Medidas con osciloscopio

Algunas funciones y trucos útiles y no demasiado conocidos

Desde los inicios de la electrónica, los osciloscopios han sido una herramienta esencial para comprender, depurar y probar los circuitos electrónicos. Permiten al ingeniero ver y medir cómo cambia la señal a lo largo del tiempo.

Los osciloscopios digitales modernos han evolucionado hasta convertirse en dispositivos muy complejos capaces de muchas funciones que no estaban disponibles en sus hermanos analógicos, pero muchas de los elementos esenciales permanecen inalterados desde hace décadas.

Foto de Bonnie Kittle en Unsplash

Hoy trataremos algunas funciones que, según mi experiencia, muchos ingenieros desconocen o no utilizan. La mejor combinación de lo antiguo y de lo nuevo.

Posición del trigger en la pantalla

Por defecto, un osciloscopio digital fija el punto de disparo en el centro de la pantalla. La mayoría de las veces (cuando se miden señales periódicas) esto es una buena idea: podemos ver lo que ocurre antes y después del evento de disparo.

Sin embargo, hay muchas otras ocasiones en las que queremos ver un poco antes del disparo y dedicar la mayor parte de la pantalla a ver lo que sucede después de éste. Como tenemos un control de retardo, podemos usar el disparo del osciloscopio en cualquier posición. Sin embargo, cuando cambiamos la base de tiempos, el retardo también escala y la parte visible también se desplaza.

Hay otra forma de hacer las cosas en la mayoría (si no en todos) los osciloscopios digitales: selecciona el menú HORIZONTAL y elige la posición de disparo que más te guste.

Tras el ajuste, al cambiar la base de tiempos, el punto de disparo permanecerá en este punto.

Holdoff

La esencial función de holdoff fue cubierta en uno de los primeros envíos de ésta columna. Puedes verlo en este enlace.

Memoria segmentada

Esta funcionalidad suele ser muy desconocida y, a diferencia del holdoff (que estaba disponible en los osciloscopios analógicos de gama media y alta), se trata de una característica puramente digital.

Imagina una la situación en la que queremos capturar eventos poco frecuentes, tales como mensajes a ráfagas en líneas de comunicación serie. Sin utilizar la memoria segmentada, siempre tenemos el compromiso entre resolución temporal y longitud de memoria, de modo que si las ráfagas están muy separadas en el tiempo es posible que no podamos capturar más de una de ellas.

La funcionalidad de memoria segmentada permite dividir la memoria de captura en secciones y el osciloscopio rellena cada segmento cuando llega un nuevo evento de disparo. El punto clave es que el tiempo en el que no hay disparo no se almacena, ahorrando el uso valioso de la memoria.

Cada captura se muestra con una marca de tiempo. Si el uso no resultara inmediato, siempre queda un último recurso: ¡consultar el manual de usuario!

Modos de disparo

Hace unos años, después de escribir un correo electrónico sobre el uso del holdoff, un colega me sugirió que probablemente había ofendido a la mayoría de los lectores. Le dije “Sergio, escribí porque hice una encuesta y había muchos ingenieros que no sabían nada de holdoff”. Cuando empecé a escribir esta columna en Substack, Vicente me sugirió que escribiera sobre los modos de disparo (normal y automático), porque su experiencia es que es algo que merece la pena recordar. Y así lo voy a hacer.

Probablemente estamos de acuerdo en que mientras el modo "auto" tiene un nombre bastante autoexplicativo, el “normal” no lo es tanto. Algunos fabricantes de osciloscopios lo han rebautizado como “triggered” (disparando).

Cuando seleccionamos el modo de disparo “auto” pedimos al osciloscopio que muestre una traza cuando haya un evento de disparo, pero si no lo hay, que muestre la traza igualmente en cuanto haya sobrepasado un tiempo de espera límite. Este es el modo perfecto para empezar a medir y se utiliza normalmente para establecer el nivel y los criterios de disparo. [Hay muchos criterios de disparo más allá del de flanco].

El modo “normal” simplemente le dice al osciloscopio que muestre imagen cuando hay trigger pero que no muestre nada si no hay eventos de disparo. Puede ser molesto a veces pero la vida sería mucho más complicada sin este modo porque es el modo más potente que tenemos para obtener imágenes estables en la pantalla.

Bonus track: visualización previa al disparo en osciloscopios analógicos

Cuando usaba osciloscopios analógicos de calidad me sorprendía un hecho: la pantalla mostraba una pequeña fracción de la señal antes del disparo. ¿Cómo es esto posible, si un osciloscopio analógico no tiene memoria?

La respuesta es fácil: con memoria :-)

Esta función se consigue mediante el retardo que proporciona un cable coaxial. Por ejemplo, el RG58 proporciona un retardo de propagación de 5 ns/m y tiene un ancho de banda muy superior al de estos instrumentos. Si el circuito de dispaso se coloca después de la amplificación de entrada pero se retrasa ésta señal antes de enviarla a los amplificadores del tubo de rayos catódicos, se puede conseguir el efecto deseado.

Bonus track 2: Historietas de los viejos tiempos

Era el año 1984. Entonces era un estudiante universitario un tanto novato y con un acceso muy limitado a osciloscopios analógicos, que es lo que había entonces. Yo había diseñado una pequeña placa de CPU pero no funcionaba.

Para descubrir el problema, apliqué pulsos periódicos de reset a la CPU. Puse la intensidad de la traza al máximo y cubrí el osciloscopio y mi cabeza con un jersey grueso. Poniendo la base de tiempos al límite (digamos 200 ns/div) pude ver de manera tenue lo que pasaba en la secuencia de arranque.

El fallo era un corto entre dos líneas del bus de datos. ¡Habría sido más útil haber usado una pequeña parte de la energía que me supuso medir en haber revisado cuidadosamente la placa después de la soldadura manual!