Conselhos para quem quer se tornar um entusiasta eletrônico, na área de áudio analógico. Parte 5 OSCILOSCOPIOS
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Conselhos para quem quer se tornar um entusiasta
eletrônico, na área de áudio analógico. - Parte 5
Este texto é para as pessoas do bem, honestas. Pessoas inteligentes que jamais copiam o trabalho alheio e, de forma alguma incomodam o próximo com barulho ou qualquer outra forma de poluição. Pessoas que respeitam o meio ambiente, que gostam de música de qualidade e atividades saudáveis. Pessoas que sonham ou um dia sonharam com um mundo agradável para se viver e, no fundo do coração, ainda têm a esperança desse horizonte vir a existir.
Se você foi direcionado para esta quinta parte do texto, sem ter lido as anteriores, a leitura destas é recomendável para melhor compreensão do tema.
Parte 1 Introdução; Conselhos iniciais; Como estudar eletrônica.
Parte 2 Instrumentos: Introdução acerca de instrumentos básicos para o hobista e entusiasta.
Parte 3 Multímetros: Considerações gerais sobre multímetros e exemplos de multímetros analógicos.
Parte 4 Considerações sobre multímetros digitais e alguns exemplos.
Neste texto abordarei a respeito da escolha de um dos mais importantes e, talvez, o mais fascinante instrumento de medição.
Uma das principais funções do osciloscópio é apresentar, de forma gráfica, variações na magnitude da tensão ou corrente, no domínio do tempo. Isso pode parecer simples, mas é a essência da eletrônica.
No presente texto não abordarei o princípio de funcionamento do osciloscópio. Meu objetivo é auxiliá-lo na escolha e, nos cuidados que devemos ter com este importante instrumento.
Ao lado do multímetro o osciloscópio é de fundamental importância na eletrônica.
Cinescópio - TRC:
Nos atuais osciloscópios analógicos, o cinescópio ou Tubo de Raios Catódicos, TRC (Em Inglês Cathode-Ray Tube - CRT), seu principal componente, é uma "obra de arte" da tecnologia. Por esta razão eles foram originalmente chamados de Osciloscópios de Raios Catódicos (Cathode-Ray Oscilloscope - CRO).
Para que o leitor tenha ideia da importância dos raios catódicos, foram experimentos com estes que levaram o físico inglês J. J. Thomson a confirmar a existência do elétron.
O TRC moderno é um dispositivo sofisticado, formado por componentes cuidadosamente projetados. Entretanto seu princípio de funcionamento é de fácil compreensão.
Os osciloscópios analógicos, bem como os analógicos/digitais, utilizam cinescópios de deflexão eletrostática. Os cinescópios de deflexão eletromagnética foram utilizados na maioria dos primeiros osciloscópios digitais comerciais. Não obstante, alguns digitais utilizaram deflexão eletrostática.
A deflexão eletrostática reúne características que a faz ideal para a fabricação de osciloscópios, como a ótima resposta de frequência e linearidade.
Os displays de cristal líquido (LCD) são amplamente utilizados nos atuais osciloscópios digitais, em substituição aos TRCs.
Cinescópio de deflexão eletrostática modelo D14-162GH/09
Por diversas vezes afirmei que ao saber o princípio de funcionamento de um aparelho, as pessoas podem utilizá-lo de forma mais proveitosa. Por este motivo recomendo a leitura de bons livros ou artigos a respeito dos tubos de raios catódicos e osciloscópios analógicos.
Antes de estudar como usar o osciloscópio é importante saber como ele funciona. Ao compreender como funciona o osciloscópio o hobista ou entusiasta interpretará de forma mais eficiente a informação apresentada na tela. Quando temos conhecimento, podemos fazer muito mais com os equipamentos que temos.
Para que o osciloscópio tenha utilidade, mais que compreender seu funcionamento, precisamos entender o funcionamento do circuito em teste, e para isso é preciso conhecimento teórico de eletrônica.
Em grande parte das aplicações de áudio, ao usar o osciloscópio é preciso injetar um sinal conhecido no circuito em teste. As fontes de sinais mais comumente utilizadas são o gerador de áudio e o gerador de funções, sobre as quais comentarei em momento oportuno.
Bons osciloscópicos digitais são a escolha acertada para trabalhar com circuitos digitais de áudio, capturar falhas em trens de pulsos, analisar protocolos, etc. Certifique-se, antes da compra, se todos os recursos já estão incluídos ou disponíveis como opcionais.
Todavia, como estamos focados nos circuitos analógicos de áudio em alta-fidelidade, para uso residencial, o osciloscópio analógico é uma escolha a ser considerada. Tendo em vista que os osciloscópios digitais, acessíveis, são menos adequados para esta aplicação.
Os digitais, mais modestos, de marcas renomadas – geralmente das séries 1000 e 2000 – têm diversos recursos que não estão disponíveis nos analógicos, contudo, há limitações importantes que, em muitas ocasiões, os impedem de apresentar a forma de onda real. Neste aspecto um analógico pode ser mais conveniente para uma análise pormenorizada e cuidadosa de um circuito de áudio.
É certo que os projetistas têm se esforçado para implementar, nos digitais mais sofisticados, características que os façam mais parecidos com os analógicos. Assim muitos têm recursos para diminuir a artificialidade do traço, brilho dinâmico, menor ruído, boa definição de imagem e, outras qualidades para aproximar os digitais das características naturais dos analógicos. Os bons osciloscópios digitais, porém, têm um custo alto e, os mais acessíveis oferecem menos do que precisamos.
Os osciloscópicos analógicos não são melhores que os digitais em todos os aspectos. São, no entanto, adequados ao nosso propósito e, melhores nos sentidos abordados neste texto, quando comparados aos digitais de custo aceitável.
As facilidades encontradas nos digitais podem aumentar consideravelmente a produtividade de uma indústria, mas o hobby não visa produtividade, mas sim satisfação.
De qualquer forma, na minha opinião, é mais agradável e emocionante trabalhar com osciloscópios analógicos.
Infelizmente quase todos os osciloscópios analógicos foram descontinuados. Eles são mais caros para serem fabricados e, a forte concorrência dos produtos de menor qualidade prejudicou os bons fabricantes. Os digitais têm custo de produção menor, mas nem por isso você pagará menos por eles.
Atualmente há poucas opções de osciloscópios analógicos no mercado. Por este motivo darei destaque aos modelos usados, os quais podem ser a opção mais atraente e econômica.
Entretanto, alguns dos aparelhos aqui mencionados são da década de 1970 e, poderá ser difícil encontrar unidades em bom estado de conservação. Eventualmente esses instrumentos darão algum defeito, mas, provavelmente, haverá condições de serem reparados. Já um digital, se estiver fora da garantia, com exceção da fonte de alimentação, terá uma chance pequena de receber reparos a preços aceitáveis. Uma vez que, o próprio fabricante substitui a placa de circuíto impresso, com todos os seus componentes, ao efetuar um reparo, representando um custo que pode inviabilizar o conserto. Esses aparelhos novos são fabricados quase integralmente com SMD e, como bem sabemos, eles não são amigáveis para consertos. (veja o texto: SMT, a tecnologia descartável).
Se não encontrar um osciloscópio usado de boa marca em bom estado, adquirir um aparelho bem mais modesto, que esteja em ótimas condições, será melhor do que comprar um modelo renomado mas defeituoso e, que você poderá não conseguir consertar, caso não tenha conhecimento para isso ou outro osciloscópico disponível para trabalhar. Um osciloscópio descalibrado ou danificado terá pouca ou nenhuma utilidade, então é preciso ter certeza de adquirir um produto que seja compatível com o investimento e calcular os riscos de optar por um usado. Reveja mais detalhes deste assunto na parte dois desta série.
Banda passante (Resposta de frequência):
Em princípio osciloscópios analógicos com banda passante de 100 MHz cobrem mais de 90% dos trabalhos na área de áudio analógico. Isso não significa que você não deva adquirir um instrumento com resposta superior aos 100 MHz, o qual poderá auxiliar na pesquisa de oscilações indesejáveis que estejam, por exemplo, bem acima dessa faixa, visualizar tempos criticos de subida, trabalhar com sintonizadores de FM, transceptores de radioamadorismo na faixa de dois metros (que possibilitam a comunicação com a Estação Espacial Internacional (ISS)) e, outras análises em altas frequências. Mas esteja ciente de que grande largura de banda pode implicar menor sensibilidade vertical, mais ruido no traço, menor faixa dinâmica e, circuitos de difícil reparação.
Exemplo de um osciloscópio portátil. (Tektronix 2235 - Versão USM)
Um osciloscópio analógico de 100 MHz, traço duplo, pode ser excelente para eletrônica de áudio mas é perfeitamente possível trabalhar com modelos de 20 MHz.
Talvez você venha a descobrir que na maioria das vezes um único traço (canal) será utilizado, mas dois traços são importantes em inúmeras ocasiões. Além do mais é incomum osciloscópios de traço simples com largura de banda maior que 20 MHz.
Em teoria, um osciloscópio de traço simples deveria ter maior fidelidade que um de traço duplo, mas, na prática, e por razões de mercado, isso não costuma acontecer.
Geralmente os osciloscópios de 20 MHz não possuem recursos avançados como, linha de retardo, varredura mista ou cursores. Mas isso não os fazem menos úteis, e respeitadas as devidas limitações são apropriados aos hobistas, entusiastas e, muitas vezes até ao profissional. Alguns modelos têm excelente focagem do feixe e ótimo brilho. Isso é importante na observação de detalhes. Mas, deve-se ter o cuidado de manter o brilho dentro de um limite que não cause danos ao fósforo da tela.
Na impossibilidade de comprar um osciloscópio de 20 MHz ou mais, um instrumento de 10 ou 15 MHz, traço simples, será bem-vindo na bancada do experimentador. Devem ser evitados, porém, modelos muito básicos, de fabricação recente, comumente com TRC de três polegadas e, com largura de banda igual ou menor que 10 MHz. Isso porque o desempenho geral desses está quase sempre abaixo do aceitável. Alguns nem mesmo conseguem apresentar imagens nítidas e estáveis. Tais aparelhos são, via de regra, comercializados por marcas quase desconhecidas ou de reputação questionável.
Um osciloscópio não deve ser nem mesmo ligado por pessoas sem conhecimento, pois há grande probabilidade de ser danificado imediatamente e de forma irreversível.
Ao escolher um osciloscópio usado, certifique-se de ver uma imagem brilhante e bem focalizada. Imagens com pouco brilho e desfocadas podem indicar um simples desajuste, avarias na fonte de alimentação e nos estágios de polarização ou algo mais sério, como um tubo (TRC) fraco. Também procure por manchas no fósforo da tela, causadas por uso incorreto ou pane no circuito eletrônico. Seja qual for a causa, tais manchas são permanentes no cinescópio. Em momento algum cogito a substituição do cinescópio, por este, atualmente, ser de difícil aquisição no Brasil..
Aproveito para alertar que osciloscópio analógico não é brinquedo. Não o utilize para propósitos diferentes para os quais foi projetado, como transformá-lo em monitor de vídeo ou relógio. Fazer isso simplesmente o destruirá, pois o desgaste do cinescópio será excessivo e, este estará irremediavelmente enfraquecido em pouco tempo e, com manchas no fósforo. Infelizmente algumas pessoas não demonstram o devido respeito pela eletrônica.
Cuidados com o osciloscópio analógico:
Quanto maior o brilho e, por conseguinte a corrente de feixe, maior será o desgaste do cinescópio. Há de se ressaltar que, na medida em que a base de tempo é ajustada para intervalos menores, o brilho costuma cair porque o feixe de elétrons se desloca mais rapidamente sob o fósforo. Condição em que é natural compensarmos o brilho, ajustando-o no controle de intensidade, para obtermos boa visualização. Isso, obviamente, aumenta a corrente de feixe e o desgaste do canhão eletrônico do cinescópio. Tal fenômeno ocorre mesmo que o feixe de elétrons esteja fora da região visível da tela.
Deixar o traço ou um ponto estacionário, com brilho alto danificará o fósforo da tela do TRC, na respectiva área. Causando manchas permanentes. Em determinados casos isso pode acontecer em menos de um segundo.
Este é o principal motivo pelo qual um osciloscópio não deve ser nem mesmo ligado por pessoas sem conhecimento, pois há grande probabilidade de ser danificado imediatamente e de forma irreversível. Esse alerta é extensivo aos osciloscópios digitais com LCD, pois há o risco de danos ao amplificador vertical, caso seja aplicada neste uma tensão maior que a suportada. Sabendo disso, não adquira osciloscópicos anunciados por tais pessoas.
Manter o brilho no mínimo necessário e, apenas aumentá-lo para o ponto ideal de ótima visualização no momento exato de analisar um detalhe, é uma medida natural e que deve ser aplicada como regra.
Quando o osciloscópio não está um uso imediato, a intensidade do feixe (brilho) deve estar no mínimo, ou seja, o traço deve estar ausente. Por vezes podemos deixar o osciloscópio no modo NORM em vez de deixá-lo no modo AUTO. Assim o feixe estará cortado até que exista um sinal de disparo. O osciloscópio é um aparelho delicado, mas, se bem cuidado, pode durar décadas.
Reserve um local, em sua bancada, em que o painel do osciloscópio esteja ao alcance de suas mãos e, de forma em que a tela fique na direção de seus olhos.
O cabo da ponta de prova costuma ter entre um e dois metros de comprimento, então é importante que o instrumento esteja próximo o bastante para que todos os pontos do circuito possam ser acessados com facilidade.
Deve-se evitar a incidência de luz direta sobre a tela do osciloscópio e, se necessário utilizar um anteparo para isso.
Outra medida interessante é escurecer um pouco a sala, ao analisar detalhes de uma forma de onda, mantendo a luz direcionada apenas para o circuito em teste. Alguns fabricantes de osciloscópios disponibilizaram anteparos que se encaixam diretamente na moldura da tela.
Continua... - Parte 6
Fábio Maurício Timi - 2022.04.09 - 1
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