El osciloscopio: lo que debes saber.

¿Qué es el osciloscopio?

El osciloscopio es un instrumento electrónico que nos permite ver en una pantalla las variaciones del voltaje sobre una línea de tiempo. Consta de dos ejes  X  -  Y, en donde X representa la línea de tiempo y  Y que representa el voltaje. A las variaciones de voltaje se le conoce como, oscilaciones, ondas  o señales y a su representación gráfica como oscilogramas.

¿Para qué sirve el osciloscopio?

El osciloscopio sirve para ver, medir, analizar y guardar las oscilaciones, ondas o señales que producen los circuitos electrónicos.

¿Quién usa el osciloscopio?

El osciloscopio es usado comúnmente  por ingenieros, tecnólogos, técnicos, reparadores y estudiantes, que se desempeñan en el campo de la electrónica y de la investigación científica.

¿Dónde se utiliza el osciloscopio?

El osciloscopio se utiliza usualmente en laboratorios, centros de servicio técnico, talleres de reparaciones, fábricas y universidades. Algunas variaciones del osciloscopio se encuentran en hospitales (monitor de signos vitales) en telecomunicaciones (analizador de espectro) y en otras áreas como la automotriz,  aeroespacial y militar.

¿Qué tipo de osciloscopios existen?

Básicamente existen dos tipos de osciloscopios: los osciloscopios análogos y los osciloscopios digitales. Los osciloscopios digitales tienen versiones portátiles o pueden estar integrados a un multímetro o polímetro digital.

Osciloscopio análogo: Es la versión clásica del osciloscopio el cual utiliza pantalla de tubo de rayos catódicos TRC en español o CRT en inglés (cathode ray tube). No tienen indicaciones en pantalla (OSD). 

Cuentan con una cuadricula sobre la pantalla para representar las divisiones por tiempo horizontal  y voltaje vertical. Además las señales se deben visualizar en tiempo real, debido a que no poseen memoria de almacenamiento.

Osciloscopio digital: Es la versión más moderna del osciloscopio (DSO) con pantalla LCD o con pantalla de fosforo digital (DPO) que favorece la visualización de señales con transiciones muy rápidas. 

Su mayor característica es la de poder guardar una señal para su posterior análisis; en pantalla podemos ver mucha información acerca de la señal que es objeto de estudio. 

Suelen tener gran ancho de banda y alta velocidad de muestreo, además se pueden conectar en red para trabajo en equipo a distancia o a la PC.

El osciloscopio automotriz: es una versión del osciloscopio digital adaptado a las necesidades de diagnóstico automotriz. Cuentan con un ancho de banda bajo pero con un gran número de canales de entrada, que pueden ser ocho o más. 

Pueden ser de conexión USB para ser usado en conjunto con una PC o en forma de tableta, en esta última obviamente se cuenta con pantalla propia y la conexión a la PC no se requiere.

El software cuenta con oscilogramas de referencia para comparar con las señales medidas y así determinar cuál es la falla o fallas del automóvil.

¿Qué debo tener en cuenta al momento de comprar un osciloscopio?

Elegir un buen osciloscopio no suele ser tarea fácil, pues dependerá de las necesidades de cada persona. Si se requiere un osciloscopio para hacer reparaciones en equipos electrónicos comunes, será suficiente un osciloscopio digital de una gama baja, pero si nuestra labor involucra la investigación y el diseño electrónico, vamos a necesitar un osciloscopio de la gama media o alta.

Características como el muestreo (sampling), el ancho de banda, la memoria, la resolución del ADC entre otras cosas, nos aseguraran la elección de un buen osciloscopio.

Muestreo (sampling rate): Se refiere a la cantidad de muestras de la señal que puede capturar el osciloscopio; a mayor número de muestras mejor será la visualización de las señales medidas. El muestreo está ligado estrechamente al ancho de banda, pues se requiere al menos 4 veces más muestras en relación al mismo. 

Por ejemplo, un osciloscopio de 100Mhz necesita una tasa de muestreo de 500Msa/s (500.000 muestras por segundo) para mostrar una señal confiable en la pantalla, pero un osciloscopio de mejor calidad con el mismo ancho de banda tendrá un muestreo de 1Gsa/s (Un millón de muestras por segundo).

El muestreo se dividirá entre los canales que tenga el osciloscopio. Por ejemplo, un osciloscopio de 1Gsa/s de dos canales usados al mismo tiempo, nos dará dos canales con 500Msa/s máximo cada uno.

El ancho de banda: es el límite de frecuencias que el osciloscopio podrá medir teniendo en cuenta una atenuación de -3db.  Por ejemplo, si medimos una señal con 1Vpp el osciloscopio deberá ser capaz de medir todos los parámetros de la forma de onda hasta un mínimo de 0.707 Vpp. Si lo hace, indica que el osciloscopio responde correctamente a  la frecuencia de la señal que es objeto de análisis. 

Los osciloscopios con dos canales o más dividirán el ancho de banda entre el número de canales. Por ejemplo, un osciloscopio de 100Mhz de dos canales utilizándolos al mismo tiempo, nos dará dos canales de 50Mhz máximo cada uno.

La memoria: lo que realmente hace el osciloscopio digital es dibujar puntos estratégicos acerca de la señal que ingresa, y mediante la técnica de la interpolación ubica los puntos restantes para dibujar finalmente la forma de onda en la pantalla. Entre mayor sea el número de puntos dibujados más detalles de la señal se podrán mostrar, lo que beneficia enormemente el hecho de encontrar pequeñas alteraciones en la señal que causan problemas en el equipo bajo diagnóstico.

Estos puntos deben guardarse en algún lugar y es precisamente la memoria la encargada de este trabajo. Es por esto que se habla de millones de puntos (Mpts) y no de megabytes en lo referente a la memoria de un osciloscopio. Un buen osciloscopio debe contar con al menos 2 Mpts de memoria.

El ADC (conversor análogo a digital): Este es uno de los parámetros de los osciloscopios de los que menos hablan los fabricantes de los mismos. Siguiendo la lógica, entre más alto sea el valor del ADC mejor resolución tendrá el osciloscopio. 

La mayoría de ellos suelen tener ADC entre 8 a 12bits, que combinados con las características anteriores son suficientes para obtener muy buenos resultados.

Canales de entrada: La mayoría de osciloscopios cuentan con al menos dos canales de entrada, pero también suelen encontrarse de cuatro canales. Siguiendo la regla de que más es mejor en este caso, concluimos que tener cuatro canales o más es mejor que tener dos canales, pero para la mayoría de los casos dos canales serán suficientes.

Funciones especiales: Los osciloscopios de gama media y alta suelen traer funciones especiales como decodificadores de protocolos de comunicación (i2C, SPI, RS232, RS485, CAN BUS etc) que pueden ser muy útiles para diagnosticar circuitos de alta integración en donde los circuitos integrados se comunican permanentemente en forma local o externa con otros dispositivos. 

También pueden incluir la transformada rápida Fourier ( FFT) para hacer análisis espectrales de la señal analizada. Otros osciloscopios pueden tener en su software la posibilidad de hacer análisis gráficos como el diagrama de Bode entre otros.

Limitación de funciones: Algunos fabricantes de osciloscopios suelen limitar las funciones del mismo a través de su firmware. Las limitaciones pueden ser desde su ancho de banda hasta la eliminación de funciones especiales. 

Por ejemplo un osciloscopio que tiene un ancho de banda de 200Mhz puede estar limitado a solo 100Mhz y para obtener todo el ancho de banda tendrás que comprar una licencia aparte del valor del osciloscopio. Siempre lee atentamente las condiciones de venta que te ofrece el fabricante o la tienda, porque te puedes llevar una sorpresa muy desagradable y costosa.

 

¿Cuáles son las mejores marcas de osciloscopios?

La siguiente es una opinión personal del autor de este artículo que puede diferir de la de todos los demás, que debe tomarse como un punto de referencia y que no es ni pretende ser la verdad absoluta.

De verde estarán las mejores marcas de osciloscopios, de amarillo las que cumplen su función a costo razonable y de rojo las que quizás no deberías comprar…. ¡Jamás!.

Rohde & Schwarz

Tektronix

Fluke

Rigol

Keysight

Siglent

Instek

Uni-T

Hantek

Owon

Minipa

Allsun

Sunshine

Fnirsi

Hanmatek

Mustool

Yeapook

Kkmoon

Cualquier otra marca con nombre impronunciable, con características sobresalientes a muy bajo precio.

¿Qué es un osciloscopio de juguete?

Viene de la jerga popular de los protagonistas de la electrónica, que definen aquellos artilugios (la mayoría de origen chino) como pequeños osciloscopios usualmente de un solo canal (algunos de dos) y que más bien parecen “juguetes” por su precario funcionamiento.

Suelen tener un ancho de banda, muestreo y memoria muy bajos que no permiten un correcto funcionamiento. 

Su bajo precio y características exóticas (exageraciones o mentiras de las tiendas y Youtubers) los hicieron muy atractivos en algún momento y muchos de nosotros cometimos el error de comprarlos. Obviamente todos perdimos nuestro dinero. Y que más se puede decir, son solo eso… ¡juguetes!.