Fundamentos de Frecuencímetros, Integrado 555 y Osciloscopios Analógicos

Frecuencímetro

La parte central de un medidor de frecuencia específico, el frecuencímetro digital, es un contador. Un contador convencional es un dispositivo electrónico digital que mide la frecuencia de una señal de entrada como medida indirecta del resultado de la cuenta directa de eventos.

En su diseño también se incluyen las opciones de medida de periodos, cocientes entre las frecuencias de las señales aplicadas a sus entradas, medidas de intervalos temporales entre dos eventos y funcionamiento en modo totalizador. En general, los frecuencímetros tienen diferentes modos de operación para realizar las siguientes funciones:

• Medición de frecuencia.
• Medición de período.
• Medición de relación de frecuencia: comparar dos señales de diferentes frecuencias.
• Medidas de intervalos temporales entre dos eventos.

Partes básicas

• Amplificador de entrada y disparador.
• Oscilador base de tiempo.
• Base de tiempo - Divisor por diez.
• Compuerta principal.
• Circuito biestable de la compuerta principal.
• Unidad contadora decimal (DCU).
• Elementos de despliegue o exhibición de resultados.

Integrado 555

Desde su lanzamiento en 1972 por la compañía Signetics, el integrado 555 ha sido utilizado en un gran número de sistemas electrónicos, tanto en sistemas de control industrial como en la fabricación de aparatos electrónicos de consumo. Su nombre se debe a la presencia interna de tres resistencias de 5kΩ cada una, que forman un divisor de tensión.

El circuito 555 se presenta normalmente en un encapsulado DIP de 8 patillas. Una de sus características más útiles es su rango de alimentación, que va desde 4,5V hasta 18V, pudiendo además manejar corrientes de salida de hasta 200mA.

Modos de operación

El 555 puede trabajar de dos formas principales:

• Oscilador astable: Es aquel que cambia de estado con un cierto periodo. Funciona como un reloj, generando una señal cuadrada cuya frecuencia está determinada por los componentes externos (dos resistencias y un condensador).
• Oscilador monoestable: Se basa en la producción de un pulso de salida de una duración determinada por los componentes externos, activado por un estímulo externo.

Osciloscopio Analógico

El osciloscopio analógico permite realizar las siguientes tareas:

• Ver la evolución de una o dos señales en el tiempo.
• Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.
• Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
• Identificar qué parte de la señal es DC y cuál AC.
• Localizar averías en un circuito.
• Medir la fase entre dos señales.
• Representar la relación entre las amplitudes de dos señales.

Circuitos básicos

Todos los osciloscopios poseen circuitos comunes:

1. TRC (Tubo de Rayos Catódicos): Tubo de vidrio al vacío que genera electrones dirigidos hacia la pantalla fosforescente.
2. Generación y enfoque.
3. Placas de deflexión.
4. Sistema de post-aceleración.
5. Pantalla.

Características y limitaciones

Al considerar un osciloscopio analógico, se debe evaluar: la frecuencia máxima, el número de canales y el tipo de pantalla.

Limitaciones:

• Las señales deben ser periódicas.
• Las señales muy rápidas reducen el brillo.
• Las señales lentas no forman una traza.
• Solo se pueden ver transitorios si son repetitivos (aunque puede utilizarse una base de tiempo disparada).

Parámetros de calidad

Los factores que influyen en la calidad de un osciloscopio incluyen: ancho de banda, tiempo de subida, sensibilidad, velocidad, exactitud en la ganancia, resolución vertical y longitud de registro.

La gran diferencia entre un osciloscopio analógico y uno digital es que el primero trabaja directamente con la señal aplicada, mientras que el segundo la almacena digitalmente mediante un ADC (convertidor analógico-digital) antes de mostrarla.