Alfredo Accattatis Osciloscopio yanalizador de espectro … · Analizador de Espectro sólo...

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Osciloscopio y analizador de espectro en su PC por por Alfredo Accattatis Alfredo Accattatis o abundan en el universo Windows (9x,ME, 2000, Xp, Nt) los programas que permiten transformar un PC en un osciloscopio o en un analizador de espec- tro. El programa que vamos a describir en este artículo pertenece a este raro grupo; está pensado específica- mente para medidas en circuitos de audiofrecuencia (amplificadores clase A y B, osciladores y toda clase de circuitos en baja frecuencia). El elevado precio de los buenos osciloscopios y analizadores de espectro los coloca fuera del alcance de los aficionados con poder adquisitivo normal y no se justifican para un uso no pro- fesional, aunque poseerlos facilita importantes posibili- dades de experimentación. Paradójicamente, un instru- mento para PC ofrece mayor flexibilidad que un instru- mento profesional (habida cuenta de que en el PC puede cambiarse la tarjeta de audio o potenciar el PC sustitu- yendo el procesador por otro de una generación poste- rior, o simplemente pasando a una versión más actual > Presentamos un sencillo y potente programa que transformará su PC (si dispone de tar- jeta de audio) en un conjunto de instrumentos de elevada calidad que satis- fará todas las necesidades de los aficionados a la audiofrecuencia. Contiene un generador de funciones, un frecuencíme- tro y puede determinarse la frecuencia igual que con un osciloscopio. In Electronics - n. 09 1

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Osciloscopioy analizadorde espectro en su P C

porpor Alfredo AccattatisAlfredo Accattatis

o abundan en el universo Windows (9x,ME, 2000,Xp, Nt) los programas que permiten transformar

un PC en un osciloscopio o en un analizador de espec-tro. El programa que vamos a describir en este artículopertenece a este raro grupo; está pensado específica-mente para medidas en circuitos de audiofrecuencia(amplificadores clase A y B, osciladores y toda clase decircuitos en baja frecuencia). El elevado precio de losbuenos osciloscopios y analizadores de espectro los

coloca fuera del alcance de los aficionados con poderadquisitivo normal y no se justifican para un uso no pro-fesional, aunque poseerlos facilita importantes posibili-dades de experimentación. Paradójicamente, un instru-mento para PC ofrece mayor flexibilidad que un instru-mento profesional (habida cuenta de que en el PC puedecambiarse la tarjeta de audio o potenciar el PC sustitu-yendo el procesador por otro de una generación poste-rior, o simplemente pasando a una versión más actual>

Presentamos un sencillo y potente programa que transformará su PC (si dispone de tar-jeta de audio) en un conjunto de instrumentos de elevada calidad que satis-

fará todas las necesidades de los aficionados a la audiofrecuencia. Contiene un generador de funciones, un frecuencíme-

tro y puede determinarse la frecuenciaigual que con un osciloscopio.

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tiempo, dando lugar deesta forma a un auténticoosciloscopio, cuya carac-terística distintiva es laposibilidad de seleccionarel modo "conversiónA n a l ó g i c o / D i g i t a lCompleta", permitiendoasí disfrutar completa-mente del contenidoinformativo de las mue-stras adquiridas. En otraspalabras: la mayor partede los softwares paraosciloscopio que correnpor ahí se limita a dibujaren pantalla las muestrasadquiridas y las une entresí con segmentos de recta.Este sistema funcionaaceptablemente para fre-cuencias por encima de 3ó 4 kHz, para las cuales elnúmero de puntos discre-tos adquiridos basta paradiseñar una forma deonda de calidad acepta-ble. Por ejemplo: en elcaso de una onda sinusoi-dal de 10 kHz, muestrea-da a razón de 44.100 Hz(las tarjetas más moder-nas superan los 96 kHz),se adquieren poco más dedos puntos por cada ciclocompleto, de manera queen pantalla se representa-rá una onda aproximada-mente triangular. Apli-cando el Teorema deShannon (ver Apéndice),aunque sea con ciertarazonable aproximación,puede obtenerse toda la

información efecti-vamente presente enla señal y visualizar-se ésta fielmente, sinalteraciones de nin-gún tipo, incluso alas frecuencias máselevadas. Actuandooportunamente el

digitales, FFT, etc.) y deprogramas de soporte ypuesta a punto en PC, asícomo en programas civi-les o militares para simu-lación de vuelo (donde segestionan imágenes y pla-nes de vuelo, es decir,enormes cantidades dedatos se elaboran a granvelocidad) y otros, siem-pre combinando la pro-blemática de los DSP conla de los PC. El programaque se describe en el pre-sente artículo se ha deno-minado Visual Analyser(VA), se trata de la ver-sión 3.4 y está totalmenteescrito en C++. Utilizamuestras de señal de BFtomadas de la tarjeta deaudio, en cantidad y fre-cuencia de muestreo defi-nibles por el usuario enfunción de las exigenciasdel programa y de lacapacidad del propiohardware. Las muestrasse elaboran "en paralelo"en dos secciones diferen-tes: una procede a realizarla FFT (Fast FourierTransform, TransformadaRápida de Fourier, verrecuadro) y a representaren la pantalla la forma deonda calculada, ejecutan-do de esta forma la fun-ción "Análisis deEspectro". La mismaseñal, procesada en la víaparalela, se presenta enpantalla en función del

del programa, además dedisfrutar de elementosperiféricos como impre-sora, discos, el uso simul-táneo de otras herramien-tas, etc.). La idea de prin-cipio de este programa,como la de todos los querealizan funciones simila-res, tiene su origen en elhecho de que la mayorparte de los PC modernosbasados en procesadorIntel o similar dispone detarjeta de audio. Enmuchos casos, ésta es deexcelente calidad y suprecio ha descendido últi-mamente a niveles real-mente interesantes.Además, la capacidad decálculo de los actuales PCmedianos es tal que per-mite implementar rutinasque hasta hace pocosaños sólo podían procesarlos DSP (Digital SignalProcessor); éstos son pro-cesadores expresamenteestudiados para el trata-miento de señales numé-ricas, normalmente obte-nidas por conversión deseñal analógica; actual-mente se encuentran portodas partes, incluso enlos autoradios. Precisa-mente, el origen de esteprograma se encuentra ennuestra experiencia en elcampo de los DSP: bási-camente se trata de unanueva aplicación de lafantástica técnica deno-minada "elaboraciónnumérica de la señal" quehemos tenido ocasión deaplicar en multitud deproyectos para escriturade firmware destinado atarjetas con DSP (recono-cedores DTMF, genera-dores de tonos, fitros

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"time-division" podrávisualizarse la señal conel nivel de detalle desea-do, ya que el trazado serealizará en base a lasfunciones matemáticasque lo representan y nopor los puntos discretosidentificados.

CarCaracterísticas técniacterísticas técni--cas cas

¿Qué condiciones técni-cas pueden esperarse delprograma VA? Depende-rán directamente de latarjeta de sonido utiliza-da, del microprocesadorque equipe el PC y de lamemoria instalada. Y,naturalmente, del hechode que nada es perfecto.Conviene señalar quetodas las rutinas que seutilizan para la adquisi-ción, elaboración y dis-eño en vídeo han sidoredactadas partiendo decero, sin apenas recurrir aproductos de terceros. Eluso intensivo de API nati-vos de Windows (no fra-mework predefinidos) yde secciones de C/C++optimizadas hasta nivelesobsesivos han hecho posi-ble unas dimensiones delprograma muy contenidas(del orden de 1 Mb ejecu-table) con prestaciones entiempo real, incluso enordenadores vetustos, conPentium 133 y 64 Mb deRAM, utilizandoWindows 95. Para com-plementar el programaVA se ha consideradointeresante incluir un sen-cillo generador de funcio-nes, no sólo por la como-didad de tenerlo al alcan-ce de la mano en todo

υ Figura 1

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momento sino por estarescrito para poderlo utili-zar conjuntamente con lasotras funciones de VA,con la consiguiente siner-gia (por ejemplo, para ladeterminación automáticade la respuesta en fre-cuencia). Además, unsencilla ventana flotanteaporta un práctico fre-cuencímetro (ver fig. 1)que, seleccionando uncheckbox, permite encualquier momentovisualizar en vídeo la fre-cuencia de los armónicosde máxima amplitud de laseñal de entrada. Másadelante se describirá laforma de obtener lamisma medida utilizandouna de las rutinas que for-man parte de los progra-mas del osciloscopio. Lascaracterísticas técnicasque se incluyen en el cor-respondiente recuadroevidencian claramente lavocación "audiófila" delprograma VA. Con laayuda de un conjunto debuenos cables y algúndivisor resistivo para ate-nuar adecuadamente lasseñales de amplituddemasiado elevada,puede, por ejemplo,determinarse automática-mente la respuesta en fre-cuencia de un amplifica-dor, analizar la señal

generada por un circuitode audiofrecuencia (unoscilador) o, sencillamen-te, realizar una calibra-ción, es decir, eliminar ladistorsión de cruce(cross-over) de un ampli-ficador clase B construi-do por el propio usuario.

Utilización de Utilización de VVA A

El primer paso es hacersecon el programa: puededescargarse gratuitamen-te de la web www.iberfu-tura.es. Deszipearlo yguardarlo en una carpetaa la que se dará un nom-bre a gusto del consumi-dor (sugerencia: C:\VA).Se accede al programasimplemente clicando dosveces sobre el icono eje-cutable "VA.exe". Laresolución de diseño esde 800 x 600 píxels, aun-que mejora con 1024 x768 o más, si lo permitela tarjeta de vídeo. En elmomento del arranque,VA intenta determinar lascaracterísticas de la tarje-ta de sonido (esta tareapuede necesitar algunosinstantes) y ajustará auto-máticamente los paráme-tros que se representaránen la barra de comandos yen los botones de la ven-tana principal, por ejem-plo, la gama disponiblepara la frecuencia demuestreo y las dimensio-nes de los buffers selec-cionables. Si en el PC hayinstalado más de un dis-positivo sonoro, con elbotón "Settings" puedeseleccionarse la tarjetapreferida en cada caso,suponiendo que VA no laelija automáticamente: deυ Figura 2

Para un PC moderno de nivel medio-bajo, equipado con una tarjeta desonido "entry-level" capaz de muestrear a 44.100 Hz sobre dos cana-les (estéreo) a 16 bits, y un microprocesador igual o equivalente a unPentium III de 866 MHz con 256 Mb de RAM, se tendrá:

(sección Osciloscopio)> Banda pasante: de 1 a 22.050 Hz (de 1 a 50.000 Hz en la mayoría

de los PC modernos);> Canales: dos;> Trigger: si, sobre el frente de caída;> Modalidad X-Y: sí;> 16 bit por canal;> Escala en voltios (con función "Calibrate");> Desplazamiento horizontal y vertical;> Conversión D/A completa;> Escala de tiempos: máx. 0,88 ms/div a 44.100 Hz de frecuencia de

muestreo, (0,39 ms/div a 100.000Hz);> Utilidad para la determinación automática de la frecuencia

de la señal (periódico).

(sección Analizador de Espectro)> Resolución máx. de espectro a máxima frecuencia de muestreo

(44.100 Hz,buffer 16.384 puntos): 2,69 Hz;> Resolución máx.: 0,24 Hz a 16.384 puntos con frecuencia de

muestreo 2.000 Hz;> Representación de niveles en dB, a 16 bit;> Análisis individual de armónicos (nivel, frecuencia);> Determinación AUTOMATICA de la respuesta en frecuencia (sólo

diagrama amplitud) en dos modalidades (barrido o ruido blanco);> Zoom según los ejes X e Y;> Impresión del espectro (y de la respuesta en frecuencia);> Función Peak Hold = memorización del espectro de pico en tiempo

real.

(sección Generador de funciones)> Generador onda sinusoidal de 1 Hz a 20 kHz;> Generador de onda cuadrada de 1 Hz a 4 kHz;> Barrido de 10 Hz a 20 kHz sinusoidal;> Forma de onda seleccionable en tiempo real;> Generador de ruido blanco;> Número canales: 2 seleccionables en tiempo real;> Fase canal derecho ajustable respecto al canal izquierdo en tiempo

real;> Control de nivel en % respecto al valor máximo (16 bits =32.767)

en tiempo real.

salida, el programa eligeel primer dispositivo de lalista de disponibles en elsistema. En este momen-to se está "casi" a puntode empezar a usar el pro-grama. Ahora toca esta-blecer cuál será la "entra-da", mediante el controlde volumen de Windows;con éste podrá elegirse la

entrada "Line-in", a laque se conectará unaseñal de audio externa;puede también conectarseun micrófono a la toma"mic" o bien seleccionarla entrada "Wave outmix", también llamada"Loopback" o StereoMix". Con esto se envíadirectamente al programa

Cara

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seleccionando 8.192 pun-tos, la FFT restituirá4.096 líneas espectrales(8.192/2) que, para la fre-cuencia de muestreo de40.960 Hz (banda pasantede 0 a 20.480 Kz) signifi-ca 20.480/4.096 = 10 Hzpor línea espectral.Cuando la elección deparámetros efectuadadetermina que el tiempodisponible para el cálculono es superior al tiempode adquisición entre unbuffer y el siguiente (en elejemplo, 100 ms), se pro-ducirá una sobrecarga(overload) señaladapor un cambio alcolor rojo en elrecuadro de la fig. 3.En consecuencia,deberá aumentarse lacapacidad del buffero modificar la fre-cuencia de muestreo.La ventana delAnalizador de Espectrosólo contiene 512 píxels,por lo que en el ejemplono se conseguirán visuali-zar todas las líneas espec-trales efectivamente dis-ponibles. En la modali-dad "Fit Screen", VAtraza la suma de "n"armónicos por píxel: silos armónicos son 4.096,se tendrá 4.986/512 = 8armónicos "sumados"para cada píxel diseñado,es decir, cada píxel con-tendrá la contribución de8 armónicos. Si, contra-riamente, se selecciona

"x1", se tendrá que 1píxel = 1 armónico, ypodrá "navegarse" entrelos armónicos con laTrackBar que apareceráal pie de la pantalla delanalizador. Lógicamente,las otras modalidadespermitirán representar si"x2" = 1 armónico cadaDOS píxels, si "x4" = 1armónico cada CUATROpíxels, etc. Seleccionandoluego la modalidad devisualización A BARRE,se obtendrá una represen-tación muy dilatada decada armónico individual,

con un resultado similar ala imagen de la fig. 5(obtenida seleccionando"x4" y deseleccionando lacheckbox Line/bar). Estamodalidad de representa-ción puede resultarbastante cómoda cuandose desea mantener bajocontrol frecuencias clara-mente determinadas.Además, clicando con latecla izquierda del mousesobre la ventana del ana-lizador y manteniéndolapulsada durante el arras-tre, podrá verse el nivelen dB de cada armónicoindividual. Los niveles dedB se calculan teniendopresente que las muestrasse adquieren a 16 bits, demodo que la señal podrávariar entre -32.768 y+32.767. Por defecto, se

puntos a cada adquisi-ción; dada la frecuenciade muestreo elegida éstasse producen cada 100 ms.Entre un buffer de mue-stras y el otro, VA ejecutala Transformada Rápidade Fourier, calculandomatemáticamente laamplitud de las sinusoi-des componentes de laseñal, y la representa envídeo junto a la señal notransformada que muestrael Osciloscopio. La ven-tana reproducida en la fig.3 permite controlar lostiempos de ejecución deeste proceso. En ella seobserva que VA necesita100 ms para realizar elmuestreo; entre un buffery el siguiente invierte 15ms para efectuar los cál-culos y generar la imagenen vídeo, y espera 94 mssin hacer nada (en reali-dad, se dedica a "esperarórdenes" en forma deaccionamiento de teclas,y da tiempo a la CPUpara realizar los cálculosy otros programas quepudieran estar en curso deejecución). Pero estosparámetros puedengestionarse mejor: desdela ventana que aparece alclicar el botón "Settings"(fig. 2) puede modificarsela frecuencia de muestreoy el buffer (que en elejemplo es de 4.096 pun-tos). Aumentando la fre-cuencia de muestreo seobtendrá una bandapasante más amplia, yviceversa. Por ejemplo:

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VA (sin pasar por cablealguno) cualquiera de lasseñales que puede produ-cir el generador de fun-ciones anexo a VA, asícomo procedentes decualquier fuente sonorainterna. NOTA: el controlde volumen de Windowsse encuentra en Opciones> Propiedades > Registro;seleccionar la fuente deentrada que se prefiera. Sien en la ventana final delcontrol de volumen noaparece la entrada que sedesea utilizar, deberáadjuntarse seleccionándo-lo de la lista que apareceen la ventana "registro".Ahora sí que todo estápreparado para el primerarranque. Pulsar el botón"On" de VA (fig. 2).Originalmente (pordefecto), el programa VAarranca con una configu-ración dada, que puedemodificarse a voluntad(ventana Settings). Si seha seleccionado "Waveput mix", podrán visuali-zarse y analizarse las for-mas de onda producidaspor el generador interno.Clicar sobre "WaveG" ypulsar la tecla ON de laventana que acaba deabrirse; minimizar la ven-tana del generados oesconderla clicando nue-vamente sobre "WaveG".El generador de funcio-nes está emitiendo unasinusoide de 1.000 Hzque ahora podrá verse enla pantalla del oscilosco-pio y en la del analizadorde espectro. Se muestreaa 40.960 Hz utilizando unbuffer de 4.096 puntos. Osea que los datos se obtie-nen a "rodajas" de 4.096

υ Figura 3

υ Figura 4

υ Figura 5

tó un ecualizador gráfico(fig. 7) y se estudió ladivertida variación entiempo real de la respue-sta en frecuencia al moverlos controles de nivel delas diversas bandas (en lafigura se utiliza sólo uncanal del ecualizador).Pero si se prefiere utilizarel método clásico, puede

lidad A-B o B-A la ima-gen sólo visualizará elespectro del ruido blancoenviado directamente sinconectar ningún dispositi-vo: se verá la respuesta enfrecuencia de la tarjeta deaudio que equipa el PCutilizado. En una faseexperimental, como cir-cuito a analizar se conec-

fija como CERO dB elnivel +32.767 (valormáximo), por encima delcual habrá saturación.Como se verá, este valorpuede imponerse manual-mente según las exigen-cias del caso.

Respuesta en frRespuesta en frecuenecuen--ciacia

Puede seleccionarse uncanal cada vez (Ch A, ChB), ambos simultánea-mente (Ch A + Ch B) y lamodalidad X-Y clásica(fig. 6). La inclusión deesta función nace de laexigencia de calcular deforma rápida la respuestaen frecuencia de un cir-cuito, si bien el uso quepuede hacerse de lamisma no está vinculadoa ese problema específi-co. La idea es enviar"ruido blanco" a la entra-da del circuito sometido aanálisis y, simultánea-mente, enviarlo también aun canal de VA (por ejem-plo, al Canal A). La señalde salida del circuito seenviará al otro canal deVA (Canal B). Seleccio-nando una de las modali-dades "A-B" o "B-A", setrazará en pantalla elespectro diferencia, esdecir, la deseada respues-ta en frecuencia. Con lacaracterística de compen-sar las carencias propiasdel amplificador de la tar-jeta de audio. Este méto-do es el más rápido y, porfuerza, sólo relativamenteaproximado, pero suma-mente eficaz. El lectorpuede comprobar lo quesucede si se aplica estaconfiguración a un circui-

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to con respuesta casiplana en la banda consi-derada (por ejemplo, uncable): en pantalla sereproducirá una líneaplana, lo que demuestraque la respueste en fre-cuencia del amplificadorde audio de la tarjeta estácompensada. De hecho, sino se selecciona la moda-

Los datos de base con los que trabaja el micro-procesador del PC son las señales eléctricasmuestreadas y cuantificadas, y contienen deforma exhaustiva las señales de base(Teorema de Shannon). Dicho de otra forma:la señal compuesta por los elementos discretosdiscontinuos obtenidos por muestreo represen-ta perfectamente la señal original completa ypuede ser reconstruida fielmente a partir deaquéllos. En la práctica, los circuitos sometidosal muestreo, así como el propio proceso decuantización, introducen un cierto margen deerror que, a pesar de su pequeña magnitud,puede ser causa de una reconstrucción impre-cisa, que puede contemplarse como "señal ori-ginal + ruido". La reconstrucción fiel podrá efectuarse a condi-ción que: 1 - la frecuencia de muestreo sea delorden del doble de la frecuencia máxima com-prendida en la señal, y 2 - la señal contengaesta frecuencia, como máximo. Así, mues-treando a 44.100 Hz, la máxima frecuencia quepodrá representarse fielmente será de 22.050Hz, es decir, 44.100 Hz/2, y ésta será la fre-cuencia de corte de un filtro pasabajos interca-lado a la entrada para limitar la banda, evitandoerrores en la reconstrucción (se encuentra nor-malmente en las tarjetas de audio). Toda señal periódica formada por elementosdiscretos, obtenidos por muestreo de una señaldel dominio del tiempo, puede descomponerseen una suma finita de sinusoides (componentesarmónicos); esto es lo que puede hacerse conla Transformada Discreta de Fourier (DFT).Según este algoritmo matemático, una señalperiódica cualquiera, de banda limitada, puededescomponerse en una suma de sinusoides.Así, una onda cuadrada de 1 kHz, por ejemplo,resultará compuesta por una sinusoide de 1kHz (armónico fundamental) más una a 3 kHz,a 5 kHz, a 7 kHz, etc. Esta representación de

señales, denominada "en el dominio de la fre-cuencia", constituye el llamado espectro de laseñal, y su determinación y representación grá-fica es el fin último de un Analizador deEspectro. Con el Visual Analyser se obtiene:

Señal de entrada:

Espectro:

La representación del espectro se realizamediante un gráfico con la frecuencia en el ejede las X (y no el tiempo, a diferencia de en elosciloscopio) y la amplitud de la sinusoide en elde las Y. La transformada de Fourier de una señal detiempo discreta es un algoritmo muy "pesado"para un microprocesador y tiene un escasovalor práctico. Resulta más interesante la famo-sa FFT, la Transformada Rápida de Fourier,que obtiene la transformada en tiempos muyinferiores y, por tanto, de mejor utilización prác-tica, con la única limitación de que el número depuntos sobre los que se va a operar debe seruna potencia de 2. VA utiliza este algoritmo, lo que explica por quépermite preseleccionar las dimensiones del buf-fer de adquisición sólo en dimensiones prefija-das que son potencias de 2 (64 = 26; 128 = 27;256 = 28, etc.).

La trasformada de Fouriery el teorema de Shannon

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utilizarse el generador debarrido anexo a "WaveG"y de la modalidad "PeakHold" (se trata de unaCheck Box situada inme-diatamente encima delbotón "Settings"). Selec-cionando esta modalidad

se conserva el vídeo alvalor más elevado puestode manifiesto por cadaarmónico. Obviamente, sise dispone de un genera-dor externo mejor, con osin barrido, se obtendránlos mismos resultados y,al límite, se obtendrá lamisma respuesta anali-zando un número finitode puntos. Cualquieraque sea el método utiliza-do para determinar larespuesta en frecuencia,ésta podrá visualizarse enla ventana que aparece al

ajustarse (y con mayorcomodidad) mediante latrackbar de la fig. 8, quese encuentra en la venta-na principal debajo delosciloscopio. Resulta par-ticularmente útil paraalterar dinámicamente lafrecuencia de muestreocon la finalidad de obte-ner una especie de triggerdinámico. De todo esto sedesprende que la acertadaelección de la frecuenciade muestreo, además deestablecer la gama de fre-cuencias visualizables(por ejemplo: 40.000 Ha= de 0 a 20.000 Hz debanda teórica) permitetambién "clavar" la formade onda en la pantalla (enfunción del trigger) cuan-do el producto del perio-do de muestreo y lasdimensiones del buffer esmúltiplo (o submúltiplo)entero de la frecuencia avisualizar. Pero ésta no esuna condición fácil deobtener, por lo que resul-ta poco práctica. De cual-quier forma siempre

en VA la operación se haautomatizado para facili-tar el proceso. Así, con elosciloscopio activo basta-rá con mantener pulsadala tecla izquierda delmouse mientras se selec-ciona el periodo deseado.La frecuencia calculadaaparecerá inmediatamen-te en un recuadro en pro-ximidad del cursor.

VVentana a Settingsentana a Settings

Accionando con el cursorel botón "Settings" apare-cerá la ventana que semuestra en la fig. 9, quepermite modificar la fre-cuencia de muestreo y ladimensión del buffer.Aunque la frecuencia demuestreo pueda también

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υ Figura 7

υ Figura 6

¿QuØ ofrece el mercado?

pulsar el botón "EditBode", ampliarla e impri-mirla, si es preciso. Enesta versión, esta ventanasólo está habilitada si seha seleccionado la moda-lidad Peak Hold.

FFrrecuencímetrecuencímetroo

El frecuencímetro quepropone VA consiste enuna ventana flotante en laque se visualiza el valorde la frecuencia a lamáxima amplitud (fig. 1).Para obtener una medidacon el osciloscopio, pro-ceder como sigue: en lososciloscopios "de verdad"se visualiza la forma deonda y se cuentan loscuadros de la retícula queabarcan un periodo com-pleto de la señal; cono-ciendo los milisegundos omicrosegundos que valecada división puede cal-cularse fácilmente la fre-cuencia de la señal. ConVA puede operarse de lamisma forma, pero conmás facilidad, puesto que

Generador de funciones para conectar a un PC; susoftware permite generar ondas sinusoidales, cua-dradas y triangulares, además de una larga serie deseñales muestra alojadas en una librería específica.Puede crearse una señal personalizada definiendo lospuntos significativos. Es un complemento ideal delosciloscopio PCS500, al cual puede conectarse com-partiendo el mismo PC. Se entrega provisto de sondacocodrilo y alimentador de red; montado y verifica-do. Código PCG10A, precio Eur 180,00, IVA incluido.

Generadores de señales para PC

En los comercios del ramo pueden encontrarsemultitud de instrumentos de medida que fun-cionan conectados a un ordenador personal(PC). A nivel mundial, el precursor de estacategoría de instrumentos es National

Instruments, que ofrece la gama más completade aparatos con su serie LabWiev

(w w w.ni.com). En el mercado "gran público" sedispone del grupo de productos Velleman rese-ñados en el presente artículo, que se distin-guen por una excelente relación calidad/pre-cio. Las caracteristicas técnicas detalladas deestos equipos pueden descargarse gratuitamen-

te de la web w w w.iberfutura.es

podrá ajustarse la fre-cuencia de muestreo,incluso con las teclas cur-sor, para optimizar razo-nablemente la visualiza-ción. Un problema quesuele aparecer en los ana-lizadores de espectro (decualquier nivel y precio)es una cierta oscilaciónperiódica y anómala delespectro. Este efecto secomprende si se conside-ra que lo que se muestraen vídeo es el espectro de"trozos" de la señal deentrada (el famoso bufferde puntos). Es decir quela señal cuyo espectro secalcula se "interrumpe"bruscamente, introdu-ciendo una especie dedistorsión. Puede evitarseeste efecto, algo molesto,al coste de obtener unaresolución espectral algoinferior, utilizando laventana "Smoothing win-dow". El programa VApermite seleccionar algu-

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nas de las más significati-vas (Hanning, Bartlett,Blackman, etc.). Lomejor es probar el efectode todas las opciones conuna misma señal: la dife-rencia resulta evidente.Aún puede seleccionarseotra herramienta (listbox"Input Device") o guardarla configuración (botones"Sace Config" o "SaceAs"). VA crea un archivocon extensión ".ini"donde guarda todos losparámetros de las diver-sas ventanas, incluidas lasposiciones, excepto laposición de la ventanaprincipal. Por ejemplo:memorizará la frecuenciade muestreo, la presenciao no del generador defunciones, el nivel dezoom, etc., de manera quelos ajustes seleccionadosno se pierden y se recupe-ran al siguiente arranque.El archivo VA.ini, situadoen el directorio de apertu-

ra de VA, se consultaautomáticamente al lan-zar el programa. Tambiénpuede guardarse la confi-guración con otro nom-bre, que luego deberáleerse "manualmente"desde la opción "OpenConfig". Esto permitiráguardar diferentes confi-guraciones, que podránaplicarse a tantas otrassituaciones concretas.Para volver a la configu-ración por defecto bastacon pulsar el botón"Default Config". Parasaber en cualquiermomento con qué confi-guración se está trabajan-do debe observarse labarra del título de la ven-tana principal. El proce-dimiento de "calibración"permite tarar correcta-mente la escala del osci-loscopio, en voltios;todos los pasos se detal-lan en la ventana deSettings (en inglés). Parael tarado debe disponersede una señal cuya ampli-tud de pico a pico se

conozca con precisión.Una vez terminada lacalibración NO debeactuarse PARA NADA elcontrol de volumen deWindows correspondien-te a la entrada selecciona-da. Contrariamente,puede utilizarse la track-bar del Zoom del canaldeseado, que no altera laamplitud de la señal, perosí la escala Y del oscilo-scopio VA (en razón x1,x2, x3, etc.).

Notas complementaNotas complementa --rr ias sobrias sobre el e el Analiza-Analiza-dor de Espectrdor de Espectro o

La escala Y, graduada endecibelios, puede despla-zarse verticalmente tras-ladándola con el mousemanteniendo pulsado latecla izquierda (acción“arrastrar”). Con el botón"Set Zero dB" se imponecomo valor de 0 dB elcorrespondiente al armó-nico de máxima ampli-tud, excluida la compo-nente continua. Para vol-

υ Figura 8

Osciloscopio 12 MHz 1 CH para PC Osciloscopio 50 MHz para PC

Osciloscopio digital que utiliza el PC y su monitor paravisualizar las formas de onda. Dispone de todas las fun-ciones de un osciloscopio normal, gestionadas con elprograma de control de que va acompañado. La inter-faz osciloscopio-PC se produce a través de la puertaparalela: todas las señales de esta interfaz estánoptoaisladas por razones de seguridad. Se entregamontado y verificado, con sonda cocodrilo y alimenta-dor de red. Cód. PCS100A; precio Eur 185,00, IVAinclui-do.

Instrumento auténticamente profesional que se carac-teriza por sus magníficas prestaciones; utiliza el PC y sumonitor para visualizar las formas de onda. Dispone detodas las funciones de un osciloscopio normal, gestiona-das con el programa de control de que va acompañado.La interfaz osciloscopio-PC se produce mediante lapuerta paralela: todas las señales están optoaisladas.Se entrega montado y verificado, con sonda cocodrilo yalimentador de red. Cód. PCS500A; precio Eur 495,00,IVA incluido.

ver al valor de defecto delprograma es suficientepulsar el botón "reset zerodB". El lector descubrirámuchas otras otras fun-ciones no descritas a tra-vés de sus propias investi-gaciones y ensayos.

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ConsiderConsideraciones faciones f inaina--lesles

La descripción del pro-grama VA debe quedarforzosamente incompleta,por razones de espacio. Elprograma se ha creadovoluntariamente despro-visto de toda "amenidad"o "frivolidad" para poten-ciar la sencillez de utili-zación y favorecer lavelocidad de ejecución;son funciones y habilida-des que cuestan un tiem-po precioso y no aportanninguna mejora de uso,de modo que no intere-san. La presente versiónno es definitiva: seguimostrabajando para enrique-

υ Figura 9

cerlo con funciones deestabilización del espec-tro, tipo ventanas de FlatTop, Blackman Exact yotras, incluso si la posibi-lidad de modificacióndinámica y continua de lafrecuencia de muestreolas hacen menos necesa-rias. También se añadiráun distorsiómetro y laposibilidad de mantener"flotantes" las ventanasdel osciloscopio (yaincorporada en la versiónactual) y del analizadorde espectro. También sesofisticará el procedi-miento de análisis de latarjeta de sonido, queestará disponible en unaventana a propósito, y se

añadirá un servicio dememorización de las for-mas de onda analizadas(en formato archivo.wav).Otra posibilidad a consi-derar será el cambio auto-mático de las dimensio-nes del buffer y de la fre-cuencia de muestreo,pudiendo desactivarse avoluntad. El programa,en inglés informático,puede obtenerse gratuita-mente en la webwww.iberfutura.es. Elautor agradecerá cual-quier sugerencia ocomentario que puedacontribuir a la mejora delprograma. Puede enviarsea la dirección de [email protected].