¿Qué es un Osciloscopio Digital?
Es un instrumento de medida que convierte los cambios de las señales eléctricas a lo largo del tiempo en datos digitales, los registra en su memoria interna y los muestra en una pantalla.
A diferencia de los comprobadores, que sólo miden la tensión o la corriente en un único punto en el tiempo, los osciloscopios pueden observar el periodo/frecuencia de una señal eléctrica, el flanco ascendente de una señal y la diferencia de tiempo/fase entre varias señales.
Pueden dividirse en osciloscopios digitales y analógicos. Mientras que los osciloscopios analógicos proyectan señales eléctricas en un tubo de rayos catódicos en tiempo real, los osciloscopios digitales, que se utilizan aquí, recopilan información en forma de “puntos” obtenidos mediante el muestreo de señales eléctricas a intervalos de tiempo discretos y muestran pseudoformas de onda.
Usos de los Osciloscopios Digitales
Los osciloscopios son instrumentos de medida para observar señales eléctricas como la tensión y la corriente en circuitos eléctricos en forma de formas de onda con el eje temporal como eje horizontal, y se utilizan para verificar y depurar el funcionamiento de equipos industriales y de consumo durante el desarrollo, y para analizar la causa del fallo de un producto.
Los osciloscopios digitales convierten las señales eléctricas en formas de onda tras un procesamiento de datos como la conversión A/D, por lo que tienen la desventaja de ser inferiores a los analógicos en cuanto a rendimiento en tiempo real, pero desde el año 2000 la velocidad de actualización de la pantalla ha ido aumentando y ha mejorado hasta un nivel que no impide su uso práctico.
Además, el precio de los osciloscopios digitales ha disminuido gradualmente, por lo que en la actualidad los osciloscopios digitales se utilizan de forma abrumadora.
Principios de los Osciloscopios Digitales
1. Procesamiento de la Señal de Entrada
Los osciloscopios digitales disponen de una señal de entrada cuya sensibilidad se ajusta mediante un atenuador (atenuador), cuya amplitud se optimiza mediante un amplificador (amplificador) y que luego se aplica a un convertidor A/D, que toma la señal en un tiempo fijado por la frecuencia de muestreo y la convierte en un valor digital, que es El valor digital se registra en la memoria de registro como los datos de un único punto de la forma de onda.
2. Memoria de Registro
La memoria de registro tiene una estructura de memoria FIFO (primero en entrar, primero en salir), lo que significa que cuando se llena la capacidad de la memoria de registro, se descartan los datos más antiguos y se escriben datos nuevos. Como resultado, la memoria de registro siempre funciona para mantener los datos más recientes.
3. Formas de Onda de la Señal
La escritura desde el convertidor A/D a la memoria de registro está controlada por el circuito de disparo. Cuando la escritura en la memoria de registro se detiene por una señal del circuito de disparo, el registro de forma de onda, que es una colección de datos para cada punto almacenado allí, se transfiere a la memoria de visualización. Basándose en los datos de la memoria de visualización, la forma de onda de la señal se muestra en la pantalla del osciloscopio.
4. Pre-Disparo
Si la señal del circuito de disparo detiene inmediatamente la adquisición de una nueva señal, el registro de forma de onda almacenado en la memoria de registro es el anterior a la señal de disparo. Esta capacidad de observar las señales de entrada antes de la señal de disparo es una de las características de los osciloscopios digitales y se conoce como pre-disparo. Con los osciloscopios analógicos, era difícil capturar formas de onda antes de la señal de disparo porque el barrido de la línea brillante comienza después de recibir la señal de disparo.
Cómo Seleccionar un Osciloscopio Digital
A la hora de seleccionar un modelo, es importante utilizar un osciloscopio con especificaciones suficientes para el contenido de la medición. En concreto, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos
- Respuesta en Frecuencia
Cuanto más amplia sea la banda de frecuencias, mejor. - Frecuencia de Muestreo
Cuanto más rápida sea la frecuencia de muestreo, mejor. - Número de Canales
Cuanto mayor sea el número de canales, más ventajoso. - Capacidad de Memoria
Cuanto mayor sea la capacidad de memoria, mayor será la ventaja. - Tipos de Sondas Disponibles
Ventajoso si se dispone de muchos tipos diferentes de sondas - Función de Disparo
Ventajoso si se pueden establecer varias condiciones de disparo.
Además del uso básico de los osciloscopios digitales para observar formas de onda, sus aplicaciones se están ampliando para incluir la verificación de temporización, el análisis de formas de onda y las pruebas de conformidad, y el rango de medición y la funcionalidad están aumentando en consecuencia. Por otro lado, cuanto mayor sea el rendimiento requerido, mayor será inevitablemente el precio. Por lo tanto, cada vez es más necesario seleccionar modelos con funciones adecuadas al uso previsto.
Más Datos sobre los Osciloscopios Digitales
1. Uso del Registro de Formas de Onda
Dado que los osciloscopios digitales registran las señales de entrada como datos digitales en su memoria de registro, también pueden realizar análisis de forma de onda utilizando los datos de la memoria de registro, por ejemplo, análisis de frecuencia de señales mediante operaciones FFT. Además, los datos pueden enviarse a un dispositivo de memoria externo (por ejemplo, una memoria USB) para su análisis y almacenamiento de datos mediante un PC.
2. Medidas Anti-Aliasing
En los osciloscopios digitales, si el intervalo de muestreo es largo en relación con la frecuencia de la señal de entrada, ésta puede observarse como una forma de onda incorrecta. Para evitar el aliasing, los datos de forma de onda deben capturarse a una frecuencia de muestreo que sea más del doble de la frecuencia máxima de la señal de entrada.