Practica-2 DE-2022A

FACULTAD DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Departamento de Electrónica, Telecomunicaciones y Redes de Información
LABORATORIO DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
PRÁCTICA N°2
1 TEMA
FAMILIARIZACIÓN CON EQUIPOS DEL
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA BÁSICA
2 OBJETIVOS
2.1
Desarrollar en el estudiante suficiente habilidad para que utilice adecuadamente
los equipos del laboratorio.
3 MARCO TEÓRICO
3.1
El osciloscopio de almacenamiento digital
El osciloscopio de almacenamiento digital (OAD) es un instrumento de prueba
electrónico que puede almacenar una copia digital de cada forma de onda que mida.
Utiliza convertidores de analógico a digital para muestrear y digitalizar voltajes medidos,
almacenando los resultados en la memoria.
La Figura 1 muestra una vista frontal de un OAD de marca Tektronix TDS1002, equipo
muy frecuentemente utilizado en laboratorios de electrónica general.
Fig. 1: Osciloscopio de almacenamiento digital Tektronix
El OAD puede ser representado por un diagrama de bloques como el que se presenta
en la Figura 2:
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Fig. 2: Diagrama de bloques del OAD
3.1.1
Bloques del OAD
Para el diagrama de bloques presentado en la Figura 2, se describe a continuación cada
uno de sus elementos:
3.1.1.1 Disparo
El disparo determina el momento en que el osciloscopio empieza a obtener datos y a
presentar una forma de onda. Cuando se configura correctamente un disparo, el
osciloscopio convierte las presentaciones inestables o las pantallas en blanco en formas
de onda descriptivas. El osciloscopio ofrece tres tipos de disparo: por flanco, por vídeo
y por ancho de pulso.
•
•
•
Flanco (predeterminada): Dispara el osciloscopio cuando el flanco
ascendente o de bajada de la señal de entrada cruza el nivel de disparo
(umbral)
Vídeo: Muestra formas de onda de vídeo compuesto en estándar NTSC o
PAL/SECAM. Se dispara en líneas o campos de señales de vídeo.
Pulso: Disparos en pulsos anómalos.
3.1.1.2 Adquisición de datos
Cuando se adquiere una señal, el osciloscopio la convierte en una forma digital y
presenta una forma de onda. El modo de adquisición define la manera en que la señal
se digitaliza y en que el ajuste de la base de tiempo afecta al margen de tiempo y al
nivel de detalle de la adquisición.
3.1.1.3 Vertical
Controla la escala y ubicación de las señales.
3.1.1.4 Registro
Para presentar en pantalla la forma de onda, el equipo utiliza 2500 puntos que dan la
impresión de una señal continua.
3.1.2
Elementos de la pantalla del OAD
La Figura 3 muestra los controles y elementos visuales de la pantalla de un OAD.
Posteriormente se presenta una lista que resume las acciones que se pueden realizar
con cada uno de los controles y las mediciones que se pueden obtener.
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Fig. 3: Pantalla del OAD
Los controles y sus lecturas son:
1.
Icono que muestra el modo de adquisición.
2.
Estado de disparo
3.
Marcador que muestra la posición de disparo horizontal.
4.
Lectura que muestra el tiempo en la línea central de la retícula.
5.
Marcador que muestra el nivel de disparo por flanco, o por ancho de
pulso.
6.
Marcadores de pantalla que muestran los puntos de referencia a tierra de
las formas de onda mostradas. Si no hay ningún marcador, no se muestra el
canal.
7.
Un icono de flecha indica que la forma de onda está invertida.
8.
Lecturas que muestran los factores de escala vertical de los canales.
9.
Un icono BW indica que el canal tiene un ancho de banda limitado.
10.
Lectura que muestra el ajuste de la base de tiempos principal.
11.
Lectura que muestra el ajuste de la base de tiempos de ventana si se
utiliza.
12.
Lectura que muestra la fuente utilizada para el disparo.
13.
Icono que muestra el tipo de disparo seleccionado.
14.
Lectura que muestra el valor numérico del nivel de disparo por flanco.
15.
El área de presentación muestra mensajes útiles; algunos sólo se
muestran en pantalla por sólo tres segundos.
16.
Lectura que muestra la frecuencia de disparo.
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3.1.3
Teclas de menú del OAD
Algunas de las teclas de menú más utilizadas del OAD se detallan a continuación:
3.1.3.1. Medidas
Pulse el botón medidas para acceder a las medidas automáticas. Existen once tipos de
medidas disponibles. Puede mostrar hasta cinco medidas al mismo tiempo. La Tabla 1
muestra los tipos de medidas disponibles en un OAD y sus definiciones.
Tabla 1: Medidas del OAD
3.1.3.2. Adquisición
Configura el tipo de muestreo a ser utilizado. El muestro se refiere a la forma en que
se adquieren los datos en el osciloscopio (número de puntos y nivel de precisión de
cada uno). La Tabla 2 presenta los modos de adquisición del OAD.
Tabla 2: Modos de adquisición del OAD
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3.1.3.3. Funciones matemáticas
El OAD permite calcular y mostrar en pantalla las operaciones matemáticas de suma,
resta y transformada rápida de Fourier para las señales capturadas. La Tabla 3 presenta
información del menú de funciones matemáticas del OAD.
Tabla 3: Funciones matemáticas del OAD
3.1.3.4. Vertical
Se pueden utilizar los controles verticales para mostrar formas de onda, ajustar la
posición y escala vertical y establecer parámetros de entrada. La Tabla 4 muestra
información del menú Vertical del OAD.
Tabla 4: Menú Vertical del OAD
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3.1.3.5. Pantalla
Permite elegir la manera en que se presentan las formas de onda y cambiar el aspecto
de la presentación completa. La Tabla 5 muestra las opciones del menú Pantalla del
OAD.
Tabla 5: Menú Pantalla del OAD
3.1.4
Precauciones para el manejo del OAD
Al momento de manipular un OAD de laboratorio de forma física se deben tener en
cuenta las siguientes precauciones:
•
El voltaje de entrada no debe ser mayor a 400 V.
•
El terminal de tierra de las puntas de prueba está unida a la tierra del
equipo, por tanto, no se debe conectar a voltajes diferentes de tierra en el circuito
(canal A y Canal B deben tener la misma tierra).
•
Cuando se realizan medidas con el osciloscopio, no se debe descuidar el
efecto de carga que tiene el equipo en el circuito.
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4 TRABAJO PREPARATORIO
4.1
Leer y entender el Marco Teórico
4.2
Contestar de forma concisa las siguientes preguntas planteadas:
4.2.1
4.2.2
4.3
¿Qué se observa en la pantalla cuando la señal aplicada tiene una amplitud
mayor al facto de escala seleccionado? Explique con qué controles se debería
regular la escala para observar la señal de una manera correcta.
Explique los tipos de acoplamiento: DC y AC. Explicar las diferencias entre los
dos.
Dibujar los esquemas que utilizaría para medir con el osciloscopio los siguientes
casos e incluya la posición de los controles, tanto para el generador de funciones
como del osciloscopio:
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
Componente DC de una señal compuesta por AC y DC.
Componente AC de una señal compuesta por AC y DC.
Valor de una señal DC.
Frecuencia de una señal.
4.4
Consultar sobre al menos 3 paquetes que permitan la simulación de osciloscopios.
4.5
Presentar un ejemplo de aplicación de la librería Simscape del software Matlab
para utilización en dispositivos electrónicos.
5 EQUIPO Y MATERIALES
5.1
Hardware
-
Computadora
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6 PROCEDIMIENTO
6.1
Con el instructor del laboratorio realizar las siguientes actividades:
6.1.1
Para medir 13 V AC, ¿qué controles utilizaría en el osciloscopio y en qué posición
los colocaría?
6.1.2 Para medir 15 V DC, ¿qué controles utilizaría en el osciloscopio y en qué posición
los colocaría?
6.1.3 Si se aplica una señal 6+4sin (7500t) V, ¿cómo realizaría la lectura del voltaje
continuo de la señal? ¿Cómo realizaría la lectura del voltaje alterno en el
osciloscopio?
6.1.4 La señal: 4 + 3,6cos (600t) V tiene cierta frecuencia; para medir su valor indique
cuál sería la posición más conveniente para el factor de escala en la base del
tiempo y cuál sería la representación de la señal en la pantalla.
6.1.5 ¿Qué se observa en la pantalla, cuando se aplica una señal al canal A, pero la
base del tiempo está sincronizada al canal B?
6.1.6 ¿Qué puede suceder cuando se conectan las tierras de las puntas de prueba a
dos puntos diferentes de un circuito?
6.1.7 Si el selector del factor de escala está en 6 V/div. ¿Dónde pondría el nivel de
referencia en la pantalla para medir la señal 14+6cos(600t) V sin que la imagen
sea mayor que la pantalla?
6.1.8 Explique el método para realizar operaciones matemáticas con el osciloscopio.
6.1.9 ¿Cómo probar con el osciloscopio que las puntas de prueba no presenten ningún
daño, qué se debe observar en la pantalla?
6.1.10 Según su criterio, ¿cuál es la forma de conexión si va a utilizar los dos canales
del osciloscopio?
6.2
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
Realice las siguientes mediciones y las que le indique el instructor:
Plantear un escenario que haga análisis de Nodos y Mallas en DC (LCK y LVK).
Medir potencia AC de un componente resistivo; presentarlo junto a su corriente
y voltaje respectivos. Configuración de fuente a libre elección.
Generar gráficas en una misma ventana para señales sinusoidales de 2 distintas
frecuencias: 1 kHz y 20 kHz (misma amplitud, ningún desfase).
Generar gráficas en una misma ventana para señales sinusoidal, cuadrada y
triangular de frecuencia 1 kHz y diferentes amplitudes: 1 V, 2 V y 6 V; y con
desfase de 90° entre cada una de ellas respectivamente.
En función de la disponibilidad de su simulador, para los dos casos anteriores,
añadir y explicar el proceso para cambiar de color las gráficas, etiquetar las
gráficas, y añadir texto adicional en la ventana de gráficos.
7 INFORME PARCIAL
7.1
Presentar capturas de pantalla de las mediciones realizadas en clase y comente
los resultados obtenidos.
7.2
Conclusiones.
7.3
Recomendaciones.
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8 REFERENCIAS
[1]
R. Boylestad y Nashelsky, Electrónica: Teoría de circuitos y Dispositivos
electrónicos,México : PEARSON EDUCACIÓN, 2004.
[2]
T. Floyd, Dispositivo Electónicos, México: PEARSON EDUCACIÓN, 2008.
[3]
D. Neamen, Dispositivos y circuitos Electrónicos, México: McGRAW HILL, 2012.
Elaborado por:
Mgs. Thomás Borja
Ing. William Coloma
Mgs. Fernando Lara
Ing. Juan Ramírez
Mgs. Víctor Reyes
Mgs. Aldrin Reyes
Ing. Marco Serrano
Mgs. Mauricio Soria
Ing. Víctor Tibamlombo
Revisado por:
Período: 2022-A
Dr.-Ing. Hernán Barba Molina – Jefe de Laboratorio
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