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INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA ÁREA DE ELECTRÓNICA

Profesores: Juan José González de la Rosa. Manuel Sanmartín de la Jara.

PRÁCTICA 2. Osciloscopios HM 604 y HM 1004 (II). Medidor de Impedancias HM 8018: Circuitos resonantes serie y paralelo (medidas de parámetros de la señal). Sumario: Elementos del osciloscopio II. Medidas de comparación de fases de señales en el modo de operación X-Y. Medidas de diferencia de fases en servicio con dos canales con el modo de operación Y-t DUAL. Figuras de Lissajous móviles. Medidas con el medidor de impedancias HM 8018. Circuitos resonantes, series y paralelos.

2.1.- Objetivos.

• Calcular el desfase de una señal con respecto a otra de referencia (medidas de

comparación de fases de dos señales) empleando los modos de funcionamiento X-

Y (visualización de la elipse degenerada de Lissajous) y DUAL del osciloscopio.

• Visualizar figuras de Lissajous móviles, para distintos armónicos

• Empleo del medidor de impedancias (medidor de LC y parámetros asociados)

para medir capacidades, inductancias, conductancias y resistencias serie.

• Calcular, como medidas indirectas, el factor de disipación de un condensador y el

factor de calidad de una bobina.

• Comprobar que la capacidad y la inductancia dependen de la frecuencia

(frecuencia de test).

• Determinar con osciloscopio y voltímetro, de forma directa, la frecuencia de

resonancia en circuitos LC, series y paralelos. Comprobar indirectamente wo,

con el apoyo del medidor de impedancias.

2.2.- Metodología.

La señal de referencia se introduce en el canal II del osciloscopio y se toma del

generador de funciones (p.e. HM 8030). La señal a comparar se conecta al canal I.

Las medidas se realizarán analizando las señales de entrada y salida de los

siguientes cuadripolos pasivos.



Es necesario calcular la función de transferencia de cada uno de ellos, con el fin de

obtener la expresión teórica del desfase y poder comprobar el resultado

experimental.

Los valores de los parámetros de los componentes dependerán de cada uno de

los casos estudiados. Para el primer cuadripolo se toman: C = 6.8 nF, R = 153 KΩ, f =

200 Hz. En el segundo cuadripolo: L = 33 µH, R = 100Ω, f = 2000 Hz.

Como generador de señal se utilizará el modelo HM 8030 o variantes, con tipo

de señal sinusoidal. Se conecta el activo (salida del generador) al terminal A de los

cuadripolos y al canal II del osciloscopio. La salida de los cuadripolos se conecta al

canal I del osciloscopio. En cada caso se utilizará la frecuencia que hace más visibles

los desfases, según el par de parámetros asociados a los elementos de los

cuadripolos.

2.2.1.- Medidas de comparación de fases de señales en el modo de operación X-Y.

Accionado el modo X-Y del osciloscopio, se realizarán las medidas oportunas

sobre las figuras de Lissajous para obtener el desfase entre la entrada y la salida. La

siguiente figura muestra las distintas situaciones de desfase que se pueden presentar

y las medidas directas a efectuar para obtener el desfase como medida indirecta.



2.2.2.- Medidas de diferencia de fases en servicio con dos canales con el modo de

operación Y-t DUAL.

Consiste en utilizar el modo dual del osciloscopio para medir la diferencia de

fases, realizando diferencias de medidas resultantes de lecturas en la base de

tiempos. Se recomienda ajustar la base de tiempos a valores pequeños, con el fin de

obtener la mayor precisión en las medidas.

Se toma como referencia la señal del generador de funciones y se expande

hasta un ciclo completo (ocupará entonces los aproximadamente 10 cm de la

pantalla). La segunda señal se visualizará al conmutar a modo DUAL.

Si es necesario emplear el ajuste fino de TIME/DIV del osciloscopio para

expandir las señales justo un período, se debe considerar que no afecta a las medidas

realizadas, ya que ambas trazas habrán sido afectadas por la misma expansión o

contracción.

2.2.3.- Figuras de Lissajous móviles.

Introducir en el canal I del osciloscopio, mediante un generador de funciones

del tipo HM 8030 o similar, una señal senoidal de f1 = 300 Hz y 10 Vpp .



Por el canal II del osciloscopio y mediante un generador de funciones del

modelo PROMAX GF1000 o similar, introducir una señal f2 de las mismas

características de la anterior.

Variar la frecuencia f1 generada por el HM 8030 en frecuencias múltiplos de

f2, f1 = n x f2 siendo n = 1, 2, 3, 4, 5, 6. Variar la forma de la función (triangular y

cuadrada).

Describir y representar las diferentes situaciones, analizando los resultados

obtenidos. Razonar las respuestas.

2.2.4.- Medidas con el medidor de impedancias HM 8018.

Los componentes L y C a probar se pueden conectar directamente a la entrada

del medidor o con una sonda. Según sea el rango de medida seleccionado, el

instrumento asignará una frecuencia de prueba o test que inyecta interiormente al

componente conectado entre sus terminales. El usuario puede trabajar con otra

frecuencia distinta, proveniente de un generador de funciones.

En el display se pueden obtener lecturas de capacidad y conductancia para

condensadores, y de inductancia y resistencia serie para bobinas.

Con las medidas obtenidas se calculará el factor de disipación, D, de los

condensadores (2) y del factor de calidad, Q, de las bobinas (2).

2.2.5.- Circuitos Resonantes. Determinación de la frecuencia de resonancia.

Las medias se realizarán analizando las señales de entrada y salida de los

siguientes cuadripolos pasivos.



Es necesario calcular la función de transferencia de cada uno de ellos, con el fin de

obtener la expresión teórica que determine la frecuencia de resonancia wo, de ambos

montajes.

Los valores de wo dependen de los componentes empleados. Para los

cuadripolos de la práctica se toman: C = 6,8 nF; L = 33 µH; R = 150 Ω.

Para la determinación de las medidas en forma directa, operar de igual

manera que en el apartado 2.2.1. observando que el menor desface y atenuación

tienen lugar a la frecuencia de resonancia. Ayudarse del voltimetro electronico

PROMAX VN-15B, conectandolo en paralelo con la salida del cuadripolo. Verificar

que coincide las frecuencia obtenida con la calculada.

Representar gráficamente la respuesta atenuación/frecuencia de los

cuadripolos, en torno a la fo .

2.3.- Resultados.

Se presentarán en una tabla los resultados de los apartados 1, 2 y 3 de la

metodología. Para las medidas de desfase constará de 4 columnas (valores de los

componentes, valor teórico, modo XY y modo DUAL). Las medidas de parámetros

con el medidor de impedancias se situarán en una tabla de 5 columnas (elemento a

probar, medida de C o L, medida de G o RS, frecuencia de test y valor calculado de D

o Q).



DR

X C

=

QX

Rl=

El autor deberá plasmar en la memoria las medidas que se obtengan de

lecturas en la pantalla del osciloscopio, es decir, posición de la base de tiempos o del

atenuador, cuenta en divisiones y operación realizada para obtener la medida.

2.4.- Análisis de resultados y reflexión personal.

• Resuma los conceptos fundamentales de Instrumentación que ha visto reflejados

en esta experiencia de laboratorio.

• Deduzca la expresión matemática que permite obtener el desfase de dos señales

en el modo XY.

• ¿Qué representa el factor de disipación de un condensador?.

• ¿Qué representa el factor de calidad de una bobina?.

• ¿Cómo se puede conocer la calidad de una bobina a partir de las medidas con un

osciloscopio?.

• Proponga cuadripolos de medida distintos a los utilizados para obtener las

figuras de Lissajous que no se han visualizado en el laboratorio (calcule las

impedancias de los elementos). Sugerencia: realice un diseño del cuadripolo a

partir del desfase asociado a la figura que se quiere visualizar.

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