Scope Fundamentals Portuguese

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    20-Oct-2015
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Introduo ao osciloscpio

Para estudantes universitrios de Engenharia Eltrica e Fsica

1Introduo ao osciloscpioSeja bem-vindo a esta apresentao sobre os princpios bsicos do osciloscpio para estudantes universitrios de Engenharia Eltrica e Fsica. O osciloscpio uma ferramenta essencial para se tomar medidas de tenso e tempo dos circuitos eltricos analgicos e digitais da atualidade. Quando voc finalmente concluir o seu programa de Engenharia Eltrica ou Fsica e ingressar na indstria de eletrnica, provavelmente descobrir que o osciloscpio aquela ferramenta de medio que voc utiliza mais do que qualquer outro instrumento para testar, verificar e depurar seus projetos. Mesmo durante seu programa de EE ou Fsica nesta universidade especificamente, o osciloscpio ser a ferramenta de medida que voc utilizar com mais frequncia em diversos laboratrios de circuitos para testar e verificar seus projetos e trabalhos. Aps assistir a esta apresentao sobre os princpios bsicos dos osciloscpios e aps concluir as aulas prticas usando o Tutorial e o Guia de laboratrio do osciloscpio, voc ter uma melhor compreenso do que um "scope" e como se deve utiliz-lo de forma eficiente.PautaO que um osciloscpio?Noes bsicas de teste (modelo de baixa frequncia)Realizar medies de tenso e tempoConfigurar a escala das formas de onda na tela adequadamenteCompreender o disparo do osciloscpioA teoria de operao e especificaes de desempenho do osciloscpioTestes revisitados (modelo dinmico/CA e efeitos de carregamento)Recursos tcnicos adicionais

PautaComearemos esta apresentao definindo o que um osciloscpio. Depois conversaremos a respeito do seguinte:Noes bsicas de testeRealizar mediesConfigurar a escala das formas de ondaCompreender o disparoTeoria de operao e especificaesModelagem de pontas de prova dinmica e carregamento de pontas de provaRecursos tcnicos adicionais2O que um osciloscpio?O osciloscpio converte sinais eltricos de entrada em um trao visvel na tela - por ex., converte eletricidade em luz.O osciloscpio, de forma dinmica, representa sinais eltricos com variao no tempo em duas dimenses (normalmente tenso vs. tempo).O osciloscpio utilizado por engenheiros e tcnicos para testar, verificar e depurar projetos eletrnicos. O osciloscpio o principal instrumento que voc utilizar nos laboratrios de EE/Fsica para testar experimentos designados. os.ci.los.c.pio

O que um osciloscpio?O osciloscpio um instrumento eletrnico que converte sinais eltricos (principalmente tenso) em um trao visvel na tela/visor. Em outras palavras, converte eletricidade em luz.

Esse instrumento representa de forma dinmica sinais eltricos com variao no tempo em duas dimenses. A tenso representada no eixo "Y" (ou vertical) do visor do osciloscpio, enquanto o tempo representado no eixo "X" (ou horizontal). A tenso resultante versus diagrama do tempo mostra uma "imagem" do sinal de entrada e costuma ser referida como "forma de onda". Como as caractersticas do sinal de entrada mudam, possvel ver atualizaes contnuas/dinmicas do grfico da forma de onda no visor do osciloscpio.

O osciloscpio o principal instrumento que os engenheiros eltricos usam para testar e verificar seus projetos eletrnicos. Esse instrumento tambm ser o principal instrumento que voc utilizar nos laboratrios de EE/Fsica para testar experimentos designados.3Apelidos carinhosos (como so chamados)Scop" Terminologia mais comumente usada (em ingls)DSO Digital Storage Oscilloscope (osciloscpio de armazenamento digital)Osciloscpio digitalOsciloscpio digitalizadorOsciloscpio analgico Tecnologia de osciloscpio mais antiga, porm ainda em uso hoje em dia.CRO Cathode Ray Oscilloscope (osciloscpio de raios catdicos). Muito embora a maioria dos osciloscpios no utilize mais tubos de raios catdicos para exibir formas de onda, australianos e neozelandeses ainda os chamam de CROs ("crows", em ingls).O-ScopeMSO Mixed Signal Oscilloscope (osciloscpio de sinais mistos, inclui canais analisadores lgicos de aquisio)

Apelidos carinhosos (como so chamados)Existe uma variedade de nomes diferentes para os osciloscpios, porm o termo mais comum usado hoje em dia simplesmente "scope". Voc tambm ouvir pessoas chamando-o de "DSO", que significa digital storage oscilloscope (osciloscpio de armazenamento digital), "osciloscpio digital" e "osciloscpio digitalizador". Esses trs ltimos termos referem-se mais nova tecnologia digital usada nesses instrumentos para captar e armazenar formas de onda digitalmente.Os osciloscpios com tecnologia mais antiga costumam ser chamados de "osciloscpios analgicos". Esse o tipo de osciloscpio que seu professor deve ter usado durante os estudos universitrios.Se por acaso voc for da Austrlia ou Nova Zelndia, o osciloscpio costuma ser chamado de CRO - pronuncia-se crow - uma abreviatura de Cathode Ray Oscilloscope (osciloscpio de raios ctodos). Embora a maioria dos mais recentes osciloscpios digitais da atualidade utilize principalmente tecnologias de exibio digital em tela plana para exibir formas de onda em vez da tecnologia de tubos de raios ctodos, australianos e neozelandeses chamam-nos carinhosamente de "CROs". O-Scope um outro termo comum. E por ltimo, voc algumas vezes ouvir o termo "MSO", que significa mixed signal oscilloscope (osciloscpio de sinais mistos). Um MSO basicamente um DSO com canais analisadores lgicos de aquisio adicionais.

4Noes bsicas de testeAs pontas de prova so usadas para transferir o sinal do dispositivo sendo submetido ao teste para as entradas BNC do osciloscpio.

Existem muitos tipos diferentes de pontas de prova utilizados em diversos e especiais propsitos (aplicaes de alta frequncia, aplicaes de alta tenso, corrente etc.).

O tipo de ponta de prova mais comumente utilizado chamado de "Ponta de prova passiva 10:1 divisora de tenso".Noes bsicas de testePara medir sinais eltricos em um osciloscpio preciso testar o sinal desejado nos conectores BNC de entrada do osciloscpio. Se voc quiser medir a sada do gerador, normalmente necessrio conectar a sada do gerador diretamente na entrada do osciloscpio usando um cabo SMA ou BNC de 50 . Mas se voc quiser medir as caractersticas de um sinal em um determinado ponto do circuito/projeto, normalmente necessrio usar uma "ponta de prova" com o osciloscpio para se obter isso. Existem muitos tipos diferentes de pontas de prova utilizados em diversos e especiais propsitos, como aplicaes de alta frequncia, aplicaes de alta tenso e medies de corrente. Contudo, o tipo mais comum de ponta de prova de osciloscpio usado para testar uma grande variedade de sinais chamado de "ponta de prova passiva 10 para 1 divisora de tenso". Esse o tipo de ponta de prova que voc utilizar na maioria dos experimentos eltricos de laboratrio atribudos a voc.5Ponta de prova passiva 10:1 divisora de tensoPassiva: No inclui elementos ativos, como transistores ou amplificadores. 10 para 1: Reduz a amplitude do sinal fornecido na entrada BNC do osciloscpio por um fator de 10. Alm disso, aumenta a impedncia de entrada em 10X.

Nota: Todas as medies devem ser realizadas em relao ao terra!

Modelo de ponta de prova passiva 10:1Ponta de prova passiva 10:1 divisora de tensoAqui mostramos um modelo eltrico de ponta de prova passiva 10:1 divisora de tenso conectada entrada de um osciloscpio. O termo "passiva" significa que a ponta de prova no inclui circuitos ativos, como transistores e amplificadores. Em outras palavras, a ponta de prova consiste totalmente em componentes/elementos passivos, que incluem resistncia, capacitncia e indutncia.10:1, pronunciado 10 para 1, significa que a ponta de prova reduz a amplitude do sinal de entrada por um fator de 10 por meio de uma rede divisora de tenso resistiva. A impedncia de entrada (Z de ponta de prova + osciloscpio) do sistema de medio do osciloscpio tambm aumentada por um fator de 10.Por fim, observe que todas as medies que usam esse tipo de ponta de prova devem ser realizadas em relao ao terra. Em outras palavras, necessrio conectar a ponta de entrada da ponta de prova ao ponto de teste desejado e depois deve-se conectar o fio terra/clipe de aterramento da ponta de prova ao terra do circuito. Com esse tipo de ponta de prova, no possvel medir a tenso em dois componentes de circuito mdio. Esse tipo de medio diferencial requer uma ponta de prova ativa diferencial e especial. Observe tambm que nunca se deve tentar completar um circuito usando uma ponta de prova de osciloscpio.6

Modelo de baixa frequncia/CCModelo de baixa frequncia/CC: Simplificao para um resistor de 9-M em srie com o terminal de entrada de 1-M do osciloscpio.Fator de atenuao de ponta de prova:Alguns osciloscpios, como os 3000 srie X da Agilent, detectam automaticamente pontas de prova 10:1 e ajustam todas as configuraes verticais e as medies de tenso relacionadas ponta de prova.Alguns osciloscpios, como os 1000 srie da Agilent, requerem entrada manual de um fator de atenuao de ponta de prova 10:1.Modelo dinmico/CA: Ser abordado posteriormente e durante o laboratrio N4.

Modelo de ponta de prova passiva 10:1Modelo de baixa frequncia/CCNo caso de aplicaes de medies de baixa frequncia ou de CC, nosso modelo de ponta de prova de osciloscpio pode ser significativamente simplificado por meio da remoo de todos os elementos capacitivos mostrados no modelo do slide anterior. O que sobra somente um resistor de 9 M prximo ponta de prova em srie com o terminal de entrada padro de 1 M do osciloscpio. Usando a Lei de Ohm, possvel ver se o nvel de tenso do sinal no BNC de entrada do osciloscpio ser 1/10 do nvel de tenso na ponta de prova.

Vosciloscpio = Vponta x 1M/(1M + 9M)

A maior parte dos osciloscpios hoje tem fatores de atenuao de ponta de prova que compensam automaticamente medies de tenso, por isso sero relatados em relao ponta de prova. Algu