Oszilloskop-Glossar

Boaz

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Zuletzt aktualisiert: 12. Dez 2022

Da es manchmal schwierig ist, in unserer langen Produktliste das richtige Produkt zu finden, versuchen wir, Sie so gut wie möglich zu beraten. Dies kann in Form von theoretischem Wissen über bestimmte Eigenschaften oder einem einfachen Vergleich der Vor- und Nachteile von Produkten geschehen. Dieser Artikel dient dazu, das theoretische Wissen über bestimmte Eigenschaften zu erläutern. Er soll als Leitfaden dienen und die verschiedenen Eigenschaften erklären, die in den Datenblättern der Oszilloskope genannt werden.

Die Datenblätter der meisten scopes erklären viel mehr als nur die Anzahl der Kanäle oder die Bandbreite eines Oszilloskops. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die gängigen Begriffe im Datenblatt eines Oszilloskops. Wenn eine Einheit für die Spezifikation verfügbar ist, wird sie in eckigen Klammern angegeben.

Content

• Amplitude
• Bandbreite
• Konnektivität
• Teilung
• Fourier-Transformation
• Speichertiefe
• Haltebereich
• Interpolation
• Kanäle
• Mathematische operationen
• Anstiegszeit
• Abtastrate
• Auslöser
• Vertikale empfindlichkeit
• Vertikale auflösung
• Wellenform-erfassungsrate

Amplitude

Alternative Konzeptverwendung für Amplitude

Die Amplitude, als allgemeiner technischer Begriff, ist definiert als die maximale Abweichung von Null oder dem "Gleichgewicht". Wenn also eine Sinuswelle mit einem Oszilloskop gemessen wird, ist die Amplitude die Amplitude der Sinuswelle.
Einige Oszilloskop-Marken verwenden eine andere Definition für das Verständnis der Amplitude. Ein Beispiel hierfür ist nebenan zu sehen, wo in diesem Fall für Siglent die Amplitude als Differenz zwischen dem wahrscheinlichsten "höheren Zustand" (oben) und dem wahrscheinlichsten "niedrigeren Zustand" (unten) dargestellt ist. Die verschiedenen Definitionen sind immer in der Bedienungsanleitung des jeweiligen Produkts zu finden.

Bandbreite (Bandbreite) [Hz]

Der -3dB punkt.

Die bandbreite ist wahrscheinlich das wichtigste merkmal eines oszilloskops, denn sie beschreibt, bis zu welcher frequenz signale gemessen werden können. Sie bestimmt die grundsätzliche fähigkeit, signale zu messen. Das oszilloskop kann die signale bis zu diesem wert genau und getreu anzeigen. Die bandbreite wird als die frequenz angegeben bei der -3dB punkt erreicht wird. Dies ist der frequenzpunkt, an dem eine gemessene sinuskurve abgeschwächt wird, bis sie mit 70,7 % der ursprünglichen signalstärke gemessen wird.
Ohne eine solide bandbreite sind die anderen funktionen Ihres oszilloskops nicht sehr nützlich und details gehen verloren, wodurch verschiedene berechnungen relativ sinnlos werden. Um sicher zu sein, dass die bandbreite ausreicht, ist es am besten, eine einfache berechnung durchzuführen:
Bandbreite ≥ Höchste frequenzkomponente des signals x 5.

Beispiel für die konnektivität.

Konnektivität

Diese spezifikation ist absolut bevorzugt, da einige oszilloskope an zahlreiche geräte angeschlossen werden können, während andere oszilloskope nur einen triggerausgang haben. Die anforderungen hängen davon ab, wofür das gerät verwendet werden soll. Wird das oszilloskop häufig über einen computer bedient oder werden die daten für den vergleich mit simulationswerten verwendet? Dann ist ein USB-Host oder geräteanschluss auf jeden fall sinnvoll. Eine konnektivität ist nicht erforderlich, wenn das oszilloskop die signale nur anzeigen und nicht analysieren soll. Die meisten oszilloskope bieten standardmäßig eine gewisse konnektivität.

Ein LAN-Anschluss bietet die möglichkeit, das oszilloskop mit einem computer zu verbinden, so dass das oszilloskop über das netzwerk verwaltet werden kann. Dies bietet umfangreiche möglichkeiten, die in einem labor sehr nützlich sind.

Diese anschlüsse bieten parallele kommunikationsmöglichkeiten mit einem computer oder einem anderen gerät und sind bei oszilloskopen weniger verbreitet.

Diese ausgabe ist wichtig für die prüfung mehrerer produkte. Wenn eine bestimmte anforderung festgelegt wurde, die die ausgabe erfüllen muss, kann über die Pass/Fail ausgang eine automatische chargenprüfung durchgeführt werden. Dies ist besonders in einer professionellen umgebung nützlich.

Ein auslöseanschluss kann das oszilloskop durch ein anderes Gerät, sum beispiel einen funktionsgenerator, auslösen. Dies ermöglicht eine stabile auslösung, die dazu führen kann, dass signale gemessen werden können, die für eine individuelle auslösung nicht geeignet sind. Rauschen ist ein gutes beispiel dafür.

Einige oszilloskop bieten bildausgänge, die einen direkten anschluss an einen monitor ermöglichen.

Es gibt zwei arten von USB anschlüssen, die als host und device bezeichnet werden. Diese beiden arten beschreiben, wie die kommunikation funktioniert und ob das gerät direkt an einen computer angeschlossen werden kann. Eine USB-Hostverbindung kann daten auf speichergeräte schreiben, zum beispiel auf einen speicherstick. Die messungen können direkt auf einem computer angezeigt werden, wenn sie das oszilloskop an ein USB-gerät anschließen. Eine teilung auf einem oszilloskopschirm. Ein bereich ist ein feld auf dem oszilloskopschirm.

Eine teilung ist ein kästchen auf dem oszilloskopbildschirm. Teilung Ein feld auf dem bildschirm des skopes. Viele einstellungen sind damit verbunden, zum beispiel die vertikalen und horizontalen einstellungen. Fast alle oszilloskope verwenden die einstellungen pro Teilung. So lässt sich leicht erkennen, wie viel amplitude ein signal hat. FFT bei wechselndem signal. Beispiel einer FFT berechnung bei einem frequenzveränderlichen signal.

Beispiel einer FFT berechnung bei einem frequenzveränderlichen signal. Fourier transformation (FFT) Mit der FFT kann das oszilloskop anzeigen, welche frequenzen in dem signal vorhanden sind und wie stark diese komponenten sind. Die FFT ist zum beispiel ein nützliches werkzeug bei der analyse von FM-Signalen, da diese immer mindestens zwei frequenzkomponenten haben, die im zeitbereich nicht leicht zu finden sind. Verschiedene oszilloskope bieten unterschiedliche erfahrungen, die in den spezifikationen nicht immer klar erläutert werden.

Speichertiefe [punkte] von [pts]

Diese nummer beschreibt die speichergröße eines oszilloskops, nämlich wie viele punkte pro messung des signals gespeichert werden können. Bei einem größeren wert können mehr details in der signalanzeige dargestellt werden. Eine hohe speichertiefe kann die gleiche messzeit detaillierter darstellen, wenn die abtastrate ausreichend ist.

Haltebereich [s]

Diese angabe bezieht sich auf das auslösen und beschreibt, wie lange das scope warten wird, bevor es nach einem neuen auslösepunkt sucht.

Interpolation

Vergleich der beiden interpolationsmethoden

Es gibt zwei hauptarten der Interpolation: sin x/x und linear. Beide arten werden häufig von bereichen unterstützt. Sin x/x verbindet die abgetasteten werte mit einer gekrümmten linie, während linear gerade Linien bildet. Beide Interpolationsmethoden haben ihre vorteile. Sin x/x bietet beispielsweise bessere ergebnisse bei sinusförmigen signalen, während lineare signale besser mit rechteck-oder sägezahnsignalen funktionieren. Die Interpolationsmethode beeinflusst auch die abtastrate.

Ein sinusförmiges signal kann bei einer Interpolationsmethode mit sin x/x gut dargestellt werden, wenn die abtastrate 2,5 mal höher ist als die frequenz des signals. Bei einer linearen Interpolation hingegen ist keine gute darstellung möglich, wenn diese um den Faktor 10 höher ist.

Typisches aussehen der anschlüsse eines oszilloskops.

Kanäle

Je mehr kanäle ein oszilloskop hat, um so mehr verschiedene signale können gleichzeitig angezeigt werden. Bei dieser spezifikation ist es wichtig, die abtastrate im auge zu behalten. Oft wird die abtastrate auf die kanäle verteilt und die auflösung kann verloren gehen, wenn mehrere kanäle angeschlossen sind.

Mathematische operationen

Ein oszilloskop kann oft nicht nur signale anzeigen, sondern auch berechnungen mit den signalen durchführen, zum beispiel die addition oder multiplikation zweier Signale. Darüber hinaus bieten viele oszilloskope auch die möglichkeit, eine schnelle Fouriertransformation (FFT) mit dem signal durchzuführen. Der umfang der durchführbaren operationen ist oft sehr unterschiedlich und reicht von einfachen funktionen bis hin zu hochkomplizierten funktionen, die der benutzer selbst eingeben kann.

Die Definition der anstiegszeit.

Anstiegszeit [s]

Die anstiegszeit ist bei der messung digitaler signale entscheidend. Sie beschreibt die zeit, die das oszilloskop benötigt, um einem Impuls zu folgen. Genauer gesagt ist es die zeit, die das oszilloskop benötigt, um von 10 bis 90 % der signalstärke anzusteigen. Bei der verfolgung einer digitalen umschaltung von 0 auf 1 gehen in der zeit, die benötigt wird, um von low auf high zu wechseln, signaldetails verloren. Je geringer die anstiegszeit ist, um so mehr details des signals gehen verloren. Die anstiegszeit ist fast immer umgekehrt proportional zum bandbreite,d.h. eine höhere bandbreite erfordert eine niedrigere anstiegszeit.

Abtastrate [Sa/s]

Der effekt einer höheren abtastrate.

Die abtastrate beschreibt, wie oft die eingangswerte innerhalb einer sekunde betrachtet werden. Sie wird in samples pro sekunde gemessen. Allgemein gilt: Je höher dieser wert, um so besser. Ein oszilloskop mit einer höheren abtastrate kann aignale detaillierter messen und anzeigen. Kritische Informationen gehen dank dieser eigenschaft während der erfassung seltener verloren. Die gewünschte Abtastrate hängt von der ert der interpolation ab, die das oszilloskop verwendet.Bei der sin(x)/x Interpolation muss die minimale abtastrate etwa 2,5 mal so hoch sein wie die höchste frequenz im signal, während sie bei der linearen Interpolation etwa 10 mal so hoch sein muss, um eine genaue rekonstruktion zu ermöglichen.

Auslöser

Die auslösemöglichkeiten eines oszilloskops sind entscheidend für eine stabile darstellung des signals. Es gibt eine reihe verschiedener auslösemethoden, die alle auf unterschiedliche weise verwendet werden können, um sicherzustellen, dass das signal deutlich angezeigt wird. Ein beispiel für eine auslösung ist "Rising-edge", die darauf achtet, wann ein signal einen bestimmten einstellbaren schwellenwert überschreitet. Auf diese weise lassen sich beispielsweise rechteckwellen und sinusschwingungen leicht darstellen.

Vertikale empfindlichkeit [V]

Diese eigenschaft beschreibt die kleinsten spitzenwerte, die das oszilloskop messen und verstärken kann. Die meisten oszilloskope reichen von 1 oder 10 mV bis 10 V pro teilung, so dass sowohl kleine als auch große signale angezeigt werden können.

Vertikale auflösung [bit]

Der effekt einer höheren anzahl von bits.

Diese zahl beschreibt, wie viele binäre zahlen ein oszilloskop hat, um verschiedene spannungen im signal anzuzeigen. Diese zahl hängt mit dem analog-digitalen konverter, oder AD-konverter (ADC), zusammen. Viele oszilloskope verfügen über einen 8-Bit-ADC, mit dem etwa 256 pegel zwischen dem minimal- und dem maximalwert gemessen werden können. Dies gilt für jede skala, also von 1 mV bis 10 V/teilung. Bestimmte berechnungsmethoden können die auflösung im nachhinein verbessern.

Wellenform-erfassungsrate [wfm/s]

Diese spezifikation erklärt die fähigkeit des oszilloskops, eigenschaften eines signals zu lernen. Dies hängt auch von der abtastrate, ab, aber es gibt einen großen unterschied zwischen diesen spezifikationen, was sie genau zeigen. Alle oszilloskope haben eine so genannte "Totzeit" zwischen den einzelnen messungen. Während dieser zeit verarbeitet das oszilloskop das erhaltene signal und führt berechnungen durch. Das oszilloskop registriert nicht, was mit dem eingang während der totzeit geschieht. Wenn während dieser zeit etwas mit dem signal passiert, wird dies vom oszilloskop nicht registriert und nicht auf dem bildschirm angezeigt. Ein höheres wfm/s bedeutet, dass die wahrscheinlichkeit geringer ist, dass signaleigenschaften übersehen werden, da die totzeit geringer ist. Einige oszilloskope bieten einen "Burst-Modus". Dieser modus bietet eine extrem hohe erfassungsgeschwindigkeit für eine bestimmte zeit, nach der in einem längeren aufeinanderfolgenden zeitraum die gesamte verarbeitung durchgeführt wird, was zu längeren blöcken während der Totzeit führt.