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Osciloscopio barato: ¿cuál es mejor comprar en 2018?

¿Buscando un osciloscopio? Hemos preguntado a nuestros lectores y aquellos que habían comprado un modelo en los últimos meses dieron su opinión.

Estos fueron los 4 osciloscopio más votados con mejor nota.

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Para muchos ingenieros, comprar un osciloscopio barato nuevo puede resultar abrumador: hay cientos de modelos distintos entre los que es posible escoger, con precios y especificaciones muy variables.

Este artículo te guiará a través del laberinto de cosas que hay que tener en cuenta y, con suerte, te será te ayuda para evitar un error que podría acabar siendo caro.

Lo primero es lo primero

El primer paso a la hora de elegir un osciloscopio no consiste en mirar anuncios o especificaciones, sino en dedicar algo de tiempo a pensar en aquello para lo que lo usarás y dónde lo harás:

  • ¿Dónde usarás el osciloscopio (en una mesa de trabajo, donde esté el cliente, bajo el capó de un coche…)?
  • ¿Cuántas señales necesitar medir al mismo tiempo?
  • ¿Cuáles son las amplitudes mínimas y máximas de las señales que tienes que medir?
  • ¿Cuál es la mayor frecuencia de una señal que tienes que medir?
  • ¿Las señales son repetitivas o de disparo único?
  • ¿Tienes que ver las señales en el dominio de la frecuencia (análisis de espectro) además de en el dominio del tiempo?

Cuando dispongas de las nociones mencionadas, podrás empezar a considerar qué osciloscopio es el mejor para tus aplicaciones.

Analógico o digital

Este artículo se centra en los Osciloscopios de Almacenamiento Digital (en inglés, Digital Storage Oscilloscopes, o DSO), ya que representan la mayoría de los osciloscopios nuevos que se pueden comprar en la actualidad. Pero antes de describir qué es lo que hay que buscar en un osciloscopio digital, es necesario empezar hablando brevemente de los analógicos.

osciloscopio baratoLa mayoría de los ingenieros electrónicos habrán usado un osciloscopio analógico en algún momento, y les resultará familiar su aspecto y su funcionamiento. De hecho, muchas de las personas que compran osciloscopios a día de hoy lo hacen para sustituir uno analógico por otro digital.

Aunque sigue habiendo algunos ingenieros a los que les encanta la sensación (y la calidez) de los osciloscopios analógicos, tienen muy pocas características (o ninguna) que no puedan ser superadas por un DSO.

Pero si te sigue tentando la idea de comprar un osciloscopio barato analógico, descubrirás que tus opciones son limitadas. Sólo hay unos pocos fabricantes que sigan produciendo osciloscopios analógicos. Y algunos de los modelos que siguen a la venta se basan en tecnología bastante antigua y suelen tener un rendimiento muy limitado.

Comprar un osciloscopio analógico de segunda mano puede parecer una buena decisión desde el punto de vista económico. Sin embargo, antes de hacerlo comprueba la disponibilidad de piezas de repuesto, ya que unos costes de reparación elevados pueden hacer que la compra termine saliendo cara.

Hay otros criterios que añaden peso al debate entre analógicos y digitales. En concreto, los osciloscopios digitales:

  • Son pequeños y portátiles
  • Tienen los anchos de banda más elevados
  • Permiten disparo único
  • Tienen pantallas a color
  • Proporcionan medidas en pantalla
  • Tienen interfaces de usuario sencillas
  • Proporcionan almacenamiento e impresión

Los DSOs modernos, con su conectividad para PC, también se pueden integrar completamente con Equipos de Pruebas Automáticos (Automatic Test Equipment, o ATE). Además, el DSO se suele usar como front-end de un sistema de adquisición de datos de alta velocidad, haciendo que el coste por canal sea mucho más viable desde el punto de vista económico.

Ancho de banda

La primera característica a tener en cuenta es el ancho de banda. Se puede definir como la frecuencia máxima de la señal que puede pasar a través de los amplificadores del front-end. Por lo tanto, el ancho de banda analógico de tu osciloscopio debe ser más elevado que la frecuencia máxima que quieras medir (en tiempo real).

El ancho de banda por sí solo no es suficiente para garantizar que un DSO sea capaz de capturar con precisión una señal de alta frecuencia. El objetivo de los fabricantes de osciloscopios es lograr con sus diseños un tipo específico de respuesta a la frecuencia. Esta respuesta se conoce como Planitud Máxima del Retardo de Envolvente (Maximally Flat Envelope Delay, o MFED).

Una respuesta de frecuencia de este tipo proporciona una excelente fidelidad del pulso con una mínima sobreoscilación (overshoot), suboscilación (undershoot) y oscilación transitoria (ringing). Sin embargo, dado que un DSO está compuesto de amplificadores, atenuadores, conversores analógico-digital, interconexiones y relés, la respuesta MFED es un objetivo que sólo se puede lograr de forma aproximada, nunca completa.

Merece la pena tener en cuenta que la mayoría de los fabricantes de osciloscopios definen el ancho de banca como la frecuencia a la que una señal de entrada de onda senoidal se atenuará a un 71% de su verdadera amplitud (el punto de -3 dB). O, dicho de otra forma, los fabricantes permiten que la traza mostrada tenga un error del 29% con respecto a la entrada antes de considerarlo un problema.

Recuerda también que si tu señal de entrada no es una onda senoidal pura, contendrá armónicos de mayor frecuencia. Por ejemplo, una onda cuadrada pura de 20 MHz visualizada en un osciloscopio con un ancho de banda de 20 MHz se mostrará como una onda atenuada y distorsionada.

Como norma general, intenta comprar un osciloscopio con un ancho de banda cinco veces mayor que la máxima frecuencia de señal que quieras medir. Por desgracia, los osciloscopios de banda ancha son caros, así que es posible que tengas que hacer algún sacrificio.

En otros osciloscopios, el ancho de banda indicado no está disponible en todos los rangos de voltaje, así que comprueba detenidamente las especificaciones.

Frecuencia de muestreo

Con los osciloscopios analógicos, la vida era sencilla: sólo tenías que elegir el ancho de banda que necesitabas. Sin embargo, en los digitales tanto la frecuencia de muestreo como la profundidad de memoria son igualmente importantes. Para los DSOs, la frecuencia de muestreo suele especificarse en megamuestras por segundo (MM/s, o MS/s en inglés) o gigamuestras por segundo (GM/s, o GS/s en inglés).

El criterio de Nyquist afirma que la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble que la frecuencia máxima que quieres medir: para un analizador de espectro esto puede ser cierto, pero para un osciloscopio necesitas al menos 5 muestras para reconstruir de forma precisa la forma de una onda.

La mayoría de los osciloscopios disponen de dos frecuencias de muestreo (modos) diferentes, dependiendo de la señal que se está midiendo: tiempo real y muestro en tiempo equivalente (ETS en inglés, es decir, Equivalent-Time Sampling), que a menudo se llama muestreo repetitivo.

Sin embargo, el ETS sólo funciona si la señal que estás midiendo es estable y repetitiva, ya que este modo funciona construyendo la forma de la onda a partir de lecturas sucesivas.

Por ejemplo, el Pico Technology ADC-212/100 de 12 bits es capaz de realizar un muestreo a 5 GS/s. Esto suena genial, pero recuerda que si la señal es transitoria o cambiante (por ejemplo, una señal de vídeo), entonces el ETS no funcionará y tendrás que recurrir al ancho de banda de tiempo real (disparo único), que suele ser mucho menor.

Un consejo: a los fabricantes de osciloscopios les gusta destacar la especificación que suena mejor, así que es posible que tengas que mirar detenidamente las especificaciones para averiguar si la frecuencia de muestreo publicitada se aplica a todas las señales, o sólo a las repetitivas. Es posible que descubras que el osciloscopio que piensas comprar no es el más adecuado para tu caso concreto.

Por otro lado, algunos osciloscopios tienen distintas frecuencias de muestreo, dependiendo del número de canales que se usen. Normalmente, la frecuencia de muestreo en el modo de canal único es el doble que en el modo de canal dual: de nuevo, comprueba las especificaciones.

Profundidad de memoria

Es posible que la profundidad de memoria sea el aspecto peor entendido de un DSO, lo que es una vergüenza, ya que es uno de los más importantes.

Los DSOs almacenan las muestras capturadas en una memoria buffer. Por lo tanto, dada una frecuencia de muestreo determinada, el tamaño del buffer determina durante cuánto tiempo puede capturar una señal antes de que la memoria se llene.

La relación entre la frecuencia de muestreo y la profundidad de memoria es importante: un osciloscopio con una frecuencia de muestreo elevada pero una memoria pequeña sólo será capaz de usar al completo su frecuencia de muestreo durante periodos de tiempo cortos.

Ejemplo del mundo real

Para entender mejor la relación entre ancho de banda, frecuencia de muestreo y profundidad de memoria, tiene sentido considerar un ejemplo del mundo real. Imagina que estás intentando capturar un frame de datos USB (1.1). Un frame de datos dura 1 ms y transmite datos en serie a 12 Mbps. Para simplificar nuestro análisis, podemos asumir que tenemos que capturar una onda cuadrada a 12 MHz durante 1 ms.

  • Ancho de banda: para medir la señal de 12 MHz, necesitamos un mínimo absoluto de 12 MHz, pero esto proporcionará una señal muy distorsionada, por lo que lo mejor será un ancho de banda de al menos 50 MHz.
  • Frecuencia de muestreo: para reconstruir la señal de 12 MHz, necesitamos alrededor de 5 puntos por onda, así que hace falta una frecuencia de muestreo mínima de 60 MM/s.
  • Profundidad de memoria: para capturar datos a 60 MM/s durante 1 ms hace falta una profundidad de memoria mínima de 60.000 muestras.

Resolución y precisión

En electrónica digital, un cambio de un 1% en la señal no suele suponer ningún problema. Sin embargo, en electrónica de audio, una distorsión o un ruido del 0,1% puede ser un desastre. La mayoría de los DSOs modernos están optimizados para ser usados con señales digitales rápidas y sólo ofrecen una resolución de 8 bits (ADC), de manera que pueden detectar un cambio en la señal del 0,4% como mucho.

Con 8 bits, el rango de voltajes está dividido en 256 pasos verticales (28 = 256). Un rango elegido de ±1 V se corresponde con alrededor de 8 mV por paso. Esto puede ser adecuado para ver señales digitales, pero deja mucho que desear para mostrar señales analógicas, sobre todo si se usa la función de analizador de espectro (si se dispone de ella).

Para aplicaciones como sensores de audio, ruido, vibración y monitorización (temperatura, corriente, presión, etc.), un osciloscopio barato de 8 bits no suele ser adecuado, y deberías considerar alternativas de 12 o 16 bits.

En lo que respecta a la precisión de un DSO, no suele considerarse algo demasiado importante. Puedes tomar medidas con un margen de unos pocos puntos porcentuales (la mayoría de los DSOs de 8 bits afirman tener una precisión del 3-5% en corriente continua). Sin embargo, para obtener medidas más precisas, deberías recurrir a un multímetro.

Ahora bien, con un osciloscopio de mayor resolución son posibles medidas más precisas (1% o mejor), ¡así que no hará falta usar un multímetro!

Los osciloscopios que tienen tanto una resolución elevada (12 bits o más) como una precisión alta en corriente continua suelen llamarse osciloscopios de precisión.

Funciones de disparo

La función de disparo de un osciloscopio sincroniza el barrido horizontal en el punto correcto de la señal. Esto resulta fundamental para describir la señal de forma clara. Los controles de disparo te permiten estabilizar las ondas repetitivas y capturar ondas de disparo único.

Dependiendo del tipo de ondas que analices, merece la pena echar un vistazo a las opciones de disparo que ofrece un fabricante. Todos los osciloscopios digitales ofrecen las mismas opciones básicas de disparo (fuente, nivel, pendiente, pre/post disparo), pero difieren en cuanto a las más avanzadas.

El hecho de que estas funciones de disparo más avanzadas sean o no útiles dependerá nuevamente de las señales que vas a medir. Los disparadores de pulso son útiles para las señales digitales, y una opción de guardado automático al disco/memoria puede ser de gran ayuda a la hora de detectar fallos intermitentes.

Algunos disparadores para aplicaciones específicas (por ejemplo, para probar discos duros) suelen estar disponibles como extras con coste adicional, y se instalan como una actualización de software o firmware.

Si es probable que vayas a usar uno de estos extras con coste adicional, no tengas miedo de negociar con el vendedor. No es raro que estos “extras opcionales” acaben ofreciéndose gratis para cerrar una venta.

Rangos de entrada y sondas

Un osciloscopio barato típico ofrecerá rangos de entrada de escala completa seleccionables desde ±50 mV hasta ±50 V. Como es posible medir voltajes superiores usando sondas atenuadoras 10:1 y 100:1, lo importante en este caso es comprobar que el osciloscopio tenga un rango de voltaje lo bastante pequeño para las señales que quieres medir.

Si mides habitualmente señales pequeñas (menos de 50 mV), entonces considera comprar un osciloscopio barato con una resolución de 12 o 16 bits. Uno de 16 bits tiene 256 veces la resolución vertical de uno de 8 bits, haciendo posible hacer “zoom” en señales del orden de los milivoltios y los microvoltios.

Por otro lado, comprueba que las sondas que pienses usar coincidan con el ancho de banda del osciloscopio o que lo superen. Algunos fabricantes reducen costes proporcionando sondas de calidad inferior con un osciloscopio barato.

De esta forma, sólo ofrecen sondas de anchos de banda mayores, necesarias para sacar el mayor provecho del osciloscopio, como extras opcionales. La mayoría de las sondas para osciloscopios permiten cambiar entre una atenuación 1:1 y 10:1.

Siempre que sea posible, usa la configuración 10:1, ya que minimiza la carga sobre el circuito que se está analizando y aumenta la protección contra sobrecarga si las conectases accidentalmente a un voltaje elevado.

Para señales con velocidades muy altas (mayores de 200 Mhz), las sondas pasivas empiezan a tener problemas provocados por la capacitancia del cable que vuelve al osciloscopio. Esto se puede resolver invirtiendo en una sonda FET activa, que dispone de un buffer amplificador en la punta de la sonda.

Para medir voltajes elevados, por ejemplo ±100 V, como los de las tomas de corriente y los voltajes trifásicos, la opción más segura es usar una sonda de osciloscopio con aislamiento diferencial.

Factor de forma

A grandes rasgos, los DSOs se pueden clasificar en tres categorías: tradicionales de sobremesa, de mano y basados en PC.

Los osciloscopios digitales de sobremesa específicamente diseñados para ese uso suelen tener el mayor rendimiento, y eso se reflejará en el coste. Funciones como el análisis de espectro FFT, las interfaces para PC, los discos duros y las impresoras suelen ser extras opcionales que resultan caros.

Por otro lado, los osciloscopios de mano tienen ventajas evidentes para un ingeniero que suela desplazarse, pero hay que tener cuidado con las pantallas de mala calidad (difíciles de leer a la luz del sol) y las baterías de corta duración. Además, para un nivel de rendimiento determinado, también suelen ser la opción más cara.

En cuanto a los osciloscopios basados en PC, son cada vez más populares porque ofrecen un ahorro considerable con respecto a sus equivalentes de sobremesa. El motivo de la reducción de coste es evidente: al usar el PC fabricado en masa que ya tienes en tu escritorio, dispones gratis de una pantalla a color grande, un procesador rápido, discos duros y un teclado.

Por lo tanto, resultan una gran opción si quieres comprar un osciloscopio barato. La capacidad de exportar los datos a procesadores de texto y hojas de cálculo con un par de clics de ratón también es una gran ventaja.

Existen osciloscopios basados en PC de dos tipos: externos e internos. Los internos suelen venir como tarjetas PCI que se pueden conectar en el ordenador. En teoría, debería ser la opción más asequible, pero esto no siempre es así.

La principal desventaja de las tarjetas para PC es el ruido: el interior de un PC puede ser un entorno eléctrico muy ruidoso, y algunas tarjetas lo sufren. Otro problema es la movilidad, ya que los osciloscopios basados en tarjetas para PC están atados a usarse en un PC de sobremesa.

Por otro lado, los osciloscopios basados en PC externos tienen forma de una caja pequeña que se conecta al PC mediante un puerto USB. Al mantener toda la electrónica analógica fuera del PC, se evita el problema del ruido. Una segunda ventaja de estos osciloscopios es la movilidad: se pueden usar tanto con PCs de sobremesa como con ordenadores portátiles.

Resumen sobre el osciloscopio barato

Igual que los dinosaurios, el osciloscopio analógico tuvo su momento. Sin embargo, el rendimiento y el coste de los osciloscopios digitales garantizan que están para quedarse. Sólo queda decidir cuál comprar.

A la hora de elegir entre distintos osciloscopios, asegúrate de lo siguiente:

  • Prueba antes de comprar, y no tengas miedo de comparar diferentes osciloscopios de distintos fabricantes. Si un vendedor no te ofrece una garantía del “si no estás satisfecho, te devolvemos el dinero”, entonces es mejor que no le compres nada.
  • Para los osciloscopios más caros, pide demostraciones con las señales reales que quieres medir, no sólo con señales que muestren sus bondades.
  • Al comprar cualquier osciloscopio barato o caro, pregunta sobre las actualizaciones y comprueba qué se incluye en el precio. En el caso de los osciloscopios basados en PC, asegúrate de que el software está incluido y pregunta si tendrás que pagar por las actualizaciones. Para los osciloscopios de sobremesa, comprueba el coste de los cables y el software para conectarlos al PC y/o a impresoras (puede suponer un 50% de coste adicional).
  • Comprueba la duración de la garantía. Si tu unidad se estropea cuando estés usándola, ¿el vendedor te dejará otra mientras se repara?
  • Por último, busca análisis independientes de osciloscopios en Internet.
Osciloscopio barato: ¿cuál es mejor comprar en 2018?
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