El eje Y se usa casi exclusivamente para mostrar la amplitud de las señales entrantes. Estas se procesan a través de “canales” amplificados (como mínimo, dos canales, aunque a veces son cuatro o más). Estas son algunas características básicas dela configuración para calibrar la amplitud:
- Alineación del cero a la cuadrícula (offset)
- Equilibrio del amplificador vertical.
- Conmutación del canal vertical.
- Manejo de muestras alternadas o troceadas.
Exactitud de la deflexión horizontal: amplitud
Se crean varias trazas mediante la conmutación del barrido alternado o la conmutación de troceado a alta velocidad.
Conmutación de barrido alternado: la traza se completa antes de pasar a la siguiente.
Las entradas de conmutación de “troceado” a alta velocidad se muestrean en forma alternada a alta velocidad y dirigidas a canales separados (se utiliza a menudo para señales de baja frecuencia).
Todos los osciloscopios cambian entre diferentes tarjetas de entrada, normalmente conmutando entradas a un sistema de medida común, pero cada tarjeta tendrá diferentes amplificadores y atenuadores cuyas características de ganancia son las que más influyen sobre la exactitud vertical.
Hay cinco parámetros principales que se deben verificar al calibrar cada sistema de amplificador vertical:
- Offset
- Ganancia
- Linealidad
- Ancho de banda
- Respuesta a pulsos
Estos parámetros son primordiales para lograr la representación exacta de la señal. Para hacer comparaciones eficaces entre señales aplicadas por canales distintos se deben ecualizar sus parámetros de canal.
La ganancia del amplificador de un canal se suele medir inyectando una señal estándar y presentando la señal en la cuadrícula de la pantalla. Dado que el acoplamiento del amplificador puede conmutarse entre CA o CC, y a menudo entre 50 Ω o 1 MΩ, será necesario inyectar señales que prueben cada uno de estos patrones de acoplamiento.
Normalmente se utilizan dos patrones para medir la ganancia de un amplificador:
- Con acoplamiento a CC, sea que se inyecte una señal CC o una onda cuadrada, y la respuesta del canal se mide en las divisiones de la cuadrícula o lecturas del cursor en la pantalla.
Todos los calibradores de osciloscopios de Fluke ofrecen salidas de onda cuadradas de 1 kHz y tensión CC para comprobar la ganancia y el offset de los amplificadores acoplados CC.
- Con acoplamiento a CA se inyecta una señal de onda cuadrada a 1 kHz y nuevamente se mide la respuesta del canal en las divisiones de la cuadrícula o las lecturas del cursor en la pantalla.
Un un pulso de baja frecuencia también puede proporcionar una verificación aproximada de la respuesta bruta de baja frecuencia (LF) y alta frecuencia (HF). Esta es solo una prueba muy aproximada de la distorsión. Aunque una señal parezca cuadrada debe verificarse la respuesta y el ancho de banda del pulso.
Todos los calibradores de osciloscopio de Fluke ofrecen una onda cuadrada de 1 kHz para comprobar la ganancia a LF de los amplificadores con acoplamiento a CA.
La linealidad de los amplificadores del canal se puede comprobar inyectando una señal de onda cuadrada o CC, variando la amplitud y verificando los cambios en la cuadrícula o lecturas del cursor.
Respuesta a pulsos
La visualización del tiempo de subida en cambios rápidos de los pulsos es uno de los dos métodos complementarios para medir la respuesta del canal vertical a las entradas con pulsos (también se debe medir el ancho de banda del amplificador).
La respuesta a los cambios rápidos depende de la impedancia de entrada del osciloscopio comprobado. Se suelen usar dos impedancias de entrada estándar: 50 Ω y 1 MΩ//(típica) 15 pF. La entrada de 1 MΩ se suele utilizar como patrón, generalmente con sondas pasivas. Una entrada de 50 Ω proporciona una correspondencia óptima con las señales de HF.
Para medir el tiempo de subida, la señal del pulsos se inyecta en el canal a comprobar; el disparo y la base de tiempo se ajustan para presentar una imagen de pantalla medible, y el tiempo de subida y caída se mide en la cuadrícula o las lecturas del cursor. El tiempo observado de subida y caída tiene dos componentes: una para la señal aplicada y una para el canal comprobado. Estos se combinan como la raíz de la suma de los cuadrados. Por eso para calcular el tiempo para el canal de la UAP se debe utilizar la siguiente fórmula:
Tiempo de subida y caída UAP = raíz cuadrada [(tiempo observado) 2 – (tiempo de la señal aplicada) 2]
En algunos osciloscopios, la cuadrícula vertical está especialmente marcada con 0%, 10%, 90% y 100% para facilitar la alineación de la amplitud del pulso con las marcas 0% o 100%, y luego medir los puntos de cruce 10%/90% con las marcas en la línea horizontal central de la cuadrícula. Muchos osciloscopios modernos tienen cursores de medida de funciones que realizan medidas de tiempo de subida en estos mismos puntos.
Medidas
En todos los modelos de Fluke se utilizan dos tipos diferentes de pulsos:
- Función de flanco bajo: un pulso de amplitud de baja tensión de 50 Ω con un tiempo de subida y caída significativamente menor a 1 ns. Al usar la fórmula para calcular el tiempo de subida y caída de la unidad al comprobar, el tiempo de subida de la señal aplicada debe estar certificado en la última calibración del calibrador, y el más cercano a la amplitud del pulso aplicado.
- Función de flanco alto: un pulso de amplitud de alta tensión de 1 MΩ con un tiempo de subida menor o igual a 100 ns. Esta función se utiliza principalmente para calibrar la respuesta de los atenuadores de canal del osciloscopio.
Aberración del flanco de entrada
Las aberraciones, o sobreimpulso y subimpulso, son visibles en la pantalla. A menudo aparecen en el extremo superior del flanco, antes de que la tensión se estabilice en su valor final (que se define como 100%).
Cuando se muestran aberraciones para la medida, estas deben estar dentro de los límites de especificación. Cuando la especificación de aberración del osciloscopio se aproxime a la del calibrador, se deben utilizar otros métodos para calibrar.
Ancho de banda del canal
Además de determinar la respuesta del pulso mediante la visualización de un pulso de muestra en la pantalla, se debe medir el ancho de banda del amplificador mediante una “onda sinusoidal nivelada”. Esto se realiza a una impedancia de entrada de 50 Ω para mantener la integridad de la fuente de 50 Ω y el sistema de transmisión.
Para osciloscopios de alta impedancia de entrada se utiliza un terminador en línea de 50 Ω para hacer coincidir la línea en la entrada del osciloscopio. Los 50 Ω en línea pueden tomar la forma de un terminador de 50 Ω separado o incorporarse a un cabezal “activo”. Este ofrece la ventaja de una automatización total y no requiere calibración adicional.
Primero se mide la amplitud mostrada de la onda sinusoidal de entrada a una frecuencia de referencia (por lo general, 50 kHz), luego se aumenta la frecuencia, a la misma amplitud, hasta la frecuencia especificada de 3 dB del canal. La amplitud mostrada se vuelve a medir.
El ancho de banda es correcto si la amplitud a 3 dB observada es igual o mayor que el 70% del valor de la frecuencia de referencia.
Si se necesita establecer el punto de 3 dB real, la frecuencia debe aumentarse hasta que la amplitud de pico a pico sea el 70% del valor a la frecuencia de referencia, esta frecuencia estará próxima al punto de 3 dB.