar posteriormente.
Usar el osciloscopio comomedida de voltaje alterno y constante, y también
para medir amplitud, período y frecuencia de diferentes funciones de voltaje
periódicas en el tiempo.
Aprender a graficas con dicho instrumento.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO.Sin duda alguna el osciloscopio constituye el instrumento que mejor caracteriza a
un laboratorio de electrónica. Su utilidad se comprende fácilmente ya que permite
la observación y medida de señales, usualmente periódicas, que se están
produciendo o que se están procesando en un circuito electrónico; es decir es un
instrumento que permite saber lo que está ocurriendo con las señales de un
circuito “en tiempo real”. En la actualidad se dispone de osciloscopios de tipo
análogo y digital, cada uno con sus ventajas y desventajas.
Osciloscopio analógico:
La tensión a medir se aplica a las placas de
desviación vertical de un tubo de rayos
catódicos (utilizando un amplificador con alta
impedancia de entrada y ganancia ajustable)
mientras que a las placas de desviación
horizontal se aplica una tensión en diente de
sierra (denominada así porque, de forma
repetida, crece suavemente y luego cae de
forma brusca).
Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia
puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a
la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos. En
el tubo de rayos catódicos el rayo de electrones generado por el cátodo y
acelerado por el ánodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa
fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones. Si se aplica una
diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación,
tiene lugar una desviación del haz de electrones debido al campo eléctrico creado
por la tensión aplicada.
De este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a las placas de
desviación horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante

2. este tiempo, en ausencia de señal en las placas de desviación vertical, dibuje una
línea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar
un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la
velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se
produce un apagado (borrado) parcial o una desviación del rayo.
Si en estas condiciones se aplica a las placas de desviación vertical la señal a
medir (a través del amplificador de ganancia ajustable) el haz, además de
moverse de izquierda a derecha, se moverá hacia arriba o hacia abajo,
dependiendo de la polaridad de la señal, y con mayor o menor amplitud
dependiendo de la tensión aplicada.
Al estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posible establecer
una relación entre estas divisiones y el período del diente de sierra en lo que se
refiere al eje X y al voltaje en lo referido al Y. Con ello a cada división horizontal
corresponderá un tiempo concreto, del mismo modo que a cada división vertical
corresponderá una tensión concreta.
Osciloscopio digital:
En la actualidad los osciloscopios
analógicos están siendo desplazados en
gran medida por los osciloscopios
digitales, entre otras razones por la
facilidad de poder transferir las medidas a
un ordenador personal.
En el osciloscopio digital la señal es
previamente digitalizada por un conversor
analógico digital. Al depender la fiabilidad
de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al
máximo.
Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos
son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades
adicionales, tales como el disparo anticipado para la visualización de eventos de
corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC.
Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o
elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y digitales.
Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de
obtener con circuitería analógica, como los siguientes:

3. -Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero
valor eficaz.
-Medida de flancos de la señal y otros intervalos.
- Captura de transitorios.
-Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal.
COMPONENTES DE UN OSCILOSCOPIO
Para comprender el funcionamiento de un osciloscopio en su totalidad, se debe
tener en consideración que sus complejas funciones de mediciones se llevan a
cabo por el funcionamiento de distintos subsistemas.
Las partes esenciales (o subsistemas) que se pueden distinguir son:}
- Tubos de rayos catódicos (TRC).
- Amplificador X-Y ó sistema de deflexión horizontal-vertical.
- Fuente de poder.
- Puntas de pruebas.
- Circuitos de calibración.
La señal a medir se detecta por medio de las puntas de pruebas o sondas del
osciloscopio (generalmente cable coaxial) e ingresa al osciloscopio (terminales de
entrada del equipo). Con frecuencia la señal en este punto tiene una amplitud
demasiado pequeña para activar el TRC. Se usa la amplificación antes de llegar a
las placas de deflexión vertical. Con todo ello y dentro del TRC, se crea un haz de
electrones mediante un cañón de electrones que es dirigido a una pantalla
fluorescente creando un punto de luz en el lugar del impacto con la pantalla. Dicho
haz se dirige en forma vertical en proporción a la magnitud del voltaje aplicado a
las placas de deflexión vertical del tubo. Esta señal amplificada de entrada
también está monitoreada por el sistema de deflexión horizontal, el cual tiene la
misión de barrer horizontalmente el haz de electrones a través de la pantalla a una
velocidad uniforme.
La deflexión simultánea del haz de electrones en la dirección vertical (por el
sistema de deflexión vertical y las placas de deflexión vertical) y en la dirección
horizontal (por los circuitos de base de tiempo y las placas de deflexión horizontal)
hace que el punto de luz producido por el haz de electrones trace una línea en el
TRC. Si la entrada es periódica y los circuitos base de tiempo sincronizan

4. correctamente el barrido horizontal con la deflexión vertical, el punto de luz
recorrerá el mismo camino una vez y otra vez. Si la frecuencia de la señal
periódica es bastante alta (mucho mayor de 50 Hz), el trazo aparecerá como una
imagen permanente y estable en la pantalla.
Despliegue del rayo o haz de electrones (TRC)
El tubo en sí es un recipiente sellado de vidrio con un cañón de electrones y un
sistema de deflexión dentro de él y una pantalla fluorescente todo ello inmerso en
un alto vacío de manera que no interfieran las moléculas gaseosas en el camino
del haz de electrones y pierda su alta finesa.
Amplificador X-Y ó sistema de deflexión horizontal – vertical
En el cañón el cañón electrónico y la pantalla existen dos pares de electrodos
paralelos conocidos como placas deflectoras. Un par está colocado verticalmente,
produciendo una deflexión vertical (eje y) y el otro está dispuesto en forma
horizontal produciendo una deflexión horizontal (eje x). Según sea el potencial
aplicado a estos electrodos, será la ubicación del punto donde incide el haz
luminoso en la pantalla. La deflexión será más o menos grande y en un sentido o
en otro según sean los valores y polaridades de los potenciales aplicados. La
aplicación simultánea de tensiones apropiadas a ambos pares de placas permite
controlar el impacto luminoso en todo el plano X-Y.
La pantalla fluorescente
El interior de la pantalla está recubierto por un depósito de fluorescente que al
incidir el haz de luz de electrones emite luz que es captada del exterior del tubo.
Esta capa es de fósforo y debe ser lo suficientemente delgada como para ser
atravesada por la luz. Las sustancias fluorescentes naturales o sintéticas, útiles
para pantallas son numerosas, produciendo distintos colores o luminosidad. Las
de uso común son muy pocas. Algunas de estas substancias ofrecen una
persistencia grande y otras persistencia muy baja. El tiempo que tarda la
intensidad del punto para disminuir al 10 por ciento su brillantez se llama
persistencia del fósforo. Para osciloscopio de laboratorio un fosforescente verde
media da una imagen que para todos los fines es altamente de calidad. En la
siguiente tabla se indican las más usadas.
“Trigger” ó disparo.
La posición del punto en la pantalla de tubo de rayos catódicos está determinada
por la suma de dos vectores, que representan la posición en el eje X e Y.

5. Si la señal de entrada, eje Y, tiene una forma de onda periódica, cada ciclo de la
onda base de tiempo debe producir un trazo que coincida punto por punto con el
trazo precedente, si esto se cumple, la señal se mantiene fija en la pantalla y se
dice que es estable. El disparo interno consigue estabilidad usando la señal Y de
entrada para controlar la partida de cada barrido horizontal.
Ganancia y sensibilidad del amplificador del Osciloscopio
Se describe a modo de repaso de la operación combinada del atenuador, el
PreAmplificador y el amplificador vertical. El amplificador principal (junto con el
preamplificador) está diseñado para dar una ganancia, K, de un valor fijo, esto
significa que todas las señales aplicadas a la entrada se amplifican por igual factor
de ganancia (típicamente K=1000 a 2000) lo cual tiene ventajas en su diseño
desde el punto de vista de la estabilidad y ancho de banda.
Fuente de Poder
Fuentes de poder internas convierten el voltaje AC de consumo, en potenciales
DC continuos necesario para el funcionamiento del instrumento. Si es necesario
por el tipo de osciloscopio, también producen la alta tensión con que trabaja el
tubo de rayos catódicos.
Puntas de prueba del osciloscopio
Las puntas de prueba del osciloscopio efectúan la importante tarea de detectar las
señales en su fuente y transferirlas hasta las entradas del osciloscopio. Idealmente
las puntas deberían efectuar esta función sin cargar o perturbar de modo alguno
los circuitos bajo prueba.
Los tipos más sencillos de puntas serían tan sólo tramos de conductor entre el
circuito a medir y el osciloscopio. Sin embargo, tales puntas casi siempre resultan
inadecuadas debido a que tendrían predisposición a recoger y alimentar al
osciloscopio de señales indeseadas ó espúreas. La respuesta de frecuencia de
una punta de prueba se debe igualar a la respuesta del osciloscopio en el que se
fije. Por ejemplo una punta con una frecuencia de 50 MHz y -3 dB no sería
adecuada para un osciloscopio de 400 MHz.
También se debe observar el nivel de tensión máximo que es posible aplicar a una
punta de prueba.
Existen 3 tipos de puntas de prueba:
a) Puntas de compensación pasiva para voltaje.
b) Puntas de prueba activas de voltaje.

6. c) Puntas de prueba para corriente.
Circuitos de calibración
Es fundamental que en forma periódica se estén revisando los circuitos de
calibración. Para esto la mayoría de los osciloscopios generan una señal de
referencia de frecuencia y magnitud conocidas.
Dicha señal es del tipo cuadrada de magnitud 1 Volt PP y frecuencia 1 kHz. Esta
referencia alimenta los amplificadores verticales y base de tiempo para ser
calibrados. También esta señal permite efectuar los ajustes de compensación de
puntas de pruebas.
 Para usar un osciloscopio tenemos primero que tener conocimientos previos
sobre las ondas ya que trabajaremos con funciones de voltaje periódicas en el
tiempo:
Tipos de ondas
Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:
• Ondas senoidales
• Ondas cuadradas y rectangulares
• Ondas triangulares y en diente de sierra.
• Pulsos y flancos ó escalones.
Ondas senoidales
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades
matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales
senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma
de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa
tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de
un generador de señal son también senoidales, la mayoria de las fuentes de
potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales. La señal senoidal
amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en
fenomenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.
Ondas cuadradas y rectangulares
Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de
tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas
usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales

7. contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los
ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes
y temporizadores.
Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los
intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente
importantes para analizar circuitos digitales.
Ondas triangulares y en diente de sierra
Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como
pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógicoó el
barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el
nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas
transiciones se denominan rampas.
La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa
descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.
III. EQUIPO UTILIZADO.Osciloscopio de 25 Mhz, Elenco modelo S-1325.Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación
gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en
electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una
pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y
(vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Suelen incluir otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que
controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos
de la traza.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto
analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de
los dos casos, en teoría.

8. Pila de 1.5v.-
Fuente de voltaje constante con
varias salidas y Multímetro Digital.El multímetro digital es un
instrumento electrónico de medición
que generalmente calcula voltaje,
resistencia y corriente, aunque
dependiendo
del
modelo
de
multímetro puede medir otras
magnitudes como capacitancia y
temperatura. Gracias al multímetro
podemos comprobar el correcto
funcionamiento de los componentes
y circuitos electrónicos.
Transformador de voltaje alterno 220v/6v, 60 Hz.El transformador es un dispositivo que convierte
laenergía eléctrica alterna de un cierto nivel de
tensión, en energía alterna de otro nivel de
tensión,
por
medio
de
interacción
electromagnética. Está constituido por dos o más
bobinas de material conductor, aisladas entre sí
eléctricamente y por lo general enrolladas
alrededor de un mismo núcleo de material
ferromagnético. La única conexión entre las
bobinas la constituye el flujo magnético común
que se establece en el núcleo.

9. Generador de Función Elenco GF-8026.El generador de funciones es un equipo
capaz de generar señales variables en el
dominio del tiempo para ser aplicadas
posteriormente sobre el circuito bajo prueba.
Las formas de onda típicas son las
triangulares, cuadradas y senoidales.
También son muy utilizadas las señales TTL
que pueden ser utilizadas como señal de
prueba o referencia en circuitos digitales.
Otras aplicaciones del generador de funciones pueden ser las de calibración de
equipos, rampas de alimentación de osciloscopios, etc
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS.Al iniciar el laboratorio comenzamos con el reconocimiento e instalación de los equipos
eléctricos, los cuales nos ayudara a realizar nuestro objetivo.
Para posteriormente medir el voltaje usando el multímetro y comparándolo con el osciloscopio,
por ejemplo al medir el voltaje de la pila el cual fue 1.47 V con el multímetro y con el
osciloscopio al escala de 0.5(en el eje Y está ubicado 2.8 casillas por encima del centro)
En el siguiente cuadro se muestran se muestran los resultados obtenidos en el
laboratorio

10. PILA
FUENTE DE
VOLTAJE
V.NOMINAL(V)
1.5
2
3
4
5
7
8
12
Multimetro
V(v)
1.47
1.7
3.04
4.06
5.78
7.15
8.54
12.68
Osciloscopio
Escala (V/div)
Nº de div
0.5
2.8
0.5
3.24
1
2.98
1
4
2
2.8
2
3.5
5
1.68
5
2.48
V(v)
1.4
1.62
2.98
4
5.6
7
8.4
12.43