Aplicación de osciloscopio Tektronix TDS1001B
Nota: en el texto se utilizará alternativamente y con el mismo sentido trigger y sincronismo para el osciloscopio.
Circuito:
El circuito se compone de un oscilador que utiliza una compuerta de un séxtuple schmitt trigger (40106 ó 14106), y un contador BCD (4518).
Objetivos del práctico:
Comprender el funcionamiento del circuito. Aprender a hacer mediciones con osciloscopio digital de 2 trazos, que presenten en pantalla hasta 4 formas de onda.
El circuito es el siguiente:
Funcionamiento del oscilador:
Si asumimos que la tensión del capacitor es cero voltios (descargado) inicialmente, entonces la entrada de la compuerta (que es un inversor) está en cero y su salida es un uno lógico (prácticamente la tensión de fuente).
El capacitor se empieza a cargar entonces a través de la resistencia.
Cuando la tensión sobre el mismo supera el umbral de histéresis superior en la entrada de la compuerta, la salida de ésta pasa a un cero lógico (prácticamente la tensión de masa).
En ese punto entonces el capacitor comienza a descargarse a través de la resistencia.
Cuando la tensión sobre el capacitor llega al umbral inferior de histéresis de la compuerta, la salida de ésta pasa nuevamente a un uno lógico y el ciclo se repite.
Mediciones:
1-Del oscilador
Conectemos el canal 1 en la salida del oscilador con 40106 (pin 2), punta X10 escala 5V/div.
Conectemos el canal 2 sobre el capacitor en la entrada del 40106 (pin 1), punta X10 escala 2V/div.
Sincronicemos con flanco ascendente, acoplamiento de trigger filtro ruido, nivel 5V, con el canal 1.
Alimentemos el circuito con 10Vcc.
Observemos las formas de onda tomando en cuenta la explicación de funcionamiento del oscilador ¿se comprende su operación?.
Determinar en el circuito:
• La frecuencia de oscilación (lectura directa en el contador de frecuencia del osciloscopio).
• Los niveles de histéresis de entrada midiendo tensión con los cursores sobre el canal 2.
• El tiempo de subida (rise time) y de bajada (fall time), y la duración del pulso activo en la salida del oscilador (pin2), utilizando alternativamente el menú de mediciones y los cursores, compare los resultados de ambas formas de medición.
• La influencia de la resistencia y la capacidad en la frecuencia de oscilación (conectando resistencias en paralelo con R1 y capacitores en paralelo con C1).
Guardar pantalla a dispositivo de almacenamiento externo (1).
2- Mediciones en el contador BCD.
En estas mediciones vamos a utilizar el sincronismo externo.
Consigamos una tercer sonda de osciloscopio (del osciloscopio del vecino).
Conectemos la tercer sonda a la salida Q3A de la primera sección del 4518 (pin6).
Seleccionemos sincronismo con ext/5, nivel 5V, flanco de bajada, acoplamiento filtro de ruido.
Pongamos el circuito en funcionamiento con 10V de alimentación.
Conectemos el canal 1 punta X10 escala 10V/div en la salida Q0A del 4518 (pin 3), con el nivel de cero (centrado vertical) en la 6ª división vertical.
Conectemos el canal 2 punta X10 escala 10V/div en la salida Q3A del 4518 (pin 6) con el nivel de cero (centrado vertical) en la división 4,5 vertical.
Adecuemos la base de tiempo para obtener al menos 2 pulsos de 1 lógico de Q3A en pantalla.
Centremos el punto de trigger con el control horizontal en la 9ª división.
Conectemos el canal 2 punta X10 escala 10V/div en la salida Q1A del 4518 (pin 4) con el nivel de cero (centrado vertical) en la división 4,5 vertical.
Vayamos al menu de almacenamiento del osciloscopio, seleccionemos almacenar señal,
guardemos el canal 1 en ref A y el canal 2 en ref B.
Movamos el nivel de cero (centrado vertical) del canal 1 a la 3ª división vertical.
Movamos el nivel de cero (centrado vertical) del canal 1 a la 1ª división vertical.
Conectemos el canal 1 punta X10 escala 10V/div en la salida Q2A del 4518 (pin 5).
Conectemos el canal 2 punta X10 escala 10V/div en la salida Q3A del 4518 (pin 6).
Vayamos en el osciloscopio al menú de referencias, activemos las referencias A y B.
Ahora tenemos en pantalla los 4 trazos de salida de un contador BCD, y podemos ver la relación de tiempos, y cómo resulta la tabla de las salidas.
Asegurarse de no mover el control de base de tiempo, el tiempo por división de las ondas almacenadas y de las ondas operativas debe ser el mismo, tampoco alterar la posición horizontal.
Recordar guardar pantallas a dispositivo de almacenamiento externo (1).
Del circuito:
• Escribir la tabla de estados de las salidas observando las formas de onda para cada sección.
• Determinar la frecuencia de cada una de las salidas del 4518 (incluyendo las salidas de la 2ª sección del contador, pasando en ese caso la sonda de disparo externo a la salida Q3B) ¿en todos los casos la lectura de frecuencia es correcta? ¿Porqué?.
• Comparar la frecuencia de cada salida con la frecuencia del oscilador y con la frecuencia de cada una de las otras salidas, establecer la relación entre éstas.
(Utilizar canal 1 y la medición de frecuencia en el menú de mediciones).
• ¿Porqué en la 2ª sección ingresamos los pulsos provenientes de la 1ª sección en la entrada Clock Enable en lugar de ingresarlos por la de Clock?.
• Se puede además presentar en pantalla la entrada de clock (pin 1) en lugar de alguna de las salidas, y observar en qué flanco del pulso de clock se producen los cambios de estado (comparando clock con Q0A).
(1) La otra opción es imprimir, sin embargo, tomemos conciencia que el ahorro de papel reduce la contaminación (de las pasteras) y la emisión de CO2, o sea contribuye a la reducción del efecto invernadero. (Puede verse el sitio http://www.ceroco2.org/).
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