UFPR - DELT Medidas Elétricas Prof. Marlio Bonfim

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1 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Oscloscópo Instrumento que permte vsulzção e/ou medd do vlor nstntâneo de um tensão em função do tempo. A letur do snl é fet num tel sob form de um gráfco tensão tempo (vertcl horzontl). Oscloscópo Anlógco Neste tpo de nstrumento o snl de entrd é presentdo em tempo rel n tel de vsulzção. Elementos báscos: Tubo de ros ctódcos (TRC): componente prncpl do oscloscópo que permte vsulzção de um fexe eletrônco num tel fosforescente. Um flmento quecdo por um corrente elétrc emte elétrons que são, em segud, celerdos e foclzdos n dreção d tel fosforescente, formndo nest um ponto lumnoso. Plcs de deflexão horzontl e vertcl são utlzds pr produzr um cmpo elétrco perpendculr à trjetór do fexe eletrônco, possbltndo su deflexão e conseqüente deslocmento do ponto lumnoso n tel fosforescente. O ponto lumnoso deslocndo-se n tel em lt velocdde fornece mpressão vsul de um lnh contínu. 06/08/02 31

2 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Vrredur vertcl: o snl ser meddo é mplfcdo e plcdo às plcs de deflexão vertcl que produzem um cmpo elétrco responsável pelo deslocmento vertcl do fexe. Dess form posção vertcl do fexe n tel está dretmente relcond com mpltude do snl de entrd. A tel fosforescente possu dvsões que permtem um medd vsul do vlor nstntâneo do snl. Tensões d ordem de centens de volts são necessárs pr deflexão complet do fexe n tel. Um seletor de escls bsedo em um dvsor resstvo é usdo pr dequr o snl de entrd os níves do mplfcdor vertcl. Vrredur horzontl: pr que o snl ser meddo (vertcl) poss ser vsulzdo em função do tempo (horzontl), é plcd um rmp lner de tensão ns plcs de deflexão horzontl que produz um deslocmento do fexe d esquerd pr dret n tel, com um velocdde constnte. Est rmp de tensão é bsed n crg de um cpctor por um fonte de corrente constnte. Um vez que o fexe tnge extremdde dret d tel, o mesmo retorn rpdmente à extremdde esquerd e é rencdo o processo. Um seletor de escls just velocdde de vrredur do fexe trvés d crg do cpctor (corrente e/ou cpctânc). 06/08/02 32

3 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Obs.: eventulmente pode ser usdo um snl externo qulquer pr conr deflexão horzontl. Neste cso não é ms váld velocdde de vrredur selecond. Est modldde é útl n determnção d defsgem entre 2 sns de mesm freqüênc ou de freqüêncs múltpls. Sncronsmo horzontl: vsulzção estátc de um snl peródco n tel do oscloscópo só é possível qundo vrredur horzontl do fexe está sncronzd em fse e freqüênc com este snl. Pr que sso ocorr é necessáro que o níco d vrredur horzontl sej defndo por um snl de dspro (trgger) provenente do snl ser vsulzdo. Isso é obtdo pel comprção do nível do snl de entrd com um tensão de referênc. A síd deste comprdor ( 0 ou 1 ) rá conr o crcuto que control o retorno do fexe à condção ncl (extremdde esquerd d tel). 06/08/02 33

4 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm tm: tempo morto fexe está pgdo no níco d tel gurdndo dspro; t H : tempo de vrredur horzontl (relcondo com bse de tempo escolhd no seletor d vrredur horzontl); T = t + t T H : período de vrredur horzontl H H m Obs.: pr que hj sncronsmo deve ocorrer que T n H =, sendo f f freqüênc do snl vsulzdo e n ntero 1. Crterístcs e lmtções: Determnds crcterístcs e lmtções comuns à mor dos oscloscópos serão presentds segur: Crcterístcs de vrredur vertcl: ) Posção do fexe n tel: juste d tensão de offset do mplfcdor vertcl de modo que se poss escolher posção vertcl do fexe n tel. Em gerl o fexe é poscondo no centro d tel pr v = 0. b) Acoplmento do snl de entrd: DC: coplmento dreto de v o mplfcdor vertcl; GND: entrd do mplfcdor vertcl é conectd o terr pr juste d posção zero n tel; AC: um cpctor é conectdo em sére com o snl de entrd de modo bloquer componente DC de v (fltro pss-lts); f CI : freqüênc de corte nferor (d ordem de lguns Hz); f CI 1 = 2πR C s 06/08/02 34

5 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Obs.: pr grnde mor dos sns ou qundo o snl ser meddo é desconhecdo deve-se utlzr o coplmento DC. O coplmento AC pode ser útl n vsulzção detlhd de um snl AC de bx mpltude superposto um snl DC de mpltude superor (o rpple de um fonte DC, por exemplo). Dess form pode-se mplr escl sem que o nível DC sture o mplfcdor vertcl. c) Bnd pssnte (BW): defne freqüênc máxm de operção do oscloscópo ou freqüênc de corte superor ( f cs ) que é lmtd pel respost do mplfcdor vertcl e pelo TRC. Ness freqüênc um snl senodl v prece n tel com um mpltude reduzd de -3 db ou. 2 É um ds crcterístcs ms mportntes serem consderds n escolh do oscloscópo pr medd de lts freqüêncs. Pr nálse de sns qudrdos (dgts) est lmtção é melhor lustrd em termos dos tempos de subd e descd do fexe n tel o ser plcd um função degru n entrd. t r : tempo de subd; t f : tempo de descd; v t r t f 1 3,5 f cs d) Impedânc de entrd: ssocção prlel ds resstêncs e cpctâncs do crcuto de entrd. A grnde mor dos oscloscópos possu R = 1 MΩ e C p de lgums dezens de pf. A mpedânc de entrd pode ntroduzr erros consderáves n medd de crcutos de lt mpedânc, prncplmente em se trtndo de sns de lt freqüênc. 06/08/02 35

6 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm e) Seleção vertcl do fexe (VERTMODE): CH1: fexe condo pelo snl do cnl 1; CH2: fexe condo pelo snl do cnl 2; ALT: mbos os cns conm o fexe lterndmente cd nov vrredur. Usdo n vsulzção smultâne de sns de lt freqüênc. CHOP: conmento do fexe chvedo entre os cns 1 e 2 várs vezes durnte cd vrredur. Usdo n vsulzção smultâne de sns de bx freqüênc. SOMA (ADD): som dos cns 1 e 2. Se um dos cns estver nvertdo, o resultdo é dferenç entre os mesmos, usulmente CH1 - CH2. Útl n medd de dferençs de potencl não reltvs o terr. Crcterístcs do sncronsmo horzontl ) Fonte de sncronsmo (SOURCE) Interno: CH1: snl provenente do cnl 1; CH2: snl provenente do cnl 2; 06/08/02 36

7 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Alterndo (VERTMODE): lternânc entre os sns dos cns 1 e 2. Usdo em conjunto com o modo de vsulzção lternd do fexe. Obs.: este modo de sncronsmo permte vsulzção estátc, n tel, de dos sns de freqüêncs dstnts. Pr sns de mesm freqüênc deve-se tentr pr o fto de que defsgem vsulzd será sempre zero, ndependente d fse rel entre os sns; Externo (EXT): sncronsmo provenente de snl copldo um conector externo; Lnh (LINE): sncronsmo provenente d rede elétrc (60 Hz, no Brsl). b) Nível de sncronsmo (LEVEL): defne o nível de tensão do comprdor de dspro de sncronsmo.: Mnul: nível justdo mnulmente; Automátco (LOCK): nível defndo pelo vlor médo do snl selecondo como fonte de sncronsmo trvés de fltro pss bxs. Obs.: o modo utomátco não funcon corretmente pr sns de bx freqüênc (nferor à freqüênc de corte do fltro). 06/08/02 37

8 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm c) Polrdde (SLOPE): selecon o sncronsmo pel subd (+) ou pel descd (-) do snl; d) Acoplmento: DC: coplmento dreto do snl de sncronsmo o comprdor; AC: coplmento trvés de fltro pss-lts. É útl n sncronzção de sns lterndos somdos níves DC; Rejeção de lt freqüênc (HFREJ): coplmento trvés de fltro pss-bxs. Útl n sncronzção de sns de bx freqüênc superpostos sns de lt freqüênc ou ruídos; TV: coplmento trvés de fltros pss-fx centrdos ns freqüêncs de vrredur horzontl ( 15,7 khz) e vertcl ( 60 Hz) do snl de televsão. e) Modo de vrredur (SWEEPMODE): Norml: vrredur do fexe só é efetud qundo exste um snl de sncronsmo dequdo, cso contráro o fexe não é vsulzdo n tel (fexe pgdo n extremdde esquerd); Automátco: vrredur norml qundo há snl de sncronsmo dequdo, cso contráro o sncronsmo é forçdo por um dspro nterno e o fexe é vsulzdo n tel. Obs.: qundo não exste snl de entrd ou qundo o mesmo é desconhecdo, preferenclmente usr este modo de vrredur; Únco (SINGLE): um únc vrredur horzontl é efetud prtr do conmento mnul de um chve push bottom. Útl n sensblzção de flme fotográfco (trr foto d tel do oscloscópo). 06/08/02 38

9 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm f) Tempo morto (Hold off): juste do tempo morto (fexe pgdo) entre s vrredurs horzonts. Qunto menor este tempo, mor ntensdde méd do fexe n tel. Este juste pode ser útl n sncronzção de sns complexos ou de bx ntensdde. Acessóros e Ajustes do fexe n tel ) Pont de prov: cbo coxl trvés do qul é levdo o snl ser meddo té o oscloscópo. Em gerl possu chve tenudor de tensão x 10 (ou x 100) com fnldde de mplr fx do seletor de escls e mnmzr o efeto de sobrecrg no crcuto ser meddo (cusdo pel cpctânc do cbo). Nest opção escl vertcl selecond deve ser multplcd por 10 e mpedânc de entrd pss 10 R (tpcmente 10 MΩ). Um compensção d cpctânc de entrd é necessár pr um corret vsulzção de sns rápdos. Est opção é útl n medd de sns provenentes de crcutos com lt mpedânc ou lt freqüênc. * C deve compensr prte retv do dvsor de tensão (C p +C c ). v ' v = 10 = v R R + R R R + R = 1 10 R = 9R de modo equvlente pr prte retv: 1 9 C X C = 9X Cp = C = jwc jwc 9 p p Constnte de tempo: R C = R C p 06/08/02 39

10 UFPR - DELT Medds Elétrcs Prof. Mrlo Bonfm Obs.: C é um cpctor vrável e deve ser justdo plcndo-se um ond qudrd n pont de prov (snl de clbrção) de modo que vsulzção n tel sej corret. b) Snl de clbrção : ond qudrd de mpltude e freqüênc conhecds (tpcmente 0,5 V pco ; 1 khz) usd pr clbrção d pont de prov do oscloscópo. c) Ajustes do fexe: Intensdde: just ntensdde do fexe de elétrons e consequentemente o brlho n tel. Foco: foclz os elétrons corretmente n tel de modo obter-se um fno trço n tel. Rotção: just nclnção do fexe n tel. 06/08/02 40