Un generador de base de tiempo (también llamado base de tiempo o base de tiempo ) es un tipo especial de generador de funciones , un circuito electrónico que genera un voltaje variable para producir una forma de onda particular . Los generadores de base de tiempo producen ondas de diente de sierra de frecuencia muy alta diseñadas específicamente para desviar el haz de un tubo de rayos catódicos (TRC) suavemente a lo largo de la cara del tubo y luego devolverlo a su posición inicial.
Los sistemas de radar utilizan bases de tiempo para determinar la distancia a un objetivo, comparando la ubicación actual a lo largo de la base de tiempo con el tiempo de llegada de los ecos de radio. Los sistemas de televisión analógica que utilizan CRT tenían dos bases de tiempo, una para desviar el haz horizontalmente en un movimiento rápido y otra para arrastrarlo por la pantalla 60 veces por segundo. Los osciloscopios suelen tener varias bases de tiempo, pero estos pueden ser generadores de funciones más flexibles capaces de producir muchas formas de onda, así como una base de tiempo simple.
Un tubo de rayos catódicos (TRC) consta de tres partes principales: el cañón de electrones , que proporciona un flujo de electrones acelerados , la pantalla cubierta de fósforo que se ilumina cuando los electrones la golpean, y las placas deflectoras, que utilizan campos magnéticos o eléctricos para desviar los electrones en vuelo y permitirles dirigirse alrededor de la pantalla. La capacidad de mover rápidamente el flujo de electrones mediante las placas deflectoras es lo que permite que el TRC se utilice para mostrar señales muy rápidas, como las de una señal de televisión, o para la radiogoniometría (véase huff-duff ).
Muchas señales de interés varían con el tiempo a un ritmo muy rápido, pero tienen una naturaleza periódica subyacente. Las señales de radio, por ejemplo, tienen una frecuencia base, la portadora , que forma la base de la señal. Los sonidos se modulan en la portadora modificando la señal, ya sea en amplitud (AM) , frecuencia (FM) o técnicas similares. Para mostrar una señal de este tipo en un osciloscopio para su examen, es conveniente que el haz de electrones recorra la pantalla de modo que el haz de electrones realice ciclos a la misma frecuencia que la portadora, o algún múltiplo de esa frecuencia base.
Éste es el propósito del generador de base de tiempo, que está conectado a una de las placas de deflexión, normalmente el eje X, mientras que la salida amplificada de la señal de radio se envía al otro eje, normalmente Y. El resultado es una recreación visual de la forma de onda original.
Un sistema de radar típico emite un pulso corto de señal de radio y luego escucha los ecos de objetos distantes. Como la señal viaja a la velocidad de la luz y tiene que viajar hasta el objeto objetivo y regresar, la distancia hasta el objetivo se puede determinar midiendo el retraso entre la transmisión y la recepción, multiplicando la velocidad de la luz por ese tiempo y luego dividiendo por dos (ida y vuelta). Como este proceso ocurre muy rápidamente, se utiliza un CRT para mostrar la señal y buscar los ecos.
En la versión más simple de una pantalla de radar , conocida hoy como "A-scope", un generador de base de tiempo barre la pantalla de manera que llega a un lado en el momento en que la señal ha recorrido la distancia máxima efectiva del radar. Por ejemplo, un radar de alerta temprana como Chain Home (CH) podría tener un alcance máximo de 150 kilómetros (93 millas), una distancia que la luz recorrerá de ida y vuelta en 1 milisegundo. Esto se usaría con un generador de base de tiempo que hace pasar el haz a través del CRT una vez cada milisegundo, comenzando el barrido cuando termina la señal de transmisión. Cualquier eco hace que el haz se desvíe hacia abajo (en el caso de CH) a medida que se mueve a través de la pantalla.
Midiendo la ubicación física del "blip" en el CRT, se puede determinar la distancia hasta el objetivo. Por ejemplo, si un radar en particular tiene una base de tiempo de 1 milisegundo, entonces su alcance máximo es de 150 km. Si esto se muestra en un CRT de cuatro pulgadas y se mide el blip a 2 pulgadas del lado izquierdo, entonces el objetivo está a 0,5 milisegundos de distancia, o aproximadamente 75 kilómetros (47 mi).
Para garantizar que los puntos luminosos se alinearan correctamente con una escala mecánica, se podría ajustar la base de tiempo para que comenzara a barrer en un momento determinado. Esto se podría ajustar manualmente o activar automáticamente mediante otra señal, normalmente una versión muy atenuada de la señal de transmisión.
Los sistemas posteriores modificaron la base de tiempo para incluir una segunda señal que producía destellos periódicos en la pantalla, lo que proporcionaba una señal de reloj que variaba con la base de tiempo y, por lo tanto, no necesitaba estar alineada. En la terminología del Reino Unido, se conocían como destellos .
Las señales de televisión consisten en una serie de imágenes fijas emitidas en secuencia; en el estándar NTSC , cada "cuadro" se emite 30 veces por segundo. Cada cuadro se divide a su vez en una serie de "líneas", 525 en el estándar NTSC. Si se examina una emisión de televisión en un osciloscopio, parecerá una secuencia continua de señales moduladas interrumpidas por breves períodos de señal "vacía". Cada porción modulada lleva la imagen analógica durante una sola línea.
Para visualizar la señal se utilizan dos bases de tiempo. Una hace que el haz recorra la pantalla horizontalmente de izquierda a derecha a 15.750 veces por segundo, el tiempo que tarda en enviarse una línea. Una segunda base de tiempo hace que el haz recorra la pantalla 60 veces por segundo, de modo que cada línea aparece debajo de la última dibujada y luego vuelve a la parte superior. Esto hace que la señal completa de 525 líneas se dibuje por la pantalla, recreando una imagen bidimensional.
Para garantizar que la base de tiempo comenzara a recorrer la pantalla en el momento adecuado, la señal incluía varias modulaciones especiales. Con cada línea había un breve período, el "porche delantero" y el "porche trasero", que hacían que la señal se volviera negativa brevemente. Esto hacía que la base de tiempo horizontal comenzara a recorrer la pantalla, lo que garantizaba que las líneas comenzaran a la izquierda de la pantalla. El intervalo de borrado vertical , una señal mucho más larga pero similar en todo lo demás, hacía que la base de tiempo vertical comenzara a recorrer la pantalla, y cualquier retraso prolongado hacía que la base de tiempo se activara.