Osciloscopio 3

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Campus São José do Rio 
Pardo 
Curso: Engenharia – 2 e 3º. Semestres 
Disciplina: Eletricidade básica (lab.) 
Prof. Msc. Cezar Carvalho de Arruda 
Experimento 3 - Osciloscópio 
 
 
 
Grupo: Data: 
 
INSTRUÇÕES 
1. Uso de jaleco obrigatório dentro do laboratório. 
2. Leia atentamente o roteiro da prática. 
3. Preserve a integridade dos equipamentos do laboratório. 
4. Quando houver periculosidade no experimento (choque e fogo) atenção 
redobrada. 
 
CONTEUDO 
 
 
3.1 Fundamentos 
 
O osciloscópio é basicamente um dispositivo de visualização gráfico 
que mostra sinais elétricos no tempo. 
 
O osciloscópio pode ser utilizado entre outras funções para: 
 
• Determinar diretamente o período e a tensão de um sinal; 
• Determinar indiretamente a frequência de um sinal; 
• Localizar avarias em um circuito; 
• Medir a diferença de fase entre dois sinais periódicos; 
 
Como muitas grandezas físicas são medidas através de um sinal 
elétrico, o osciloscópio é um instrumento indispensável em qualquer tipo de 
laboratório, e em situações tão diversas como o diagnóstico médico, 
mecânica de automóveis, prospecção mineral, etc. O osciloscópio permite 
obter os valores instantâneos de sinais elétricos rápidos, a medição de 
tensões e correntes elétricas, e ainda frequências e diferenças de fase de 
oscilações. 
 
 
Figura 3 – 1 
 
O monitor de um osciloscópio, mostrado na Fig. 3 – 1, é normalmente, 
um retângulo de 10cmx8cm, subdividido em quadrículos que permitem a 
leitura dos sinais visualizados. No modo X-Y os eixos vertical e horizontal 
representam só tensões, enquanto que no modo Y-t a direção vertical 
representa tensões e a direção horizontal representa o tempo. As escalas 
de tensão e tempo são variáveis e controladas pelos seletores de 
amplificação e base de tempo. 
 
3.2 Aspectos funcionais dos osciloscópios 
3.2.1 Circuito de Entrada 
 
Os sinais são aplicados ao osciloscópio através das entradas Y e 
TRIGGER EXT que apresentam uma resistência interna de entrada de 1 
Mohm. Normalmente, os osciloscópios dispõem de duas entradas, mas 
também se encontram aparelhos com quatro entradas. Junto de cada 
entrada Y encontra-se o seletor do tipo de acoplamento ao módulo de 
amplificação com o qual se seleciona a escala do monitor. A Fig. 3 – 2 
apresenta o esquema do circuito de entrada onde se pode ver o seletor de 
comutação entre os vários tipos de acoplamento. O comutador permite 
selecionar o tipo de acoplamento: AC, DC, ou GND. O amplificador de 
ganho variável controla a escala de monitorização dos sinais. 
 
 
Figura 3-2 
 
 O acoplamento pode ser: 
 
• DC (acoplamento contínuo) – O sinal na entrada é aplicado 
diretamente ao circuito de amplificação. 
• AC (acoplamento filtrado) – Só a componente variável no tempo do 
sinal é aplicada ao amplificador, a componente contínua é filtrada pelo 
capacitor C. 
• GND – O sinal presente na entrada é curto-circuitado com a massa. 
Esta posição do comutador é usada sempre que se pretende ajustar o 
nível de tensão zero, também designado por linha de base. 
 
A Fig. 3-3 apresenta a visualização de um sinal Vy nos modos AC, DC e 
GND, respectivamente. 
 
 
Figura 3 – 3 
 
3.2.2 Seleção do modo de entrada 
 
Este comutador (ou conjunto) permite selecionar o modo de 
amostragem dos vários canais de entrada do osciloscópio: 
 
• CH1 - mostra apenas o canal 1; 
• CH2 - mostra apenas o canal 2; 
• ALT - mostra alternadamente varrimentos completos de cada um dos 
canais. Para que a alternância não seja perceptível o varrimento deve 
apresentar um período inferior a 1/n da persistência da retina do 
olho humano, onde n é o número de canais amostrados. Para dois 
canais, por exemplo, um período de 50 Hz é suficiente; 
• • CHOP – a apresentação dos dois canais é efetuada num único 
varrimento completo do feixe de elétrons por partilha de tempo. A 
comutação efetua-se a elevada frequência (100 kHz) de forma a 
garantir que a distância entre traços consecutivos seja inferior ao 
diâmetro da mancha luminosa. Deste modo a sequência de pequenos 
traços é percebida como uma linha contínua. No entanto, se a 
frequência de varrimento for superior a 1 kHz, pode observar-se um 
traço descontínuo; 
• ADD - os sinais presentes nos canais 1 e 2 são somados e mostrados. 
 
3.2.3 Seleção do Modo de Funcionamento 
 
a) Modo X-T 
 
Neste modo de funcionamento observamos no monitor os sinais 
presentes nas entradas CH1 e/ou CH2 em função do tempo. 
 
b) Modo X-Y 
 
Neste modo de funcionamento observamos no monitor o sinal do 
canal CH1 em função do sinal do canal CH2. 
 
3.2.4 Medidas com o osciloscópio 
 
Pode-se realizar uma série de medidas com o osciloscópio. Algumas 
delas serão exploradas nesta seção. 
 
 
3.2.5 Período e Frequência 
 
Se um sinal se repete no tempo, ele possui uma frequência f, medida 
em Hz. Um sinal repetitivo também possui outro parâmetro, o período. O 
período (T) é o tempo que um determinado sinal repetitivo demora para 
completar um ciclo. Assim, frequência e período são recíprocos. 
 
 
Figura 3 – 4 
 
3.2.6 Tensão (Diferença de Potencial) 
 
A tensão é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um 
circuito. Normalmente, um desses pontos pode ser a massa (terra, 0V) do 
circuito, mas nem sempre. Por exemplo, pode-se medir a tensão de pico a 
pico de um sinal (Vpp), que é a diferença entre o valor máximo e mínimo 
deste sinal. 
 
3.2.7 Diferença de Fase 
 
A diferença de fase entre duas formas de onda senoidais pode ser 
determinada por uma simples regra de três. 
 
 
 
Figura 3 – 5 
 
3.2.8 Realização Correta de uma Medida 
 
Quando utilizamos o osciloscópio para a medição simultânea de 
duas grandezas simultâneas (dois canais), devemos tomar cuidado com a 
conexão das referências (terras) das duas ponteiras. Internamente, o 
osciloscópio irá conectar as duas referências(garras pretas). Assim, deve-
se sempre tomar o cuidado de se ligar os dois terras no mesmo ponto 
do circuito. Caso contrário, o osciloscópio irá conectar internamente dois 
pontos distintos do circuito. A Fig. 3 – 6 apresenta dois exemplos de ligação 
para exemplificar a ligação errônea e a correta. 
 
 
Figura 3 – 6 
 
 
3.3 Objetivos da Experiência 
 
 Aprender as funcionalidades mais importantes de um osciloscópio assim 
como as suas aplicações. 
 
3.4 Procedimento experimental 
 
Material disponível no laboratório: 
 
- 1 Osciloscópio 20 MHz - 2 canais; 
- 1 Fonte AC; 
- 1 Fonte DC; 
- 1 Voltímetro 0 a 15vdc analógico (Multímetro Digital); 
- 1 Voltímetro 0 a 15vac analógico (Multímetro Digital); 
- Fios com bornes; 
 
 
Figura 3 – 7 Osciloscópio parte 1(AC) 
 
 
Figura 3 – 8 Osciloscópio parte 1(DC) 
 
 
3.4.1 Parte prática 
 
 Medições de tensão continua: 
 
a) Ligue o osciloscópio e ajuste os controles de brilho e foco, coloque a 
chave seletora de tensão e CC. 
b) Pode-se trabalhar indiferentemente, com um ponto ou uma reta 
horizontal. Para obter-se a reta liga-se o controle de varredura, a seguir 
posiciona-se a reta sobre um ponto de referencia sobre a tela. 
c) Aplica-se a tensão continua na entrada vertical, ajusta-se 
convenientemente a constante de proporcionalidade. 
d) Mede-se o deslocamento da reta na horizontal, na vertical e multiplica-se 
pela constante de proporcionalidade. 
e) Repita as operações c) e d) para 5 diferentes valores de tensão. 
 
 Medições de tensão alternada: 
 
a) Desligue o gerador de varredura. 
b) Aplique na entrada vertical a tensão alternadaque se deseja medir, 
obtendo-se na tela um traço vertical. Passa-se a chave seletora de 
tensão para CA., e ajuste convenientemente a constante de 
proporcionalidade da vertical. 
c) Posiciona-se o traço adequadamente para medí-lo. 
d) Mede-se o comprimento do traço vertical e multiplica-se pela constante 
de proporcionalidade. Repita as operações b), c) e encontre as tensões 
de 5 sinais diferentes. 
 
 Medições de frequências através da base de tempo calibrada: 
 
a) Liga-se o gerador de varredura a fim de obter-se na tela um traço 
horizontal, que deve ser posicionado de forma a coincidir com eixo 
horizontal da tela. 
b) Certifique-se que a base de tempo esteja calibrada, e que o sistema 
estabilizador da figura esteja na posição automático. 
c) Aplica-se na entrada vertical um sinal cuja frequência “f”, deseja-se 
medir. 
d) Gire o botão do gerador de varredura até obter-se na tela uma figura 
que permita-nos ver nitidamente um período. 
e) Mede-se, segundo o eixo horizontal da tela, o comprimento x0, 
correspondente a um período e multiplica-se pelo valor dado pelo 
controle de varredura. 
f) Repita as operações de b) a e) para cinco valores de frequência 
senoidal e outro tanto para onda quadrada. 
 
 Medições de frequências por figuras de Lissajous: 
 
a) Com o gerador de varredura desligado injete na vertical um sinal de 
frequência conhecida, por exemplo 60 Hz da rede. Injete na entrada 
horizontal o sinal de frequência desconhecida. 
b) Através do numero de toques na horizontal e vertical, determine as 
frequências de cinco sinais senoidais diferentes. Esboce as figuras de 
Lissajous obtidas com suas respectivas tensões na vertical e horizontal. 
 
 Análise de dados para o relatório; 
a) Estime as precisões de suas tensões e frequências medidas; 
b) Compare seus resultados, com os indicados no voltímetro e no gerador 
de áudio.