Equipamentos de teste e medida - Osciloscópio

O osciloscópio é um instrumento de medida, que nos mostra a evolução de um ou mais sinais ao longo do tempo. Tem um écran onde apresenta os gráficos correspondentes a um ou mais sinais elétricos aplicados na(s) sua(s) entradas. 

O eixo vertical (y) do ecrã representa a amplitude do sinal (em Volts) e o eixo horizontal (x) representa o tempo em segundos, mili-segundos ou micro-segundos.

Fig.1 Osciloscópio

O écran está dividido por uma quadricula, que serve de escala de medição vertical e horizontal. Um quadrado corresponde a x volts na vertical e x segundos ou milisegundos na horizontal.

Tem comutadores que permitem selecionar a sensibilidade do eixo y em cada uma das entradas verticais, normalmente graduados em Volts por divisão da quadricula (Volts/Div). Por ex: se seleccionarmos a posição de 1 Volt/div e introduzirmos um sinal com 2 V de amplitude pp, 2 quadrados vão separar o valor máximo e mínimo desse sinal.

O comutador de tempo por divisão (Time/Div) selecciona o tempo que demora o varrimento horizontal a percorrer uma divisão da quadricula. Ajusta-se de forma a obter um tempo de varrimento por divisão aproximadamente igual a metade ou 1 terço do período do sinal a medir. Pode-se no entanto ajustar o tempo de varrimento ás necessidades especificas de cada medição.

Existem ainda comandos de sincronismo, de brilho, contraste e outros ligados a outras funções que eventualmente o osciloscópio possa oferecer. Listamos seguidamente os principais controlos de um osciloscópio.

Controlos de um osciloscópio 

VOLTS/DIV 

É um botão de comando da sensibilidade que permite o ajuste, por saltos calibrados que permite ajustar o valor da deflexão vertical do ponto luminoso provocada por uma dada tensão de entrada. Quando roda o botão no sentido dos ponteiros do relógio, a sensibilidade aumenta, ou seja, para a mesma tensão aplicada, a deflexão é maior. 

POSITION 

Permite alterar a posição vertical do oscilograma apresentado. 

GND 

Liga a entrada interna à massa (sem curto-circuitar o sinal aplicado). 

AC / DC 

Permite bloquear (na posição AC) a componente contínua de um sinal (ω=0) inserindo no percurso do sinal um filtro passa alto. Este tipo de filtro bloqueia a frequência zero, ou seja, a componente contínua do sinal, bloqueando também as frequências vizinhas de zero. Pode optar por visualizar integralmente o sinal sem filtragem escolhendo a posição DC. 

Modos Chop e Alternate 

O osciloscópio tem, em geral, um só canhão de electrões. Para visualizar dois sinais CH1 (t) e CH2 (t) é preciso um comutador electrónico que permita partilhar, no domínio do tempo, um só canhão de electrões pelos dois (ou mais) canais. Existem dois modos de fazer essa partilha: 

• Amostrar sequencialmente CH1,CH2,CH1,...a um ritmo muito rápido (em geral a 100kHz);
• Fazer um traçado completo, (ininterrupto) de CH1, seguido de outro traçado completo de CH2.

Nota: Quando usamos o modo chop temos a garantia de não haver um erro segundo o eixo dos XX na posição relativa das duas formas de onda, ou seja, não é introduzida uma desfasagem ou atraso relativo. 

Pelo contrário, quando usamos o modo alternate, depois de um varrimento, o dente de serra fica a aguardar a condição de trigger para o seu disparo. 

Pequenas variações nestas condições ou no circuito de trigger provocam um erro no instante de disparo do dente de serra, ou seja, na posição da forma de onda segundo o eixo dos XX; dá-se um erro na medida do tempo ou na medida da fase. 

Se quisermos ter a certeza de que a medida de intervalo de tempo ou desfasagem está correcta, devemos fazer ou confirmar as leituras em modo chop.

Modo XY 

O modo XY é principalmente usado para medir diferenças de fase ou comparar frequências. 

ADD 

Soma os dois canais e apresenta o valor da soma. 

TIME / DIV 

Este controlo permite ajustar a velocidade horizontal de varrimento da base de tempo A. Depende da posição CAL e da PULL x10 MAG. 

VARIABLE 

A velocidade de varrimento pode ser ajustada para valores intermédios. 

CAL 

Posição calibrada da velocidade de varrimento (rodar no sentido CW até fazer click). Só é válida a posição do botão A TIME/DIV, se o mesmo estiver na condição de CAL. 

PULL X 10 MAG 

Permite aumentar 10 vezes a velocidade de varrimento. Note-se que nas velocidades de varrimento muito elevadas o feixe de electrões atinge o fósforo com menos eficiência, pelo que existe decréscimo de luminosidade. 

Hold-off 

O circuito de trigger com ajuste do nível de disparo e da derivada funciona bem para formas de onda periódicas. Em formas de onda complexas, quando se pretende visualizar um sinal de período variável (arrítmico), o circuito de trigger não é suficiente para garantir uma representação correcta da forma de onda. 

O circuito de hold-off permite inibir o trigger durante um certo tempo após cada disparo, criando um tempo morto durante o qual o circuito de trigger não dispara o dente de serra. 

Deste modo, por exemplo, quando um trem de impulsos muito próximos está inserido noutro trem de impulsos mais espaçados, o disparo do trigger não é perturbado, se o tempo morto for suficiente. 

O valor do tempo morto é ajustável e aumenta quando se roda o botão de hold-off no sentido dos ponteiros do relógio (CW)