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FAG - FACULDADE ASSIS GURGACZ

         EDERSON ZANCHET




OSCILOSCÓPIO CONCEITOS E UTILIZAÇÃO




            CASCAVEL
              2010

             SUMARIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 4

2. CARACTERISTICAS DO OSCILOSCOPIO ............................................................ 5

   2.1. CLASSIFICAÇÃO ............................................................................................. 5

3. OSCILOSCOPIO ANALOGICO - ART (Analog Real-Time) .................................... 6

   3.1. OSCILOSCOPIO ANALÓGICO COM ARMAZENAMENTO ............................. 8

4. OSCILOSCOPIO DE AMOSTRAGEM .................................................................... 9

   4.1. MÉTODOS DE AMOSTRAGEM ....................................................................... 9

      4.1.1. Amostragem em tempo-equivalente (equivalent-time sampling). ............ 10

      4.1.2. Amostragem em tempo-real (real-time sampling) .................................... 10

5. Características dos osciloscópios analógicos e de amostragem .......................... 10

   5.1. NUMERO DE CANAIS.................................................................................... 11

   5.2. LARGURA DE BANDA ................................................................................... 11

   5.3. SENSIBILIDADE VERTICAL .......................................................................... 11

   5.4. TEMPO DE SUBIDA ....................................................................................... 12

   5.5. FUNÇÃO DOS CONTROLES, CONECTORES E INDICADORES ................ 12

6. INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO............................................................................ 16

   6.1. EFETUANDO MEDIDAS DE TENSÃO ........................................................... 16

      6.1.1. Medidas de Tensão AC ............................................................................ 16

      6.1.2. Medidas de Tensão DC............................................................................ 17

      6.1.3. Medidas de Período ................................................................................. 17

      6.1.4. Medição de Frequência ............................................................................ 18

      6.1.5. Diferença de Fase ou tempo entre dois sinais ......................................... 19

      6.1.6. Medidas de Dois Sinais não Relativos ..................................................... 20

      6.1.7. Medidas de Sinais de TV ......................................................................... 21

      6.1.8. Modo X-Y ................................................................................................. 21
6.1.9. Controle Externo de Intensidade .............................................................. 22

      6.1.10. Operação ADD ....................................................................................... 22

      6.1.11. Trigger .................................................................................................... 22

7. Calibração da Ponta de Prova............................................................................... 24
1. INTRODUÇÃO



           Com a interatividade dos seres humanos cada vez mais crescente com

sistemas de informações e comunicações e a evolução dos equipamentos baseados

em semicondutores, torna-se imprescindível a utilização de equipamentos capazes

de nos fornecer de forma visual o comportamento de um sinal em função do tempo.

           Enquanto o multímetro se limita a apresentar a indicação de um ou mais

parâmetros característicos (valor eficaz, valor de pico, frequência) de uma dada

grandeza, quando é necessário uma análise mais aprofundada da grandeza

mensurada a nível de seu comportamento temporal, torna-se fundamental a

utilização de um osciloscópio. Na sua forma mais básica, o osciloscópio é um

instrumento de medição que permite analisar visualmente um ou mais sinais

elétricos em tempo – real, permitindo medir e comparar diversos parâmetros destes

sinais.

           O osciloscópio é um instrumento de medida eletrônico que cria um gráfico

bidimensional visível de uma ou mais diferenças de potencial. O eixo horizontal do

monitor normalmente representa o tempo, tornando o instrumento útil para mostrar

sinais periódicos. O eixo vertical normalmente mostra a tensão. O monitor é

constituído por um "ponto" que periodicamente "varre" a tela da esquerda para a

direita.
2. CARACTERISTICAS DO OSCILOSCOPIO



        O osciloscópio possui uma gama de aplicações, análise de vibrações,

análise de redes de comunicação de dados entre outras. Por princípio, o

osciloscópio é um instrumento de medição adequado para medir, analisar sinais

periódicos, porém, os osciloscópios de amostragem permitem analisar sinais

transitórios (não periódicos).

        Osciloscópio não se limita à medição de grandezas elétricas. Com o

transdutor apropriado, o mesmo poderá utilizar-se para visualizar e medir qualquer

tipo de grandeza física




2.1. CLASSIFICAÇÃO



        Quando se classifica um instrumento de medição como analógico ou digital

deve-se levar em conta a forma de apresentação do sinal de saída ou a indicação e

não o princípio de funcionamento do instrumento, em instrumento de medição

analógico o sinal de saída ou indicação é uma função contínua do valor medido ou

do sinal de entrada, já em um instrumento de medição digital o mesmo apresenta o

sinal de saída ou a indicação sob a forma digital (numérica).

        Com base no texto apresentado, podemos afirmar que é incorreto distinguir

entre osciloscópios “analógicos” e “digitais”, pois ambos os osciloscópios têm uma

indicação analógica, ou seja, todos mostram a evolução do sinal de entrada ao longo

do tempo. Os osciloscópios normalmente conhecidos como “digitais” devem ser

referenciados como “osciloscópios de amostragem”. Estes complementam a

indicação analógica com um conjunto de indicações “digitais”.
Os osciloscópios podem ser classificados de acordo com diversos

parâmetros. Uma característica que permite distingui-los logo de inicio é a tecnologia

utilizada: analógica ou digital. Os osciloscópios de tecnologia exclusivamente

analógica (doravante designados por “osciloscópios analógicos”) funcionam

aplicando “quase” que diretamente o sinal medido ao monitor. Nos osciloscópios de

tecnologia digital, são retiradas amostras do sinal original, amostras estas que são

convertidas para um formato digital através da utilização de um conversor

analógico/digital. Esta informação digital é armazenada em uma memória e

seguidamente reconstruída e representada no monitor. Estes osciloscópios são

designados como “osciloscópios de amostragem”.




3. OSCILOSCOPIO ANALOGICO - ART (ANALOG REAL-TIME)



        O mais simples tipo de osciloscópio consiste em um tubo de raios catódicos,

um amplificador vertical, um amplificador horizontal, uma base de tempo, e uma

fonte de alimentação. Estes são chamados de osciloscópios “analógicos” para

serem distinguidos dos osciloscópios “digitais”. Antes da introdução do tubo de raios

catódicos (CRO) nesta forma atual, o mesmo já vinha sendo utilizado em outros

instrumentos de medição. O tubo de raios catódicos é uma estrutura de vidro com

vácuo no seu interior, similar aos tubos de televisões a preto e branco, que possuem

uma face plana coberta com um material fosforescente (o fósforo).

        Quando ligado, um tubo de raios catódicos (CRT) normalmente mostra um

único ponto brilhante no centro da tela, porém este ponto pode ser movido

eletrostaticamente ou magneticamente. O CRT de um osciloscópio utiliza a deflexão

eletrostática. Entre o acelerador de elétrons e a tela existem dois pares de placas
metálicas opostas chamadas de placas de deflexão. O amplificador vertical gera

uma diferença de potencial através de um par de placas, gerando um campo elétrico

vertical, através do qual o raio de elétrons passa, quando os potenciais das placas

são os mesmos, o raio não é defletido. Quando a placa superior é positiva com

relação à inferior, o raio é defletido para cima, quando o campo é invertido, o raio é

defletido para baixo. O amplificador horizontal realiza uma função semelhante com

os pares de placas de deflexão horizontais, fazendo com que o raio se mova para a

direita ou para a esquerda. Este sistema de deflexão é chamado de deflexão

eletrostática.

         Dependendo de como o operador ajusta a atenuação/amplificação vertical

(comando normalmente ‘VOLTS/DIV’), o sinal original é atenuado ou amplificado.

Seguidamente, o sinal é aplicado às placas horizontais (ou de deflexão vertical) do

tubo de raios catódicos (CRT - Cathode Ray Tube), onde existe um cátodo que

emite um feixe de elétrons em alta velocidade em direção ao monitor. Este último

possui uma camada de fósforo, material que quando atingido pelos elétrons gera

dois fenômenos: fluorescência e fosforescência. A fluorescência é a característica

que o fósforo tem de se iluminar, quando atingido por elétrons em alta velocidade. A

fosforescência é a sua capacidade de manter essa luminosidade durante certo

tempo.

         Embora o osciloscópio de raios catódicos permita que os sinais sejam

visualizados na sua forma elementar, não existe um meio de gravar este sinal em

papel com o propósito de documentação.

         Quase que na totalidade dos osciloscópios multi - canais estes não possuem

múltiplos raios de elétrons, eles mostram apenas um ponto por vez, porém alternam

este entre os valores de um canal e outro, ou alternam as varreduras (modo ALT) ou
várias vezes por varredura (modo CHOP). Muito poucos osciloscópios de raio duplo

foram construídos, nestes, o acelerador de elétrons forma dois raios de elétrons e

existem dois pares de placas de deflexão vertical e um conjunto comum das placas

de deflexão horizontal.




              Figura 1.     Osciloscópio analógicos Modelo. MO-1102




3.1. OSCILOSCOPIO ANALÓGICO COM ARMAZENAMENTO



        Um mecanismo extra, disponível em alguns osciloscópios analógicos é

chamado capacidade de armazenamento, esta permite que a imagem do traço que

normalmente decai em uma fração de segundo permaneça na tela por um tempo

maior. Um circuito elétrico então pode ser deliberadamente ativado para armazenar

e apagar o traço da tela.
4. OSCILOSCOPIO DE AMOSTRAGEM



        Os osciloscópios de amostragem permitem o armazenamento e posterior

visualização das formas de onda, nomeadamente de acontecimentos que ocorrem

apenas uma vez (regimes transitórios). Eles permitem ainda processar a informação

digital do sinal ou enviar esses dados para um computador para serem processados

e/ou armazenados. Alguns dos blocos que compõem os osciloscópios analógicos

encontram-se também nos osciloscópios de amostragem. Contudo, estes últimos

contêm sistemas adicionais para aquisição e processamento de dados antes de

disponibilizá-los no monitor.

        Dependendo das capacidades do osciloscópio, poderá haver processamento

adicional das amostras, levando a um melhoramento da imagem obtida no monitor.




                 Figura 2.      Osciloscópio digital Modelo DS-1052E




4.1. MÉTODOS DE AMOSTRAGEM



        O método de amostragem define como é que um osciloscópio de

amostragem efetua a aquisição dos dados. Para sinais de variação lenta (de baixa
frequência), não há dificuldade por parte do osciloscópio em adquirir a quantidade

de amostras suficiente para construir uma imagem de qualidade. Porém, para sinais

de variação rápida (de alta frequência) e dependendo da frequência de amostragem

máxima de cada osciloscópio, este poderá não adquirir o número suficiente de

amostras. Podem então distinguir-se os seguintes métodos de amostragem, em

tempo equivalente e em tempo – real.




4.1.1. Amostragem em tempo-equivalente (equivalent-time sampling).



        O osciloscópio adquire amostras em vários ciclos de aquisição, construindo

uma imagem do sinal ao longo do tempo (há medida que o sinal se vai repetindo).

Este modo só pode ser utilizado para analisar sinais periódicos.




4.1.2. Amostragem em tempo-real (real-time sampling)


        O osciloscópio adquire as amostras num único ciclo de aquisição e depois

poderá utilizar interpolação para melhor construir a imagem.




5. CARACTERÍSTICAS          DOS      OSCILOSCÓPIOS         ANALÓGICOS     E    DE

    AMOSTRAGEM



        Ambos os modelos de osciloscópios possuem características especificas

conforme a forma de funcionamento e ligação, porém os modelos apresentam

pontos em comum como citado na seqüência.
5.1. NUMERO DE CANAIS



        O número de canais de entrada define a quantidade de formas de onda que

podem ser visualizadas ao mesmo tempo no monitor de um osciloscópio. Grande

parte dos osciloscópios dispõe de dois canais de entrada, porém existem alguns

osciloscópios que dispõem de quatro canais de entrada.




5.2. LARGURA DE BANDA



        Por convenção, a largura de banda de um osciloscópio é a frequência em

que a amplitude do sinal desenhado é reduzida para 70.7% (equivale a -3 dB, na

escala logarítmica) da amplitude do sinal de entrada. A largura de banda vem

normalmente escrita no painel frontal do osciloscópio.




5.3. SENSIBILIDADE VERTICAL



        A sensibilidade vertical caracteriza o nível de tensão do amplificador vertical.

Esta grandeza é normalmente expressa em mV/Div. A tensão menor que um

osciloscópio comum pode detectar tipicamente, 1 mV/DIV. É também comum os

fabricantes apresentarem nas especificações dos osciloscópios o valor máximo de

Volt/DIV suportado. A utilização de pontas de prova atenuadoras ou amplificadoras

alarga o leque de amplitudes dos sinais a analisar.
5.4. TEMPO DE SUBIDA



       O tempo de subida é forma de descrever a frequência útil de utilização de

um osciloscópio. O valor desta grandeza é uma medida. Um osciloscópio não

consegue desenhar corretamente impulsos com tempos de subida inferiores ao

tempo de subida (mínimo) especificado no manual do osciloscópio. Valores típicos

rondam algumas dezenas de nanosegundos para osciloscópios de baixa gama até

algumas centenas de picosegundos para osciloscópios de gama elevada.




5.5. FUNÇÃO DOS CONTROLES, CONECTORES E INDICADORES



   a) POWER: Pressione para ligar o instrumento. O LED acenderá.

   b) INTENSITY: Ajusta a intensidade. Gire o controle no sentido horário para

      aumentar o brilho do traço.

   c) FOCUS: Ajuste o foco do CRT até que vire um ponto uniforme.

   d) TRACE ROTATION: Ajusta o traço para que fique paralelo a escala

      horizontal.

   e) PROBE ADJUST: Um sinal de onda quadrada com amplitude de 0.5V e

      frequência de 1kHz são enviados por este terminal e usado para ajustar a

      compensação da ponta de prova e checar a calibração do osciloscópio.

   f) AC, GND, DC: Seleciona o modo do acoplamento de entrada do CH1.

   g) AC: a parte DC do sinal é separada e a parte AC é observada. DC: o sinal é

      acoplado diretamente para observar a parte DC do sinal quando a freqüência

      é muito baixa. GND: a entrada do canal é aterrada, para determinar a posição

      do traço quando o nível do terminal de entrada for zero.
h) CH1 (X): Possui duas funções. Pode ser usado como terminal de entrada do

   Canal Vertical um, em uso normal, ou como sinal de entrada do Canal

   Horizontal no modo X-Y.

i) VOLTS/DIV: Seleciona o fator de deflexão. É dividido em 11 passos a partir

   de 5mV/DIV. Selecione o passo apropriado de acordo com a amplitude de

   tensão do sinal medido.

j) VARIABLE: Ajusta o fator de deflexão vertical continuamente. E a faixa não é

   menor que 2.5 vezes. Gire o ajuste completamente no sentido horário para

   colocá-lo na posição calibrada (CAL). Então o valor da tensão pode ser lido

   pela posição da chave VOLTS/DIV e da amplitude exibida.

k) x5 MAG: Aperte para aumentar o ganho do canal 1 em 5 vezes.

l) POSITION: Ajusta a posição do traço verticalmente.

m) MODE: Seleciona o modo de trabalho do vertical.

n) CH1: Somente sinais no CH1 são exibidos.

o) CH2: Somente sinais no CH2 são exibidos.

p) ALT: Permite observar sinais de 2 canais ao mesmo tempo. Os sinais são

   exibidos alternadamente. Este modo é usado geralmente com alta taxa de

   varredura.

q) CHOP: Os sinais dos dois canais são mostrados no modo chaveado. É usado

   para observar os sinais ao mesmo tempo em baixa taxa de varredura.

r) ADD: Exibe a soma resultante dos sinais dos dois canais. Quando a inversão

   de polaridade do CH2 for habilitada, os sinais serão subtraídos.

s) CH2 Invert: A fase do sinal do CH2 é invertida quando esta chave é ativada.

t) AC, GND, DC: Usado no CH2 e a função é a mesma do item f.
u) CH2 (Y): Terminal de Entrada do CH2 e é usado como entrada vertical no

   modo X-Y.

v) CH2 POSITION: Ajusta a posição do traço verticalmente.

w) CH2 VOLTS/DIV: O mesmo que o item i.

x) CH2 VARIABLE: O mesmo que o item j.

y) CH2 x5 MAG: O mesmo que o item k.

z) CH2 POSITION: Ajusta a posição do traço horizontalmente.

aa) SLOPE: Seleciona a rampa positiva ou a rampa negativa para o sinal de

   trigger.

bb) LEVEL: Ajusta o nível de trigger para o sinal medido.

cc) SWEEP MODE: Seleciona o modo de varredura. AUTO: O traço da varredura

   será exibido mesmo quando não houver sinal de trigger; e se houver um,

   então será necessário ajustar o nível de trigger para obter uma visualização

   estável. Este modo geralmente é usado para observar sinais com frequência

   acima de 50Hz. NORM: Nenhum traço será exibido se não houver sinal de

   trigger. Se houver um e o controle LEVEL estiver na posição apropriada, a

   varredura será iniciada. Ë utilizado para visualizar sinais com frequência

   abaixo de 50Hz. LOCK: A forma de onda pode apresentar-se estável no

   display sem precisar ajustar o nível de trigger (LEVEL).

dd) SINGLE: Usado para efetuar uma varredura única. Pressione o RESET, e o

   circuito estará no modo SINGLE. Quando houver um sinal de trigger, será

   efetuada uma varredura. Ao pressionar a tecla RESET novamente, uma nova

   varredura será efetuada, e assim sucessivamente.

ee) TRIG’D READY: O indicador aparecerá em dois casos: nos modos que não

   sejam o SINGLE (simples), significa que o circuito de varredura está
gatilhado; e no modo SINGLE, significa que o circuito de varredura está

   pronto, e se houver um sinal de entrada, ele irá fazer uma única varredura e o

   indicador será desligado.

ff) SEC/DIV: Seleciona a base de tempo apropriada para a frequência do sinal

   medido. Quando o controle VARIABLE está na posição CAL, o fator de tempo

   pode ser lido na indicação da chave SEC/DIV.

gg) VARIABLE:Ajusta a taxa de varredura continuamente e a faixa não é menor

   que 2.5 vezes. Gire o controle até o fim no sentido horário para a posição

   calibrada (CAL).

hh) x5 MAG: Pressione esta tecla e a taxa de varredura horizontal será ampliada

   em 5 vezes.

ii) TRIGGER SOURCE: Usado para selecionar diferentes fontes de trigger. CH1:

   O sinal de trigger provém do CH1 no modo DUAL e do canal exibido no modo

   SINGLE. CH2: O sinal de trigger provém do CH2 no modo dual e do canal

   exibido no modo SINGLE. ALT: O sinal de trigger provém alternadamente dos

   canais CH1 e CH2 no modo ALT para observar dois sinais de canais não

   relacionados. LINE:O sinal de trigger provém do sinal de alimentação do

   osciloscópio. EXT: O sinal de trigger provém do terminal de entrada EXT

   INPUT.

jj) GND: O terminal aterrado do instrumento.

kk) AC/DC: Modo de acoplamento dos sinais externos de trigger. A chave deve

   estar na posição DC quando a fonte de trigger EXT for selecionada e a

   frequência for muito baixa.

ll) NORM/TV: Geralmente a chave estará no modo NORM e se sinais de TV

   forem medidos, deverá ser alterado para a posição TV.
mm)       EXT INPUT: E o terminal de entrada para sinais externos de trigger.

   nn) Z INPUT: Terminal de entrada para os sinais de modulação de intensidade.

   oo) TRIGGER SIGNAL OUTPUT: Saída de sinal do CH1 ou CH2 na proporção de

      100mV/DIV, conveniente para frequencímetros externos.

   pp) POWER PLUG WITH FUSE: Soquete para conexão do cabo de alimentação.




6. INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO




6.1. EFETUANDO MEDIDAS DE TENSÃO



         Gire o controle VARIABLE até a posição calibrada, em sentido horário,

então leia o valor do fator de deflexão no controle VOLTS/DIV. Desde que exista

uma parte AC e uma parte DC no sinal medido, a medição deve ser efetuada de

acordo com os seguintes passos:




6.1.1. Medidas de Tensão AC



         Se somente a parte AC do sinal for medida, ajuste o modo de acoplamento

do canal em uso para AC. Ajuste a chave VOLTS/DIV para que a forma de onda

seja exibida no centro da tela. Então, ajuste o controle LEVEL (nível) de modo que a

forma de onda se apresente estável na tela. Separadamente, ajuste a posição X e a

posição Y para efetuar a leitura mais facilmente. Com o valor indicado em

VOLTS/DIV e a distância mostrada no eixo vertical, calcule o valor da tensão com a

seguinte fórmula:
Se a ponta de prova estiver com atenuação x10, multiplique o valor

calculado por 10.




6.1.2. Medidas de Tensão DC



       Se somente a parte DC do sinal for medida, ajuste primeiro o modo de

acoplamento do canal em uso para GND, e ajuste a posição Y de modo que sua

referência esteja na posição apropriada. Então, ajuste o modo de acoplamento do

canal em uso para DC e ajuste o controle LEVEL para sincronizar a forma de onda.




6.1.3. Medidas de Período



       Quando o período de um sinal ou o fator de tempo entre dois pontos é

medido, proceda como descrito abaixo. Depois de sincronizar a forma de onda,

meça o valor do tempo usando o valor indicado por SEC/DIV e a distância horizontal

entre dois pontos ou de um ciclo do sinal. Se somente uma parte do sinal está sendo

medido, amplifique utilizando a chave MAG. Ajuste a posição X para mover a forma

de onda para a posição apropriada para ser observada. Então, divida o valor medido

por 5. Calcule os intervalos de tempo pela seguinte fórmula:
Exemplo 1: Na Figura 3, a distância horizontal entre os pontos A e B é de 2

DIV, e o fator de tempo de varredura é de 2ms/DIV. A amplificação horizontal é de

x1. Então:




         Figura 3.    Sinal de Onda Quadrada para verificação de distância




6.1.4. Medição de Frequência



        Para efetuar a medida de frequência de sinais repetitivos, primeiro meça o

período do sinal, então faça o seguinte cálculo:
Se a frequência do sinal medido for muito alta, mesmo com o ajuste

SEC/DIV no máximo, a forma de onda exibida apresentará muitos ciclos. Conte o

número de ciclos exibidos em 10 DIV no eixo X para maior precisão:




6.1.5. Diferença de Fase ou tempo entre dois sinais



        De acordo com a frequência dos dois sinais relativos, selecione a taxa de

varredura apropriada e ajuste o modo vertical para ALT ou CHOP. A fonte de trigger

é proveniente de um canal básico. Ajuste o controle LEVEL para estabilizar as

formas de onda. Calcule a diferença de tempo com a diferença horizontal entre dois

pontos nas duas formas de onda:




        Se a diferença de fase entre dois sinais é medida, primeiro obtenha formas

de onda estáveis usando os métodos explicados anteriormente, então ajuste os

controles VOLTS/DIV e VARIABLE dos dois canais para que a amplitude seja

semelhante. Ajuste os controles SEC/DIV e VARIABLE para que seja obtido um ou

mais períodos inteiros na horizontal, então o ângulo de fase é:
A distância horizontal de um sinal ao outro, o ângulo de fase resulta na

diferença de fase entre os dois sinais.

        Exemplo. Na Figura 6.6, a distância horizontal entre dois pontos medidos na

forma de onda é 1 DIV, determine a diferença de fase utilizando a seguinte fórmula:




                     Figura 4.    Diferença de Fase Entre Sinais




6.1.6. Medidas de Dois Sinais não Relativos



        Se dois canais não relativos têm que ser medidos, ajuste o modo vertical e a

fonte de trigger para ALT e habilite o Canal 1 e o Canal 2, então ajuste o controle

LEVEL para obter formas de onda sincronizadas.

        Observações:

   a) A base de tempo utilizada não deve ser muito baixa para a função ALT no

      modo Vertical, pois haverá a alternância da exibição da forma de onda dos

      dois canais.
b) Se não houver sinal de entrada em um dos canais, o sincronismo não será

      alcançado.




6.1.7. Medidas de Sinais de TV



        Existe um circuito para separação de sinais de sincronismo de TV-V no

osciloscópio MO-1225. Se um sinal de TV-V for observado, pressione a tecla de

acoplamento TV. Selecione a inclinação de trigger de acordo com o sinal de TV

medido. Ajuste o controle LEVEL para obter uma sincronização estável do sinal de

TV-V. Se um sinal de TV-H for medido, faça sua sincronização no modo NORM.




6.1.8. Modo X-Y



        Em alguns casos especiais, a rotação do traço deve ser controlada por

sinais externos, ou o eixo X deve ser considerado como o terminal de entrada do

sinal medido, como: sinal de varredura EXT ou para observação do Diagrama de

Lissajous.

        Operação do Modo X-Y: Gire a chave SEC/DIV no sentido anti-horário até

o final, na posição X-Y. Entre com o sinal do eixo X no canal 1 (X) e faça a leitura do

valor indicado do fator de deflexão pelos VOLTS/DIV do canal. Mas a amplificação

da sensibilidade do eixo X é controlada pela amplificação horizontal x5. O sinal do

eixo Y é conectado normalmente pelo CH2.
6.1.9. Controle Externo de Intensidade



          O sinal de modulação de intensidade pode ser conectado através do eixo Z

no painel traseiro. O nível negativo aumenta o brilho, e o positivo diminui. Esta

função é usada quando a uma parte da forma de onda medida tem que ser

destacada em intensidade.




6.1.10.        Operação ADD



          A soma algébrica dos sinais do CH1 e CH2 pode ser visualizada na tela,

pressionando as teclas MODE em ADD. O sinal mostrado transformar se na

diferença entre os sinais de CH1 e CH2, se a tecla CH2 INV for pressionada. Para

adições e subtrações precisas, é necessário que as sensibilidades dos canais (CH1

e CH2) sejam ajustadas exatamente no mesmo valor através dos controles

VOLTS/DIV. O posicionamento vertical pode ser realizado através de um dos dois

knobs POSITION.




6.1.11.        Trigger



          Um gatilho ou trigger adequado é essencial para a perfeita operação de um

osciloscópio. O usuário de um osciloscópio deve estar bastante familiarizado com os

procedimentos e as funções de gatilho.
6.1.11.1.    Funções do TRIGGER SOURCE



        O próprio sinal amostrado ou um sinal de gatilho (trigger) que tenha uma

relação de períodos com o sinal amostrado é necessário para ser aplicado ao

circuito de gatilho para se obter um sinal estacionário na tela. As teclas SOURCE

são usadas para selecionar a fonte de (trigger).

   a) ALT: O sinal aplicado ao terminal de entrada vertical é retirado de um ponto

      do circuito pré-amplificador e levado ao circuito de gatilho. Neste caso, sendo

      o sinal de gatilho o próprio sinal medido, uma forma de onda bastante estável

      poderá ser visualizada na tela do CRT.

   b) CH 1: O sinal do CH1 é utilizado como referência para o sinal de gatilho.

   c) CH 2: O sinal do CH2 é utilizado como referência para o sinal de gatilho.

   d) LINE: Um sinal com frequência igual ao da linha de alimentação AC é

      utilizada como sinal de gatilho. Este método funcionará quando o sinal a ser

      medido tiver uma relação com a frequência da linha AC, especialmente para

      medições de ruídos AC de baixo nível de circuito de áudio, circuitos com

      tiristores, etc.

   e) EXT: A varredura é gatilhada por meio de um sinal externo aplicado ao

      terminal de entrada de gatilho externo. É utilizado um sinal externo, que tem

      uma relação periódica com o sinal medido. Visto que o sinal medido (sinal de

      entrada vertical), não é utilizado como sinal de gatilho, a apresentação da

      forma de onda na tela poderá ser feita independentemente do sinal medido.




6.1.11.2.    Funções do COUPLING
Estas teclas são usadas para selecionar o acoplamento do sinal de

gatilhamento ao circuito de gatilho, de acordo com as características do sinal a ser

medido.

        TV: Este acoplamento é utilizado para gatilhamento de TV, para observação

de sinais de vídeo de TV. O sinal de gatilhamento é acoplado em AC, e é levado ao

circuito separador de sincronismo de TV através do circuito de gatilho (circuito de

nível). O circuito separador retira o sinal de sincronismo, o qual é empregado para

disparar a varredura. Assim, o sinal de vídeo poderá ser apresentado na tela com

elevada estabilidade.




6.1.11.3.    Funções de Controle LEVEL



        A função deste controle é ajustar o nível de gatilhamento e apresentar uma

imagem estacionária na tela do CRT. No instante em que o sinal de gatilho cruza o

nível de gatilhamento ajustado por este controle, a varredura é disparada e aparece

a forma de onda na tela. O nível de gatilhamento mudará para a direção positiva

(para cima), se este controle for girado no sentido horário; e mudará para direção

negativa (para baixo), se for girado no sentido anti-horário.




7. CALIBRAÇÃO DA PONTA DE PROVA



        Calibrar a ponta de prova é ajustar o valor de cada componente da rede de

compensação, para melhorar a resposta de frequência do instrumento. Os próprios

manuais de fabricante dos osciloscópios costumam esclarecer o procedimento de
calibração. É comum existir uma saída no osciloscópio, na qual se dispõe de uma

onda quadrada ou retangular, apropriada à calibração, gerada internamente no

próprio aparelho.

        Liga-se, então, a ponta a ser calibrada a esta saída, visualizando-se o

aspecto da onda quadrada ou retangular de calibração, na tela do osciloscópio.

Dependendo do aspecto que a onda apresenta na tela, sabe-se que a compensação

da ponta de prova está adequada, ou não. A figura ao lado mostra os três casos de

aspectos, que a onda retangular poderia apresentar na tela de um osciloscópio.

        Caso (a): a compensação está correta.

        Caso (b): Houve sobre compensação, porque aparecem os chamados

"overshoots", picos que surgem nas transições rápidas de sinal (onda quadrada).

Eles correspondem a um favorecimento das componentes de altas frequências do

sinal, em relação às de baixas frequências. O sobre-sinal que surge causa os picos

indesejados ("overshoots").

        Caso (c): Houve sub-compensação, pelo fato de que as altas frequências

estão mais atenuadas do que deveriam; as transições rápidas (bordas de onda

quadrada) tornam-se mais lentas, dando surgimento ao aspecto arredondado visto

na figura.

        Nos casos observados nas figuras b e c, normalmente mexe-se num

parafuso de ajuste do valor de C, (capacitância da ponta de prova), olhando-se a

forma de onda na tela, até se alcançar o aspecto ideal do caso da figura a.
Figura 5.   Osciloscópio de duplo canal

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Osciloscpio conceitos e utilizao

  • 1. FAG - FACULDADE ASSIS GURGACZ EDERSON ZANCHET OSCILOSCÓPIO CONCEITOS E UTILIZAÇÃO CASCAVEL 2010 SUMARIO
  • 2. 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 4 2. CARACTERISTICAS DO OSCILOSCOPIO ............................................................ 5 2.1. CLASSIFICAÇÃO ............................................................................................. 5 3. OSCILOSCOPIO ANALOGICO - ART (Analog Real-Time) .................................... 6 3.1. OSCILOSCOPIO ANALÓGICO COM ARMAZENAMENTO ............................. 8 4. OSCILOSCOPIO DE AMOSTRAGEM .................................................................... 9 4.1. MÉTODOS DE AMOSTRAGEM ....................................................................... 9 4.1.1. Amostragem em tempo-equivalente (equivalent-time sampling). ............ 10 4.1.2. Amostragem em tempo-real (real-time sampling) .................................... 10 5. Características dos osciloscópios analógicos e de amostragem .......................... 10 5.1. NUMERO DE CANAIS.................................................................................... 11 5.2. LARGURA DE BANDA ................................................................................... 11 5.3. SENSIBILIDADE VERTICAL .......................................................................... 11 5.4. TEMPO DE SUBIDA ....................................................................................... 12 5.5. FUNÇÃO DOS CONTROLES, CONECTORES E INDICADORES ................ 12 6. INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO............................................................................ 16 6.1. EFETUANDO MEDIDAS DE TENSÃO ........................................................... 16 6.1.1. Medidas de Tensão AC ............................................................................ 16 6.1.2. Medidas de Tensão DC............................................................................ 17 6.1.3. Medidas de Período ................................................................................. 17 6.1.4. Medição de Frequência ............................................................................ 18 6.1.5. Diferença de Fase ou tempo entre dois sinais ......................................... 19 6.1.6. Medidas de Dois Sinais não Relativos ..................................................... 20 6.1.7. Medidas de Sinais de TV ......................................................................... 21 6.1.8. Modo X-Y ................................................................................................. 21
  • 3. 6.1.9. Controle Externo de Intensidade .............................................................. 22 6.1.10. Operação ADD ....................................................................................... 22 6.1.11. Trigger .................................................................................................... 22 7. Calibração da Ponta de Prova............................................................................... 24
  • 4. 1. INTRODUÇÃO Com a interatividade dos seres humanos cada vez mais crescente com sistemas de informações e comunicações e a evolução dos equipamentos baseados em semicondutores, torna-se imprescindível a utilização de equipamentos capazes de nos fornecer de forma visual o comportamento de um sinal em função do tempo. Enquanto o multímetro se limita a apresentar a indicação de um ou mais parâmetros característicos (valor eficaz, valor de pico, frequência) de uma dada grandeza, quando é necessário uma análise mais aprofundada da grandeza mensurada a nível de seu comportamento temporal, torna-se fundamental a utilização de um osciloscópio. Na sua forma mais básica, o osciloscópio é um instrumento de medição que permite analisar visualmente um ou mais sinais elétricos em tempo – real, permitindo medir e comparar diversos parâmetros destes sinais. O osciloscópio é um instrumento de medida eletrônico que cria um gráfico bidimensional visível de uma ou mais diferenças de potencial. O eixo horizontal do monitor normalmente representa o tempo, tornando o instrumento útil para mostrar sinais periódicos. O eixo vertical normalmente mostra a tensão. O monitor é constituído por um "ponto" que periodicamente "varre" a tela da esquerda para a direita.
  • 5. 2. CARACTERISTICAS DO OSCILOSCOPIO O osciloscópio possui uma gama de aplicações, análise de vibrações, análise de redes de comunicação de dados entre outras. Por princípio, o osciloscópio é um instrumento de medição adequado para medir, analisar sinais periódicos, porém, os osciloscópios de amostragem permitem analisar sinais transitórios (não periódicos). Osciloscópio não se limita à medição de grandezas elétricas. Com o transdutor apropriado, o mesmo poderá utilizar-se para visualizar e medir qualquer tipo de grandeza física 2.1. CLASSIFICAÇÃO Quando se classifica um instrumento de medição como analógico ou digital deve-se levar em conta a forma de apresentação do sinal de saída ou a indicação e não o princípio de funcionamento do instrumento, em instrumento de medição analógico o sinal de saída ou indicação é uma função contínua do valor medido ou do sinal de entrada, já em um instrumento de medição digital o mesmo apresenta o sinal de saída ou a indicação sob a forma digital (numérica). Com base no texto apresentado, podemos afirmar que é incorreto distinguir entre osciloscópios “analógicos” e “digitais”, pois ambos os osciloscópios têm uma indicação analógica, ou seja, todos mostram a evolução do sinal de entrada ao longo do tempo. Os osciloscópios normalmente conhecidos como “digitais” devem ser referenciados como “osciloscópios de amostragem”. Estes complementam a indicação analógica com um conjunto de indicações “digitais”.
  • 6. Os osciloscópios podem ser classificados de acordo com diversos parâmetros. Uma característica que permite distingui-los logo de inicio é a tecnologia utilizada: analógica ou digital. Os osciloscópios de tecnologia exclusivamente analógica (doravante designados por “osciloscópios analógicos”) funcionam aplicando “quase” que diretamente o sinal medido ao monitor. Nos osciloscópios de tecnologia digital, são retiradas amostras do sinal original, amostras estas que são convertidas para um formato digital através da utilização de um conversor analógico/digital. Esta informação digital é armazenada em uma memória e seguidamente reconstruída e representada no monitor. Estes osciloscópios são designados como “osciloscópios de amostragem”. 3. OSCILOSCOPIO ANALOGICO - ART (ANALOG REAL-TIME) O mais simples tipo de osciloscópio consiste em um tubo de raios catódicos, um amplificador vertical, um amplificador horizontal, uma base de tempo, e uma fonte de alimentação. Estes são chamados de osciloscópios “analógicos” para serem distinguidos dos osciloscópios “digitais”. Antes da introdução do tubo de raios catódicos (CRO) nesta forma atual, o mesmo já vinha sendo utilizado em outros instrumentos de medição. O tubo de raios catódicos é uma estrutura de vidro com vácuo no seu interior, similar aos tubos de televisões a preto e branco, que possuem uma face plana coberta com um material fosforescente (o fósforo). Quando ligado, um tubo de raios catódicos (CRT) normalmente mostra um único ponto brilhante no centro da tela, porém este ponto pode ser movido eletrostaticamente ou magneticamente. O CRT de um osciloscópio utiliza a deflexão eletrostática. Entre o acelerador de elétrons e a tela existem dois pares de placas
  • 7. metálicas opostas chamadas de placas de deflexão. O amplificador vertical gera uma diferença de potencial através de um par de placas, gerando um campo elétrico vertical, através do qual o raio de elétrons passa, quando os potenciais das placas são os mesmos, o raio não é defletido. Quando a placa superior é positiva com relação à inferior, o raio é defletido para cima, quando o campo é invertido, o raio é defletido para baixo. O amplificador horizontal realiza uma função semelhante com os pares de placas de deflexão horizontais, fazendo com que o raio se mova para a direita ou para a esquerda. Este sistema de deflexão é chamado de deflexão eletrostática. Dependendo de como o operador ajusta a atenuação/amplificação vertical (comando normalmente ‘VOLTS/DIV’), o sinal original é atenuado ou amplificado. Seguidamente, o sinal é aplicado às placas horizontais (ou de deflexão vertical) do tubo de raios catódicos (CRT - Cathode Ray Tube), onde existe um cátodo que emite um feixe de elétrons em alta velocidade em direção ao monitor. Este último possui uma camada de fósforo, material que quando atingido pelos elétrons gera dois fenômenos: fluorescência e fosforescência. A fluorescência é a característica que o fósforo tem de se iluminar, quando atingido por elétrons em alta velocidade. A fosforescência é a sua capacidade de manter essa luminosidade durante certo tempo. Embora o osciloscópio de raios catódicos permita que os sinais sejam visualizados na sua forma elementar, não existe um meio de gravar este sinal em papel com o propósito de documentação. Quase que na totalidade dos osciloscópios multi - canais estes não possuem múltiplos raios de elétrons, eles mostram apenas um ponto por vez, porém alternam este entre os valores de um canal e outro, ou alternam as varreduras (modo ALT) ou
  • 8. várias vezes por varredura (modo CHOP). Muito poucos osciloscópios de raio duplo foram construídos, nestes, o acelerador de elétrons forma dois raios de elétrons e existem dois pares de placas de deflexão vertical e um conjunto comum das placas de deflexão horizontal. Figura 1. Osciloscópio analógicos Modelo. MO-1102 3.1. OSCILOSCOPIO ANALÓGICO COM ARMAZENAMENTO Um mecanismo extra, disponível em alguns osciloscópios analógicos é chamado capacidade de armazenamento, esta permite que a imagem do traço que normalmente decai em uma fração de segundo permaneça na tela por um tempo maior. Um circuito elétrico então pode ser deliberadamente ativado para armazenar e apagar o traço da tela.
  • 9. 4. OSCILOSCOPIO DE AMOSTRAGEM Os osciloscópios de amostragem permitem o armazenamento e posterior visualização das formas de onda, nomeadamente de acontecimentos que ocorrem apenas uma vez (regimes transitórios). Eles permitem ainda processar a informação digital do sinal ou enviar esses dados para um computador para serem processados e/ou armazenados. Alguns dos blocos que compõem os osciloscópios analógicos encontram-se também nos osciloscópios de amostragem. Contudo, estes últimos contêm sistemas adicionais para aquisição e processamento de dados antes de disponibilizá-los no monitor. Dependendo das capacidades do osciloscópio, poderá haver processamento adicional das amostras, levando a um melhoramento da imagem obtida no monitor. Figura 2. Osciloscópio digital Modelo DS-1052E 4.1. MÉTODOS DE AMOSTRAGEM O método de amostragem define como é que um osciloscópio de amostragem efetua a aquisição dos dados. Para sinais de variação lenta (de baixa
  • 10. frequência), não há dificuldade por parte do osciloscópio em adquirir a quantidade de amostras suficiente para construir uma imagem de qualidade. Porém, para sinais de variação rápida (de alta frequência) e dependendo da frequência de amostragem máxima de cada osciloscópio, este poderá não adquirir o número suficiente de amostras. Podem então distinguir-se os seguintes métodos de amostragem, em tempo equivalente e em tempo – real. 4.1.1. Amostragem em tempo-equivalente (equivalent-time sampling). O osciloscópio adquire amostras em vários ciclos de aquisição, construindo uma imagem do sinal ao longo do tempo (há medida que o sinal se vai repetindo). Este modo só pode ser utilizado para analisar sinais periódicos. 4.1.2. Amostragem em tempo-real (real-time sampling) O osciloscópio adquire as amostras num único ciclo de aquisição e depois poderá utilizar interpolação para melhor construir a imagem. 5. CARACTERÍSTICAS DOS OSCILOSCÓPIOS ANALÓGICOS E DE AMOSTRAGEM Ambos os modelos de osciloscópios possuem características especificas conforme a forma de funcionamento e ligação, porém os modelos apresentam pontos em comum como citado na seqüência.
  • 11. 5.1. NUMERO DE CANAIS O número de canais de entrada define a quantidade de formas de onda que podem ser visualizadas ao mesmo tempo no monitor de um osciloscópio. Grande parte dos osciloscópios dispõe de dois canais de entrada, porém existem alguns osciloscópios que dispõem de quatro canais de entrada. 5.2. LARGURA DE BANDA Por convenção, a largura de banda de um osciloscópio é a frequência em que a amplitude do sinal desenhado é reduzida para 70.7% (equivale a -3 dB, na escala logarítmica) da amplitude do sinal de entrada. A largura de banda vem normalmente escrita no painel frontal do osciloscópio. 5.3. SENSIBILIDADE VERTICAL A sensibilidade vertical caracteriza o nível de tensão do amplificador vertical. Esta grandeza é normalmente expressa em mV/Div. A tensão menor que um osciloscópio comum pode detectar tipicamente, 1 mV/DIV. É também comum os fabricantes apresentarem nas especificações dos osciloscópios o valor máximo de Volt/DIV suportado. A utilização de pontas de prova atenuadoras ou amplificadoras alarga o leque de amplitudes dos sinais a analisar.
  • 12. 5.4. TEMPO DE SUBIDA O tempo de subida é forma de descrever a frequência útil de utilização de um osciloscópio. O valor desta grandeza é uma medida. Um osciloscópio não consegue desenhar corretamente impulsos com tempos de subida inferiores ao tempo de subida (mínimo) especificado no manual do osciloscópio. Valores típicos rondam algumas dezenas de nanosegundos para osciloscópios de baixa gama até algumas centenas de picosegundos para osciloscópios de gama elevada. 5.5. FUNÇÃO DOS CONTROLES, CONECTORES E INDICADORES a) POWER: Pressione para ligar o instrumento. O LED acenderá. b) INTENSITY: Ajusta a intensidade. Gire o controle no sentido horário para aumentar o brilho do traço. c) FOCUS: Ajuste o foco do CRT até que vire um ponto uniforme. d) TRACE ROTATION: Ajusta o traço para que fique paralelo a escala horizontal. e) PROBE ADJUST: Um sinal de onda quadrada com amplitude de 0.5V e frequência de 1kHz são enviados por este terminal e usado para ajustar a compensação da ponta de prova e checar a calibração do osciloscópio. f) AC, GND, DC: Seleciona o modo do acoplamento de entrada do CH1. g) AC: a parte DC do sinal é separada e a parte AC é observada. DC: o sinal é acoplado diretamente para observar a parte DC do sinal quando a freqüência é muito baixa. GND: a entrada do canal é aterrada, para determinar a posição do traço quando o nível do terminal de entrada for zero.
  • 13. h) CH1 (X): Possui duas funções. Pode ser usado como terminal de entrada do Canal Vertical um, em uso normal, ou como sinal de entrada do Canal Horizontal no modo X-Y. i) VOLTS/DIV: Seleciona o fator de deflexão. É dividido em 11 passos a partir de 5mV/DIV. Selecione o passo apropriado de acordo com a amplitude de tensão do sinal medido. j) VARIABLE: Ajusta o fator de deflexão vertical continuamente. E a faixa não é menor que 2.5 vezes. Gire o ajuste completamente no sentido horário para colocá-lo na posição calibrada (CAL). Então o valor da tensão pode ser lido pela posição da chave VOLTS/DIV e da amplitude exibida. k) x5 MAG: Aperte para aumentar o ganho do canal 1 em 5 vezes. l) POSITION: Ajusta a posição do traço verticalmente. m) MODE: Seleciona o modo de trabalho do vertical. n) CH1: Somente sinais no CH1 são exibidos. o) CH2: Somente sinais no CH2 são exibidos. p) ALT: Permite observar sinais de 2 canais ao mesmo tempo. Os sinais são exibidos alternadamente. Este modo é usado geralmente com alta taxa de varredura. q) CHOP: Os sinais dos dois canais são mostrados no modo chaveado. É usado para observar os sinais ao mesmo tempo em baixa taxa de varredura. r) ADD: Exibe a soma resultante dos sinais dos dois canais. Quando a inversão de polaridade do CH2 for habilitada, os sinais serão subtraídos. s) CH2 Invert: A fase do sinal do CH2 é invertida quando esta chave é ativada. t) AC, GND, DC: Usado no CH2 e a função é a mesma do item f.
  • 14. u) CH2 (Y): Terminal de Entrada do CH2 e é usado como entrada vertical no modo X-Y. v) CH2 POSITION: Ajusta a posição do traço verticalmente. w) CH2 VOLTS/DIV: O mesmo que o item i. x) CH2 VARIABLE: O mesmo que o item j. y) CH2 x5 MAG: O mesmo que o item k. z) CH2 POSITION: Ajusta a posição do traço horizontalmente. aa) SLOPE: Seleciona a rampa positiva ou a rampa negativa para o sinal de trigger. bb) LEVEL: Ajusta o nível de trigger para o sinal medido. cc) SWEEP MODE: Seleciona o modo de varredura. AUTO: O traço da varredura será exibido mesmo quando não houver sinal de trigger; e se houver um, então será necessário ajustar o nível de trigger para obter uma visualização estável. Este modo geralmente é usado para observar sinais com frequência acima de 50Hz. NORM: Nenhum traço será exibido se não houver sinal de trigger. Se houver um e o controle LEVEL estiver na posição apropriada, a varredura será iniciada. Ë utilizado para visualizar sinais com frequência abaixo de 50Hz. LOCK: A forma de onda pode apresentar-se estável no display sem precisar ajustar o nível de trigger (LEVEL). dd) SINGLE: Usado para efetuar uma varredura única. Pressione o RESET, e o circuito estará no modo SINGLE. Quando houver um sinal de trigger, será efetuada uma varredura. Ao pressionar a tecla RESET novamente, uma nova varredura será efetuada, e assim sucessivamente. ee) TRIG’D READY: O indicador aparecerá em dois casos: nos modos que não sejam o SINGLE (simples), significa que o circuito de varredura está
  • 15. gatilhado; e no modo SINGLE, significa que o circuito de varredura está pronto, e se houver um sinal de entrada, ele irá fazer uma única varredura e o indicador será desligado. ff) SEC/DIV: Seleciona a base de tempo apropriada para a frequência do sinal medido. Quando o controle VARIABLE está na posição CAL, o fator de tempo pode ser lido na indicação da chave SEC/DIV. gg) VARIABLE:Ajusta a taxa de varredura continuamente e a faixa não é menor que 2.5 vezes. Gire o controle até o fim no sentido horário para a posição calibrada (CAL). hh) x5 MAG: Pressione esta tecla e a taxa de varredura horizontal será ampliada em 5 vezes. ii) TRIGGER SOURCE: Usado para selecionar diferentes fontes de trigger. CH1: O sinal de trigger provém do CH1 no modo DUAL e do canal exibido no modo SINGLE. CH2: O sinal de trigger provém do CH2 no modo dual e do canal exibido no modo SINGLE. ALT: O sinal de trigger provém alternadamente dos canais CH1 e CH2 no modo ALT para observar dois sinais de canais não relacionados. LINE:O sinal de trigger provém do sinal de alimentação do osciloscópio. EXT: O sinal de trigger provém do terminal de entrada EXT INPUT. jj) GND: O terminal aterrado do instrumento. kk) AC/DC: Modo de acoplamento dos sinais externos de trigger. A chave deve estar na posição DC quando a fonte de trigger EXT for selecionada e a frequência for muito baixa. ll) NORM/TV: Geralmente a chave estará no modo NORM e se sinais de TV forem medidos, deverá ser alterado para a posição TV.
  • 16. mm) EXT INPUT: E o terminal de entrada para sinais externos de trigger. nn) Z INPUT: Terminal de entrada para os sinais de modulação de intensidade. oo) TRIGGER SIGNAL OUTPUT: Saída de sinal do CH1 ou CH2 na proporção de 100mV/DIV, conveniente para frequencímetros externos. pp) POWER PLUG WITH FUSE: Soquete para conexão do cabo de alimentação. 6. INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO 6.1. EFETUANDO MEDIDAS DE TENSÃO Gire o controle VARIABLE até a posição calibrada, em sentido horário, então leia o valor do fator de deflexão no controle VOLTS/DIV. Desde que exista uma parte AC e uma parte DC no sinal medido, a medição deve ser efetuada de acordo com os seguintes passos: 6.1.1. Medidas de Tensão AC Se somente a parte AC do sinal for medida, ajuste o modo de acoplamento do canal em uso para AC. Ajuste a chave VOLTS/DIV para que a forma de onda seja exibida no centro da tela. Então, ajuste o controle LEVEL (nível) de modo que a forma de onda se apresente estável na tela. Separadamente, ajuste a posição X e a posição Y para efetuar a leitura mais facilmente. Com o valor indicado em VOLTS/DIV e a distância mostrada no eixo vertical, calcule o valor da tensão com a seguinte fórmula:
  • 17. Se a ponta de prova estiver com atenuação x10, multiplique o valor calculado por 10. 6.1.2. Medidas de Tensão DC Se somente a parte DC do sinal for medida, ajuste primeiro o modo de acoplamento do canal em uso para GND, e ajuste a posição Y de modo que sua referência esteja na posição apropriada. Então, ajuste o modo de acoplamento do canal em uso para DC e ajuste o controle LEVEL para sincronizar a forma de onda. 6.1.3. Medidas de Período Quando o período de um sinal ou o fator de tempo entre dois pontos é medido, proceda como descrito abaixo. Depois de sincronizar a forma de onda, meça o valor do tempo usando o valor indicado por SEC/DIV e a distância horizontal entre dois pontos ou de um ciclo do sinal. Se somente uma parte do sinal está sendo medido, amplifique utilizando a chave MAG. Ajuste a posição X para mover a forma de onda para a posição apropriada para ser observada. Então, divida o valor medido por 5. Calcule os intervalos de tempo pela seguinte fórmula:
  • 18. Exemplo 1: Na Figura 3, a distância horizontal entre os pontos A e B é de 2 DIV, e o fator de tempo de varredura é de 2ms/DIV. A amplificação horizontal é de x1. Então: Figura 3. Sinal de Onda Quadrada para verificação de distância 6.1.4. Medição de Frequência Para efetuar a medida de frequência de sinais repetitivos, primeiro meça o período do sinal, então faça o seguinte cálculo:
  • 19. Se a frequência do sinal medido for muito alta, mesmo com o ajuste SEC/DIV no máximo, a forma de onda exibida apresentará muitos ciclos. Conte o número de ciclos exibidos em 10 DIV no eixo X para maior precisão: 6.1.5. Diferença de Fase ou tempo entre dois sinais De acordo com a frequência dos dois sinais relativos, selecione a taxa de varredura apropriada e ajuste o modo vertical para ALT ou CHOP. A fonte de trigger é proveniente de um canal básico. Ajuste o controle LEVEL para estabilizar as formas de onda. Calcule a diferença de tempo com a diferença horizontal entre dois pontos nas duas formas de onda: Se a diferença de fase entre dois sinais é medida, primeiro obtenha formas de onda estáveis usando os métodos explicados anteriormente, então ajuste os controles VOLTS/DIV e VARIABLE dos dois canais para que a amplitude seja semelhante. Ajuste os controles SEC/DIV e VARIABLE para que seja obtido um ou mais períodos inteiros na horizontal, então o ângulo de fase é:
  • 20. A distância horizontal de um sinal ao outro, o ângulo de fase resulta na diferença de fase entre os dois sinais. Exemplo. Na Figura 6.6, a distância horizontal entre dois pontos medidos na forma de onda é 1 DIV, determine a diferença de fase utilizando a seguinte fórmula: Figura 4. Diferença de Fase Entre Sinais 6.1.6. Medidas de Dois Sinais não Relativos Se dois canais não relativos têm que ser medidos, ajuste o modo vertical e a fonte de trigger para ALT e habilite o Canal 1 e o Canal 2, então ajuste o controle LEVEL para obter formas de onda sincronizadas. Observações: a) A base de tempo utilizada não deve ser muito baixa para a função ALT no modo Vertical, pois haverá a alternância da exibição da forma de onda dos dois canais.
  • 21. b) Se não houver sinal de entrada em um dos canais, o sincronismo não será alcançado. 6.1.7. Medidas de Sinais de TV Existe um circuito para separação de sinais de sincronismo de TV-V no osciloscópio MO-1225. Se um sinal de TV-V for observado, pressione a tecla de acoplamento TV. Selecione a inclinação de trigger de acordo com o sinal de TV medido. Ajuste o controle LEVEL para obter uma sincronização estável do sinal de TV-V. Se um sinal de TV-H for medido, faça sua sincronização no modo NORM. 6.1.8. Modo X-Y Em alguns casos especiais, a rotação do traço deve ser controlada por sinais externos, ou o eixo X deve ser considerado como o terminal de entrada do sinal medido, como: sinal de varredura EXT ou para observação do Diagrama de Lissajous. Operação do Modo X-Y: Gire a chave SEC/DIV no sentido anti-horário até o final, na posição X-Y. Entre com o sinal do eixo X no canal 1 (X) e faça a leitura do valor indicado do fator de deflexão pelos VOLTS/DIV do canal. Mas a amplificação da sensibilidade do eixo X é controlada pela amplificação horizontal x5. O sinal do eixo Y é conectado normalmente pelo CH2.
  • 22. 6.1.9. Controle Externo de Intensidade O sinal de modulação de intensidade pode ser conectado através do eixo Z no painel traseiro. O nível negativo aumenta o brilho, e o positivo diminui. Esta função é usada quando a uma parte da forma de onda medida tem que ser destacada em intensidade. 6.1.10. Operação ADD A soma algébrica dos sinais do CH1 e CH2 pode ser visualizada na tela, pressionando as teclas MODE em ADD. O sinal mostrado transformar se na diferença entre os sinais de CH1 e CH2, se a tecla CH2 INV for pressionada. Para adições e subtrações precisas, é necessário que as sensibilidades dos canais (CH1 e CH2) sejam ajustadas exatamente no mesmo valor através dos controles VOLTS/DIV. O posicionamento vertical pode ser realizado através de um dos dois knobs POSITION. 6.1.11. Trigger Um gatilho ou trigger adequado é essencial para a perfeita operação de um osciloscópio. O usuário de um osciloscópio deve estar bastante familiarizado com os procedimentos e as funções de gatilho.
  • 23. 6.1.11.1. Funções do TRIGGER SOURCE O próprio sinal amostrado ou um sinal de gatilho (trigger) que tenha uma relação de períodos com o sinal amostrado é necessário para ser aplicado ao circuito de gatilho para se obter um sinal estacionário na tela. As teclas SOURCE são usadas para selecionar a fonte de (trigger). a) ALT: O sinal aplicado ao terminal de entrada vertical é retirado de um ponto do circuito pré-amplificador e levado ao circuito de gatilho. Neste caso, sendo o sinal de gatilho o próprio sinal medido, uma forma de onda bastante estável poderá ser visualizada na tela do CRT. b) CH 1: O sinal do CH1 é utilizado como referência para o sinal de gatilho. c) CH 2: O sinal do CH2 é utilizado como referência para o sinal de gatilho. d) LINE: Um sinal com frequência igual ao da linha de alimentação AC é utilizada como sinal de gatilho. Este método funcionará quando o sinal a ser medido tiver uma relação com a frequência da linha AC, especialmente para medições de ruídos AC de baixo nível de circuito de áudio, circuitos com tiristores, etc. e) EXT: A varredura é gatilhada por meio de um sinal externo aplicado ao terminal de entrada de gatilho externo. É utilizado um sinal externo, que tem uma relação periódica com o sinal medido. Visto que o sinal medido (sinal de entrada vertical), não é utilizado como sinal de gatilho, a apresentação da forma de onda na tela poderá ser feita independentemente do sinal medido. 6.1.11.2. Funções do COUPLING
  • 24. Estas teclas são usadas para selecionar o acoplamento do sinal de gatilhamento ao circuito de gatilho, de acordo com as características do sinal a ser medido. TV: Este acoplamento é utilizado para gatilhamento de TV, para observação de sinais de vídeo de TV. O sinal de gatilhamento é acoplado em AC, e é levado ao circuito separador de sincronismo de TV através do circuito de gatilho (circuito de nível). O circuito separador retira o sinal de sincronismo, o qual é empregado para disparar a varredura. Assim, o sinal de vídeo poderá ser apresentado na tela com elevada estabilidade. 6.1.11.3. Funções de Controle LEVEL A função deste controle é ajustar o nível de gatilhamento e apresentar uma imagem estacionária na tela do CRT. No instante em que o sinal de gatilho cruza o nível de gatilhamento ajustado por este controle, a varredura é disparada e aparece a forma de onda na tela. O nível de gatilhamento mudará para a direção positiva (para cima), se este controle for girado no sentido horário; e mudará para direção negativa (para baixo), se for girado no sentido anti-horário. 7. CALIBRAÇÃO DA PONTA DE PROVA Calibrar a ponta de prova é ajustar o valor de cada componente da rede de compensação, para melhorar a resposta de frequência do instrumento. Os próprios manuais de fabricante dos osciloscópios costumam esclarecer o procedimento de
  • 25. calibração. É comum existir uma saída no osciloscópio, na qual se dispõe de uma onda quadrada ou retangular, apropriada à calibração, gerada internamente no próprio aparelho. Liga-se, então, a ponta a ser calibrada a esta saída, visualizando-se o aspecto da onda quadrada ou retangular de calibração, na tela do osciloscópio. Dependendo do aspecto que a onda apresenta na tela, sabe-se que a compensação da ponta de prova está adequada, ou não. A figura ao lado mostra os três casos de aspectos, que a onda retangular poderia apresentar na tela de um osciloscópio. Caso (a): a compensação está correta. Caso (b): Houve sobre compensação, porque aparecem os chamados "overshoots", picos que surgem nas transições rápidas de sinal (onda quadrada). Eles correspondem a um favorecimento das componentes de altas frequências do sinal, em relação às de baixas frequências. O sobre-sinal que surge causa os picos indesejados ("overshoots"). Caso (c): Houve sub-compensação, pelo fato de que as altas frequências estão mais atenuadas do que deveriam; as transições rápidas (bordas de onda quadrada) tornam-se mais lentas, dando surgimento ao aspecto arredondado visto na figura. Nos casos observados nas figuras b e c, normalmente mexe-se num parafuso de ajuste do valor de C, (capacitância da ponta de prova), olhando-se a forma de onda na tela, até se alcançar o aspecto ideal do caso da figura a.
  • 26.
  • 27. Figura 5. Osciloscópio de duplo canal