O Osciloscópio e Gerador de Funções

[pic 1]	UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - UFOP Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas – João Monlevade
Disciplina: CEA 341– Princípios de Eletrônica Digital
AULA PRÁTICA 02	Osciloscópio e Gerador de Funções

ESTUDOS PRELIMINARES

1. Faça a leitura do roteiro desta prática.
2. Faça a leitura das especificações técnicas que são fornecidas junto com o roteiro desta prática (especificações do osciloscópio digital).
3. Estude e responda as questões indicadas no final deste roteiro.
4. Realize a simulação do circuito diodo – resistência apresentado nos procedimentos desta prática nos itens 3.5.3 e 3.5.4 usando o Software “Multisim”. Imprima as formas de onda de tensão na resistência e no diodo, pois precisará delas no dia da prática. Interprete em cada caso os resultados obtidos.

Observação: Estude cuidadosamente este roteiro antes de ingressar ao laboratório para garantir a realização da prática no tempo previsto.

OBJETIVOS:

• Reconhecer e manipular o gerador de funções e o osciloscópio digital.
• Utilizar o gerador de funções para gerar ondas de diversos tipos (quadrada, senoidal, triangular), assim como ajustar os parâmetros de amplitude e freqüência.
• Aprender a medir tensões quadradas e alternadas e alterar os ajustes do osciloscópio para realizar a medição de amplitude e frequência.
• Aprender a utilizar outras funções disponíveis no osciloscópio digital (posicionamento do cursor, opções para salvar formas de onda, etc.).
• Realizar a montagem e a análise das formas de onda em um circuito série diodo – resistência usando uma fonte DC variável, o gerador de funções, o osciloscópio e o protoboard.

MATERIAIS

• Osciloscópio digital tektronix.
• Gerador de funções.
• Fonte DC variável.
• Multímetro.
• Protoboard.
• Diodo 1N4007.
• Resistência 1 kΩ.
• Cabos de conexão.

1 OSCILOSCÓPIO

1.1 Introdução

O osciloscópio (Fig. 1) é um aparelho que permite medir tensões ao longo do tempo. Os osciloscópios podem ser analógicos ou digitais. O osciloscópio tem um aspecto que se assemelha a um televisor, excetuando a grelha inscrita no écran e a grande quantidade de comandos. O painel frontal do osciloscópio tem os comandos divididos em grupos (veja Fig. 1), organizados segundo a sua funcionalidade. Existe um grupo de comandos para o controle do eixo vertical (amplitude do sinal), outro para o controle do eixo horizontal (tempo) e outro ainda para controlar os parâmetros do écran (intensidade, focagem, etc.).

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Fig. 1 – Painel frontal do osciloscópio

Com o osciloscópio podemos medir:

• A forma de onda de uma tensão elétrica;
• Os valores das amplitudes;
• Os valores das componentes DC e AC;
• Os valores temporais: frequência, duty cycle, etc.;
• A diferença de fase entre dois sinais.

Os osciloscópios digitais retiram amostras do sinal original que são convertidas para um formato digital (binário) através da utilização de um conversor analógico/digital. Esta informação digital é armazenada numa memória e seguidamente reconstruída e representada no écran (Fig. 2).

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Fig. 2 – Formas de onda reconstruídas no écran do osciloscópio digital

Na figura 3 mostra-se o esquema em blocos de um osciloscópio digital. Tal como num osciloscópio analógico, quando se liga um osciloscópio digital a um dado circuito, o sistema vertical permite ajustar a amplitude da forma de onda. Seguidamente, um conversor analógico/digital (Analog to Digital Converter, na Figura 3) amostra o sinal (com uma determinada frequência de amostragem) e converte o valor de tensão de cada amostra para um formato digital. O sistema horizontal possui um relógio (sample clock) que determina a frequência com que o conversor analógico/digital adquire e converte uma amostra do sinal - a frequência de amostragem. Para efetuar uma medição é necessário ajustar adequadamente o sistema vertical, o sistema horizontal e o sistema de sincronismo (trigger system). 

[pic 4]Fig. 3 – Diagrama de blocos de um osciloscópio digital

1.2. Sistema Vertical

Primariamente, os comandos do sistema vertical servem para ajustar a forma de onda verticalmente. Adicionalmente, existem ainda outros comandos para escolher o acoplamento do sinal ou outro tipo de condicionamento de sinal. A Figura 4 mostra os comandos do sistema vertical do painel frontal típico de um osciloscópio digital.

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Fig. 4 – Comandos do sistema vertical do osciloscópio

Comando de Posição

O comando de posição vertical (POSITION, na Figura 4) permite deslocar a forma de onda para cima e para baixo, de modo a posicioná-la exatamente no sítio desejado do écran. Um exemplo da utilidade deste comando é quando pretendemos medir com maior exatidão amplitudes de tensão ou de tempo. Por exemplo, para melhor medir a tensão pico-a-pico de uma onda, podemos posicionar um dos picos em cima de uma divisão, e fazer a medição com maior facilidade, reduzindo o risco de cometer erros grosseiros. Quando pretendemos visualizar dois sinais simultaneamente no écran, é também forçoso ajustar o posicionamento vertical de ambos os canais, de modo que não haja sobreposição das formas de onda (ou de modo a que haja sobreposição, se assim o necessitarmos).

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