Lección Teach
Fundamentos del laboratorio de electrónica (6/7): obtener una forma de onda legible y estable
Los estudiantes aprenden escala vertical, base de tiempo, disparo, comparación de dos canales y medición de retícula utilizando trazas reales del osciloscopio Hive.
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Resultados de aprendizaje
Relacione la escala vertical con la tensión y la escala horizontal con el tiempo.
Calcule la tensión, el período y la frecuencia de pico a pico a partir de una retícula.
Explique la fuente, el nivel y la pendiente del disparador a un nivel introductorio.
Utilice dos canales con una referencia compartida para comparar señales de entrada y salida.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1 · Una mala traza no prueba un mal circuito
6 min
Un osciloscopio convierte la tensión en un gráfico: la tensión es vertical y el tiempo
es horizontal. Pero una señal saludable puede verse plana, recortada, fuera de la
pantalla o inestable cuando la configuración de la pantalla es incorrecta. Antes de
reemplazar un componente, un ingeniero pregunta si el osciloscopio muestra la señal de
manera sensata.
Esta lección explica los controles de visualización desde los primeros principios y
luego utiliza dos canales Hive reales para comparar la entrada y la salida de un
circuito. No se requiere ninguna lección previa de osciloscopio.
Un osciloscopio de laboratorio
Los controles pueden parecer densos, pero tres preguntas organizan la primera
configuración: ¿Cuántos voltios caben verticalmente? ¿Cuánto tiempo cabe
horizontalmente? ¿Qué evento estabiliza cada barrido?
Teoría opcional: las masas de los canales del osciloscopio suelen estar conectadas entre sí
No se requiere ningún osciloscopio físico; cada observación requerida ocurre en Hive.
Para un futuro laboratorio de baja tensión supervisado que utilice una fuente de
alimentación aislada aprobada, recuerde que en un osciloscopio de banco común con
conexión a masa, los clips de tierra de los canales están conectados entre sí
internamente y comúnmente unidos a una tierra protectora. También se puede conectar un
generador de banco común a una tierra de protección. Con las salidas desactivadas,
identifique la referencia del circuito y consulte los manuales del instrumento antes de
conectar a tierra. Nunca conecte una conexión a masa del osciloscopio a la red
eléctrica, a un nodo desconocido o a un circuito flotante/de alta energía a menos que el
laboratorio haya aprobado un método de medición diferencial/aislado con la clasificación
adecuada.
Una señal 5 Vpp parece casi plana porque el rango vertical está establecido en `50
V/div`. ¿Qué debería probar antes de cambiar el circuito?
2 · Escalar los ejes y estabilizar el barrido
8 min
### Escala vertical: voltios por división
Si una forma de onda abarca cuatro divisiones verticales en 0.5 V/div, entonces:
Vpp = 4 divisiones × 0.5 V/div = 2.0 Vpp.
Un valor V/div más pequeño muestra un cambio de tensión más pequeño como un movimiento
más grande. Si el valor es demasiado pequeño, la traza se recorta más allá de la
pantalla.
### Escala horizontal: segundos por división
Si un ciclo abarca 2,5 divisiones horizontales en 2 ms/div, entonces:
T = 2.5 divisiones × 2 ms/div = 5 ms, entonces f = 1/0.005 s = 200 Hz.
Un valor s/div más pequeño se acerca a un intervalo de tiempo más corto. No cambia la
frecuencia de la señal real.
### Disparo: el evento de referencia repetido
El sistema de disparo indica al osciloscopio cuándo comenzar a dibujar cada barrido. Un
disparo por flanco introductorio necesita:
- fuente: qué canal mirar;
- nivel: el cruce de tensión utilizado como evento;
- pendiente: cruce ascendente o descendente.
Para una onda sinusoidal estable en el canal 1, un disparo del canal 1 cerca del centro
de la forma de onda con una pendiente ascendente es un comienzo sensato. El nivel de
disparo es un ajuste del osciloscopio; no es una tensión entregada al circuito.
Tres grupos de control
La escala hace que la traza sea legible. El disparo hace que los ciclos repetidos
aparezcan en una posición horizontal constante.
Cada canal también tiene un marcador de referencia de 0 V. Identifique ese marcador
antes de interpretar el desplazamiento o la polaridad de CC. Vpp todavía se mide desde
el mínimo al máximo de la forma de onda; no es necesario centrar la traza en 0 V para
medir correctamente la altura de pico a pico.
Un ciclo abarca 4 divisiones en 0.5 ms/div. Calcule el periodo en segundos y luego
la frecuencia.
La forma de onda es visible y tiene el tamaño correcto, pero se desplaza hacia los lados
entre barridos. ¿Qué grupo de control es más relevante?
3 · Compare dos canales reales
10 min
El circuito preparado aplica una onda sinusoidal a una red de paso bajo RC. El canal 1
muestra la entrada; el canal 2 muestra la salida. Ambos canales utilizan la misma tierra
del circuito. Esta configuración utiliza aproximadamente 1 kΩ y 1 µF. A 160 Hz,
un modelo ideal de primer orden predice una magnitud de salida/entrada cercana a 0.705.
Se trata de una comparación específica de este circuito, no de una relación RC
universal. Las lecturas reales y las estimaciones visuales varían.
El osciloscopio Hive está configurado con acoplamiento CC, atenuación 1×, un
disparador de flanco ascendente del canal 1 cerca de 0 V y un modo de disparo
automático. Si uno de esos controles no está disponible en su interfaz, escriba
no disponible para inspección y registre el ajuste mostrado o indicado.
Hacer legibles ambas formas de onda RC
Abra Hive y espere el circuito RC guardado.
Abra el Generador de funciones y confirme una onda sinusoidal cerca de
160 Hz, aproximadamente5 Vppy offset de0 V. No la cambie.Abra el Osciloscopio y mantenga visibles los canales 1 y 2.
Identifique el marcador
0 Vde cada canal, la escala vertical mostrada y el acoplamiento; luego identifique la configuración de tiempo horizontal por división.Utilice el canal 1 como fuente de disparo con un nivel cerca del centro de la forma de onda y una pendiente ascendente, o conserve el disparador guardado estable equivalente. Tenga en cuenta el modo de disparo.
Seleccione Realizar medición una vez.
Si alguno de los trazos está recortado o es pequeño, ajuste la escala vertical de ese canal. Si se ven muy pocos o demasiados ciclos, ajuste la escala de tiempo horizontal. Repita la medición después de un cambio de configuración.
Calcule el
Vppde cada canal a partir de divisiones de mínimo a máximo × voltios/div y estime el período a partir de divisiones × tiempo/div. Registre las configuraciones utilizadas con los valores.
Complete exactamente dos filas, una por canal. Si el osciloscopio proporciona una
medición automática, puede utilizarla, pero aún así registrar la escala de
visualización. Ejemplo de solo formato: `CH1 — entrada | 1 V/div | 5 divisiones | 5
Vpp | 2 ms/div | 3.125 divisiones | 6.25 ms. Esto significa 5 divisiones × 1 V/div = 5
Vpp y 3.125 divisiones × 2 ms/div = 6.25 ms`. Reemplace cada valor con lo que observe.
Deje las filas en blanco adicionales sin usar.
Registro de osciloscopio de dos canales
Complete una fila para la entrada del canal 1 y otra para la salida del canal 2. Registre los ajustes de escala utilizados, las divisiones contadas, el Vpp calculado y el período.
| Canal y señal | escala vertical V/div | Altura de pico a pico divisiones | Vpp calculado V | escala horizontal ms/div | Ancho de un ciclo divisiones | Período calculado ms |
|---|---|---|---|---|---|---|
Registre la información de configuración compartida por sus dos trazas Hive:
acoplamiento, atenuación de punta de prueba o canal, donde está marcado 0 V, y fuente
de disparo, pendiente, nivel y modo. Para cualquier control que no pueda inspeccionar en
la interfaz Hive, escriba no disponible para inspección y registre el ajuste mostrado
o indicado.
Calcule CH2 Vpp ÷ CH1 Vpp. Introduzca la razón sin unidad y después explique lo que
dice sobre la salida en comparación con la entrada. Utilice los dos valores de su tabla.
Compare los canales 1 y 2. Indique qué permaneció aproximadamente igual y qué cambió,
utilizando al menos un período y ambos valores Vpp.
4 · Teoría opcional: diagnosticar una pantalla de un osciloscopio físico
6 min
No se requiere ningún osciloscopio físico ni punta de prueba. Para un futuro
laboratorio supervisado, utilice este orden:
1. Con las fuentes deshabilitadas, identifique la referencia compartida aprobada del circuito. Confirme en los manuales si las masas del osciloscopio y el común del generador están conectados a tierra; luego conecte cada pinza de masa solo a esa referencia.
2. Utilice el acoplamiento CC cuando necesite tanto la variación AC como el desplazamiento CC. El acoplamiento AC elimina intencionalmente el componente estable de la pantalla.
3. Para señales de laboratorio ordinarias de baja tensión, una punta de prueba 10× es una opción inicial común porque carga menos el circuito; coincida con el interruptor de la punta de prueba y el ajuste del canal. Una punta de prueba 10× no hace que una tensión peligrosa sea segura. Utilice 1× solo cuando su carga, ancho de banda y tensión nominal sean adecuados, y nunca exceda los valores nominales de la punta de prueba y del osciloscopio.
4. Elija una escala vertical que se ajuste a la señal sin que sea pequeña.
5. Elija una escala de tiempo que muestre algunos ciclos.
6. Dispare desde el canal y flanco que desea estabilizar.
7. Registre el factor de punta de prueba, el acoplamiento, las escalas, el disparador y el valor medido.
Relacione cada síntoma con una primera comprobación sensata de visualización. Seleccione
todos los pares correctos.
Utilizando la evidencia de Hive y la teoría anterior, escriba un registro de
configuración de osciloscopio compacto que otro estudiante pueda reproducir más adelante
para su traza del canal 1.