Comprender los osciloscopios: una guía completa

Introducción
En el ámbito de la electrónica, hay algunos tipos diferentes de equipos que se utilizan con el objetivo de medir y analizar señales eléctricas. Uno de estos artilugios que se destaca como un instrumento fundamental que se usa mucho en prueba eléctrica y la solución de problemas se llama osciloscopio.

En este artículo, aprenderá sobre osciloscopios, cómo funcionan y las diversas áreas de especialización que pueden beneficiarse de su uso.

¿Qué es un osciloscopio?
Mostrar y analizar las propiedades variables en el tiempo de las señales eléctricas es la función principal de un osciloscopio, que es un tipo de equipo de prueba electrónico. La representación gráfica de formas de onda de voltaje o corriente en una pantalla permite a los ingenieros, científicos y técnicos ver y estudiar las características de las señales. Esto es posible porque las formas de onda se pueden ver en la pantalla.

Pantalla y controles
Las formas de onda se muestran para que las inspeccione el usuario del osciloscopio, que es el uso principal de los osciloscopios. Los osciloscopios a menudo vienen equipados con una variedad de botones y configuraciones que permiten al usuario disparar la señal con precisión, ajustar la pantalla y evaluar los resultados de sus experimentos.

Canales y Sondas
Osciloscopios incluyen varios canales de entrada, a menudo entre dos y cuatro, lo que permite al usuario ver muchas señales a la vez. Cada canal está representado por su propio eje vertical dedicado. Las sondas que están conectadas a los canales se pueden usar para medir el voltaje o la corriente que se está evaluando.

¿Cómo funciona un osciloscopio?
Los osciloscopios son dispositivos que capturan y luego muestran impulsos eléctricos en vivo como su propósito principal. Vayamos al funcionamiento de este instrumento tan importante:

Adquisición de señales
La señal que se envía a un osciloscopio se amplifica y acondiciona en su entrada de tal forma que es proporcional a la sensibilidad de la pantalla en dirección vertical. La señal es muestreada a intervalos predeterminados por el convertidor de analógico a digital (ADC) en el osciloscopio. El ADC luego convierte la señal en una representación digital para que pueda ser procesada por el circuito dentro del instrumento.

Activación
Los osciloscopios incluyen un sistema de disparo que les permite mostrar formas de onda repetidas de manera exacta. La pantalla del osciloscopio se puede hacer más estable mediante el uso de la función de disparo, que sincroniza la forma de onda con un evento en particular, como un borde de la señal que sube o baja.

Base de tiempo y controles horizontales
Cambiar la posición del control deslizante de la base de tiempo dará como resultado un cambio en la frecuencia de actualización horizontal de la forma de onda. Los usuarios pueden ver formas de onda en una amplia variedad de tiempos con este control deslizante, desde microsegundos hasta milisegundos y más. La forma de onda se puede desplazar por la pantalla a lo largo del eje horizontal para que se pueda examinar más de cerca.

Controles y medidas verticales
Puede realizar ajustes precisos en la ubicación y la sensibilidad vertical de la forma de onda utilizando la configuración vertical del osciloscopio. Puede mejorar las lecturas que obtiene de la señal ajustando el volumen con estas perillas. Se puede usar un osciloscopio para medir una amplia variedad de parámetros, incluidos el voltaje, la frecuencia, el período y el tiempo de subida, por nombrar solo algunos.

Aplicaciones de los osciloscopios:
Los osciloscopios se utilizan en una amplia variedad de campos, incluidos, entre otros, la electrónica y las telecomunicaciones, la automoción, la medicina y la comunidad científica. Los siguientes son ejemplos de algunos de los usos más importantes:

Análisis y Diseño de Circuitos
Los osciloscopios son una herramienta esencial para analizar y diseñar circuitos eléctricos, y se utilizan en ambos procesos. Se pueden ver las formas de onda, se pueden monitorear los voltajes, se puede examinar la integridad de la señal y se pueden descubrir los problemas o distorsiones que existen en el circuito.

Solución de problemas y depuración
Osciloscopios son instrumentos de diagnóstico muy útiles que se pueden usar para localizar fallas en el tiempo y las señales en los sistemas electrónicos. Al observar las formas de onda en una variedad de puntos a lo largo del circuito, los técnicos pueden corregir adecuadamente los problemas que ocurren en el circuito.

Caracterización de señales
Las características de la forma de onda, incluidos los tiempos de subida y bajada, la amplitud, la frecuencia y el ciclo de trabajo, pueden medirse con el uso de un osciloscopio. Estos datos son cruciales para determinar la confiabilidad y eficacia de los productos electrónicos y la infraestructura.

Investigación y desarrollo
Los osciloscopios son equipos beneficiosos que se pueden utilizar en investigación y desarrollo con el fin de analizar datos experimentales, poner a prueba prototipos y encontrar nuevas tecnologías. De esta forma, los científicos pueden comprender mejor cómo responden las señales en una variedad de contextos, lo que a su vez mejora la calidad de sus evaluaciones y fomenta la innovación.

Comunicaciones y Telecomunicaciones
Los osciloscopios tienen un papel importante que desempeñar en el campo de las telecomunicaciones, especialmente en el contexto del diseño y estudio de diferentes tipos de sistemas. Estas técnicas son útiles en una variedad de contextos, incluidos los relacionados con la calidad y distorsión de la señal, el rendimiento del protocolo y el estudio de la modulación.

Automoción y electrónica de potencia
Los osciloscopios se utilizan en el proceso de prueba y diagnóstico de problemas con varios componentes eléctricos que se encuentran en los vehículos. Algunos de estos componentes incluyen ECU, sensores y arrancadores. Son útiles en la identificación de irregularidades en la señal, lo que permite realizar un servicio rápido.

En el campo de la electrónica de potencia, se requiere un osciloscopio para varios propósitos cruciales, incluido el análisis de formas de onda de potencia, la medición de frecuencias de conmutación y la evaluación de la eficiencia de los convertidores de potencia.

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Tipos de osciloscopios
Los osciloscopios vienen en una amplia variedad de sabores, cada uno de los cuales satisface un determinado conjunto de requisitos y usuarios. Aquí hay algunos casos que son bastante típicos:

Osciloscopios analógicos
Un tubo de rayos catódicos, a menudo conocido como CRT, se utiliza en analógico osciloscopios para mostrar las ondas del instrumento. A pesar de esto, continúan encontrando empleo en una variedad de aplicaciones modernas debido a que no solo son económicos sino también fáciles de usar y tienen la capacidad de mostrar señales que incluyen componentes de alta frecuencia.

Osciloscopios digitales
El amplio uso de los osciloscopios digitales es el resultado de las capacidades mejoradas y la flexibilidad de estos dispositivos, lo que ha llevado al reemplazo general de los osciloscopios analógicos. Emplean tecnologías de procesamiento digital para capturar formas de onda, analizar esas formas de onda y mostrar esos análisis.

Los osciloscopios digitales brindan capacidades más avanzadas que los analógicos, como la capacidad de almacenar formas de onda, realizar mediciones automatizadas, realizar cálculos matemáticos y conectarse a otros dispositivos.

Osciloscopios de señal mixta (MSO):
Los osciloscopios multiseñal, a menudo conocidos como MSO, son capaces de analizar señales tanto digitales como analógicas, lo que los hace más flexibles que los osciloscopios digitales típicos. Los usuarios pueden examinar y correlacionar datos digitales y analógicos en tiempo real gracias a los canales de análisis lógico adicionales. Los MSO han descubierto una amplia gama de aplicaciones, particularmente en la prueba y depuración de circuitos digitales.

Osciloscopios basados ​​en PC:
La potencia de procesamiento de la computadora, así como sus capacidades de visualización, se utilizan mediante un osciloscopio que está integrado en la pantalla de una computadora. Cuando se utiliza uno de estos osciloscopios, que puede conectarse a una computadora a través de conexiones USB, Ethernet o inalámbricas, el proceso de adquisición y análisis de formas de onda está a cargo del software que se ejecuta en la computadora. Osciloscopios que se basan en computadoras personales brindan muchos beneficios, incluida la portabilidad, la capacidad de almacenar y compartir datos y una interfaz de usuario intuitiva.

Conclusión
Los osciloscopios son instrumentos muy utilizados por investigadores, técnicos y expertos en el campo de la electrónica. Proporcionan información invaluable sobre el comportamiento de las señales eléctricas al analizar, solucionar problemas y crear sistemas electrónicos de manera efectiva.

Osciloscopios continúan siendo herramientas vitales para el estudio de señales eléctricas en un amplio número de sectores debido a su versatilidad y las mejoras técnicas que han hecho posible su uso en una gran variedad de situaciones. Esto ha convertido a los osciloscopios en uno de los instrumentos de medición más utilizados en el mundo.

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