multiSIM 7
É o instrumento usado para medir e visualizar formas de onda
de tensão, permitindo ver várias formas de onda ao mesmo
tempo (dependendo do número de canais). Existem diversos tipos de osciloscópios
no MultiSIM 7. Daremos ênfase ao osciloscópio de dois canais.
A figura11 mostra os símbolos usados na barra de instrumentos e na área de trabalho.
(
a )
( b )
( c )
( d )
Figura11: ( a ) símbolo dos osciloscópios na barra de instrumentos ( b ) osciloscópio de dois canais ( c ) osciloscópio de quatro canais ( d ) osciloscópio Agilent
O Osciloscópio de Dois Canais
Dando duplo clique no símbolo abrimos os osciloscópios. A seguir na figura12 o osciloscópio de dois canais aberto mostrando duas formas de onda.
Figura12: Osciloscópio de dois canais aberto
Atenção !! A cor da forma de onda apresentada no osciloscópio
depende da cor do fio conectado à entrada do mesmo. Use sempre que possível
esse recurso.
A seguir
a descrição dos ajustes.
Os ajustes na base de tempo permitem controlar a escala do osciloscópio na horizontal (tempo) quando Y/T (tensão em função do tempo) é escolhido (é o caso mais comum).
Figura13: A base de tempo (time base)
Escala (Scale): Aqui você escolhe a escala do eixo de tempo (horizontal) em segundos. Na figura13 está selecionado 10ms/Div. (cada divisão na horizontal representa 10ms).
Figura14: Escala horizontal com 10ms/Div
Obs: A medida de tempo é feita contando o numero de divisões na horizontal (N)e multiplicando pelo valor escolhido em Scale (ms/Div)
Medida= Nxtempo/Div
X
Position: Provoca
deslocamento no eixo horizontal da forma de onda.
Y/T: Quando for feita essa seleção, na tela será
mostrada a forma de onda com tensão em função do tempo.
É o caso mais comum.
A/B: Quando for feita essa seleção, a tela mostrará
a composição das formas de onda em A e em B sendo A no eixo vertical
e B no eixo horizontal.
B/A: Quando for feita essa seleção, a tela mostrará
a composição das formas de onda em B e em A sendo B no eixo vertical
e A no eixo horizontal.
As
duas últimas opções são usadas quando desejamos
ver figuras de Lissajour.
Como exemplo seja uma forma de onda quadrada com freqüência 200Hz (período 5ms)
Figura15: ( a ) Forma de onda quadrada de 200Hz ( b ) Ajustes da base de tempo
Os Canais
de Entrada - Canal A e Canal B
Esse osciloscópio possui dois canais, de entrada desta forma sendo possível mostrar até duas formas de onda simultaneamente. Os ajuste aqui feitos permitem especificar uma escala para o eixo Y (eixo de tensão), posicionar a forma de onda em relação ao zero e escolher como conectar o sinal ao osciloscópio. A figura a seguir mostra o osciloscópio de dois canais conectado a um gerador de funções (XFG1) e a uma fonte de tensão senoidal (V1).
Figura16: Duas fontes de sinais conectadas ao osciloscópio - os canais de entrada do osciloscópio
O osciloscópio tem três chaves que permitem selecionar como o sinal é conectado ao amplificador vertical. A figura17 mostra a posição dessas chaves e como elas agem internamente.
( a )
( b )
Figura17: ( a ) Chaves de entrada do osciloscópio ( b ) Circuito equivalente para as chaves de entrada
AC: Quando esta opção for selecionada (dar clique
no botão correspondente) o sinal será acoplado através
de um capacitor o que remove qualquer nível DC (Contínuo) que
o sinal tiver. Esta opção é adequada para ver somente a
componente alternada de um sinal,
como por exemplo o ripple de uma tensão retificada ou a
parte alternada de uma tensão no coletor de um amplificador classe A.
DC:
Quando esta opção
for selecionada o sinal será mostrado por completo (nível DC mais
componente alternada). É o caso mais comum.
0
(zero) ou GND: Em alguns
osciloscópios essa chave vem com o nome de GND. Nessa opção
a entrada é aterrada.É usada quando desejamos estabelecer a referencia
zero.
Y Position: Provoca o deslocamento no eixo vertical da forma de onda.
Ajustando Adequadamente Volts/Div e Time/Div
Para obter uma boa visualização da forma de onda é importante fazer ajustes adequados. A seguir mostramos isso. Seja um sinal senoidal de freqüência 1KHz e amplitude 10V de pico. Na seqüência mostraremos diferentes ajustes para essa forma de onda.
Obs: A medida de tensão é feita contando o numero de divisões ocupado pelo sinal na vertical (N)e multiplicando pelo valor escolhido em Scale (Volts/Div)
Medida= NxVolts/Div
Figura18: ( a ) Forma de onda senoidal 10Vpico/1KHz ( b ) Volts/Div=5V
Se V/Div é aumentado a forma de onda na tela diminui, diminuindo
a precisão da medida.
Figura19: ( a ) Forma de onda senoidal 10Vpico/1KHz ( b ) Volts/Div=20V
Caso Volts/Div seja muito pequeno a forma de onda não aparecerá totalmente na tela impossibilitando a medida.
( a )
( b )
Figura20: ( a ) Forma de onda senoidal 10Vpico/1KHz ( b ) Volts/Div=2V
A seguir diferentes ajustes da base de tempo para a mesma forma de onda.
Figura21: ( a ) Forma de onda senoidal 10Vpico/1KHz ( b ) TimeBase (Time/Div)=50us/Div
Diminuindo
a base de tempo um menor número de ciclos será mostrado na tela,
eventualmente impedindo de ver a forma de onda.
Diminuindo a base de tempo um menor número de ciclos será mostrado na tela, eventualmente impedindo de ver a forma de onda.
( a )
( b )
Figura22: ( a ) Forma de onda senoidal 10Vpico/1KHz ( b ) TimeBase (Time/Div)=50us/Div
O Gatilho do Osciloscópio (Trigger)
O
nível do gatilho (trigger) determina as condições
de inicio da forma de onda na tela. A figura a seguir mostra onde deve ser feito
o ajuste.
O nível de gatilho
é o valor da tensão no eixo Y que deve ser cruzado pela forma
de
O
gatilhamento é normalmente feito pelo próprio sinal que esta sendo
mostrado (gatilho interno)ou pode ser usado um sinal externo (gatilho externo)
a ser conectado através da entrada T logo abaixo da entrada de terra
(G).
O botão Sing. permite visualizar uma única vez
a forma de onda na tela. Uma vez atingido o fim da tela, o traço não
variará mais até que Sing seja apertado
novamente.
O botão Nor. é usado para fazer a varredura normal do traço
toda vez que o nível de gatilho é encontrado. As figuras a seguir
mostram diversas formas de onda para diversos níveis de gatilho.
|
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( a ) |
( b ) |
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( c ) |
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Figura23: Formas de onda para diferentes niveis de gatilho e borda de disparo (Edge Trigger) ( a ) 0V borda de subida ( b ) 1V borda de subida ( c ) 0V borda de descida |
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Os Cursores
São dois cursores, o curso 1 (vermelho) e o cursor 2 (Azul) e são usados para medir com precisão tensão, diferença de tensão entre os dois cursores, tempo e diferença de tempo entre os dois cursores. A figura 24 mostra a tela com duas formas de onda e os dois cursores.
Figura24: Medindo tensão e tempo com os cursores ( a ) tela com duas formas de onda ( b ) indicações dos cursores
Com relação à
figura24b temos:
T1: Medida de tempo com o cursor
1. Observar que o valor é em relação à origem. No
exemplo temos T1=714,286ms
T2: Medida de tempo com o cursor
2. Observar que o valor é em relação à origem. No
exemplo temos T2=1,811ms
T2 – T1: Diferença de tempo
entre cursor 2 e cursor 1.
No exemplo temos T2-T1=1,097ms.
Canal A (Channel A):
A
medida de tensão feita pelo cursor 1, no canal A: No exemplo temos 11,055V
A
medida de tensão feita pelo cursor 2, no canal A. No exemplo temos -7,904V
Diferença entre
as medidas de tensões efetuadas pelos cursores no canal A. No exemplo
–18,959V
Canal B (Channel B):
A
medida de tensão feita pelo cursor , no canal B 1: No exemplo temos –10,000V
A
medida de tensão feita pelo cursor 2, no canal B: No exemplo temos
-10,000V
Diferença entre
as medidas de tensões efetuadas pelos cursores no canal B. No exemplo
0,000V
Reverso (Reverse) e Salvar (
Save)
Clicando em Reverso
(Reverse) o fundo mudar de cor. Experimente.
Clicando em Salvar
( Save) as formas de onda da tela serão salvas como um arquivo
ASCII.
Uma alternativa de ajuste para
o osciloscópio é especificar o tempo de simulação.
Indo em Simular (Simulate)
>>> Ajuste Padrão dos Instrumentos (Default Instrument Setting) se
abrirá a janela da figura25, nesta existem vários ajustes que
podem ser feitos:
Figura25: Janela de ajustes dos instrumentos
Condições Iniciais (Initial Conditions): Existem quatro
opções para especificar as condições iniciais. Deixar
que as condições iniciais sejam automaticamente determinadas pela
simulação, impor condição inicial igual a zero,
definida pelo usuario e calcular o ponto de operação DC.
Em Analise dos Instrumentos (Instrument Analysis)
temos:
Tempo Inicial (Inicial time):
o mais comum é especificar zero.
Tempo Final (End time): o valor default é muito grande em termos de forma
de onda significa que a mesma ficará se deslocando quando a forma de
onda for mostrada na tela em Auto.
Para parar você pode especificar um tempo final
ou usar sing como já explicado anteriormente.
Passo de tempo máximo (Maximum time step): é aqui que você especifica a precisão
do gráfico. Um valor muito pequeno dá uma maior precisão,
mas demora mais aumenta o tempo de simulação. Um valor grande
a sua forma de onda não sairá perfeita. Experimente mudar esse
valor para ver o que acontece.
Para exemplificar consideremos
uma tensão senoidal de 1V de pico e frequncia 1KHz (1ms de periodo),
com os ajustes:
Condições Iniciais: Deixar que as condições iniciais sejam automaticamente
determinadas pela simulação.
Tempo Inicial: 0
Tempo Final: 0,001s (1ms)
A forma de onda aparecerá como na figura26.
Figura26: Forma de onda para os ajustes especificados acima em Ajuste Padrão dos Instrumentos
O Osciloscópio de Quatro
Canais
Os principais ajustes tais como base de tempo, volts/divisão e outros, são iguais ao do osciloscópio de dois canais e portanto não serão repetidos. A principal diferença é que deveremos selecionar qual deve ser o canal ativo (observe que acima de Volts/Div temos o nome do canal selecionado pela chave que está à direita) num determinado instante, por exemplo na figura27 o canal ativo é o A.
Figura27: Osciloscópio de quatro canais aberto – canal A selecionado
É um osciloscópio
digital de 100MHz, 2 canais para sinais analógicos e 16 canais para sinais
digitais, não está disponível em todas as versões.
A figura a seguir mostra um Osciloscópio Agilent
.
Figura28: Osciloscópio Agilent
Tem dois canais analógicos, e mais 16 canais digitais e quando aberto (duplo clique) apresenta a mesma interface do osciloscópio real, figura29.
Figura29: Osciloscópio Agilent aberto e desligado
Para ver as formas de onda clicar
em Ligar/Desligar (Power)
Figura30: Formas de onda com a indicação de medidas relativas à fonte1 (source1)
Para maiores detalhes do funcionamento deste osciloscópio clique aqui ou consulte o manual do mesmo que se encontra disponível em http://www.electronicsworkbench.com/html/prosup0c.html .
