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Osciloscopios Digitales

El mercado de osciloscopios digitales ofrece muchos modelos diferentes de diferentes fabricantes, convirtiendo en un reto la elección de un nuevo dispositivo incluso para un ingeniero. Sin embargo, una cuidadosa comparación de las características y capacidades de los modelos de los diferentes fabricantes puede responder a la pregunta: ¿qué osciloscopio es el mejor para mis necesidades?

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Cómo seleccionar un osciloscopio digital

Criterios de selección, características, aplicaciones típicas y modelos populares.

En este artículo, basándonos en nuestra experiencia, hablaremos de criterios sencillos para seleccionar el osciloscopio óptimo, consideraremos aplicaciones típicas y ofreceremos modelos de osciloscopios para cada tarea típica, lo que le ayudará a trabajar con eficacia y ahorrar tiempo y dinero.

Criterios de selección de osciloscopios

Para empezar, es deseable definir las cuestiones principales:

  • ¿Qué rango de precios elegiremos: por debajo de €1,000, entre €1,000 y €4,000, o más de €4,000?
  • ¿Cuál es la frecuencia máxima de las señales medidas: hasta 70 MHz, 100 – 200 MHz, más de 200 MHz?
  • ¿Cuáles son los principales canales necesarios: 2, 4 u 8?
  • ¿Necesita detectar señales de impulso y eventos raros: vislumbres, interferencias?
  • ¿Trabaja con interfaces digitales serie (USB, I2C, SPI, UART, CAN, LIN, etc.)?
  • ¿Tengo que medir las componentes de frecuencia de las señales (armónicos, etc.)?

Consideremos cada uno de ellos con más detalle, ya que es importante para la elección correcta y razonable.

Cúanto vale un osciloscopio?

Al elegir un osciloscopio, la primera pregunta que le puede interesar es el costo del dispositivo. El coste de los osciloscopios digitales depende de muchos parámetros como el ancho de banda, la velocidad de muestreo, el número de canales, la capacidad de memoria, el análisis de protocolo integrado, etc.

Si al elegir un osciloscopio sólo nos guiámos por su precio, entonces puede que no quedemos satisfechos con sus otros parámetros. Por el contrario, piense en el valor del dispositivo en función de sus características y capacidades. Un buen dispositivo le permite realizar el trabajo de forma rápida y eficiente, lo que ahorra tiempo, errores y dinero.

El rango de hasta €1,000 se ofrece principalmente en modelos económicos con un ancho de banda de 25 – 70 MHz, con una variedad de conexiones USB y Bluetooth, que muestran la señal usando una pantalla de computadora, tableta o teléfono inteligente. Pero también existen dispositivos «clásicos» completos.

En el rango de €1000 a €4000 hay una gran variedad de modelos interesantes con un ancho de banda de 100 – 200 MHz y funcionalidad avanzada de análisis de señales analógicas y digitales.

El rango de más de €4,000 incluye osciloscopios para desarrollo profesional y reparaciones complejas. El ancho de banda de estos osciloscopios suele ser superior a 200 MHz, existe la posibilidad de análisis de señales digitales (normalmente de hasta 16 canales), existe una entrada separada del analizador de espectro para el análisis exhaustivo en la zona de frecuencia, así como un conjunto de opciones adicionales que facilitan el trabajo.

Ancho de banda del osciloscopio

La anchura de banda del osciloscopio digital debe ser ligeramente superior a la frecuencia máxima de las señales analógicas a medir. Por ejemplo, si la frecuencia máxima de las señales analógicas es de 70 MHz, es mejor elegir un modelo de osciloscopio con un ancho de banda de 100 MHz.

Para trabajar correctamente con señales digitales (rectangulares), es necesario tener una reserva de ancho de banda significativamente mayor. Si desea ver la forma de la señal de reloj de 70 MHz, un osciloscopio de 100 MHz no será suficiente. Para un trabajo cómodo con señales digitales es mejor elegir un osciloscopio con la opción de un analizador lógico.

Por supuesto, siempre quiero que el osciloscopio tenga el mayor ancho de banda posible, pero a medida que aumenta el ancho de banda, el precio del dispositivo aumenta drásticamente. Un buen osciloscopio con un ancho de banda de 200 MHz cuesta unos 2.000 dólares, y un buen osciloscopio con un ancho de banda de unos 10.000 dólares. Por lo tanto, es importante llegar a un compromiso saludable en este sentido.

Número de canales principales

Los osciloscopios modernos están disponibles con 2 ó 4 canales principales. Los modelos económicos contienen 2 canales, buenas series de 2 o 4 canales, y los costosos osciloscopios profesionales siempre contienen 4 canales. El precio medio de un modelo de 4 canales es 1,5 veces superior al de un modelo de 2 canales.

Por lo tanto, la elección depende de la cantidad prevista y de la aplicación del osciloscopio. Hay tareas en las que el modelo de 2 canales no es adecuado, como trabajar con redes de alimentación trifásicas o sistemas de audio multicanal.

Tenga en cuenta que algunas series de osciloscopios le permiten actualizar (aumentar) el ancho de banda más adelante comprando una llave digital. No es necesario enviar el dispositivo en sí: el código de desbloqueo se introduce en el menú del osciloscopio. Pero añadir dos canales adicionales al osciloscopio de 2 canales no es tan fácil. Es decir, si planea actualizar su osciloscopio en el futuro, es mejor comprar un modelo de 4 canales, y luego ampliar la banda con un código de activación.

Detección de eventos raros

Un osciloscopio convencional de bajo coste puede manejar bien las señales periódicas (que siempre están presentes), pero cuando se diseña o repara un equipo electrónico, muy a menudo es necesario detectar un evento raro: un fallo de reloj, una interferencia de impulso o una sobretensión accidental. Esta no es una tarea fácil para un osciloscopio.

En las descripciones de osciloscopios que funcionan bien con eventos raros y cortos (menos de 1 ms) debe haber una característica: la velocidad de captura continua de los osciloscopios. Es deseable que este valor sea de al menos 5.000 oscilogramas por segundo. Esto significa que el osciloscopio mide y analiza la señal 5.000 veces por segundo, y si alguna vez hay un evento anormal, se detectará y mostrará.

Además, la función de fósforo digital (post-calentamiento) es muy útil para detectar anomalías cortas. Esta función muestra los eventos raros en un color diferente y es muy visible en la forma de onda. Leer más en un artículo aparte: Descripción de la tecnología DPO.

Decodificación y análisis de protocolos serie

Muchos dispositivos electrónicos contienen uno o más buses seriales (Serial Buses). Este bus serie es una interfaz de comunicación para un protocolo específico. Una característica distintiva de los buses en serie es el pequeño número de conductores necesarios para su funcionamiento (normalmente 2, 3 o 4 unidades, a veces más).

Por ejemplo, con la ayuda de las interfaces serie I2C y SPI se conectan a los microcontroladores todo tipo de circuitos periféricos: sensores, ADC, DAC, módulos de interfaz, etc. Los buses I2S, LJ, RJ o TDM se utilizan para la transmisión de audio digital. En el vehículo, todos los dispositivos se comunican mediante un único bus serie como CAN o LIN. En la industria aeroespacial, la interfaz de comunicación en serie MIL-STD-1553 es ampliamente utilizada.

Muchos modelos de osciloscopios digitales modernos (con las opciones adecuadas activadas) permiten la decodificación de señales de bus serie sobre la marcha, buscando automáticamente los datos necesarios o las condiciones específicas. Cuando se detecta un evento específico, el osciloscopio puede registrar y almacenar todas las alarmas en la memoria para un análisis detallado. Esta es una función muy poderosa y útil.

Medición de los componentes de frecuencia de la señal

Casi todos los osciloscopios modernos tienen la función FFT (Fast Fourier Transform), que permite mostrar la señal de entrada en el dominio de la frecuencia. La función FFT sólo es adecuada para el análisis superficial de la señal porque tiene tres inconvenientes principales: muy baja sensibilidad (funciona con señales de gran amplitud y no es adecuada para la mayoría de las señales de radiofrecuencia), por regla general, es imposible ver la señal en sí misma si se enciende el FFT, la pantalla se actualiza lentamente.

Por lo tanto, se utilizan analizadores de espectro separados para un análisis completo de los circuitos radioelectrónicos y de los equipos en el dominio de las frecuencias. Algunas series de osciloscopios contienen un analizador de espectro incorporado completo, con la señal de análisis alimentada a una entrada de instrumento separada.

Sondas y accesorios

Incluso los dispositivos más avanzados no pueden proporcionar resultados precisos si los datos que reciben son muy imprecisos. Las sondas se combinan con un osciloscopio para formar un único sistema de medición. El error de medición comienza a acumularse desde la punta de la sonda.

Por lo tanto, es importante seleccionar la sonda correcta para que se adapte al osciloscopio y al dispositivo que se está probando. Las sondas cualitativas y bien seleccionadas minimizan la distorsión de la señal que se examina y promueven la alta precisión de las mediciones.

Existen varios tipos básicos de sondas. Cada tipo es adecuado para su tipo de medición:
– Sondas pasivas
– muestras activas
– sondas diferenciales
– sondas de alta tensión
– sondas de corriente
– Sondas aisladas galvánicamente

Además de estas categorías básicas, también existen sondas para aplicaciones especiales, como mediciones de ruido y ondulación en buses de potencia electrónicos.