O osciloscópio é o instrumento que tem por função visualizar fenômenos transitórios, ou seja, aqueles que ocorrem em função do tempo, tais como pulsos, sinais, transientes, etc.
Para entender como o osciloscópio faz isso, vamos imaginar que desejamos visualizar a forma de onda de um sinal senoidal que está presente num circuito de corrente alternada, como o mostrado na figura 1.
Se o sinal for aplicado à entrada de um circuito amplificador (ou atenuador) se ele for muito forte, e o amplificador controlar as placas verticais, o feixe de elétrons vai incidir na tela fazendo o ponto subir e descer na mesma frequência do sinal.
O resultado será a produção de um traço vertical, já que o fósforo da tela tem uma certa persistência e se a velocidade do ponto for muito grande, ele gerará uma linha visível, conforme mostra a figura 2.
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Para que o sinal seja visualizado na sua forma original, precisaremos fazer com que ao mesmo tempo que ele suba e desça, ele se desloque horizontalmente na tela. Isso é feito com a aplicação de um sinal que tenha a forma de onda dente de serra nas placas horizontais.
Assim, conforme mostra a figura 3, deslocando-se da esquerda para a direita, o ponto descreve uma curva sinuosa que é justamente o retrato da forma de onda que desejamos observar.
Veja, entretanto, que é preciso sincronizar os dois sinais.
A frequência do sinal de varredura (aplicado às placas horizontais) deve ser a mesma do sinal que deve ser observado (aplicado às placas verticais).
Podemos ir além aplicando um sinal que tenha metade ou 1/3 da frequência, e com isso observar dois ou três ciclos do sinal, conforme mostra a figura 4.
Também devemos cuidar para que o sinal de varredura comece junto com o sinal observado, o que é conseguido através de circuitos de disparo (trigger) para que a forma de onda não fique deslocada ou cortada, conforme mostra a figura 5.
Dessa forma, escolhendo a frequência apropriada para a varredura, podemos observar a forma de onda de um sinal.
É claro que os sinais que vamos observar não são todos iguais, suas frequências e intensidades variam.
Assim, um osciloscópio comum, como o mostrado na figura 6 possui diversos controles.
Inicialmente temos o controle de foco (1) que permite obter a linha mais fina possível e nítida para o traçado na tela.
Os controles de posicionamento horizontal (2) e vertical (3) permitem centralizar na tela o ponto ou o traço.
Temos depois os dois principais controles do osciloscópio que exigem habilidade do técnico no manuseio para que seja observada a forma de onda de um sinal.
O controle de Amplitude (4) ou Ganho ajusta o amplificador interno do osciloscópio para que o sinal observado tenha uma amplitude que não seja pequena demais ou escape da tela, conforme mostra a figura 7.
Conforme vemos, a tela possui uma gratícula que é calibrada em função do ganho do amplificador e que permite medir a amplitude dos sinais.
Assim, um sinal que tenha uma amplitude de 2 V, quando ajustamos o ganho para 1 V por divisão, ele ocupará duas gratículas na tela.
O outro ajuste é do base de frequência ou varredura (5) que determina a frequência do sinal dente de serra.
Seu ajuste vai depender da frequência do sinal que vai ser observado.
Conforme mostra a figura 8, em (a) se a frequência de varredura for muito baixa, teremos muitos ciclos do sinal na tela e não será possível visualizar bem sua forma de onda.
Em (c) temos o caso de uma frequência muito baixa, caso em que não conseguimos visualizar um ciclo inteiro. O ideal é mostrado em (b) em que visualizamos de 1 a 4 ciclos do sinal.
Outros controles permitem usar um sinal de sincronismo externo (5), ajustar o ponto de disparo (6), a luminosidade da tela (7).
Quanto mais caro e mais sofisticado o osciloscópio, mais recursos ele possui e, portanto, mais controles.
Os osciloscópios, como outros instrumentos, possuem características elétricas que determinam o que ele pode fazer e também quanto custam.
A principal característica de um osciloscópio é a sua frequência.
O valor em MHz dado pelas especificações refere-se a frequência máxima do sinal que pode ser observado com fidelidade.
Na prática, pode-se observar sinais de frequências até um pouco maiores, mas a fidelidade da imagem obtida já começará a estar comprometida.
Tipos comuns vão de 500 kHz para os mais antigos e muito baratos, passando pelos de 20 a 100 MHz, que são os ideais para os profissionais de service e manutenção de equipamentos em geral (como os mostrados na figura 9), até os tipos de 2 ou 3 GHz, sofisticados, que podem ser ligados em computadores ou que os possuem, usados pelos profissionais avançados e de projetos, principalmente que trabalham em telecomunicações.
A sensibilidade do amplificador de entrada (vertical), além de recursos especiais como o “zoom” da imagem, congelamento e registro, etc são outras especificações importantes.
Os osciloscópios comuns geram apenas um feixe de elétrons, produzindo assim uma única imagem na tela.
Apenas uma forma de onda pode ser observada de cada vez.
No entanto, existem osciloscópio que permitem observar duas formas de onda ao mesmo tempo.
Para isso existem duas técnicas possíveis.
Uma delas, consiste em se multiplexar o feixe de elétrons, fazendo com que ele seja alternadamente controlado por dois canais amplificados, conforme mostra a figura 10.
Assim, o mesmo feixe incide ora nos pontos que geram uma forma de onda, ora em outro.
Como a comutação é muito rápida, não vemos o deslocamento do feixe de uma para outro sinal, e a impressão que temos é que duas formas de onda aparecem na tela.
Nos osciloscópios de duplo feixe, como nos televisores em cores que possuem três canhões, existem dois canhões que geram dois feixes de elétrons, um para canal, cada qual gerando uma das imagens que deve ser observada, conforme mostra a figura 11.
Para os profissionais de eletrônica que têm suas oficinas, um osciloscópio de duplo traço de 40 a 100 MHz é ideal para se trabalhar com aparelhos de som, rádios, televisores, videocassetes, equipamentos industriais, etc.
Ver também:
• Osciloscópio virtual (669)
• Gratícula (282)
• Lissajous (670)
