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El osciloscopio digital (DSO) permite presentar de forma gráfica bidimensional las variaciones de una señal respecto al tiempo, mostrando la amplitud o voltaje en el eje vertical y tiempo en el eje horizontal. Aquí te damos consejos para seleccionar el osciloscopio adecuado a tus necesidades.

Además del voltaje de la señal, el osciloscopio permite medir: frecuencia, tiempo de subida y bajada de las transiciones e intervalos de tiempo. También permite capturar eventos no repetitivos por medio de condiciones, como el tiempo de subida o caída de una señal, anchura de pulso, o condiciones lógicas.

Para escoger el osciloscopio, debemos que tomar en cuenta los siguientes parámetros.

Ancho de banda

El ancho de banda de un osciloscopio es la frecuencia del punto de -3dB de una señal senoidal. Por ejemplo, con un ancho de banda de 100 MHz, una señal senoidal de 100 MHz de 1 V de amplitud se va a ver como de 0.707 V.

Para señales cuadradas, como una señal de reloj o un bus serial, recordemos que están formadas por la suma de la frecuencia fundamental más las armónicas impares. Así una señal cuadrada de 10 MHz es la suma de una senoidal de 10 MHz más sus armónicas impares (30… 50… 70… 90… MHz).

Para ver señales digitales correctamente, se recomienda que el ancho de banda sea 10 veces le frecuencia de señal de reloj. Para el ejemplo anterior entonces se recomienda un ancho de banda de 100 MHz que contiene hasta la novena armónica.

Para medir pulsos, hay una fórmula sencilla para el ancho de banda: BW = 0.35/T a 0.45/T donde T es el tiempo de subida (o bajada) del pulso.

Tasa de muestreo

Los osciloscopios digitales convierten una señal analógica a muestras o puntos, o valores discretos. El teorema de Nyquist establece que, para reproducir una señal, se deben tomar muestras con una tasa de muestreo de 2 veces la frecuencia máxima de señal. Dicho de otra forma, el ancho de banda digital es la mitad de la tasa de muestreo.

Usando la fórmula de pulsos, un osciloscopio con ancho de banda de 200 MHz permite capturar tiempos de subida de 1.75E-9 (1.75 nanosegundos). Tip: 0.35/200 MHz).

Como requerimos tomar dos muestras en este intervalo o cada 0.875 ns, requerimos una tasa de muestreo de 1/0.875ns o 1.143 GS/s (giga-muestras cada segundo).

Memoria

La escala horizontal del osciloscopio está dada en tiempo y contiene 10 divisiones. Por ejemplo, si la base de tiempo es de 10 ms/div, estamos viendo en toda la pantalla 100 ms de tiempo. Este es el tiempo de captura.

La tasa de muestreo es una función del tiempo/div y la longitud de la memoria de adquisición.

SI nuestro osciloscopio tiene una memoria de 1 Mpunto y la tasa de muestreo es de 2 GS/s, podemos capturar un tiempo de 500 microsegundos.

Resolución vertical

La resolución vertical está dada en bits. La mayoría de los osciloscopios tienen una resolución vertical de 8 bits o 2⁸ (256) niveles. Algunos osciloscopios de gama alta tienen más resolución, por ejemplo 10 bits, lo que da 2¹⁰ (1,024) niveles. Es como los pixeles de una cámara, nos permite hacer mayor ampliación o zoom y ver con nitidez detalles pequeños.

Número de canales

La mayoría de los osciloscopios son de 2 o 4 canales. En algunos casos para decodificar buses seriales, se requieren 4 canales. También hay disponibles osciloscopios de señal mezclada (MSO en inglés), que agregan 8 a 16 canales lógicos.

Aplicaciones adicionales.

Los osciloscopios ofrecen herramientas de medición como cursores, mediciones automáticas y matemáticas básicas incluyendo transformada de Fourier. Las aplicaciones especiales incluyen disparo y decodificación serial, como I2C, SPI, CAN bus, PCIe, USB, etc. Los buses de alta velocidad demandarán un osciloscopio con mayor ancho de banda y quizá aplicaciones especiales como medición de jitter. Hay osciloscopios como la serie DSOX3000T de Keysight que ofrecen opciones adicionales como medición de potencia, muy requerido para diseño de fuentes conmutadas.

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