Osciloscopio

Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Química y Textil
Laboratorio Nº 2 “Osciloscopio como instrumento de medida” Página 1
Área académica de ciencias básicas
Informe Nº 2
FI-403/A
Realizado por: Mesa: H2
Gonzales Romel Jhohanny
Jaramillo Jaramillo Cristian
Gonzales Estrada Moises
NOTA DEL INFORME
Profesores responsables de la práctica:
Altuna Díaz, Isaac Gabriel
Reyes Guerrero, Reynaldo Gregorino
Periodo Académico: 2012-1
Fecha de realización de la práctica: 23/09/12
Fecha de presentación del informe: 10/10/12
Lima – Perú

1. OBJETIVO.
 Aprender el manejo de un osciloscopio.
 Conocer las aplicaciones del osciloscopio como instrumento de medida
de voltaje constante, voltaje alterno, y como instrumento para medir
amplitud, periodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje
periódicas en el tiempo.
 Mediante el osciloscopio como “Graficador XY” visualizar la
composición de dos ondas senoidales de direcciones perpendiculares y
verificar la influencia que tiene la relación de frecuencias de estas en la
forma de la composición.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO.
Principios del funcionamiento del Osciloscopio analógico
El componente principal del osciloscopio es el tubo de rayos catódicos (TRC).
El TRC consta básicamente de un cañón electrónico, un sistema de placas
deflectoras horizontal (X) y vertical (Y) y una pantalla fluorescente, todo
colocado en el interior de un tubo en el que se ha hecho un vacío elevado. Ver
Figura 1.
El cañón de electrones tiene por objeto producir un haz de electrones cuya
intensidad puede variarse con continuidad dentro de un determinado intervalo y
enfocarlo definidamente sobre la pantalla.
Los electrones se obtienen por calentamiento de un cátodo emisor. Al salir de
este los electrones pasan a través de una abertura practicada en una rejilla,
que puesta a un potencial negativo variable, permite controlar el número de
electrones que la atraviesan, luego, éstos son acelerados por un potencial
positivo aplicado en un ánodo. El potenciómetro que realiza la variación del
potencial negativo se denomina control de brillo. El haz de electrones que sale
es divergente, por lo que es necesario concentrarlo sobre la pantalla

fluorescente, lo que se logra por medio de electrodos cilíndricos que forman un
sistema de lentes electrostáticas.
La idea es obtener campos eléctricos que realicen la operación de hacer volver
sobre el eje a los electrones desviados, lo que se logra con una conformación
adecuada de los electrodos y una adecuada diferencia de potencial entre ellos,
obtenida por medio de un potenciómetro que se denomina control de foco. Para
medir una señal con el osciloscopio, por ejemplo una tensión periódica tipo
v=v(t), esta debe aplicarse a las placas deflectoras verticales (Y), al hacer esto,
el haz de electrones emitido por el cañón experimentará desplazamientos
verticales proporcionales a la tensión v(t) , lo que se verá reflejado en la
pantalla, como un punto luminoso que sube y baja a lo largo de un mismo
segmento rectilíneo vertical de período T, igual al de la señal aplicada.
Figura 1:
A los efectos de obtener en la pantalla del osciloscopio la
gráfica de v(t) versus t (tiempo), será necesario desplazar
horizontalmente el haz uniformemente de izquierda a
derecha, al mismo tiempo que experimenta el
desplazamiento vertical debido a la tensión V.
SISTEMA VERTICAL: AMPLIFICADOR VERTICAL (AV)
Se trata de un conmutador con un gran número de
posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de
escala empleado por el sistema vertical.

SISTEMA HORIZONTAL: BASE DE TIEMPO (BT)
Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las
cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema horizontal.
SISTEMA DE DESVIACIÓN VERTICAL.
Consta básicamente de los siguientes elementos:
1. Sonda (Punta).
2. Selector de Entrada. (Selecciona el canal 1 o 2)
3. Atenuador de Entrada
4. Amplificador Vertical.
El selector de entrada permite introducir al osciloscopio la señal que se desea
medir, bien directamente o bien a través de un condensador. Ambas
posibilidades se seleccionan con el conmutador (AC - GND - DC). Cuando el
acoplamiento está en (DC) lo que se verá en pantalla será la señal de tensión
completa. Algunas veces se quiere ver una pequeña señal alterna que se está
moviendo sobre una gran tensión de continua, en este caso, se debe conmutar
la entrada a un acoplamiento en alterna (AC); esto acopla capacitivamente (con
una constante de tiempo de aproximadamente 0.1 seg.) la entrada, permitiendo
solo el paso de la parte alterna de la señal, bloqueando la componente
continua. La mayoría de los osciloscopios también tienen una posición de
entrada a tierra (GND), la cual permite ver donde esta el cero de tensión (0
Volts) en la pantalla. En la posición GND la señal no es cortocircuitada a tierra,
solamente es desconectada del osciloscopio, cuya entrada es aterrizada.
SISTEMA DE BARRIDO HORIZONTAL.
Si se aplicara al sistema de desviación vertical una señal periódica y se dejara
funcionar libremente al circuito generador de la señal de barrido, sólo se tendría
sobre la pantalla una imagen fija cuando la frecuencia de la señal a medir fuese
múltiplo de la frecuencia de la señal de barrido. De otro modo, los sucesivos
barridos se iniciarían sobre distintos valores de la señal a representar dando
lugar a imágenes diferentes en cada barrido e impresionando la retina con
varias de ellas (sensación de movimiento). Ver figura 2. Para conseguir una

imagen estable, el osciloscopio SINCRONIZA la señal de barrido con una señal
de referencia, que puede ser:
1. La propia señal a representar (del canal 1 o 2)
2. Una señal externa
TIPOS DE ONDAS.
Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:
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 mayoría de las fuentes de potencia en
AC (corriente alterna) producen señales senoidales.
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 contienen en si mismas todas las
frecuencias).
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 analógico ó 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.
CURVAS DE LISAJOUS
En matemáticas, la curva de Lissajous, también
conocida como figura de Lissajous o curva de
Bowditch, es la gráfica del sistema de ecuaciones
paramétricas correspondiente a la superposición de
dos movimientos armónicos simples en direcciones
perpendiculares:
Esta familia de curvas fue investigada por Nathaniel Bowditch en 1815 y
después, con mayores detalles, por Jules Antoine Lissajous.
En mecánica clásica, la trayectoria de un movimiento armónico
complejo bidimensional es una curva de Lissajous.
La apariencia de la figura es muy sensible a la relación , esto es, la
relación entre las frecuencias de los movimientos en x e y. Para un valor de 1,
la figura es una elipse, con los casos especiales del círculo (A = B, δ =
π/2 radianes) y de las rectas (δ = 0) incluidos. Otra de las figuras simples de
Lissajous es la parábola (a/b = 2, δ = π/2). Otros valores de esta relación
producen curvas más complicadas, las cuales sólo son cerradas si es
un número racional, esto es, si y son conmensurables. En el caso de
que el cociente de frecuencia no sea un racional la curva además de no ser
cerrada es un conjunto denso sobre un rectángulo, lo cual significa que la curva
pasa arbitrariamente cerca de cualquier punto de dicho rectángulo.
En el caso de que el cociente sí sea un número racional, entonces existirán dos
números naturales, nx y ny, tales que
y, obviamente, el periodo del movimiento resultante es el valor de T
obtenido utilizando los valores más pequeños que satisfagan la relación
(fracción irreducible).
La apariencia de estas curvas a menudo sugiere un nudo de tres dimensiones
u otros tipos de nudos, incluyendo los conocidos como nudos de Lissajous,
proyección en el plano de las figuras de Lissajous.

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y DATOS OBTENIDOS.
3.1. Equipos y materiales:
 Un osciloscopio de 25Mhz
 Un generador
 Fuente de voltaje constante con varias salidas
 Transformador de voltaje alterno 220/6v, 60Hz
 Una pila grande
 Un multímetro digital con conexiones múltiples
Un osciloscopio 25
Mhz, Elenco modelo S
- 1325
Un generador de
función Elenco GF -
8026
Fuente de voltaje
constante con varias
salidas
Un transformador de
voltaje alterno 220/6V,
60Hz
Dos pilas de 1.5 Voltios
cada una
Un multimetro digital y
cables de conexión
3.2. Procedimiento experimental.
3.2. Procedimiento experimental:
Medidas de voltajes “DC”:
 Primero colocamos los interruptores 15 en la posición DC. Luego
pusimos la fuente de voltaje constante a la conexión 12 y manteniendo
el control 21 en posición CHA y el control 24 en CHA observamos la

desviación vertical del punto luminoso. Con las diferentes escalas dadas
por el interruptor 13 decidimos cuál era la más conveniente para medir
los voltajes.
 La fuente de voltaje estaba conectada también a un multímetro digital
con la cual comparamos respuestas que se encuentran en la tabla de
datos.
Medidas de voltaje “AC”: amplitud, voltaje pico- pico, periodo y frecuencia:
 Mantuvimos el interruptor 30 en la posición “afuera”.
 Conectamos el transformador de 6V a la conexión 12, tratamos de
encontrar la mejor escala de voltios por división y la de tiempo por
división para ver completamente un periodo del voltaje senoidal.
 Calculamos los valores el voltaje eficaz medido por el multimetro con la
relación Vef = Vp / (2)1/2 siendo Vp la amplitud. Todos estos datos se
muestran en la tabla de datos obtenidos.
Otras funciones de voltaje V (t):
 Producimos en el generador de función de onda voltajes que dependen
del tiempo en forma, senoidal, cuadrada y diente de sierra. En cada caso
medimos en el osciloscopio las frecuencias que este daba para
compararlo con las frecuencias decía el generador de funciones.
Osciloscopio como graficador XY:
 Para que el osciloscopio funcione como graficador XY es necesario que
el interruptor 30 este en la posición “adentro”, el interruptor 24 en CHA y
el 21 en CHB.

 Conectamos la salida del transformador de 6 voltios simultáneamente a
CHA y a CHB. Colocamos el interruptor 21 en CHB y el 24 en CHA y así
observamos la grafica en la pantalla.
 Luego conectamos el transformador al canal 1 y el generador de función
al canal 2. Generamos una función de onda de 60, 120, 180 y 240 Hz y
observamos los gráficos en la pantalla para apuntar en la tabla.
Osciloscopio y sus interruptores
3.3. Datos Obtenidos.
3.3.1. Medidas de voltajes DC.
Fuente de Voltajes (DC)
(Según referencia de panel frontal)
(en V)
Medidas con
Osciloscopio
(en V)
Medida con
Multímetro digital
(en V)
1.5 1.20 1.3
3 2.70 2.8
4 4.23 4.3
6 6.54 6.4
8 9.24 9.0
10 11.99 12.0
12 14.32 14.0

El voltaje de la fuente es constante lo único que varia es la medición de los
valores, al medir el voltaje de la fuente con el multímetro se podría afirmar que
dicha medición es mas exacta ya que el valor es obtenido de manera directa
del instrumento , mientras que al usar el osciloscopio el valor de la medición es
debido a la apreciación del operador lo cual daría un margen de error mucho
mayor. Con lo cual se puede afirmar que el valor de la fuente es constante.
3.3.2. Medidas de voltajes en AC (Uso del transformador 220/6V AC)
3.3.3. Otras funciones de voltaje (t) (Use el generador de funciones y
grafique en cada recuadro)
Seno Cuadrada Triangular
Periodo:
T = 6 ms
Frecuencia (calculado):
166 Hz
Generador muestra:
100Hz
Periodo:
T = 4.5 ms
222.2 Hz
Generador muestra:
124Hz
Periodo:
T = 4 ms
250 Hz
Generador muestra:
150 Hz
Voltajeeficaz
(calculadoenV)
MULTIMETRO
DIGITAL
(enV)
Nº de divisiones en la escala de
tiempo
Periodo(T)
(enS)
Frecuencia
(enHz)
1m
s/di
v
T1
(en
mS)
2m
s/di
v
T2
(en
mS)
5ms/di
v
T3
(en
S)
9.5V 6.73V 5.78V 7.2 7.2 3.6 7.2 7.2m
s
138.
8Hz

3.3.4. Osciloscopio como graficador XY (Figuras de Lissajous)
a) Salida del
transformador 220/6V
AC en ambos
canales.
b) Transformador en canal 1 y
generador de funciones en canal
2 con f = 60 Hz
c) Transformador en
canal 1 y generador de
funciones en canal 2
con f = 120 Hz
d) Transformador en canal 1
y generador de funciones en
canal 2 con f = 180 Hz
e) Transformador en canal 1 y
generador de funciones en canal
2 con f = 240 Hz

4. CÁLCULOS
 Para este laboratorio se realizaron los siguientes cálculos: Diferencia
porcentual de medida del voltaje con los instrumentos (multimetro-
osciloscopio).
Medidas con
Osciloscopio
(en V)
Medida con
Multímetro digital
(en V)
Diferencia
de medidas
Diferencia
porcentual
(Respecto al
multímetro)
1.20 1.3 0.10 7,56%
2.70 2.8 0.10 3,57%
4.23 4.3 0.07 1,63%
6.54 6.4 0.14 2,19%
9.24 9.0 0.24 2,67%
11.99 12.0 0.01 0,08%
14.32 14.0 0.32 2,29%
 Error entre el voltaje eficaz (calculado) y el voltaje medido por el
multímetro:
𝐸 =
6.73𝑉 − 5.78𝑉
5.78𝑉
𝑥100% = 16,44%
5. CONCLUSIONES
En conclusión final se puede decir que el osciloscopio es un instrumento muy
eficaz para realizar medidas de voltaje con mucha exactitud.
Para las gráficas que se realizaron en la parte final, estas presentan estas
distintas formas por la suma de funciones senoidales.
La primera gráfica se origina por la suma de funciones senoidales del mismo
instrumento que se originan en los ejes de abscisas y ordenadas con
frecuencias en relación de uno a uno por eso sale una recta; en cambio en el
segundo caso se forma por la suma de dos funciones de instrumentos
diferentes, pero con igual frecuencia (relación de uno a uno) de 60 Hz.Para la
tercera grafica se utiliza los mismos instrumentos pero ahora con frecuencias
en relación de uno a dos, para la cuarta estos instrumentos, su frecuencia esta
en relación de uno a tres, y por último en la quinta grafica ,sus frecuencias se
encuentran en relación de uno a cuatro. Con esta relación de frecuencias se
explica la formación de puntas en las graficas.

6. BIBLIOGRAFIA
 Web:
http://webdelprofesor.ula.ve/nucleotrujillo/caceres/pr%E1ctica_oscilosco
pio.pdf
http://cef.uca.edu.sv/labsfisica/Figuras%20de%20Lissajous.pdf
 Sears, Zemansky; Young, Fredman
Física Universitaria Vol. 2
Undécima edición.
Pág. 942-944
 CASTEJÓN, Agustín
Tecnología Eléctrica
Año 1993, Madrid Editorial McGraw-Hill.
 HARPER Enriquez
Fundamentos de Electricidad. Dispositivos y circuitos en corriente
continua.
Volumen 2.
Año 1994, México Editorial Limusa.

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