Um osciloscópio é uma ferramenta essencial para engenheiros elétricos e amadores. É um poderoso dispositivo de diagnóstico que pode ajudá-lo a medir, visualizar e analisar formas de onda, permitindo que você rapidamente solucione problemas e depure seus projetos eletrônicos. Nesta postagem do blog, vamos descobrir os fundamentos de como usar um osciloscópio, incluindo as partes de um osciloscópio, como conectar e configurar um osciloscópio, usar o osciloscópio para medir tensão e intervalos de tempo, solucionar problemas com um osciloscópio, trabalhar com diferentes formas de onda do osciloscópio, entender as especificações do osciloscópio, diferentes tipos de osciloscópios e dicas e truques para usar um osciloscópio.
O que é um osciloscópio?
Um osciloscópio é um dispositivo eletrônico usado para medir e exibir sinais de tensão ao longo do tempo. Ele é usado em diversas aplicações, como solução de problemas em circuitos elétricos e eletrônicos, análise de sinais de sistemas de comunicação e estudo de formas de onda geradas por som. Ele consiste em um tubo de raios catódicos (CRT) que exibe a forma de onda e vários controles que permitem ao usuário
Partes de um osciloscópio
As principais partes de um osciloscópio são o visor, a entrada e o painel de controle. O visor é geralmente uma tela CRT ou LCD que exibe a forma de onda do sinal que está sendo medido. A entrada é o conector usado para receber o sinal que está sendo medido, como um conector BNC ou banana. O painel de controle é o conjunto de botões e controles usados para controlar o osciloscópio.
O painel de controle normalmente inclui botões e controles para ajustar a base de tempo, a faixa de tensão, o nível de disparo e outras configurações. Ele também inclui uma seleção de entradas, como CA, CC e terra, que podem ser usadas para medir diferentes tipos de sinais.
Como usar um osciloscópio?
O osciloscópio tem sido, há muito tempo, uma das ferramentas mais eficazes para testar circuitos eletrônicos. Ao observar as formas de onda de tensão e corrente dos nós principais do circuito, é possível verificar visualmente se o circuito está funcionando normalmente e se o projeto é adequado. Isso é extremamente útil para melhorar a confiabilidade. Obviamente, a análise e o julgamento corretos da forma de onda dependem da experiência do próprio engenheiro.
Conectando e configurando um osciloscópio
O primeiro passo para usar um osciloscópio é conectá-lo ao sinal que está sendo medido. Isso geralmente é feito com um cabo coaxial, que é conectado à entrada do osciloscópio e à fonte do sinal. Depois que o osciloscópio estiver conectado ao sinal, é hora de configurá-lo.
A configuração de um osciloscópio é relativamente simples. O primeiro passo é ajustar a base de tempo, que determina quanto tempo leva para a forma de onda se mover pela tela. Isso geralmente é feito com um botão no painel de controle. Em seguida, a faixa de tensão deve ser ajustada, o que determina a tensão máxima que pode ser medida. Por fim, o nível de disparo deve ser ajustado, o que determina quando a forma de onda começará a ser exibida na tela.
Medir tensão e intervalos de tempo
Depois de configurar o osciloscópio, ele pode ser usado para medir tensão e intervalos de tempo. Para medir a tensão, basta ajustar o botão da faixa de tensão para a faixa desejada e observar a forma de onda exibida na tela. A forma de onda deve refletir com precisão o sinal que está sendo medido, e a tensão pode ser lida diretamente da forma de onda.
Para medir intervalos de tempo, ajuste o botão da base de tempo para o intervalo de tempo desejado e observe a forma de onda. O intervalo de tempo pode ser lido diretamente da forma de onda e pode ser usado para medir a frequência do sinal que está sendo medido.
Solução de problemas com um osciloscópio
Os osciloscópios também são úteis para solucionar problemas e depurar circuitos. Ao conectar o osciloscópio ao circuito, ele pode ser usado para observar a forma de onda e identificar quaisquer problemas. Por exemplo, se a forma de onda não estiver sendo exibida corretamente, isso pode indicar um problema no circuito. Da mesma forma, se a forma de onda não estiver dentro da faixa esperada, isso pode indicar um problema na fonte de alimentação ou em outros componentes.
Trabalhando com diferentes formas de onda do osciloscópio
Além de medir tensão e intervalos de tempo, os osciloscópios podem ser usados para medir uma variedade de formas de onda. Os diferentes tipos de formas de onda incluem formas de onda senoidais, quadradas, dente de serra e triangulares. Ao conectar o osciloscópio a um circuito e observar a forma de onda, ele pode ser usado para identificar quaisquer problemas no circuito.
Diferentes tipos de osciloscópios
Existem vários tipos diferentes de osciloscópios disponíveis no mercado, cada um com suas próprias características e capacidades exclusivas. Os tipos mais comuns de osciloscópios são os analógicos, digitais e de sinal misto.
Os osciloscópios analógicos são o tipo mais básico de osciloscópio e são normalmente utilizados para medições básicas. Os osciloscópios digitais são mais avançados e podem medir sinais mais complexos. Os osciloscópios de sinal misto são o tipo mais avançado de osciloscópio e podem medir sinais analógicos e digitais.
Osciloscópios analógicos
Um osciloscópio analógico é um equipamento de teste abrangente exibido através de um osciloscópio de raios catódicos. Ele pode testar a amplitude, frequência, período, fase e outros parâmetros do sinal, e também pode analisar o sinal no domínio do tempo. Os tipos comumente usados incluem uso geral, traço duplo e varredura dupla.
Vantagens
- Largura de banda em tempo real e exibição em tempo real
- Ampla faixa dinâmica
- Múltiplas formas de onda simultâneas
- Alta largura de banda e precisão
- Armazenamento de memória longo
- Custo-benefício
- Fácil de usar e entender
- Exibe os sinais com precisão
- Pode ser usado para medir frequência, tensão e outros parâmetros
- Capaz de exibir vários sinais
- Pode capturar centenas de milhares de formas de onda por segundo
- Fácil de usar e simples de entender
- Pode ser usado para diagnosticar e solucionar problemas em circuitos elétricos
- Pode ser usado para testar vários componentes e dispositivos
- Suporta sinais com baixa amplitude
- Suporta sinais de frequências muito rápidas e variáveis
- Pode medir e observar vários sinais simultaneamente
- Pode ser usado para depuração e resolução de problemas em circuitos eletrônicos
Desvantagens
- Resolução inferior à dos osciloscópios digitais
- Dificuldade em capturar dados com precisão
- Maior probabilidade de interferência de fontes externas
- Não tão fácil de usar quanto os osciloscópios digitais
- Largura de banda limitada
- Altos níveis de ruído devido aos sinais de baixa frequência
- Baixa impedância de entrada
- Traços múltiplos podem causar interferência
- Configuração e operação complexas
- Capacidade de memória limitada e velocidades de varredura lentas
Osciloscópio digital
Um osciloscópio digital é um equipamento de teste abrangente que é primeiro implementado através da conversão analógica/digital e, em seguida, implementado com métodos modernos de processamento de sinais digitais. Além das funções de um osciloscópio analógico, ele geralmente possui funções como processamento, armazenamento e transmissão de dados, e também pode realizar análises no domínio do tempo ou mesmo no domínio da frequência no sinal medido. Osciloscópios de armazenamento digital e osciloscópios de amostragem são comumente usados.
Vantagens
- Tamanho pequeno, peso leve, fácil de transportar, ecrã LCD
- Longo tempo para armazenar e analisar as formas de onda
- Adequado para medir sinais únicos e de baixa frequência
- Sem fenômeno de oscilação ao medir sinais de baixa frequência
- Mais métodos de disparo: pré-disparo, disparos lógicos, disparos por largura de pulso
- Poderosa capacidade de processamento de formas de onda
Desvantagens
- Caro para comprar
- Complexo de usar para usuários iniciantes
- Tempo de configuração mais longo em comparação com osciloscópios analógicos
- Faixa dinâmica e tempo de subida limitados dos osciloscópios digitais
- Sinais ruidosos podem causar erros nas leituras
- Sujeito a interferência eletromagnética
- Alto consumo de energia
- Faixa de frequência limitada
- Comprimento de registro limitado
- Difícil de diagnosticar sinais de baixo nível
- Sujeito a interferência de ruído
- Requer quantidades significativas de energia
Especificações do osciloscópio
Ao comprar um osciloscópio, é importante compreender as especificações do dispositivo. Osciloscópios diferentes têm características e capacidades diferentes, e compreender as especificações pode ajudá-lo a escolher o osciloscópio certo para as suas necessidades.
As especificações mais importantes a serem consideradas são a largura de banda, a taxa de amostragem, a resolução e a impedância de entrada. A largura de banda é a frequência máxima que o osciloscópio pode medir, e a taxa de amostragem é a velocidade na qual o osciloscópio pode medir o sinal. A resolução é a precisão da forma de onda exibida, e a impedância de entrada determina quanta tensão o osciloscópio pode medir.
Dicas e truques para usar um osciloscópio
Usar um osciloscópio pode ser uma tarefa complexa, mas existem algumas dicas e truques que podem ajudar a torná-la mais fácil. Uma das dicas mais importantes é garantir que a impedância de entrada esteja configurada corretamente para o sinal que está sendo medido. Isso garantirá que o osciloscópio possa medir o sinal com precisão, sem ser afetado por ruídos externos ou interferências elétricas.
Outra dica é certificar-se de que a base de tempo esteja configurada corretamente. Isso garantirá que a forma de onda seja exibida corretamente na tela. Por fim, é importante ajustar o nível do gatilho corretamente. Isso garantirá que a forma de onda seja exibida no momento certo e com a amplitude correta.
Perguntas frequentes
A taxa de amostragem em tempo real é o recíproco do intervalo de amostragem de uma aquisição (um disparo) do osciloscópio. Entende-se que o nível mais alto da indústria é o uso simultâneo de quatro canais.
A relação entre a potência ativa e a potência aparente é chamada de fator de potência, representado por COSΦ. Na verdade, o método de medição mais simples é medir a diferença de fase entre a tensão e a corrente, e o resultado é o fator de potência.
A maioria dos osciloscópios digitais modernos possui funções FFT, e os sistemas acima mencionados podem até mesmo pré-testar harmônicas de corrente de acordo com a norma EN61000-3-2.
Holdoff (retardo do disparador) significa fechar temporariamente o circuito do disparador do osciloscópio por um período de tempo (ou seja, o tempo de retardo). Durante esse período, o osciloscópio não disparará mesmo que haja um ponto da forma de onda do sinal que atenda à condição de disparo. No osciloscópio digital, também é expresso como uma porcentagem, o que significa a porcentagem de todo o comprimento do registro ou de toda a tela.
A melhor maneira é usar uma sonda diferencial, pois o sinal medido nesse momento é o mais real e objetivo; se não houver sonda diferencial, você pode usar duas sondas diferenciais para conectar os dois canais do osciloscópio (como Ch1, Ch2) e, em seguida, usar matemática para calcular, obter a forma de onda de ch1-ch2 e analisá-la. Nesse momento, tente manter as duas sondas exatamente iguais. A escala vertical (quantos volts por divisão) dos dois canais do osciloscópio é definida da mesma forma, caso contrário, o erro será grande.
A largura de banda é o índice básico do osciloscópio. É igual à definição da largura de banda do amplificador. É o chamado ponto -3dB, ou seja, o ponto de frequência em que a onda senoidal é adicionada à entrada do osciloscópio e a amplitude atenua para 70,7% da amplitude real, chamado de largura de banda. Ou seja, usando um osciloscópio com largura de banda de 100 MHz para medir uma onda senoidal de 1 V, 100 MHz, a amplitude obtida é de apenas 0,707 V. Isso só se aplica a ondas senoidais. Portanto, ao escolher um osciloscópio, para obter uma certa precisão de medição, devemos escolher uma largura de banda que seja 5 vezes a frequência mais alta do sinal.
Se o sinal existe, mas às vezes o osciloscópio consegue captá-lo e outras vezes não, isso pode ter algo a ver com as configurações do osciloscópio. Normalmente, se você puder definir o modo de disparo do osciloscópio como Normal, definir a condição de disparo como disparo de borda, ajustar o nível de disparo para um valor apropriado e, em seguida, definir o modo de varredura como modo único, se esse método não funcionar, geralmente o instrumento pode apresentar um problema.
Conclusão
Usar um osciloscópio pode parecer intimidante no início, mas com um pouco de prática, pode se tornar algo natural. Ao compreender os conceitos básicos de como usar um osciloscópio, incluindo as partes de um osciloscópio, conectar e configurar um osciloscópio, usar o osciloscópio para medir tensão e intervalos de tempo, solucionar problemas com um osciloscópio, trabalhar com diferentes formas de onda do osciloscópio, compreender as especificações do osciloscópio, diferentes tipos de osciloscópios e dicas e truques para usar um osciloscópio, é possível aprender rapidamente os conceitos básicos e começar a fazer medições úteis.
