¿Quién inventó el osciloscopio digital? – Historia del osciloscopio

Uno de los aparatos imprescindibles e insustituibles para analizar señales eléctricas es el osciloscopio. Un taller sin un osciloscopio es imposible de imaginar. Entre las características que puede permite realizar un osciloscopio están, observar una señal, medirla, grabarla o o comprobar el cambio de su amplitud durante un período de tiempo. Los osciloscopios de la actualidad son excelentes herramientas para comprobar, arreglar y eliminar averías. Pueden comprobar el funcionamiento de los componentes electrónicos por separado, así como de los módulos de ensamblado.

La invención del osciloscopio fue posible gracias al físico francés André Blondel, que en 1893 fabricó y presentó el primer osciloscopio electromecánico. Dicho aparato posibilitaba el registro de medidas de magnitudes eléctricas, como la intensidad de la corriente alterna. Esto se conseguía gracias a un péndulo de tinta unido a una bobina que registraba la información en una cinta de papel en movimiento. Las mediciones de los primeros osciloscopios no eran muy precisas, ya que utilizaban varios dispositivos mecánicos en el proceso y su ancho de banda era más bien pequeño, entra 10 y 19 kHz.

Ondógrafo hospitalario completamente automático – un predecesor del oscilógrafo electromecánico inventado por André Blondel

En 1897 se dio un gran salto en el perfeccionamiento de los osciloscopios, gracias al físico alemán Karl Ferdinand Braun, quien ideo un tubo de rayos catódicos. En 1932 la empresa británica bajo el nombre A. C. Cossor fue la primera del mundo en adaptar esta tecnología y presentar el primer osciloscopio.

Después de la segunda guerra mundial el desarrollo de los osciloscopios al igual que el resto de equipos de medición empezó a incrementar. En 1976, una empresa llamada Tektronix se fundó gracias a Howard Vollum y Melvin Jack convirtiéndose en poco tiempo en la líder mundial en oscilografía. En ese mismo año inventaron el modelo 511 con barrido disparado y un ancho de banda de 10 MHz. Gracias al barrido disparado permitía la visualización estacionaria de una forma de onda repetitiva.



En la década de 1950 todos los países tecnológicamente avanzados comenzaron a fabricar estos aparatos, lo que convirtió al osciloscopio en una herramienta de medición universal. Sus características fueron aumentando en precisión y ancho de banda primero con los osciloscopios analógicos y después en 1985 con los osciloscopios digitales. Este año fue uno de los puntos claves en la historia del desarrollo de los osciloscopios. Fue entonces cuando el fundador y creador de la empresa Lecroy, con el nombre de Walter Lecroy inventó el primer osciloscopio digital del mundo para el centro de investigación el CERN. El desarrollo de los osciloscopios digitales se incrementó rápidamente a partir de la década de 1980, convirtiéndose en herramientas insustituibles hasta en los días de la actualidad.



Como cualquier herramienta de medición, los osciloscopios se clasifican en dos clases: Analógicos y digitales. Tanto el uno como el otro tienen sus ventajas y desventajas, así como características únicas. Así que, vamos a ver cada uno de ellos con más detalle.

Osciloscopios analógicos

Aún en la actualidad existe la posibilidad de encontrar osciloscopios analógicos en algunos talleres, ya que a algunas personas les cuesta pasar a la era de la medición de señales digitales.

Gracias a que los precios de los componentes digitales están en constante descenso, permite que los osciloscopios digitales sean cada vez más populares que sus semejantes analógicos.

Normalmente cualquier osciloscopio analógico debe estar equipado con uno o varios canales verticales, un canal horizontal, una base de tiempos, un sistema de disparo y un módulo de rayos catódicos. El canal vertical incluye un preamplificador, un atenuador, un amplificador vertical que amplifica una señal hasta el nivel requerido para el módulo CRT y una línea de retardo analógica. El canal horizontal se puede usar en dos modos de trabajo: interno y externo. Los dos modos trabajan de la misma manera que el canal vertical, a través del amplificador horizontal.

La base de tiempo está formada principalmente de circuitos de suma para la inversión, disparadores y un amplificador integrador.

El sistema de disparo está formado de un interruptor de ajuste de nivel ( que sirve para cambiar entre la disminución y el aumento de nivel), un selector de de acoplamiento y un disparador. el disparador Schmitt, emite una señal cuadrada y está sincronizado con otros eventos de disparo. El control del disparo se efectúa cambiando su tensión transistoria.

El módulo CTR es un tubo de vacío especial que contiene un cañón de electrones, varias lentes electrónicas, un conjunto de placas de deflexión horizontales y verticales y una pantalla cubierta con capas de revestimiento fluorescente y fosforescente en la cara interna.

El ancho de banda de los osciloscopios generalmente es de varios cientos de MHz. La parte principal del aparato que limita su ancho de banda es el módulo CTR. Estos dispositivos pueden utilizarse para mostrar los cambios de señal en tiempo real, ya que la salida de la señal se efectúa sin procesamiento digital. El procesamiento de la señal de entrada, la amortiguación y otros conceptos, relacionados con los osciloscopios digitales modernos, no pueden relacionarse con los osciloscopios analógicos. Las señales de entrada siempre se muestran con un pequeño retraso. Esto se debe a a algunas particularidades relacionadas con el funcionamiento de algunos circuitos del dispositivo.

Osciloscopios digitales

Normalmente los osciloscopios digitales se clasifican en 3 categorías:

Osciloscopios digitales estroboscópicos (DSaO), usan un muestreo de escala de tiempo equivalente.

Osciloscopios digitales de fósforo (DPO), usan los últimos avances tecnológicos en el campo de muestreo y procesamiento de señales.

Osciloscopios digitales de almacenamiento (DSO), utilizan una tecnología de muestreo en tiempo real.

Gracias a los avances tecnológicos de los convertidores híbridos analógico – digitales (ADC)  que son los responsables de la digitalización rápida y precisa de la señal, aparecieron los osciloscopios de almacenamiento digital. En la evolución de los osciloscopios digitales los avances en otros campos también han tenido un papel importante: módulos de visualización compactos con bajo consumo de energía y dispositivos de grabación que deben registrar los datos con la misma rapidez con la que el equipo realiza el muestreo. Básicamente, los DSO usan convertidores analógicos – digitales para mostrar los datos de la señal en formato digital.

El osciloscopio digital estroboscópico usa el muestreo ordenado/desordenado de los datos instantáneos de la señal y los transforma temporalmente para mostrar la forma de onda. El principio de funcionamiento de este tipo de osciloscopios se basa en el efecto estroboscópico. Por lo tanto, el DSaO mide los valores instantáneos de las señales repetidas mediante impulsos estroboscópicos cortos. Por lo tanto, estos osciloscopios poseen un amplio ancho de banda y una alta sensibilidad.

Los osciloscopios digitales de fósforo son el modelo más desarrollado y altamente tecnológico que existe a día de hoy. Los DPO se pueden comparar con los osciloscopios analógicos, porque muestran una señal en 3 dimensiones: tiempo, amplitud y la distribución de la amplitud en el tiempo (intensidad). Este tipo de osciloscopios efectúan un muestreo de intensidad y tienen la capacidad de capturar datos basados en la intensidad de la señal. Las pantallas de los osciloscopios digitales de fósforo posibilitan la distinción fácilmente de la forma de onda principal de sus características de transición, ya que la imagen de la señal principal es mucho más brillante.

Tendencias de desarrollo

Normalmente, la fabricación de osciloscopios digitales modernos está dirigida al desarrollo de dispositivos con un mayor ancho de banda y mejores prestaciones. En la actualidad, el ancho de banda de los osciloscopios de los fabricantes más conocidos son de 6 – 7 GHz, e incluso más.

Aunque cada vez más, la tendencia es a crear osciloscopios portátiles dada su flexibilidad de uso y transporte. Por supuesto, estos modelos de osciloscopios no poseen las características que pueden llegar a tener los osciloscopios de sobremesa, pero como hemos dicho antes además de ser fáciles de transportar tienen precios muy asequibles. Su forma es muy parecida a la de los teléfonos móviles modernos.

Otro modelo de osciloscopios son los osciloscopios digitales de USB que funcionan junto con un ordenador personal y lo convierten en un aparato de medición. Su control se realiza a través del pc y se muestra la señal en su pantalla. Normalmente es un dispositivo pequeño y ligero. Puede usarse para procesar la señal. Otra ventaja de este tipo de dispositivo es que puede guardar, imprimir o compartir la forma de onda fácilmente.

Opiniones finales

El osciloscopio es una herramienta muy útil para reparar, arreglar y comprobar numerosos aparatos. Puedes ver diferentes modelos de osciloscopios disponibles en nuestra tienda y elegir el más  económico y con las mejores prestaciones que requieras para los trabajos que necesites. Visita la sección del que necesites y elige el tuyo.