¿Qué es un osciloscopio?

Un osciloscopio típico es una caja rectangular con una pantalla pequeña, numerosos conectores de entrada y perillas y botones de control en el panel frontal. Para facilitar la medición, se dibuja una cuadrícula llamada retícula en la cara de la pantalla. Cada cuadrado en la retícula se conoce como una división. La señal a medir se alimenta a uno de los conectores de entrada, que generalmente es un conector coaxial como un tipo BNC o N. Si la fuente de señal tiene su propio conector coaxial, entonces se usa un cable coaxial simple; de lo contrario, se utiliza un cable especializado llamado sonda de alcance, suministrado con el osciloscopio.

En su modo más simple, el osciloscopio dibuja repetidamente una línea horizontal llamada trazo en el centro de la pantalla de izquierda a derecha. Uno de los controles, el control de la base de tiempo, establece la velocidad a la que se dibuja la línea y se calibra en segundos por división. Si el voltaje de entrada sale de cero, la traza se desvía hacia arriba o hacia abajo. Otro control, el control vertical, establece la escala de la desviación vertical y se calibra en voltios por división. La traza resultante es un gráfico de voltaje contra tiempo (el presente trazado en una posición variable, el pasado más reciente a la izquierda, el pasado menos reciente a la derecha).

Si la señal de entrada es periódica, se puede obtener una traza casi estable simplemente configurando la base de tiempo para que coincida con la frecuencia de la señal de entrada. Por ejemplo, si la señal de entrada es una onda sinusoidal de 50 Hz, entonces su período es de 20 ms, por lo que la base de tiempo debe ajustarse de modo que el tiempo entre barridos horizontales sucesivos sea de 20 ms. Este modo se llama barrido continuo. Desafortunadamente, la base de tiempo de un osciloscopio no es perfectamente precisa, y la frecuencia de la señal de entrada no es perfectamente estable, por lo que la traza se desplazará por la pantalla haciendo que las mediciones sean difíciles.

Para proporcionar una traza más estable, un osciloscopio tiene una función llamada disparador. Esto hace que el alcance se detenga después de llegar al lado derecho de la pantalla y espere un evento específico antes de regresar al lado izquierdo de la pantalla y dibujar el siguiente trazo.

El efecto es resincronizar la base de tiempo con la señal de entrada, evitando la deriva horizontal de la traza. Los circuitos de activación permiten la visualización de señales no periódicas como pulsos individuales, así como señales periódicas como ondas sinusoidales y ondas cuadradas.

Los tipos de disparador incluyen:

• disparador externo, un pulso de una fuente externa conectada a una entrada dedicada en el osciloscopio.
• edge trigger, un detector de borde que genera un pulso cuando la señal de entrada cruza un voltaje umbral específico en una dirección específica.
• video trigger, un circuito que extrae pulsos de sincronización de formatos de video como PAL y NTSC y dispara la base de tiempo en cada línea, una línea específica, cada campo o cada cuadro. Este circuito se encuentra típicamente en un dispositivo monitor de forma de onda.
• disparo retardado, que espera un tiempo específico después de un disparo de borde antes de comenzar el barrido. Ningún circuito de disparo actúa instantáneamente, por lo que siempre hay un cierto retraso, pero un circuito de retraso de disparo extiende este retraso a un intervalo conocido y ajustable.

La mayoría de los osciloscopios también le permiten omitir la base de tiempo y alimentar una señal externa al amplificador horizontal. Esto se llama modo XY, y es útil para ver la relación de fase entre dos señales, lo que comúnmente se hace en ingeniería de radio y televisión. Cuando las dos señales son sinusoides de frecuencia y fase variables, la traza resultante se denomina curva de Lissajous.

Algunos osciloscopios tienen cursores, que son líneas que se pueden mover alrededor de la pantalla para medir el intervalo de tiempo entre dos puntos, o la diferencia entre dos voltajes.

La mayoría de los osciloscopios tienen dos o más canales de entrada, lo que les permite mostrar más de una señal de entrada en la pantalla. Por lo general, el osciloscopio tiene un conjunto separado de controles verticales para cada canal, pero solo un sistema de activación y una base de tiempo.

Un osciloscopio de base de tiempo dual tiene dos sistemas de activación para que se puedan ver dos señales en diferentes ejes de tiempo. Esto también se conoce como modo de "aumento". El usuario atrapa la señal compleja deseada con una configuración de disparo adecuada. Luego habilita la función de "aumento", "zoom" o "base de tiempo dual", y puede mover una ventana para ver los detalles de la señal compleja.

A veces, el evento que el usuario quiere ver solo puede ocurrir ocasionalmente. Para detectar estos eventos, algunos osciloscopios son "ámbitos de almacenamiento" que conservan el barrido más reciente en la pantalla.

Algunos osciloscopios digitales pueden barrer a velocidades tan lentas como una vez por hora, emulando una grabadora de gráficos de tiras. Es decir, la señal se desplaza por la pantalla de derecha a izquierda. La mayoría de los osciloscopios sofisticados cambian de un modo de barrido a un gráfico de franjas alrededor de un barrido cada diez segundos. Esto se debe a que, de lo contrario, el alcance parece roto: está recopilando datos, pero no se puede ver el punto.