ARTIGO TÉCNICO
revista técnico-profissional
o electricista
28
Mário Jorge de Andrade Ferreira Alves Dep. de Engenharia Electrotécnica Instituto Superior de Engenharia do Porto
ABC do osciloscópio
{2.ª PARTE › PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO E CARACTERÍSTICAS}
(continuação da última edição)
1› PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 1.1› Osciloscópios analógicos e de amostragem Os osciloscópios podem ser classificados de acordo com diversos parâmetros. No entanto, uma característica que permite distingui-los logo à partida é a tecnologia utilizada: analógica ou digital. Os osciloscópios de tecnologia exclusivamente analógica (doravante designados por “osciloscópios analógicos”) funcionam aplicando (quase) directamente o sinal medido ao ecrã. Nos osciloscópios de tecnologia digital são retiradas amostras do sinal original, amostras estas que são convertidas para um formato digital (binário) através da utilização de um conversor analógico/digital (ADC – Analog to Digital Converter). Esta informação digital é armazenada numa memória e seguidamente reconstruída e representada no ecrã (tal como num computador). Estes osciloscópios são designados neste documento como “osciloscópios de amostragem”. Na língua inglesa, os osciloscópios analógicos são normalmente designados por ART (Analog Real-Time) e os osciloscópios de amostragem por DSO (Digital Storage Oscilloscopes). Existem ainda uns osciloscópios de amostragem com uma arquitectura
Os osciloscópios podem ser classificados de acordo com diversos parâmetros. No entanto, uma característica que permite distingui-los logo à partida é a tecnologia utilizada: analógica ou digital. ligeiramente modificada – os DPO (Digital Phosphore Oscilloscopes), que pela sua especificidade e pelo facto de ser exclusiva de um fabricante (Tektronix) não são abordados neste documento. Antes de os osciloscópios de amostragem adquirirem as potencialidades actuais, os osciloscópios analógicos eram preferidos quando era necessário visualizar sinais com variações muito rápidas (altas frequências) em tempo-real (ao mesmo tempo que ocorrem). No entanto, actualmente o osciloscópio analógico está praticamente obsoleto, só se utilizando em situações em que o baixo custo é um requisito fundamental (como por exemplo, para fins didácticos). Mesmo nestas situações começam a aparecer no mercado osciloscópios de amostragem com muito mais funcionalidades que os analógicos, por preços cada vez mais próximos. Existem ainda alguns modelos que combinam as duas funcionalidades – visualização em modo analógico ou modo de amostragem (por vezes denominados de combiscopes). Os osciloscópios de amostragem permitem o armazenamento e posterior visualização das formas de onda, nomeadamente de acontecimentos que ocorrem apenas uma vez (regimes transitórios). Eles permitem
ainda processar a informação digital do sinal ou enviar esses dados para um computador para serem processados e/ou armazenados. Como processamento entende-se, por exemplo, uma filtragem do sinal ou uma análise espectral do sinal (no domínio das frequências). Para facilitar a utilização do osciloscópio, nomeadamente o correcto manuseamento dos seus comandos, é necessário conhecer um pouco melhor o seu princípio de funcionamento. Tal como foi referido atrás, os osciloscópios analógicos funcionam de maneira diferente dos de amostragem. Contudo, alguns dos blocos internos são idênticos.
1.2› Princípio de funcionamento do osciloscópio analógico A Figura 1 apresenta um diagrama de blocos onde são visíveis os principais blocos constituintes de um osciloscópio analógico: sistema vertical, sistema de visualização (tubo de raios catódicos – CRT), sistema horizontal (base de tempo) e sistema de sincronismo (trigger). Dependendo de como o utilizador ajusta a atenuação/amplificação vertical (comando normalmente designado por ‘VOLTS/DIV’), o
o electricista
ARTIGO TÉCNICO
revista técnico-profissional
35
da memória de modo a aumentar o comprimento do registo, em aplicações em que isso se mostre necessário. Valores típicos andam na ordem de alguns kBytes, para osciloscópios de baixa gama até algumas dezenas de MBytes para osciloscópios de gama alta. › Ecrã O avanço tecnológico no domínio dos ecrãs dos osciloscópios de amostragem traz esta característica à consideração aquando da sua aquisição. A dimensão do ecrã (normalmente definida em milimetros ou polegadas), a sua resolução (definida em pixels) e o suporte de uma ou mais cores poderão influenciar muito a facilidade e a qualidade da análise de sinais. Note-se que um osciloscópio com um ecrã de grande dimensão, com boa resolução e contraste e com a possibilidade de atribuir uma cor diferente a cada um dos sinais em análise (nomeada-
mente nos osciloscópios de 4 canais) permite muito mais facilmente a análise de sinais. Os ecrãs policromáticos de 10,4 polegadas (cerca de 25 cm) de diagonal e resolução de 800x600 pixels são um exemplo. Refira-se que algumas das marcas adoptam ecrãs com capacidade táctil (touch-screen), no sentido de facilitar a interface com o utilizador. › Conectividade A capacidade de comunicação dos osciloscópios de amostragem foi, sem dúvida, uma das razões para estes serem preferidos aos analógicos. As interfaces de comunicação mais comuns são: RS-232 (comunicação série), USB (Universal Serial Bus), GPIB (General Purpose Interface Bus, IEEE-488) e Ethernet (100 Mbit/s e 1 Gbit/s).
REFERÊNCIAS [1] Tektronix, “XYZs of Oscilloscopes”, versão de 1995, actualmente numa nova edição disponível em http://www.tek.com [2] Tektronix, “Real-Time Versus Equivalent-
Estas poderão ser disponibilizadas de série ou aparecer como módulos adicionais, exigindo a sua aquisição separadamente.
Time Sampling”, nota de aplicação disponível em http://www.tek.com
(continua na próxima edição) PUB