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Zu beachtende Punkte bei der Auswahl eines einfachen Oszilloskops

Einfache Oszilloskope dienen der Analyse von Signalen zwecks Fehlersuche in Stromkreisen oder Prüfung der Signalqualität. Sie haben In der Regel Bandbreiten von 50 bis 200 MHz und sind in praktisch allen Design-/Ausbildungslabors, Servicezentren und Fertigungsstandorten vorhanden.

Das digitale Speicheroszilloskop

Oszilloskope sind ein unverzichtbares Werkzeug für alle, die elektronische Geräte entwickeln, herstellen oder reparieren.

Ein digitales Speicheroszilloskop (DSO, Schwerpunkt dieses Artikels) erfasst und speichert Signalformen. Die Signalformen zeigen die Spannung und Frequenz eines Signals an, ob das Signal verzerrt ist, die zeitliche Abstimmung zwischen den Signalen, den Rauschanteil eines Signals und vieles mehr.

Bandbreite

Die Systembandbreite bestimmt die Fähigkeit eines Oszilloskops, ein analoges Signal zu messen. Sie bestimmt insbesondere die maximale Frequenz, die das Gerät genau messen kann. Die Bandbreite ist auch ein entscheidender Faktor bei der Preisgestaltung.

Bestimmen, was Sie benötigen – unter Verwendung der „Fünffachregel“

Bei einem 100-MHz-Oszilloskop wird beispielsweise in der Regel eine Dämpfung von weniger als 30 % bei 100 MHz garantiert. Um eine bessere Amplitudengenauigkeit als 2 % zu gewährleisten, sollten die Eingänge niedriger als 20 MHz sein.

Bei digitalen Signalen ist die Messung der Anstiegs- und Abfallzeit entscheidend. Die Bandbreite bestimmt zusammen mit der Abtastrate die kleinste Anstiegszeit, die ein Oszilloskop messen kann.

Der Tastkopf und das Oszilloskop bilden ein Messsystem mit einer Gesamtbandbreite. Durch die Verwendung eines Tastkopfs mit niedriger Bandbreite wird die Gesamtbandbreite verringert. Verwenden Sie daher nur Tastköpfe, die zum Oszilloskop passen.

Abtastrate

Die Abtastrate eines Oszilloskops ist mit der Einzelbildrate einer Filmkamera vergleichbar. Sie legt fest, wie viele Signalformdetails das Oszilloskop erfasst.

Bestimmen, was Sie benötigen – unter Verwendung der „Fünffachregel“

Die Abtastrate (Abtastungen pro Sekunde, S/s) gibt an, wie oft ein Oszilloskop das Signal abtastet. Auch hier tendieren wir dazu, eine Fünffachregel zu empfehlen: Verwenden Sie eine Abtastrate von mindestens dem Fünffachen der höchsten Frequenzkomponente Ihres Stromkreises.

Die meisten grundlegenden Oszilloskope haben eine (maximale) Abtastrate von 1 bis 2 GS/s. Denken Sie daran, dass grundlegende Oszilloskope eine Bandbreite von bis zu 200 MHz haben. Daher bauen Oszilloskopentwickler in der Regel eine 5- bis 10-fache Überabtastung bei maximaler Bandbreite ein.

 

Je schneller die Abtastung, desto weniger Informationen gehen verloren und desto besser kann das Oszilloskop das zu testende Signal darstellen. Aber umso schneller füllen Sie auch Ihren Speicher, was die erfassbare Zeit verkürzt.

Kanaldichte

Digitale Oszilloskope tasten analoge Kanäle ab, um sie zu speichern und anzuzeigen. Im Allgemeinen gilt: je mehr Kanäle, desto besser, obwohl mehr Kanäle auch einen höheren Preis bedeuten.

Bedarfsbestimmung

Ob Sie 2 oder 4 analoge Kanäle auswählen, hängt von Ihrer Anwendung ab. Mit zwei Kanälen können Sie beispielsweise den Eingang einer Komponente mit dem Ausgang vergleichen. Mit vier analogen Kanälen können Sie mehr Signale vergleichen und haben mehr Flexibilität, Kanäle mathematisch zu kombinieren (z. B. durch Multiplizieren für die Leistung oder Subtrahieren für Differenzsignale).

Ein Mixed-Signal-Oszilloskop bietet zusätzlich digitale Zeitkanäle, die hohe oder niedrige Stände anzeigen und zusammen als Bus-Signalform angezeigt werden können. Unabhängig von der gewählten Einstellung sollten alle Kanäle eine gute Reichweite, Linearität, Verstärkungsgenauigkeit, Ebenheit und eine hohe Beständigkeit gegenüber statischer Entladung aufweisen.

 

Einige Geräte teilen sich das Abtastsystem zwischen Kanälen, um Geld zu sparen. Achtung: Eine größere Anzahl an Kanälen, die Sie einschalten, reduziert die Abtastrate.

Kompatible Tastköpfe

Gute Messungen beginnen an der Tastkopfspitze. Oszilloskop und Tastkopf arbeiten als System zusammen. Denken Sie daher bei der Auswahl eines Oszilloskops an die Tastköpfe. Während der Messungen werden Tastköpfe zu einem Teil des Stromkreises, der eine ohmsche, kapazitive und induktive Last einführt, die die Messung verändert. Um den Effekt zu minimieren, sollten Sie am besten Tastköpfe verwenden, die für den Einsatz mit Ihrem Oszilloskop entwickelt wurden. Wählen Sie passive Tastköpfe mit ausreichender Bandbreite aus. Die Bandbreite des Tastkopfs sollte mit der des Oszilloskops übereinstimmen.

Mit einer breiten Palette kompatibler Tastköpfe können Sie Ihr Oszilloskop für mehr Anwendungen einsetzen. Überprüfen Sie vor dem Kauf, was für das Oszilloskop verfügbar ist.

Der richtige Tastkopf für die jeweilige Aufgabe

 

Passive Tastköpfe 

Passive Tastköpfe mit 10-facher Dämpfung stellen eine kontrollierte Impedanz und Kapazität für Ihren Stromkreis dar und eignen sich für die meisten Messungen mit Bezugsmasse. Sie sind im Lieferumfang der meisten Oszilloskope enthalten und Sie benötigen einen für jeden Eingangskanal.

Hochspannungs-Differenzialtastköpfe

Hochspannungs-Differenzialtastköpfe ermöglichen es einem Oszilloskop mit Bezugsmasse, sichere, genaue potenzialfreie und differenzielle Messungen durchzuführen. In jedem Labor sollte mindestens ein Oszilloskop vorhanden sein!

Logiktastköpfe 

Logiktastköpfe liefern digitale Signale an das Frontend eines Mixed-Signal-Oszilloskops. Sie umfassen „lose Kabel“ mit Zubehör, das für den Anschluss an kleine Messpunkte auf einer Leiterplatte entwickelt wurde.

Strommessspitzen 
Durch das Hinzufügen einer Strommessspitze kann das Oszilloskop natürlich den Strom messen, es kann aber auch die momentane Leistung berechnen und anzeigen.

Triggerung

Bedarfsbestimmung

Alle Oszilloskope bieten Flankentriggerung und die meisten bieten Impulsbreitentriggerung.

Um Anomalien zu erfassen und die Aufzeichnungslänge des Oszilloskops optimal zu nutzen, suchen Sie nach einem Oszilloskop, das eine erweiterte Triggerung bei anspruchsvolleren Signalen bietet.

 

Je vielfältiger die Auswahl an Triggern ist, desto vielseitiger ist das Oszilloskop (und desto schneller gelangen Sie zur Ursache eines Problems!):

  • Digital-/Impulstrigger: Impulsbreite, Runt-Impuls, Anstiegs-/Abfallzeit, Setup- und Haltezeit
  • Logiktriggerung
  • Serielle Datentrigger: integrierte Systemdesigns verwenden sowohl serielle (I2C, SPI, CAN/LIN ...) als auch parallele Busse.
  • Videotriggerung


Aufzeichnungslänge

Die Aufzeichnungslänge ist die Gesamtzahl der Punkte während einer vollständigen Signalformerfassung. Ein Oszilloskop kann nur eine begrenzte Anzahl von Abtastungen speichern. Daher gilt: je größer die Aufzeichnungslänge, desto besser.

Bedarfsbestimmung

Erfasste Zeit = Aufzeichnungslänge/Abtastrate. Mit einer Aufzeichnungslänge von 1 Mpoints und einer Abtastrate von 250 MS/s erfasst das Oszilloskop also 4 ms. Mit den heute verfügbaren Oszilloskopen können Sie die Aufzeichnungslänge auswählen, um die für Ihre Anwendung erforderliche Detailgenauigkeit zu optimieren.

Ein gutes Basisoszilloskop kann mehr als 2.000 Punkte speichern, was für ein stabiles Sinuswellensignal ausreicht (bei dem vielleicht fünfhundert Punkte benötigt werden). Um jedoch die Ursachen für zeitbedingte Anomalien in einem komplexen digitalen Datenstrom zu finden, sollten Sie 1 Mpoints oder mehr in Betracht ziehen.

Mit der Funktion zum Zoomen und Verschieben können Sie ein interessantes Ereignis vergrößern und den Bereich in der Zeit vor- und zurückverschieben. Mit den Funktionen zum Suchen und Markieren können Sie die gesamte Erfassung durchsuchen und jedes Vorkommen eines benutzerdefinierten Ereignisses automatisch markieren.

Oszilloskope mit Aufzeichnungslängen im Millionen-Punkte-Bereich können viele Bildschirme mit Signalaktivität anzeigen, die für die Untersuchung komplexer Signalformen unerlässlich sind.

Oszilloskope der Tektronix Serie TBS2000

Oszilloskope der Tektronix Basisserie

Tektronix-Abtastlösungen

Engineer trapped inside a Marketing Person, love my job as it allows me to not only use the latest Tektronix products, but also see how other Engineers use them to solve their daily jobs to be done

12 Jul 2019, 15:36

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