PRCTICA N 2ANLISIS DE SEALES PROVENIENTES DE GENERADORES MEDIANTE EL OSCILOSCOPIO DIGITALRafael Arnaldo Pacheco Sabatinoe-mail: rafael.pasab@gmail.com

Rafael Pacheco. Osciloscopio Digital y Generador de Seales. UC

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1. RESUMEN: La prctica que se desarrollar a continuacin tiene por objetivo el estudio de seales peridicas y moduladas en amplitud provenientes de generadores de seales (HP 8647A) mediante el uso del osciloscopio digital (Tektronix TDS-380), as como tambin el entendimiento de del funcionamiento de ambos equipos.

1.3 RESUMEN DE CARACTERISTICAS DE UN OSCILOSCOPIO ANALGICO

a- La seal de entrada de los dos canales a la salida de los preamplificadores los dos canales son multiplexados, siguiendo el mismo camino para las placas de desviacin vertical.

b- A la salida de los preamplificadores se separa la seal que ir al dispositivo de disparo de la base de tiempos siguiendo el camino para las placas de desviacin horizontal.

c- El tubo tiene que tener el mismo nacho que el ancho de banda de los amplificadores horizontales

d- El camino horizontal es responsable del disparo.

e- El trigger se hace por nivel y flanco.

f- Cuando el ancho de banda sube, el precio del equipo aumenta pero la precisin y la fiabilidad bajan.

1.3 RESUMEN DE CARACTERISTICAS DE UN OSCILOSCOPIO DIGITALa- Medida automtica devalores de pico, mximos y mnimos de seal.Verdadero valor eficaz.b- Medida de flancos de la seal y otros intervalos.c- Captura detransitorios.d- Clculos avanzados, como laFFTpara calcular elespectrode la seal. Tambin sirve para medir seales de tensin.

2. DESCRIPCIN DE LA PRCTICA

Durante la presente prctica se procedi en primer lugar a familiarizarse con los equipos que serian utilizados durante el desarrollo de la misma, esto se hizo a travs de los manuales tanto del generador de seales como del osciloscopio digital. En cuanto al generador de seales se tomaron en cuenta primeramente las precauciones sobre su uso y posteriormente se procedi a configurarlo para obtener de este las seales que serian analizadas con el osciloscopio digital, de este ltimo se utilizo el manual no solo para conocer las precauciones de uso sino que tambin fue de gran importancia ya que este se describe paso a paso la rutina de calibracin del equipo la cual es de gran importancia para asegurar que las mediciones que se obtendran serian las correctas. En cuanto al uso del osciloscopio este fue bastante intuitivo (salvo ciertos detalles) debido a las experiencias anteriores con equipos de este tipo, y lo mismo se puede decir del generador de seales aunque cabe destacar que las configuraciones de modulacin fueron caractersticas nuevas que se estudiaron por vez primera durante esta experiencia prctica.Luego de lo antes expuesto se procedi a la manipulacin de los equipos de medicin que se utilizaran durante la prctica como lo son el osciloscopio digital (Tektronix TDS-380) y el generador de seales (HP 8647A). En primer lugar se realizo el estudio de una seal peridica de la cual se obtuvo su valor pico, su frecuencia y su periodo, todo esto mediante los distintos comandos que posee el osciloscopio digital tales como la perilla de Voltios Por Divisin (Volts/div) y la perilla de Tiempo Por Divisin (Time/div) as como tambin se hizo uso de los cursores y las diferentes configuraciones de pantallas donde se visualizaron los valores de las variables antes mencionadas lo que facilito en gran medida el estudio de la seal peridica en cuestin que es este caso fue una seal senoidal pura la cual se obtuvo del generador de seales (HP 8647A). Para el estudio de seales moduladas se utilizaron las caractersticas de modulacin interna y externa del generador de seales y se utilizo el osciloscopio de igual manera que en el apartado anterior para caracterizar la modulacin, variando los porcentajes de de modulacin, la frecuencia de la onda portadora y moduladora y sus amplitudes respectivamente. Como objetivo extra de la practica se procedi a caracterizar haciendo uso del osciloscopio digital y con la ayuda del generador de seales, el funcionamiento de un filtro pasa bajas, el cual se modelo utilizando una capacitancia en serie con una resistencia. Para la caracterizacin del filtro se procedi en primera instancia a calcular analticamente el valor de la frecuencia de corte del filtro dada una capacitancia y una resistencia conocidas, posteriormente se energizo el filtro pasivo en cuestin con una seal proveniente del generador de seales y haciendo uso del osciloscopio digital se pudo observar el comportamiento dinmico del filtro al ir variando paulatinamente la frecuencia de la seal de entrada y observando que lo observado en la pantalla del osciloscopio se ajusta de manera optima al valor de frecuencia de corte calculado analticamente y en general se observo que el comportamiento real del filtro se acerca en un alto porcentaje al comportamiento ideal/analtico del mismo.

3. ANLISIS DE RESULTADOS

En cuanto a los resultados obtenidos durante la prctica, podemos decir que estos fueron satisfactorios en su totalidad, lo cual se puede asegurar debido a que en cuanto a la seal peridica, esta se pudo caracterizar en su totalidad de acuerdo a los parmetros que la describen como lo son valor pico, frecuencia y periodo, en cuanto a las seales moduladas tanto interna como externamente, tambin los resultados obtenidos fueron satisfactorios ya que se pudo observar claramente en la pantalla del osciloscopio el efecto de la modulacin sobre una seal senoidal, la cual fue modulada a travs de las funcionalidades de modulacin internas y externas del generador de seales. Tambin en esta parte de la prctica se procedi a variar los porcentajes de modulacin y se observo como cambiaba la forma de la onda que era modulada coincidiendo nuevamente con lo esperado para esta parte de la prctica. Respecto a la modulacin externa se puede comentar que fue hecha con una seal triangular proveniente de un generador de funciones (Tektronix) a travs del cual se vari la frecuencia de la seal moduladora y se observo claramente la influencia de estas variaciones sobre la seal que se mostraba en el osciloscopio digital.Tambin durante esta prctica se estudio el comportamiento de un filtro pasa bajos pasivo el cual se construyo a partir de una capacitancia y una resistencia de valores conocidos, con los cuales se pudo calcular la frecuencia de corte del filtro la cual indica a partir de qu valor la seal de entrada empezara a ser atenuada, dicho valor de frecuencia de corte fue determinado experimentalmente haciendo uso del generador de seales y mas especficamente a travs del osciloscopio digital, obtenindose un valor de frecuencia experimental muy cercano al valor calculado a partir de la resistencia y la capacitancia conocido. Dicho todo esto se puede decir que los resultados obtenidos durante esta experiencia prctica son satisfactorios y se ajustan de manera ptima a los resultados esperados para todas las experiencias que se llevaron a cabo.

4. IMGENES

Figura 1: Senoidal Peridica.

f= 11,904kHz Amplitud= 22.6 Vp-p

Figura 2: Modulacin Interna Con Seal Senoidal.

f= 98,65 kHZ Amplitud= 528 mVp-p%Mod= 30%

Figura 3: Modulacin Externa Con Seal Triangular.

f= 96,46 kHz Amplitud= 200 mVp-p%Mod= 70%

Figura 4: Modelacin Externa AM Con Seal Triangular.

f= 96,46 kHz Amplitud= 544 mVp-p%Mod= 70%

Figura 5: Modulacin Interna FM.

Frec. Mod= 390 khz Frec. Seal= 113 Mhz Amplitud Max: 280 mVp-p

Figura 5: Seal De Salida Del Filtro Sin Atenuacin.

f= 520.32 kHz Amplitud= 968 mVp-p

Figura 6: Seal De Salida Del Filtro Con Atenuacin A La Frecuencia De Corte fc= 723.4 Hz (fc terica= 730 Hz)

f= 723.4 Hz kHz Amplitud= 712 mVp-p

NOTA: Los valores de resistencia y capacitancia para el filtro pasabajas fueron R= 2,2 k y C= 0,1 F.

Clculo de fc terico:

5. CONCLUCIN

En el mundo de la ingeniera elctrica, de la electrnica y las comunicaciones la visualizacin de las variables de importancia tales como voltaje y corriente, es de gran inters para el diseo y la implementacin de equipos en dichas ramas de la ingeniera, y el osciloscopio es un equipo fundamental que permite visualizar de manera sencilla el comportamiento dinmico de voltajes y corrientes en tiempo real. Dependiendo de lo que se desee medir y de los valores limites esperados en cuanto a amplitudes y frecuencias mximas, se elegir un osciloscopio digital o uno analgico. En la actualidad gracias a los adelantos de la electrnica digital la balanza se inclina hacia los osciloscopios digitales por su amplio rango de frecuencias de trabajo y por las interfaces externas que se le pueden adicionar para extraer la informacin que este nos da en pantalla. Es interesante destacar lo verstil de este equipo ya que como se pudo observar en esta prctica es posible caracterizar distintas variables para un mismo sistema y obtener de este la mxima informacin posible, y para ejemplo de esto durante esta experiencia se pudieron obtener valores picos, frecuencias, periodos de seales peridicas y moduladas y la frecuencia de corte de un filtro pasa bajas. Tambin es importante destacar lo importante que es un generador de seales dentro de un laboratorio, ya que este permite caracterizar el comportamiento de un sin nmero de sistemas frente a diferentes seales de entrada lo que permite obtener datos sobre el funcionamiento de dichos sistemas y saber si la o las respuestas que estos estn entregando a la salida son las esperadas.Como recomendacin se puede acotar que es de gran importancia conocer a fondo ambos equipos para as poder aprovechar al mximo el gran numero de caractersticas que los hacen instrumentos de medicin de suma importancia para el anlisis de sistemas elctricos, electrnicos y comunicacionales.