Home

Einmaleins der Analog- und Digitaloszilloskope

1. ABCs of Probes ABC der Tastk pfe Anschlie en der Erdungsklemme Das Messen eines Signals erfordert zwei Anschl sse Den Anschluss an der Tastkopfspitze und den Erdungsanschluss Der Tastkopf wird mit einer Krokodilklemme zur Erdung des Tastkopfs am Pr fling geliefert In der Praxis befestigen Sie die Erdungsklemme an einem bekannten Erdungspunkt in der Schaltung wie z B dem Metallgeh use einer Stereoanlage die Sie reparieren danach ber hren Sie mit der Tastkopfspitze einen Pr fpunkt in der Schaltung Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Tastkopf Einstellsignal Richtig kompensierter Tastkopf D Beachten Sie die korrekte Amplitude des 1 MHz Pr fsignals Tastkopf Einstellsignal Beachten Sie die verringerte Amplitude des 1 MHz Pr fsignals Tastkopf Einstellsignal Beachten Sie die erh hte Amplitude des 1 MHz Pr fsignals Ge SS gt Abbildung 65 Die Auswirkungen ungenauer Tastkopf Kompensation Kompensation des Tastkopfs Passive d mpfende Spannungstastk pfe m ssen mit dem Oszilloskop abgeglichen kompensiert werden Bevor Sie einen passiven Tastkopf ver wenden m ssen Sie diesen kompensieren d h seine elektrischen Eigenschaften mit einem bestimmten Oszilloskop abgleichen Sie sollten es sich zur Gewohnheit machen den Tastkopf immer zu kompensieren wenn Sie
2. gt Grundlagen a N Anstiegszeit 100 Jhd been G EE DOE DEE Markierungen 90 10 7 a u u bleche cken Feinunterteilungen Hauptteilungen ns J gt Abbildung 38 Ein Oszilloskop Raster Die Darstellsysteme von Analog und Digital Oszilloskopen sind unter schiedlich bliche Bedienelemente sind u a gt Ein Helligkeits Bedienelement zum Einstellen der Signalhelligkeit Bei erh hter Ablenkgeschwindigkeit eines Analog Oszilloskops muss auch der Helligkeitspegel erh ht werden Mit einem Fokussier Bedienelement kann die Signalsch rfe eingestellt werden und mit einer Strahl Rotations Steuerung Trace Rotation l sst sich der Strahl parallel zur Horizontalachse des Bildschirms ausrichten Das Magnetfeld der Erde beeinflusst die Signalausrichtung ortsabh ngig Digital Oszilloskope die Raster und LCD Bildschirme einsetzen verf gen u U nicht ber diese Bedienelemente Auf vielen DSOs und auf DPOs dient ein Farbpaletten Bedienelement zum Ausw hlen der Signalfarben und der Farbpegel f r die helligkeitsmodulierte Darstellung gt Andere Bildschirm Bedienelemente erm glichen die Einstellung der Rasterbeleuchtung und das Ein und Ausblenden von Bildschirm Informationen wie z B Men s 2 www tektronix com a N Kanal 1 Darstellung Bi EFi ADD Modus Kanal 1 und Kanal 2 kombiniert Kanal 2 Darstellu
3. Amplitude Die St rke eines Signals oder Gr e der Spannung In der Elektronik bezieht sich die Amplitude in der Regel auf Spannung oder Leistung Analog Oszilloskop Ein Messger t das eine Signaldarstellung durch Auftragen des Eingangssignals aufbereitet und verst rkt auf die vertikale Achse eines Elektronenstrahls erzeugt der sich von links nach rechts hori zontal ber eine Kathodenstrahl Bildr hre bewegt Eine chemische Leuchtphosphor Schicht auf einer Bildr hre erzeugt beim Auftreffen des Elektronenstrahls eine Leuchtspur Analogsignal Ein Signal mit kontinuierlich ndernder Spannung Anstiegszeit Die Zeitdauer der ansteigenden Flanke eines Impulses vom niedrigsten zum h chsten Wert gew hnlich gemessen zwischen 10 und 90 quivalentzeit Abtastung Eine Abtasttechnik bei der das Oszilloskop ein Bild eines repetierenden Signals erstellt indem in jeder Signalwiederholung ein kleiner Informationsanteil erfasst wird Es gibt zwei Arten von quivalentzeit Abtastmethoden zuf llig und sequenziell Bandbreite Ein Frequenzbereich gew hnlich begrenzt durch 3 dB www tektronix com Belastung der Schaltung Die unbeabsichtigte Zusammenwirkung des Tastkopfs und Oszilloskops mit dem Pr fling die das Signal verzerrt Bildschirm Die Oberfl che der Kathodenstrahlr hre bzw des TFT Displays Dies ist der Darstellbereich auf dem auch Signale abgebildet werden Chop Modus Ein Darstel
4. __Mittelwert Modus A Das ungewollte Aufeinanderwirken von Tastkopf Oszilloskop und Schaltung wodurch ein Signal verzerrt wird 2 _ Schaltungsbelastung B Ein Leiter der elektrischen Strom mit Masse Erde verbindet 3 __Kompensation C Ein Abtastmodus bei dem das Digital Oszilloskop so viele Abtastungen sammelt wie es kann w hrend sich das Signal ereignet und danach bei Bedarf mit Hilfe von Interpolation ein Bild konstruiert 4 __Kopplung D Ein Abtastmodus bei dem das Digital Oszilloskop ein Bild eines repetierenden Signals konstruiert indem es von jeder Wiederholung einen Bruchteil an Informationen erfasst 5 __Erdungsleiter E Eine Vorrichtung die spezielle physikalische Gr en wie Schall Druck Spannung oder Lichtintensit t in ein elektrisches Signal umwandelt 6 _ quivalentzeit E Ein Testger t zum Einleiten eines Signals in einen Schaltungseingang 7 Raster G Eine Verarbeitungstechnik die von Digital Oszilloskopen zum Herausfiltern von St rrauschen in einem Signal verwendet wird 8 __Interpolation H Die Methode zum Zusammenschlie en zweier Schaltungen 9 __Echtzeit I Eine Verarbeitungstechnik mit der durch Verbinden der Punkte abgesch tzt wird wie ein schnelles Signal auf Basis einiger weniger Abtastpunkte aussieht 10 __Signalgenerator J Die Rasterlinien auf einem Bildschirm zum Messen der Signalabbilder 11 __Einzelschuss K Ein Trigger Modus der die Ablenkung
5. gew hnlich als Volt Teil angegeben ndert die Gr e des Signals auf dem Bildschirm Ein gutes Allzweck Oszilloskop kann Signalpegel zwischen etwa 4 Millivolt und 40 Volt exakt darstellen Die Einstellung Volt Teil ist ein Skalierfaktor Wenn die Einstellung f r Volt Teil 5 V betr gt stellt jeder der acht vertikalen Teile 5 V dar und der gesamte Bildschirm kann von unten bis oben 40 Volt darstellen vorausge setzt es liegt ein Raster mit acht Teilen vor Wenn die Einstellung 0 5 Volt Teil betr gt kann der Bildschirm von unten bis oben 4 Volt darstellen usw Die auf dem Bildschirm maximal darstellbare Spannung ist die Einstellung Volt Teil multipliziert mit der Anzahl der vertikalen Teile Es ist zu beachten dass der verwendete Tastkopf 1X oder 10X den Skalierfaktor ebenso beeinflusst Sie m ssen die Volt Teil Skala durch den D mpfungsfaktor des Tastkopfs dividieren wenn dies das Oszilloskop nicht f r Sie bernimmt H ufig verf gt die Volt Teil Skala entweder ber ein Bedienelement f r variable Verst rkung oder Feineinstellung der Verst rkung zur Skalierung eines dargestellten Signals auf eine bestimmte Anzahl von Teilen Mit dieser Einstellm glichkeit werden Anstiegszeitmessungen vereinfacht Kopplung bezieht sich auf die Methode mit der ein elektrisches Signal von einer Schaltung mit der n chsten verbunden wird In diesem Fall ist die Eingangskopplung die Verbindung zwischen Pr fling und Oszilloskop Die Kopplung kann
6. zehnfach ged mpfte Tastkopf reduziert die Schaltungsbelastung im Vergleich zu einem 1X Tastkopf und ist ein aus gezeichneter passiver Allzweck Tastkopf Die Schaltungsbelastung wird bei h heren Frequenzen und oder Signalquellen mit h herer Impedanz aus gepr gter Sie m ssen daher darauf achten dass Sie diese Signal Tastkopf Belastungsauswirkungen vor der Auswahl eines Tastkopfs analysieren Der 10X ged mpfte Tastkopf verbessert die Genauigkeit der Messungen reduziert aber gleichzeitig die Signalamplitude am Oszilloskop Eingang um den Faktor 10 www tektronix com Da das Signal ged mpft wird erschwert der 10X ged mpfte Tastkopf die Darstellung von Signalen mit weniger als 10 mV Spitze zu Spitze Der 1X Tastkopf ist dem 10X ged mpften Tastkopf hnlich ihm fehlt jedoch die D mpfungsschaltung Ohne diese Schaltung wird der Pr fling st rker be einflusst Verwenden Sie den 10X ged mpften Tastkopf als Allzweck Tastkopf halten Sie jedoch den 1X Tastkopf griffbereit um Signale mit langsamer Geschwindigkeit und geringer Amplitude messen zu k nnen Einige Tastk pfe verf gen ber eine praktische Funktion zum Umschalten zwischen 1X und 10X D mpfung an der Tastkopfspitze Wenn Ihr Tastkopf ber diese Funktion verf gt achten Sie vor Beginn der Messungen darauf dass Sie die richtige Einstellung vorgenommen haben Viele Oszilloskope k nnen feststellen ob Sie einen 1X oder einen 10X Tastkopf verwenden und stellen die Mes
7. 3 V max C zu Sampling Br cke N Verst rker A gt Abbildung 20 Die Architektur eines Digital Sampling Oszilloskops Digital Sampling Oszilloskope Wenn hochfrequente Signale zu messen sind ist das Oszilloskop u U nicht in der Lage w hrend eines Ablenkvorgangs gen gend Abtastpunkte zu sammeln Ein Digital Sampling Oszilloskop ist ein ideales Ger t f r die genaue Erfassung von Signalen deren Frequenzkomponenten wesentlich h her als die Abtastrate des Oszilloskops sind siehe Abbildung 21 Dieses Oszilloskop kann bis zu eine Dekade schnellere Signale messen als jedes andere Oszilloskop Es erreicht f r repetierende Signale um bis zu 10 Mal h here Bandbreiten und schnelleres Timig Verhalten als andere t Oszilloskope Sequenzielle quivalentzeit Sampling Oszilloskope sind m Bandbreiten von bis zu 50 GHz erh ltlich Im Gegensatz zu den Digitalspeicher und Digital Phosphor Oszilloskop Architekturen wird bei der Architektur des Digital Sampling Oszilloskops die Position von Abschw cher Verst rker und Sampling Br cke vertauscht siehe Abbildung 20 Das Eingangssignal wird vor der Abschw cher Verst rker Einheit abgetastet Nach der Sampling Br cke kann dann ein Verst rker mit niedriger Bandbreite eingesetzt werden da das Signal be reits durch das Sampling Gate zu einer niedrigeren Frequenz umgewandelt wurde und dadurch ein Messger t mit wesentlich h herer Bandbreite ergibt Der Na
8. Abbildung 67 Je mehr Bildschirmfl che Sie verwenden desto genauer k nnen Sie auf vom Bildschirm ablesen Viele Oszilloskope verf gen ber Bildschirm Cursoren mit denen Signalmessungen auf dem Bildschirm automatisch durchgef hrt werden k nnen ohne dass Rasterstriche gez hlt werden m ssen Ein Cursor ist einfach eine Linie die Sie ber den Bildschirm verschieben k nnen Zwei horizontale Cursorlinien k nnen nach oben und unten verschoben werden um die Amplitude eines Signals f r Spannungsmessungen einzugrenzen zwei vertikale Linien lassen sich f r Zeitmessungen nach links und rechts verschieben Eine Messwertanzeige zeigt die Spannung oder Zeit an den Cursorpositionen Zeit und Frequenzmessungen Sie k nnen Zeitmessungen anhand der horizontalen Skala des Oszilloskops vornehmen Zeitmessungen umfassen das Messen der Periode und Impulsbreite von Impulsen Frequenz ist der Reziprokwert der Periode d h sobald Sie die Periode kennen erhalten Sie die Frequenz indem Sie Eins durch die Periode dividieren Wie Spannungsmessungen sind Zeitmessungen genauer wenn Sie den Teil des Signals der gemessen werden soll so einstellen dass er auf dem Bildschirm eine m glichst gro e Fl che einnimmt siehe Abbildung 68 gt Grundlagen d N Zeitwerte an der mittleren C horizontalen Rasterlinie ablesen F F Abbildung 68 Zeitmessung an der mittleren horizontalen Ras
9. Abtastrate Die verwendete Methode h ngt von der Art des gemessenen Signals und der vom Oszilloskop verwendeten Signalaufbaumethode ab Gem dem Nyquist Theorem muss ein Signal mindestens zwei Mal so schnell wie seine h chste Frequenzkomponente abgetastet werden damit es ohne Aliasing und exakt aufgebaut werden kann Dieses Theorem setzt jedoch eine unbegrenzte Speichertiefe und ein kontinuierliches Signal voraus Da kein Oszilloskop unbegrenzte Speichertiefe hat und Glitche laut Definition nicht kontinuierlich sind ist die Abtastung mit nur der doppelten Rate der h chsten Frequenzkomponente gew hnlich unzureichend In der Praxis h ngt ein genauer Signalaufbau sowohl von der Abtastrate als auch der Interpolationsmethode ab mit der die Leerr ume zwischen den Abtastpunkten aufgef llt werden Bei einigen Oszilloskopen k nnen Sie entweder die Sinx x Interpolation zum Messen sinusf rmiger Signale oder die lineare Interpolation f r rechteckf rmige Signale Impulse und andere Signalarten ausw hlen gt Zur genauen Rekonstruktion anhand der Sinx x Interpolation sollte das Oszilloskop eine Abtastrate haben die um das 2 5 Fache h her als die h chste Frequenzkomponente des Signals ist Bei der linearen Interpolation muss die Abtastrate mindestens das 10 Fache der h chsten Frequenzkomponente des Signals betragen Einige Mess Systeme mit Abtastraten von bis zu 20 GS s und Bandbreiten von bis zu 4 GHz wurden f r das Erfassen seh
10. Benutzerhandbuch bietet detaillierte Informationen ber den Gebrauch des Oszilloskops f r Ihre Arbeit Einige Oszilloskop Hersteller liefern auch eine Vielfalt an Applikationsbrosch ren mit denen Sie den Einsatz des Oszilloskops f r Ihre speziellen Messaufgaben optimieren k nnen Wenn Sie weitere Unterst tzung ben tigen oder aber Kommentare oder Fragen zu den Informationen in diesem Einf hrungshandbuch haben wen den Sie sich einfach an Ihren zust ndigen Tektronix Vertriebsmitarbeiter oder besuchen Sie www tektronix com www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Signalintegrit t Die Bedeutung der Signalintegrit t Signalintegrit t ist die F higkeit ein Signal exakt zu reproduzieren Sie ist der Schl ssel zu einem guten Oszilloskopsystem Ein Oszilloskop entspricht in gewissem Sinn einer Kamera die Signalbilder erfasst die dann beobachtet und interpretiert werden k nnen Der Kern der Signalintegrit t besteht aus drei wichtigen Punkten gt Ist die gemachte Aufnahme eine exakte Abbildung des tats chlichen Ereignisses Ist die Aufnahme scharf oder verschwommen gt Wie viele dieser exakten Abbildungen k nnen Sie pro Sekunde aufnehmen Insgesamt betrachtet k nnen die verschiedenen Systeme und Leistungsmerkmale eines Oszilloskops zu dessen F higkeit beitragen die h chstm gliche Signalintegrit t zu erzielen Auch Tastk pfe haben einen Einfluss auf die
11. Sampling Oszilloskop Ein Digital Oszilloskop das die quiva lentzeit Abtasttechnik zum Erfassen und Darstellen der Abtastpunkte eines Signals benutzt es eignet sich ideal f r die genaue Erfassung von Signalen deren Frequenzkomponenten wesentlich h her als die Abtastrate des Oszilloskops sind Digitalsignal Ein Signal dessen Spannungsabtastpunkte aus diskreten Bin rziffern besteht Digitalspeicher Oszilloskop DSO Ein Digital Oszilloskop das Signale ber digitales Sampling mit Hilfe eines Analog Digital Wandlers erfasst Es verwendet eine serielle Verarbeitungsarchitektur zur Steuerung der Erfassung Benutzeroberfl che und Darstellung Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Echtzeit Abtastung Eine Abtastmethode bei der das Oszilloskop in einer einzelnen getriggerten Erfassung so viele Abtastpunkte wie m glich erfasst Sie eignet sich ideal f r Signale deren Frequenzbereich kleiner als die H lfte der maximalen Abtastrate des Oszilloskops ist Effektive Bits Ein Ma f r die F higkeit eines Digital Oszilloskops einen sinusf rmigen Kurvenzug genau wiederzugeben Diese Messung vergleicht den Ist Fehler des Oszilloskops mit dem eines theoretischen idealen Digitalisierers Einzelablenkung Ein Trigger Modus bei dem die Anzeige eines Signals nur einmal erfolgt und dann angehalten wird Einzelschuss Ein von einem Oszilloskop gemessenes Signal das nur einmal auftritt auch als Transient bezeic
12. Signalintegrit t eines Mess Systems Die Signalintegrit t wirkt sich auf viele Elektronikdesign Anwendungen aus Vor wenigen Jahren war die Signalintegrit t f r Entwickler digitaler Schaltungen kein nennenswertes Problem Man konnte sich darauf ver lassen dass sich die Logikschaltungen auch tats chlich wie die Boolschen Schaltungen verhielten die sie im Grunde sind Unbestimmbare durch St rrauschen beeintr chtigte Signale traten nur in Hochgeschwindigkeitsschaltungen auf darum mussten sich die HF Designer k mmern Schaltvorg nge in Digitalsystemen erfolgten langsam und die Signale stabilisierten sich auf vorhersehbare Weise Prozessor Taktraten haben sich seither um ein Vielfaches beschleunigt Computeranwendungen wie 3 D Grafiken Video und Server E A erfordern eine hohe Bandbreite Viele der heutigen Telekom Ger te st tzen sich auf Digitaltechnik und erfordern daher ebenso eine gewaltige Bandbreite Dasselbe gilt f r Digital High Definition TV Die derzeitige Generation von Mikroprozessor Ger ten hat Datenraten von bis zu 2 3 und sogar 5 GS s Gigasample pro Sekunde w hrend einige Speichervorrichtungen 400 MHz Taktraten sowie Datensignale mit Anstiegszeiten von 200 ps haben Es ist bedeutend dass die Geschwindigkeitsanstiege auch bei allgemein verwendeten IC Vorrichtungen die in Kfz VCRs und Maschinen Controller u v m Anwendung finden auftreten Ein Prozessor der mit einer Taktrate von 20 Mhz l uft kann sehr
13. Sinussignals beziehen wenn beschrieben werden soll welcher Teil der Periode bereits abgelaufen ist Die Phasenverschiebung beschreibt die Timing Differenz zwischen zwei ansonsten hnlichen Signalen Der Signalzug in Abbildung 12 mit der Bezeichnung Stromst rke ist um 90 phasenverschoben zum Signalzug mit der Bezeichnung Spannung da die Signalz ge die gleichen Punkte in ihren Zyklen um exakt Zyklus versetzt erreichen 360 4 90 Phasenverschiebungen treten in der Elektronik h ufig auf www tektronix com Signalmessungen mit Digital Oszilloskopen Moderne Digital Oszilloskope verf gen ber Funktionen die Signalmessungen erleichtern Sie besitzen Frontplatten Tasten und oder Bidschirm Men s mit bzw aus denen voll automatisierte Messungen aus gew hlt werden k nnen Dazu geh ren Amplitude Periode Anstiegs Abfallzeit und viele mehr Viele digitale Messger te bieten auch Mittelwert und Effektivwert Berechnungen Tastverh ltnis und andere mathematische Operationen Automatisierte Messungen werden auf dem Bildschirm als alphanummerische Messwertanzeigen dargestellt In der Regel sind diese Messwertanzeigen genauer als die direkte Interpretation des Rasters Auf einigen Digital Phosphor Oszilloskopen verf gbare vollst ndig automa tisierte Signalmessungen sind u a gt Periode gt Tastverh ltnis High gt Frequenz gt Tastverh ltnis gt Low Breite gt Verz
14. die mathema tisch definiert ist Spannung Der Unterschied des elektrischen Potenzials angegeben in Volt zwischen zwei Punkten Speichertiefe Die Anzahl der Signalpunkte die zum Erstellen einer Signalaufzeichnung benutzt werden Spitze DN Der maximale Spannungspegel gemessen von einem Null Bezugspunkt Spitzenwerterfassung Ein Erfassungsmodus der bei Digital Oszilloskopen verf gbar ist und die Darstellung von Signaldetails erm glicht die ansonsten bersehen werden Spitzenwerterfassung ist besonders zur Darstellung schmaler Impulse in gro em zeitlichen Abstand von Nutzen Spitze zu Spitze V Die Spannung zwischen Maximum und Minimum eines Kurvenzuges St rrauschen Eine unerw nschte Spannung oder Stromst rke in einer elektrischen Schaltung Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Strahlspur Die sichtbare Spur die durch die Bewegung des Elektronenstrahls auf der Kathodenstrahl Bildr hre gezeichnet wird Tastkopf Ein Oszilloskop Zubeh r zum Anschluss eines Signals an den Oszilloskopeingang gew hnlich mit einer Metallspitze mit dem ein elek trischer Kontakt zwischen einem Schaltungs Bauelement hergestellt wird einem Kabel zur Verbindung mit der Bezugserdung der Schaltung und einem Kabel zur bertragung des Signals und der Erdung an das Oszilloskop Teil Messmarkierungen auf dem Raster der Kathodenstrahl Bildr hre des Oszilloskops Trigger Die Schaltung d
15. eines bestimmten Punktes einer Erfassung Alle obigen Aussagen 9 Der Unterschied zwischen automatischem und normalem Trigger Modus ist a Im Normal Modus erzeugt das Oszilloskop nur eine Ablenkung und h lt dann an b Im Normal Modus erzeugt das Oszilloskop nur dann eine Ablenkung wenn das Eingangssignal den Trigger Punkt erreicht ansonsten ist der Bildschirm leer C Im Auto Modus erzeugt das Oszilloskop laufend eine Ablenkung auch wenn kein Trigger anliegt d Alle obigen Aussagen 10 Der Erfassungsmodus der St rrauschen in einem repetierenden Signal am besten unterdr ckt ist der a Abtastmodus b Spitzenwerterfassungsmodus C H llkurvenmodus d Mittelungsmodus Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen 11 Die zwei grundlegendsten Messungen die mit einem Oszilloskop Antworten durchgef hrt werden k nnen sind Dieser Abschnitt enth lt die Antworten zu allen schriftlichen bungen in a Zeit und Frequenzmessungen den vorherigen Abschnitten b Zeit und Spannungsmessungen Teil I Vokabular bungen Antworten C Spannungs und Impulsbreitenmessungen LE 5 D 9 6 13 0 d Impulsbreiten und Phasenverschiebungsmessungen 2 M 6 J 10 F 14 1 f 3 P 7 E 11 H 15 K 12 Wenn Volt Teil auf 0 5 eingestellt ist ist das gr te Signal das i AN 8 C 12 Q 16 B auf dem Bildschirm Platz hat unter Voraussetzung eines En Bildschirms mit 8X10 Teilen wie folgt a
16. einmal ausl st er muss zur ckgesetzt werden um ein weiteres Trigger Ereignis aufnehmen zu k nnen 12 __Messwandler L Eine Tastkopfeinstellung f r 10X ged mpfte Tastk pfe welche die elektrischen Eigenschaften des Tastkopfs mit denen des Oszilloskops abgleicht www tektronix com 6 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Teil Il gt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops gt Die Bedienung des Oszilloskops gt Messtechniken Teil Il gt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops gt Die Bedienung des Oszilloskops gt Messtechniken Anwendungs bungen Kreisen Sie die besten Antworten f r die einzelnen Aussagen ein Einige Aussagen haben mehr als eine g ltige Antwort 1 Um ein Oszilloskop sicher zu bedienen sollten Sie a Das Oszilloskop durch das entsprechende Netzkabel erden b Lernen eventuell gef hrliche elektrische Komponenten zu erkennen C Keine freiliegenden Anschl sse in einem Pr fling ber hren auch bei ausgeschalteter Stromversorgung d Alle obigen Aussagen 2 Das Erden eines Oszilloskops ist aus folgenden Gr nden erforderlich a Aus Sicherheitsgr nden b Um einen Bezugspunkt f r die Messungen zu erhalten C Um den Strahl auf der horizontalen Achse des Bildschirms auszurichten d Alle obigen Aussagen 3 Schaltungsbelastung wird verursacht durch a Ein Eingangssignal mit zu gro er Spannung b Das Einwirken d
17. einzige Methode zum Erfassen schneller einmaliger Transienten mit niedrigere Frequenz gefaltet werden und dadurch im Display Aliasing einem Digital Oszilloskop erzeugen Au erdem wird die Echtzeit Abtasttechnik durch den erforder lichen Hochgeschwindigkeitsspeicher der zur Aufnahme des digitalisierten Signals erforderlich ist weiter verkompliziert Schlagen Sie in den Abschnitten ber die Abtastrate und Speichertiefe unter Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien weitere Einzelheiten zur Abtastrate und Speichertiefe nach die zur exakten Charakterisierung hochfrequenter Komponenten erforderlich sind www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope C N Mit der Sinx x Interpolation K reproduziertes Sinussignal Mit linearer Interpolation e reproduziertes Sinussignal Q ZS P gt Abbildung 31 Lineare und Sinx x Interpolation Echtzeit Abtasttechnik mit Interpolation Digital Oszilloskope nehmen diskrete Abtastungen des Signals auf die dargestellt werden k nnen Es kann jedoch schwierig sein das durch Punkte dargestellte Signal erkennbar zu machen da nur wenige Punkte die hochfrequenten Teile des Signals repr sentieren k nnen Zur Erleichterung der Sichtbarmachung von Signalen verf gen Digital Oszilloskope in der Regel ber Interpolations Darstellungsarten Einfach ausgedr ckt ist Interpolation das Verbinde
18. h herfrequenten Signalz ge der H llkurve helligkeitsmodu Iert berlagert damit Sie die Kombination als Bild sehen das sich visuell interpretieren l sst Analog und Digital Phosphor Oszilloskope eignen sich am besten zum Darstellen zusammengesetzter Signale wie Videosignale dargestellt in Abbildung 9 Deren Darstellungsart liefert die notwendigen Informationen ber die H ufigkeit dieser Signale oder helligkeits modulierte Darstellung die zum Verst ndnis der tats chlichen Signalereignisse erforderlich sind Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope N Frequenz 3 Zyklen pro Sekunde 3 Hz Z 1 Sekunde P Abbildung 10 Frequenz und Periode eines Sinussignals Signalmessungen Die mit einem Oszilloskop durchgef hrten Arten von Messungen werden in vielen verschiedenen Begriffen beschrieben Dieser Abschnitt beschreibt einige der gebr uchlichsten Messungen und Begriffe Frequenz und Periode Wenn sich ein Signal wiederholt hat es eine Frequenz Die Frequenz wird in Hertz Hz gemessen Sie ist die Anzahl der Wiederholungen eines Signals in einer Sekunde auch als Zyklen pro Sekunde bezeichnet Ein repetierendes Signal hat auch eine Periode das ist die Zeitdauer in der das Signal einen Zyklus durchl uft Periode und Frequenz sind reziprok d h 1 Periode ist gleich der Frequenz und 1 Frequenz ist gleich der Periode Das Sinussignal in Abbildung 10 hat beispielsweise eine Frequen
19. im dargestellten Signal erscheint das Ergebnis ist eine sch rfere Signaldarstellung Es ist zu beachten dass die Begrenzung der Bandbreite zwar St rrauschen eliminiert jedoch gleichzeitig auch den hochfrequenten Signalinhalt reduziert oder eliminiert Darstellarten Alternate und Chop Mehrere Kan le von Analog Oszilloskopen werden entweder im Modus Alternate oder Chop dargestellt Viele Digital Oszilloskope k nnen mehrere Kan le gleichzeitig darstellen ohne auf die Modi Alternate oder Chop zugreifen zu m ssen www tektronix com Im Modus Alternate wird abwechselnd jeder Kanal einzeln aufgenom men und angezeigt das Oszilloskop zeigt zun chst eine Ablenkung von Kanal 1 dann eine weitere Ablenkung von Kanal 2 nun eine weitere Ablenkung von Kanal 1 usw Dieser Modus wird bei mittelschnellen bis schnellen Signalen verwendet wenn die Sek Teil Skala auf 0 5 ms oder schneller eingestellt ist Im Chop Modus erfasst das Oszilloskop kleine Teile eines jeden Signals indem zwischen diesen hin und her geschaltet wird Die Schaltge schwindigkeit ist so schnell dass sie vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann das Signal sieht daher unversehrt aus Dieser Modus wird in der Regel bei langsamen Signalen verwendet die Ablenkgeschwindigkeiten von 1 ms pro Teil oder weniger erfordern Abbildung 24 zeigt die Unterschiede zwischen diesen beiden Modi Es ist oft von Vorteil sich d
20. u a aA na nee Eifeklive Bils ann no re EE Freguenzgandi soere dE EE Vertikale Empfindlichkeit ue NEE en een era ENEE Ablenkgeschwindigkeit 2 0 an dee dg Verst rkungsgenauigkeit oca neme sioen aussen arena ne Benannte Breuer Horizontale Genauigkeit Zeitbasis Vertikale Aufl sung Analog Diomtal Wander Ken E e Flexibilitat SET TL EE Einfache Bedienung cesme neminem E d an ned TastK pfe gees re en ren eh Pi heit Die Bedienung des Oszilloskops EE EE WEEN Erdung des Dszilloskops urn ee an aa ann ne Erdung der eigenen Person eeng een ann E E Einstellen der Bedienelemente nasisi sie soa noana arena netten Gebrauch von IERT u ur aan ra en ed Anschlie en der Erdungsklemme Kompensation des Tastkopfs EEN ENEE ENN NEE ana en 2 www tektronix com Oszilloskop Messtechniken SPannlungsmessungen au cr ana ree as ee ee 48 Zeit und Frequenzmessungen 49 Impulsbreiten und Anstiegszeit Messungen 49 Phasenverschiebungsmessungen 50 Andere Messtechniken sers arranpa pe e E a E E A E S 50 Schriftliche bungen Teil Vokab lar bungen ee 51 Anwendungs bungen se eean a E EAE en aa EE EN nn 52 Teil II Vokab lar bungen 225 53 Anwendungs b ngen se EE pares nii nanka aasi aa ne teg 54 Ou EE 55 WEI EE EE EE 56 Einf hrung Vieles in der Natur bewegt sich in Form einer Sinuswelle sei dies eine Meereswelle ein Erdbeben ein berschallknall eine Explosion Schall durch die Luf
21. 61 5625 Mexiko Mittelamerika und Karibik 52 55 56666 333 Mittelosteuropa und Griechenland 43 2236 8092 301 Niederlande 31 0 23 569 5555 Norwegen 47 22 07 07 00 sterreich 43 2236 8092 262 Polen 48 0 22 521 53 40 Republik Korea 82 2 528 5299 Russland GUS Baltikum 358 9 4783 400 Schweden 46 8 477 6503 4 Spanien 34 91 372 6055 S dafrika 27 11 254 8360 Taiwan 886 2 2722 9622 USA 1 800 426 2200 USA Auslandsvertrieb 1 503 627 1916 Volksrepublik China 86 10 6235 1230 F r andere Regionen wenden Sie sich an Tektronix Inc unter 1 503 627 7111 Updated March 01 2004 gg Sow 3 Copyright 2001 Tektronix Inc Alle Rechte vorbehalten Tektronix Produkte sind durch in den USA und anderen L ndern ausgestellte und angemeldete Patente gesch tzt Die Informationen in dieser Publikation ersetzen die Informationen in zuvor ver ffentlichten Materialien nderungen an techni schen Daten und Preisen vorbehalten TEKTRONIX und TEK sind eingetragene Warenzeichen von Tektronix Inc Alle anderen Servicezeichen Warenzeichen oder eingetragenen Warenzeichen sind im Besitz der jeweiligen Firmen 05 01 HB WWW 03G 8605 2 Tektronix E
22. 62 5 Millivolt Spitze zu Spitze b 8 Volt Spitze zu Spitze Teil I Oszilloskop Anwendungs bungen Antworten 1 D 3 D 5 D 7 A E 4 Volt Spitze zu Spitze 2 B D 4 C 6 AB 8 AB D d 0 5 Volt Spitze zu Spitze 9 B 13 Wenn Sek Teil auf 0 1 ms eingestellt ist betr gt die ber die gesamte Bildschirmbreite dargestellte Zeit folgenden Wert K Teil Il Vokabular bungen Antworten a 0 1 ms 1 G AH 7 J 10 F b ims 2A 5 B 8 1 11 K c 1 Sekunde 3 L 6 D 9 C 2AE d 0 1 kHz 14 Gem Definition wird die Impulsbreite gemessen bei Teil Il Oszilloskop Anwendungs bungen Antworten a 10 der Spitze zu Spitze Spannung V des Impulses 1 D 5 C 9 B C 13 B b 50 der Spitze zu Spitze Spannung ul des Impulses z B SE 10 0 LS c 90 der Spitze zu Spitze Spannung Wad des Impulses Se We WE 2 4 AC 8 D 12 C d 10 und 90 der Spitze zu Spitze Spannung Vs des Impulses 15 Sie schlie en den Tastkopf an den Pr fling an aber der Bildschirm ist leer Sie sollten folgende Schritte ausf hren a Sich vergewissern dass die Bildschirm Helligkeit im oberen Bereich der Skala liegt b Sich vergewissern dass das Oszilloskop so eingestellt ist dass es den Kanal zeigt an den der Tastkopf angeschlossen ist 6 Den Trigger Modus auf Auto einstellen da im Normal Modus der Bildschirm leer bleiben k nnte d Die vertikale Eingangskopplung auf AC und Volt Teil auf den gr ten Wert einstellen da ein gr
23. Abbildung 64 Diese Schlaufe leitet stati sche Elektrizit t von Ihrem K rper sicher ab www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Einstellen der Bedienelemente Nach dem Anschlie en des Oszilloskops an der Steckdose sollten Sie sich die Frontplatte ansehen Wie bereits beschrieben ist die Frontplatte eines Oszilloskops in drei Hauptabschnitte unterteilt die als Vertikal Horizontal und Trigger bezeichnet werden Das Oszilloskop kann je nach Modell und Art analog oder digital auch noch ber andere Abschnitte verf gen Beachten Sie die Eingangs Steckverbinder auf dem Oszilloskop dort wer den die Tastk pfe angeschlossen Die meisten Oszilloskope verf gen ber mindestens zwei Eingangskan le und jeder Kanal kann ein Signal auf dem Bildschirm darstellen Mehrere Kan le sind zum Vergleichen von Signalen von Vorteil Einige Oszilloskope verf gen ber AUTO SETUP und oder STANDARD DEFAULT Tasten mit denen die Bedienelemente in einem Schritt f r ein Signal vorbereitet werden k nnen Wenn Ihr Oszilloskop diese Funktion nicht hat sollten Sie die Bedienelemente vor Beginn der Messungen in die Standardstellungen bringen Nachstehend finden Sie allgemeine Anweisungen zur Einstellung des Oszilloskops auf Standardwerte positionen Schalten Sie Kanal 1 am Oszilloskop ein ES gt Stellen Sie die Volt Teil Skala und die Positions Bedienelemente in die Mi ttelbereich Stellun
24. Ein intermittierender Fehler mit hoher Geschwindigkeit in einer Schaltung gt Grundlagen Helligkeitsmodulation Liefert Informationen ber die H ufigkeitsverteilung von Signalteilen die zum Verst ndnis des tats ch lichen Signalverhaltens entscheidend sind Hertz Hz Ein Zyklus pro Sekunde Einheit der Frequenz Horizontale Ablenkung Die Aktion des Horizontalsystems die das Signal auf dem Bildschirm zeichnet Horizontale Genauigkeit Zeitbasis Gibt an wie genau das Horizontalsystem das Timing eines Signals darstellen kann in der Regel wird dies als prozentueller Fehler ausgedr ckt H llkurve Der Umriss der h chsten und tiefsten Punkte eines Signals der ber zahlreiche dargestellte Signalwiederholungen erfasst wurde Impuls Eine bliche Signalform mit einer schnell ansteigenden Flanke einer Breite und einer schnell abfallenden Flanke Impulsbreite Das ist die Zeit in der ein Impuls von einem niedrigen auf einen hohen Spannungspegel und wieder zur ck wechselt gemessen bei 50 der vollen Spannung Impulsfolge Eine Folge von Impulsen die gemeinsam auftreten Interpolation Eine Verarbeitungstechnik Verbinden der Punkte zur Ann herung an die wirkliche Signalform schneller Signale auf Basis von wenigen Abtastpunkten Kathodenstrahlr hre Eine Elektronenstrahlr hre in der der Strahl auf einem Leuchtphosphor Bildschirm fokussiert und in seiner Position und Helligk
25. O Ro N o Ro u o ke o Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope 9INILNdWOI SNOILYJINAWWOI Tektronix E Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Inhaltsverzeichnis BiNnf NrUN G EE 3 Signalintegrit t Die Bedeutung der Signalintegrit t 4 Warum ist Signalintegrit t ein Problem 4 Betrachtung der analogen Urspr nge von Digitalsignalen 5 Das Oszilloskop Erl uterung von Signalen und Signalmessungen 6 SION alanlen A E A A E E E EEE T ue 7 Symmetrische und unsymmetrische Rechtecksignale 7 S gezahn und Dreiecksignale 2 2222 ecneseeeeee een 7 Treppen und Impulssignale 8 Periodische und nicht periodische Signale 2 2 2222 aaa 8 Synchrone und asynchrone Signale 8 Zusammengesetzte Signale 8 el Eu E WEE 9 Frequenziund Periode izin apipi EENS an ern 9 SPAN UN ee 9 Lull uf zes ea ee ee ne een re er 9 NEE 10 Signalmessungen mit Digital Oszilloskopen 2 22 2222 cceeeesnnn 10 Oszilloskop Arten Analog Oszilloskope u mereri eanna EE EA E 11 Digital OszilloSkope maeneene ana E a E a Ea E OAE EE ee 12 Digitalspeicher Oszilloskope onnon nuana 13 Digital Phosphor Oszilloskope 15 Digital Sampling Oszilloskope 17 Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops Vertikalsystem und Bedienelemente 18 Position und Volt pro Tell 044 02 nen EEE EE 19 Eingangskopplung s metase nas ea a EEE E E EE O E 19 gt Grundlagen B ndbr
26. aben k nnen andere Messwerte leicht errech net werden Das Ohmsche Gesetz besagt beispielsweise dass die Spannung zwischen zwei Punkten in einer Schaltung gleich der Stromst rke mal dem Widerstand ist Demnach kann anhand der folgenden Formel aus zwei dieser Gr en die dritte berechnet werden e gt Spannung Stromst rke x Widerstand Stromst rke Spannung Widerstand Spannung _ Stromst rke Widerstand Leistungsgleichung Leistung Spannung x Stromst rke Eine weitere hilfreiche Formel ist die Leistungsgleichung Die Leistung eines Gleichstromsignals ist gleich der Spannung mal der Stromst rke Bei Wechselstromsignalen sind die Berechnungen etwas komplizierter die Hauptsache ist hier jedoch dass der erste Schritt zur Berechnung anderer Gr en die Spannungsmessung ist Abbildung 70 zeigt die Spannung einer Spitze V und die Spitze zu Spitze Spannung Dal Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope S Amplitudenwerte an der mittleren vertikalen Rasterlinie ablesen E F Abbildung 67 Zeitmessung an der mittleren horizontalen Rasterlinie Die einfachste Methode der Spannungsmessung ist das Z hlen der Teile ber die sich ein Signalzug auf der vertikalen Skala des Oszilloskops erstreckt Wenn das Signal so eingestellt wird dass es in vertikaler Richtung den Gro teil des Bildschirms einnimmt erh lt man die besten Spannungsmessungen siehe
27. acht werden k nnen www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Anstiegszeit gt Abfallzeit 100 1 14 l 0 90 J he Sa Spannung EE 2 Impulsbreite 10 4 0 7 gt Abbildung 69 Anstiegszeit und Impulsbreiten Messpunkte Phasenverschiebungsmessungen Eine Methode zur Messung von Phasenverschiebungen dem Timing Unterschied zwischen zwei ansonsten identischen periodischen Signalen ist die Verwendung des XY Modus Bei dieser Messtechnik wird ein Signal wie gew hnlich in das Vertikalsystem eingespeist anschlie end wird ein zweites Signal in das Horizontalsystem eingespeist dies wird als XY Messung bezeichnet da sowohl die X als auch die Y Achse Spannungen verfolgen Der bei dieser Anordnung erzeugte Kurvenzug wird Lissajous Figur genannt benannt nach dem franz sischen Physiker Jules Antoine Lissajous Aus der Form der Lissajous Figur k nnen Sie den Phasenunterschied zwischen zwei Signalen ablesen Sie k nnen auch deren Frequenzverh ltnis ablesen Abbildung 70 zeigt Lissajous Figuren f r verschiedene Frequenzverh ltnisse und Phasenverschiebungen Die XY Messtechnik hat ihren Ursprung bei den Analog Oszilloskopen DSOs haben u U Probleme Echtzeit XY Darstellungen zu erzeugen Einige DSOs erzeugen
28. aloszilloskope gt Grundlagen Die Abtastpunkte aus dem AD Wandler werden im Erfassungsspeicher als Signalpunkte gespeichert Mehrere Abtastpunkte k nnen einen Signalpunkt ergeben Gemeinsam ergeben die Signalpunkte eine Signalaufzeichnung bzw einen Signaldatensatz Die Anzahl der Signalpunkte die zum Erstellen einer Signalaufzeichnung benutzt werden wird als Speichertiefe bezeichnet Das Trigger System bestimmt den Anfangs und Endpunkt dieser Aufzeichnung Der Signalweg des DSO umfasst einen Mikroprozessor durch den das gemessene Signal zum Bildschirm geleitet wird Dieser Mikroprozessor verarbeitet das Signal koordiniert die Bildschirm Aktivit ten verwaltet die Frontplatten Bedienelemente und bernimmt noch weitere Aufgaben Das Signal gelangt anschlie end durch den Bildschirmspeicher und wird auf dem Oszilloskop Bildschirm dargestellt www tektronix com Tek SIE Single Seq 10 0G5 s E IS C1 Fall 408 75ps C2 Fall 269 42ps H KANA aAa wia D ET EA hr OR TUUU Anm CN c4 Freq 620 0558MHz 00mV J DmVC 2 D 6 Apr 2001 u Ch3 500mvn WE 222mV lt 14 13 24 gt Abbildung 17 Das TDS694C bietet Einzelschuss Erfassungen mit hoher Geschwindigkeit auf mehreren Kan len gleichzeitig was die Wahrscheinlichkeit erh ht dass seltene Glitche und Transienten erfasst werden Je nach den F higkeiten des Oszilloskops kann eine weitere Verarbeitung der Abtastpunkte erfolgen welche die Signaldarstellung ver
29. as Signal zu Testzwecken auf beide Arten anzuschauen um ein optimales Signalbild zu erhalten Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Abbildung 25 Beispiel eines Erfassungsmen s Horizontalsystem und Bedienelemente Das Horizontalsystem eines Oszilloskops ist mit der Erfassung eines Eingangssignals am engsten verkn pft hier werden u a die Abtastrate und Speichertiefe eingestellt Die Horizontal Bedienelemente dienen zur Positionierung und Skalierung des Signals entlang der horizontalen Achse bliche Horizontal Bedienelemente sind u a gt Hauptsystem gt Verz gerung gt XY gt Skala 1 2 5 variabel Signaltrennung gt Speichertiefe gt Aufl sung gt Abtastrate Trigger Position gt Zoomen gt Grundlagen Erfassungs Bedienelemente Digital Oszilloskope verf gen ber Einstellungen mit denen festgelegt wird wie das Erfassungssystem ein Signal verarbeitet Sehen Sie sich die Erfassungsoptionen auf Ihrem Digital Oszilloskop an w hrend Sie diese Beschreibung lesen Abbildung 25 zeigt ein Beispiel eines Erfassungsmen s Erfassungsmodi Die Erfassungsmodi legen fest wie Signalpunkte aus den Abtastpunkten erzeugt werden Abtastpunkte sind die Digitalwerte die der Analog Digital Wandler AD Wandler direkt liefert Das Abtastintervall bezieht sich auf die Zeitdauer zwischen den Abtastpunkten Signalpunkte sind die Digitalwerte die im Speicher gespeichert sind u
30. astk pfen und Modulen erweitern Mit g ngiger Windows kompatibler Analyse und Produktivit tssoftware von Abbildung 59 Hoch entwickelte Analyse und anderen Herstellern arbeiten Produktivit tssoftware wie MATLAB kann in gt Zubeh r wie Akku und 19 Zoll Adapter hinzuf gen Oszilloskopen der 7DS7000 Serie installiert werden um lokale Signalanalysen Mit Anwendungsmodulen und Software k nnen Sie das Oszilloskop in ein durchzuf hren stark spezialisiertes Analyseger t verwandeln das Funktionen wie Jitter und Timing Analyse Mikroprozessor Speichersystemverifizierung Telekom Standardpr fungen Festplatten Laufwerksmessungen Videomessungen Leistungsmessungen und vieles mehr durchf hren kann www tektronix com ES Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen ER OG en 5 Em an am am m am cH1 waren Te r m E A gt Gs sae di k e ei gt Abbildung 60 Konventionelle klassische gt Abbildung 61 Ber hrungssensitiver gt Abbildung 62 ber die grafischen Analog Bedienelemente zum Einstellen von Bildschirm l st Probleme berladener Bedienfenster k nnen Sie sogar auf die Position Skalierung Helligkeit usw genau Labortische und wagen und bietet gleichzeitig anspruchvollsten Funktionen einfach und so wie Sie das erwarten Zugriff auf eindeutige Bildschirmtasten zuverl ssig zugreifen Einfache Bedienung Oszilloskope sollten einfach zu er
31. at je nach Art der vorgenommenen Messungen beachtliche Vorteile www tektronix com amp Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen N Aus aufgezeichneten Punkten aufgebautes Signal Abtastrate SE gt Abbildung 29 Echtzeit Abtastmethode EE Le 9 9 8 Darstellung bei Echtzeit Abtastung 1 49 Eingangssignal _ By gt Abbildung 30 Damit dieser 10 ns Impuls in Echtzeit erfasst werden kann muss die Abtastrate hoch genug sein um die Flanken genau zu definieren Echtzeit Abtasttechnik Echtzeit Abtasttechnik stellt die gr te Herausforderung f r Digital Die Echtzeit Abtasttechnik eignet sich ideal f r Signale deren Oszilloskope dar da zum exakten Digitalisieren hochfrequenter Transienten Frequenzbereich kleiner als die H lfte der maximalen Abtastrate des eine sehr hohe Abtastrate erforderlich ist dies ist aus Abbildung 30 Oszilloskops ist In diesem Fall kann das Oszilloskop in einer Ablenkung ersichtlich Diese Ereignisse treten nur einmal auf und m ssen in dem Einzeltriggerung des Signals ausreichend Punkte erfassen um ein exak Zeitraum erfasst werden in dem sie auftreten Wenn die Abtastrate nicht tes Signalbild zu erzeugen siehe Abbildung 29 Echtzeit Abtasttechnik ist ausreichend schnell ist k nnen die hochfrequenten Komponenten in eine die
32. auf DC AC oder Masse eingestellt werden DC Kopplung zeigt das gesamte Eingangssignal AC Kopplung blockiert die DC Komponente eines Signals damit das Signal um Null Volt zentriert dargestellt wird Abbildung 23 veranschaulicht diesen Unterschied Die Einstellung AC Kopplung ist von Vorteil wenn das gesamte Signal Wechselstrom und Gleichstrom zu gro f r die Einstellung Volt Teil ist Die Masse Einstellung trennt das Eingangssignal vom Vertikalsystem wodurch Sie sehen k nnen wo auf dem Bildschirm Null Volt liegt Bei geerdeter Eingangskopplung und automatischem Trigger Modus wird auf dem Bildschirm eine horizontale Linie dargestellt die Null Volt repr sen tiert Wenn von Masse auf DC und wieder zur ckgeschaltet wird kann der Spannungspegel bezogen auf Masse einfach gemessen werden www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Lat Darstellart Alternate Kanal 1 und Kanal 2 werden abwechselnd aufgenommen Zuerst aufgenommen Als n chster aufgenommen Ze Darstellart Chop Segmente von Kanal 1 und be Kanal 2 werden abwechselnd aufgenommen gt Abbildung 24 Mehrkanal Darstellarten Bandbreitenbegrenzung Die meisten Oszilloskope verf gen ber Schaltungen welche die Bandbreite des Oszilloskops begrenzen Durch die Begrenzung der Bandbreite wird St rrauschen reduziert das manchmal
33. ausgew hlt werden Eine ideale Kombination von Tastkopf und Oszilloskop minimiert diese Belastung und versetzt Sie in die Lage alle Leistungsmerkmale und F higkeiten des Oszilloskops zu nutzen Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Auswahl der so kritischen Verbindung mit dem Pr fling sind die Abmessungen des Tastkopfs Tastk pfe mit kleinen Abmessungen gew hren leichteren Zugriff auf dicht gepackte Schaltungen siehe Abbildung 40 Es folgt eine Beschreibung der verschiedenen Tastkopfarten Weitere Informationen ber diese unverzichtbare Komponente des Mess Systems finden Sie im Tektronix Einf hrungshandbuch ABCs of Probes ABC der Tastk pfe www tektronix com ER Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Abbildung 41 Ein blicher passiver Tastkopf mit Zubeh r Passive Tastk pfe Zum Messen blicher Signal und Spannungspegel sind passive Tastk pfe eine einfach handzuhabende L sung f r viele Anwendungen und das zu einem vertretbaren Preis Die Kombination eines passiven Tastkopfs mit einer Stromzange liefert die ideale L sung f r Leistungsmessungen Die meisten passiven Tastk pfe haben einen D mpfungsfaktor wie 10X 100X usw D mpfungsfaktoren wie z B der Tastkopf mit 10X D mpfung sind durch den Buchstaben X nach dem Faktor gekennzeichnet Im Gegensatz dazu steht der Buchstabe X bei Vergr erungsfaktoren wie X10 vor dem Faktor Der 10X ausgesprochen
34. beachten dass es unm glich ist die Wahrscheinlichkeit einer Erfassung zu bestimmen indem einzig und allein die Bildschirm Aktualisierungsrate ber cksichtigt wird Wenn man sich nur auf die Aktualisierungsrate verl sst kann leicht der Fehler gemacht werden anzunehmen dass das Oszilloskop alle einschl gigen Informationen ber das Signal erfasst auch wenn dies in Realit t jedoch nicht der Fall ist Das Digitalspeicher Oszilloskop verarbeitet die erfassten Signale seriell Die Geschwindigkeit des Mikroprozessors ist in diesem Vorgang ein Engpass da er die Signalerfassungsrate begrenzt Das DPO rasterisiert die digitalisierten Signaldaten in eine Digital Phosphor Datenbank Alle 1 30 Sekunden etwa so schnell wie durch das menschliche Auge wahrnehmbar wird ein Schnappschuss des Signalbildes das in der Datenbank gespeichert ist direkt an das Display System ausgegeben Diese direkte Rasterisierung der Signaldaten und der direkte Kopiervorgang aus der Datenbank in den Display Speicher elimi niert den Datenverarbeitungs Engpass der anderen Architekturen zu eigen ist Das Ergebnis ist eine verbesserte live time und eine direkte Display Aktualisierung Signaldetails intermittierende Ereignisse und dynamische Signalcharakteristiken werden in Echtzeit erfasst Der Mikroprozessor des DPO arbeitet parallel zum integrierten Erfassungssystem an der Bildschirm Verwaltung Messautomatisierung und Messger tsteuerung damit die Erfass
35. beachtet wird 12 www tektronix com gr my 7 Analog Oszilloskope Digital Oszilloskope tasten einzelne Signalpunkte ab und erzeugen anhand dieser Punkte das Signalabbild A Sal direkt das Signal gt Abbildung 15 Analog Oszilloskope zeichnen Signale direkt w hrend Digital Oszilloskope Signalpunkte abtasten und daraus Signalabbilder erzeugen Digital Oszilloskope Im Gegensatz zu einem Analog Oszilloskop verwendet ein Digital Oszilloskop einen Analog Digital Wandler AD Wandler zur Umwandlung der gemessenen Spannung in digitale Informationen Es erfasst das Signal als Serie von Abtastpunkten und speichert diese Abtastpunkte bis gen gend Punkte zur Beschreibung eines Signals vorhanden sind Das Digital Oszilloskop setzt diese Signalpunkte wieder zusammen um sie auf dem Bildschirm als Signalabbild darstellen zu k nnen Siehe Abbildung 15 Digital Oszilloskope k nnen in Digitalspeicher Oszilloskope DSOs Digital Phosphor Oszilloskope DPOs und Digital Sampling Oszilloskope unterteilt werden Ein grunds tzlicher Vorteil digitaler Oszilloskope liegt in der F higkeit beliebige Frequenzen innerhalb ihres Messbereichs stabil hell und klar darstellen zu k nnen Bei repetitiven Signalen ist die Bandbreite eines Digital Oszilloskops eine Funktion der analogen Bandbreite der Frontend Komponenten des Oszilloskops die gew hnlich als der 3db Punkt bezeichnet werden Bei einmalige
36. bessert Pretrigger kann auch verf gbar sein damit Sie Ereignisse vor dem Trigger Punkt sehen k nnen Die meisten der heutigen Digital Oszilloskope bieten auch eine Auswahl automatischer parametrischer Messungen die den Messvorgang vereinfachen Ein DSO liefert hohe Leistungsf higkeit in einem Einzelschuss Messger t mit mehreren Kan len siehe Abbildung 17 DSOs eignen sich ideal f r Anwendungen mit geringer Wiederholungsrate oder Einzelschuss Mehrkanalanwendungen mit hoher Geschwindigkeit In der Digitaldesign Praxis untersuchen Ingenieure gew hnlich vier oder mehr Signale gleich zeitig wodurch das DSO ein wichtiges Hilfsmittel wird Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen e Schnappsch sse des Digital Phosphor Inhalts werden regelm ig direkt an N das Display gesendet ohne dass dazu die Erfassung unterbrochen wird Digital Signalmathematik Messungen und Frontplatten Bedienelemente werden vom Mikroprozessor parallel zum integrierten Erfassungs und Display System gesteuert Phosphor By gt Abbildung 18 Die parallele Verarbeitungsarchitektur eines Digital Phosphor Oszilloskops DPO Digital Phosphor Oszilloskope Beim Digital Phosphor Oszilloskop DPO handelt es sich um eine v llig neue Art der Oszilloskop Architektur Diese Architektur erm glicht dem DPO einzigartige Erfassungs und Darstellungs F higkeiten mit denen ein Signal exakt wiedergegeben w
37. ch Regel Erforderliche Oszilloskop Bandbreite Komponente mit der h chsten Frequenz des gemessenen Signals x 5 Zur Bestimmung der Oszilloskop Bandbreite die zur genauen Charakterisierung der Signalamplitude in der vorliegenden Anwendung erforderlich ist wenden Sie die F nffach Regel an Ein mit der F nffach Regel ausgew hltes Oszilloskop liefert weniger als 2 Fehler in den Messungen das ist in der Regel f r heutige Anwendungen ausreichend Mit zunehmender Signalgeschwindigkeit kann es jedoch unm glich werden diese Faustregel zu erf llen Es ist immer zu beachten dass eine h here Bandbreite eine genauere Reproduktion des Signals erzielt siehe Abbildung 47 www tektronix com 7 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Vertical Horiz cg Ing Display Cursors Measure Math Utilities Help Ch2 Position 320 0mdiv Ch2 Scale 100 0mY 10m Q d 0 05 50 0p Ch Math Ref Channel BE Position 50 0 Scale gt Abbildung 48 Anstiegszeit Charakterisierung eines digitalen Hochgeschwindigkeitssignals Anstiegszeit In Digitalschaltungen sind Anstiegszeitmessungen von kritischer Bedeutung Die Anstiegszeit kann ein besser geeignetes Leistungskriterium sein wenn Digitalsignale wie Impuls und Treppensignale gemessen wer den m ssen Das Oszilloskop muss ausreichend Anstiegszeit haben um die Details schneller Transienten genau erfassen zu k nnen Die Anstiegszeit beschreibt den
38. cht mehr auf jedem Trigger abtasten kann Sehr oft werden Timing Messungen ge rade bei diesen schnelleren Ablenkgeschwindigkeiten durchgef hrt und hier ist die au ergew hnliche Zeitaufl sung der sequenziellen quiva lentzeit Abtastung von gr tem Vorteil Die Bandbreitenbegrenzung f r zuf llige quivalentzeit Abtastung ist kleiner als f r sequenzielle quiva lentzeit Abtastung www tektronix com 5 Darstellung bei sequenzieller N Aquivalentzeit Abtastung N Uuuu uinn SE gt Abbildung 34 Bei der sequenziellen quivalentzeit Abtastung wird eine einzelne Abtastung f r jeden erkannten Trigger nach einer Zeitverz gerung die nach jedem Zyklus schrittweise erh ht wird durchgef hrt Sequenzielle quivalentzeit Abtastung Die sequenzielle quivalentzeit Abtastung f hrt eine Abtastung pro Trigger durch und das unabh ngig von der Zeit Teil Einstellung oder der Ablenkgeschwindigkeit siehe Abbildung 34 Wenn ein Trigger festgestellt wird wird nach einer sehr kurzen aber genau definierten Verz gerung eine Abtastung durchgef hrt Bei der n chsten Triggerung wird ein kleine Zeitspanne Delta t dieser Verz gerung hinzugef gt und der Digitalisierer f hrt eine weitere Abtastung durch Dieser Vorgang wird viele Male wiederholt wobei Delta t zu jeder vorangehenden Erfassung addiert wird bis das Zeitfenster gef llt ist Abtastpunkte erscheinen von links nach
39. chteil dieser hohen Bandbreite ist jedoch ein eingeschr nkter Dynamikbereich des Sampling Oszilloskops Da vor dem Sampling Gate kein Abschw cher bzw kein Verst rker vorhanden ist kann der Eingang nicht skaliert werden Die Sampling Br cke muss in der Lage sein den vollst ndigen Dynamikbereich des Eingangs jederzeit bew ltigen zu k n nen Der Dynamikbereich der meisten Sampling Oszilloskope ist daher auf etwa 1 V Spitze zu Spitze beschr nkt Digitalspeicher und Digital Phosphor Oszilloskope k nnen andererseits 50 bis 100 V aufnehmen Edt Vien Soe W s See Br elzalelkolile Iesel Aca Mode Average Tagfintemal Clock scha BE SEL arpus z infi ajaaa Cla z2als vi 100p v2 1000p Ay 2000p gt Abbildung 21 Zeitbereichs Reflektometrie Darstellung TDR eines TDS8000 Digital Sampling Oszilloskops mit dem 20 GHz Sampling Modul 80E04 Au erdem k nnen keine Schutzdioden vor die Sampling Br cke gesetzt werden da dies die Bandbreite beschr nken w rde Das reduziert die maximale Eingangsspannung Zerst rungsgrenze eines Sampling Oszilloskops auf etwa 3 V im Vergleich zu 500 V f r andere Oszilloskop Arten www tektronix com 17 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen 2398 N TER ess POSITION R o Si SOURCE SS a oui me RESOLUTION cH2 Ac NEST gt Abbildung 22 Bedienelemente auf der Frontplatte eines Oszilloskops Die Systeme und Bedienelemente eines Oszillo
40. d Spannungssignal durch den Tastkopf an das Vertikalsystem des Oszilloskops bertragen Abbildung 13 illustriert wie ein Analog Oszilloskop ein gemessenes Signal darstellt Je nach Einstellung der ver tikalen Skala Volt Teil Bedienelement reduziert ein Abschw cher bzw erh ht ein Verst rker das Mess Signal Nun wird das Signal direkt zu den vertikalen Ablenkplatten der Bildr hre geleitet Die an diese Ablenkplatten angelegte Spannung erzeugt eine ver tikale Ablenkung des Leuchtpunktes der ber den Bildschirm f hrt Der Leuchtpunkt wird durch einen Elektronenstrahl erzeugt der auf die Phosphorschicht an der Innenseite der Bildr hre auftrifft Eine positive Spannung lenkt den Punkt nach oben w hrend eine negative Spannung den Punkt nach unten ablenkt www tektronix com K Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen d N Nicht getriggerte Darstellung Getriggerte Darstellung Se By gt Abbildung 14 Der Trigger stabilisiert einen repetitiven Signalzug und erzeugt dadurch ein klares Bild des Signals Das Signal wird auch zum Trigger System gef hrt um eine horizontale Ablenkung zu starten bzw zu triggern Die horizontale Ablenkung bezieht sich auf die Aktion des Horizontalsystems die den Leuchtpunkt quer ber den Bildschirm f hrt Die Triggerung des Horizontalsystems
41. das Oszilloskop vorbereiten Ein schlecht eingestellter Tastkopf kann zu ungenauen Messungen f hren Abbildung 65 veranschaulicht die Auswirkungen auf ein 1 MHz Pr fsignal wenn ein schlecht kompensierter Tastkopf verwendet wird Die meisten Oszilloskope weisen an einer Anschlussklemme auf der Frontplatte ein Bezugssignal auf mit dem der Tastkopf kompensiert wer den kann Nachstehend finden Sie allgemeine Anweisungen zum Kompensieren des Tastkopfs gt Verbinden Sie den Tastkopf mit einem Vertikalkanal gt Verbinden Sie die Tastkopfspitze mit dem Tastkopf Kompensationssignal d h dem Bezugssignal gt Befestigen Sie die Erdungsklemme des Tastkopfs an der Erdung gt Betrachten Sie das rechteckf rmige Bezugssignal Nehmen Sie die entsprechenden Einstellungen am Tastkopf vor damit die Ecken des Rechtecksignals tats chlich einen rechten Winkel bilden www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Spannungsspitze Spannung Spitze zu Spitze Effektivspannung X Null Volt LL JL C C EI T TI 2 gt Abbildung 66 Spannungsspitze Vp und Spitze zu Spitze Spannung Vp p Beim Kompensieren des Tastkopfs m ssen Sie stets alle Zubeh rspitzen die sp ter verwendet werden sollen anbringen und den Tastkopf an den Vertikalkanal anschlie en den Sie verwenden werden Damit wird sichergestellt dass das Oszilloskop die gleichen elek
42. datenwerte am Z Eingang ab und verwendet diesen Wert zur Qualifizierung eines bestimmten Signalteils Nachdem qualifizierte Abtastungen vorliegen k nnen diese gesammelt und zum Aufbau einer helligkeitsmodulierten XYZ Darstellung eingesetzt werden Die XYZ Betriebsart eignet sich besonders zur Darstellung in polarer Form die bei der Pr fung drahtloser Kommunikationsger te h ufig eingesetzt wird wie beispielsweise ein Konstellationsdiagramm www tektronix com 2 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Abbildung 35 Ungetriggerte Darstellung Trigger System und Bedienelemente Die Trigger Funktion eines Oszilloskops synchronisiert die horizontale Ablenkung an der richtigen Signalstelle was f r eine klare Signalcharakterisierung entscheidend ist Die Trigger Bedienelemente dienen zum Stabilisieren repetierender Signale und Erfassen von Einzelschuss Signalen Durch Triggerung werden repetierende Signale auf dem Oszilloskop Bildschirm statisch dargestellt indem der gleiche Teil des Eingangssignals wiederholt angezeigt wird Stellen Sie sich das Durcheinander auf dem Bildschirm vor wenn jede Ablenkung an einer anderen Stelle des Signals beginnen w rde dies ist in Abbildung 35 dargestellt www tektronix com Flanken Triggerung ist bei Analog und Digital Oszilloskopen verf gbar und stellt die grundlegende und h ufigste Trigger Art dar Zus tzlich zur Schw
43. dg ltige dargestellte Signal zu den siehe Abbildung 26 Der Spitzenwerterfassungsmodus ist beson erzeugen Der Mittelwertmodus reduziert St rrauschen ohne jeglichen ders dann von Vorteil wenn schmale Impulse in zeitlich gro en Verlust an Bandbreite setzt jedoch ein sich wiederholendes Signal Abst nden dargestellt werden m ssen siehe Abbildung 27 NEU gt Hi Res Modus Wie bei der Spitzenwerterfassung ist der Hi Res Modus eine Methode mit der zus tzliche Informationen erhalten wer den wenn der AD Wandler schneller abtasten kann als dies durch die Zeitbasis Einstellungen erforderlich ist In diesem Fall werden in einem Signalintervall mehrere Abtastungen vorgenommen und dann gemittelt um einen Signalpunkt zu erzeugen Das Ergebnis ist vermindertes St rrauschen und eine verbesserte Aufl sung bei langsamen Signalen 22 www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope N Get Eingangssignal Abtastpunkte ER I quivalentzeit Abtastsignal i r 100 ps gt Abbildung 28 Grundlegende Abtastung Die Abtastpunkte werden durch Interpolation verbunden und ergeben so ein durchgehendes Signal Starten und Anhalten des Erfassungssystems Einer der gr ten Vorteile von Digital Oszilloskopen ist ihre F higkeit Signale zur sp teren Darstellung zu speichern Dazu sind auf der Frontplatte gew hnlich eine oder mehrere Tasten vorgesehen mit de
44. e Ch3 zoom 0 5Xvert 1 0X Horz EZ T AN N ANA A 0m c24 50 0mV n H ns n m CAT ST Imy ran Msds CHIE STOMV 14 Jan 2000 C 07 47 25 P gt Abbildung 43 Differenzialtastk pfe k nnen in den heutigen schnellen Niederspannungsanwendungen Gleichtakt St rrauschen vom Signalinhalt unterscheiden das ist besonders wichtig da Digitalsignale immer h ufiger unter bliche St rrauschen Schwellenwerte fallen die in integrierten Schaltungen zu finden sind Aktive und Differenzialtastk pfe Zunehmende Signalgeschwindigkeiten und Niederspannungs Logikfamilien erschweren den Erhalt genauer Messergebnisse Die Signaldarstellg te und Belastung des Pr flings sind kritische Punkte Eine vollst ndige Messl sung bei diesen hohen Geschwindigkeiten umfasst hochfrequente Tastk pfl sungen mit hoher Darstellg te die mit der Leistungsf higkeit des Oszilloskops mithalten k nnen siehe Abbildung 42 Aktive und Differenzialtastk pfe verwenden speziell entwickelte integrierte Schaltungen zur Aufrechterhaltung des Signals w hrend der Einspeisung und bertragung in das Oszilloskop und stellen dadurch die Signalintegrit t sicher Bei der Messung von Signalen mit schnellen Anstiegszeiten liefert ein Hochgeschwindigkeits oder Differenzialtastkopf genauere Ergebnisse www tektronix com ER Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Abbildung 44 Die Tektronix TekConnect Schnitt
45. e weitere Informationen ber die Trigger M glichkeiten Effektive Bits Effektive Bits sind ein Ma f r die F higkeit eines Digital Oszilloskops einen sinusf rmigen Signalzug genau wiederzugeben Diese Messung ver gleicht den Ist Fehler des Oszilloskops mit dem eines theoretischen ide alen Digitalisierers Da Ist Fehler St rrauschen und Verzerrungen enthal ten m ssen Frequenz und Amplitude des Signals angegeben werden Frequenzgang Bandbreite allein reicht nicht aus um sicherzustellen dass ein Oszilloskop ein hochfrequentes Signal genau erfassen kann Das Ziel bei der Auslegung eines Oszilloskops ist eine bestimmte Art des Frequenzgangs MFED Maximally Flat Envelope Delay Ein Frequenzgang dieser Art liefert ausgezeichnete Impuls Darstellg te mit minimalem berschwingen und Klingeln Da ein Digital Oszilloskop aus echten Verst rkern D mpfungsgliedern und Relais besteht ist MFED Antwort ein Ziel das nur ann herungsweise erreicht werden kann Die Impuls Darstellg te variiert in gro em Ma e von Modell zu Modell und Hersteller zu Hersteller Abbildung 46 veranschaulicht dieses Konzept gt Grundlagen Vertikale Empfindlichkeit Die vertikale Empfindlichkeit gibt an wie stark der Vertikalverst rker ein schwaches Signal verst rken kann gew hnlich gemessen in Millivolt mV pro Teil Die kleinste Spannung die von einem Mehrzweck Oszilloskop erkannt werden kann betr gt in der Regel etwa 1
46. egel jedoch ber keine helligkeitsmodulierte Echtzeitdarstellung d h sie k nnen im direkt erfassten Signal keine ver schiedenen Intensit tspegel darstellen Einige der Teilsysteme aus denen ein DSO besteht sind denen in einem Analog Oszilloskop u erst hnlich Ein DSO enth lt jedoch zus tzliche Datenverarbeitungsteilsysteme die zum Sammeln und Darstellen der Daten f r den gesamten Signalzug verwendet werden Ein DSO wendet eine serielle Verarbeitungsarchitektur an um ein Signal zu erfassen und auf dem Bildschirm darzustellen wie in Abbildung 16 gezeigt Eine Beschreibung dieser seriellen Verarbeitungsarchitektur finden Sie nachstehend Serielle Verarbeitungsarchitektur Wie bei einem Analog Oszilloskop ist die erste Eingangs Stufe eines DSO ein Vertikalverst rker ber die Vertikal Bedienelemente k nnen Sie die Amplitude und den Positionsbereich in dieser Stufe einstellen Der Analog Digital Wandler AD Wandler im Horizontalsystem tastet das Signal zu diskreten Zeitpunkten ab und wandelt die Spannung des Mess Signals an diesen Punkten in digitale Werte um die als Abtastpunkte bezeichnet werden Dieser Prozess wird als Digitalisierung eines Signals bezeichnet Die Abtast Taktrate des Horizontalsystems bestimmt wie oft der AD Wandler eine Abtastung durchf hrt Diese Rate wird als die Abtastrate bezeichnet und in der Einheit Sample pro Sekunde S s ausge dr ckt www tektronix com E Das XYZ der Analog und Digit
47. eicher Oszilloskope DSOs Digital Phosphor Oszilloskope DPOs und Digital Sampling Oszilloskope unterteilt werden Analog Oszilloskope Bei Analog Oszilloskopen lenkt die Mess Spannung direkt den ektronenstrahl in vertikaler Richtung ab w hrend der Elektronenstrahl eichzeitig von links nach rechts ber den Oszilloskop Bildschirm in der egel eine Kathodenstrahlr hre f hrt Die R ckseite des Bildschirms ist m E g R it Leuchtphosphor beschichtet der aufleuchtet wenn er vom ektronenstrahl getroffen wird Das Mess Signal lenkt den Strahl nach E oben und unten proportional ab w hrend der Strahl horizontal ber den Bildschirm f hrt und erzeugt dadurch einen Signalzug auf dem Bildschirm Je h ufiger der Strahl eine bestimmte Stelle auf dem Bildschirm trifft desto heller leuchtet diese Die Kathodenstrahlr hre grenzt den Frequenzbereich ein der von einem Analog Oszilloskop dargestellt werden kann Bei sehr niedrigen Frequenzen erscheint das Signal als heller sich langsam bewegender Punkt der nur schwer als Signal erkennbar ist Bei hohen Frequenzen legt die Schreibgeschwindigkeit der Bildr hre die Grenze fest Wenn die Signalfrequenz h her als die Schreibgeschwindigkeit der Bildr hre ist l sst sich die Darstellung nur noch schwach erkennen Die schnellsten Analog Oszilloskope k nnen Frequenzen bis zu etwa 1 GHz darstellen Wen das n Sie einen Oszilloskop Tastkopf an eine Schaltung anschlie en wir
48. ein Signal dargestellt wird siehe Abbildung 36 Der Trigger Schaltkreis ist ein Komparator Vergleichsschaltung Sie w hlen die Flanke und den Spannungspegel an einem Eingang des Komparators aus Wenn das Trigger Signal des anderen Komparator eingangs mit Ihren Einstellungen bereinstimmt erzeugt das Oszilloskop einen Trigger gt Das Flanken Bedienelement bestimmt ob der Trigger Punkt auf der ansteigenden oder abfallenden Flanke eines Signals liegt Eine ansteigende Flanke ist eine posi tive Flanke und eine abfallende Flanke eine negative gt Das Pegel Bedienelement bestimmt wo auf der Flanke der Trigger Punkt liegt Trigger Quellen Das Oszilloskop muss nicht unbedingt auf dem Signal getriggert werden das dargestellt wird mehrere Quellen k nnen die Ablenkung triggern gt Ein beliebiger Eingangskanal gt Eine andere externe Quelle au er dem Signal des Eingangskanals gt Das Stromnetzsignal gt Ein intern durch das Oszilloskop erzeugtes Signal aus einem oder mehreren Eingangskan len definiert Meistens k nnen Sie das Oszilloskop so eingestellt lassen dass das Oszilloskop auf dem dargestellten Kanal triggert Einige Oszilloskope verf gen ber einen Trigger Ausgang der das Trigger Signal auf ein anderes Messger t bertragen kann Das Oszilloskop kann eine alternative Trigger Quelle verwenden unab h ngig davon ob diese dargestellt wird oder nicht Sie sollten daher darauf achten nicht ver
49. ein XY Bild indem sie getriggerter Datenpunkte ber einen Zeitraum sammeln und anschlie end zwei Kan le als XY Darstellung aus gegeben www tektronix com XY Frequenzverh ltnis Phasenverschiebung u 0 45 90 180 270 360 2 DI N N DI UU GI 0 22 30 45 90 135 180 ns UN nm N RN 0 15 30 60 90 120 o DI WWII VU Ui 0 JEM 22 30 45 67 30 90 gt Abbildung 70 Lissajous Figuren DPOs k nnen andererseits echte XY Modus Bilder in Echtzeit erfassen und darstellen dazu wird ein fortlaufender Strom digitalisierter Daten verwen det DPOs k nnen auch ein XYZ Bild mit helligkeitsmodulierten Fl chen darstellen Im Unterschied zu XY Darstellungen auf DSOs und DPOs sind diese Darstellungen bei Analog Oszilloskopen gew hnlich auf einige wenige Megahertz Bandbreite beschr nkt Andere Messtechniken Dieser Abschnitt erl uterte die grundlegende Messtechniken Andere Messtechniken umfassen das Vorbereiten des Oszilloskops zum Pr fen elek trischer Komponenten in einer Fertigungsstra e das Erfassen seltener Transienten und vieles mehr Die von Ihnen verwendeten Messtechniken h n gen von Ihrem Anwendungsfall ab Sie haben hier jedoch ausreichende Grundlagen erhalten um mit den Messungen beginnen zu k nnen ben Sie den Umgang mit Ihrem Oszilloskop und lesen Sie weitere Informationen dar ber Bald wird die Bedienung zum Kinderspiel Das XYZ der Analog und Digitalo
50. eit ver ndert werden kann um ein sichtbares Bild zu erzeugen Die Bildr hre eines Fernsehger tes ist eine Kathodenstrahlr hre Kilohertz kHz 1000 Hertz Einheit der Frequenz Kompensation Eine Tastkopf Einstellung f r passive ged mpfte Tastk pfe die die Kapazit t des Tastkopfs mit der Kapazit t des Oszilloskops abgleicht Kopplung Die Methode zum Zusammenschlie en zweier Schaltungen Durch einen Draht verbundene Schaltungen sind direkt gekoppelt DC ber einen Kondensator oder Trafo verbundene Schaltungen sind indirekt gekoppelt AC Logikanalysator Ein Messger t mit dem Logikzust nde vieler Digitalsignale ber eine Zeitdauer sichtbar gemacht werden k nnen Es analysiert Digitaldaten und kann die Daten als Echtzeit Software Ausf hrung Datenstromwerte State Folgen usw darstellen Megahertz MHz 1 000 000 Hertz Einheit der Frequenz www tektronix com 6 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Megasample pro Sekunde MS s Eine Einheit der Abtastrate die einer Million Abtastungen pro Sekunde entspricht Messwandler Ein Ger t das eine spezielle physikalische Gr e wie Schall Druck Spannung oder Lichtintensit t in ein elektrisches Signal umwandelt Mikrosekunden us Zeiteinheit die 0 000001 Sekunden entspricht Millisekunden ms Zeiteinheit die 0 001 Sekunden entspricht Mittelung Eine Verarbeitungstechnik die von Digital Oszilloskopen zum Verr
51. eitenbegrenz ngl eor aneen nen REEL 20 Darstellarten Alternate und Chop 20 Horizontalsystem und Bedienelemente 21 Erfassungs Bedienelemente onn nnunnunnnannara nanena 21 n le E ele EE EN Starten und Anhalten des Erfassungssystems 23 ele ee ar ee er ee ae oe 23 Abtast Bedienelemente ven EE 23 Abtasiimeihoden ss cere crirerireni en aa nn Bremen 23 GENEE EE LEE 24 Echtzeit Abtasttechnik mit Interpolation 25 quivalentzeit Abtastung 25 Zuf llige quivalentzeit Abtastung 26 Sequenzielle quivalentzeit Abtastung 26 Position und Sekunden pro Teil 27 Zeitbasis AUSWAhleN ENEE EES a e AE A A 27 ele EE Beer re a A S A ETA 27 ATTEN 27 EE 27 A d Se E A E 27 Trigger System und Bedienelemente 2 222 cc sceseesneeeen nenn 28 duet GE Ell 29 Trigger Pegel und Flanke 30 Migger Quellen tere ea ae nenn 30 let Gel RE 30 Moger ell le 30 Migger Holdo un sen ar ae ee ren 31 Darstellsystem und Bedienelemente 31 Andere Bedienelemente des Oszilloskops Mathematik und Messoperationen 32 www tektronix com E Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Das vollst ndige Mess System NET le Passive Tastk fe EE Aktive und Differenzialtastk pfe TastKopfzubeh t eg ENEE bannen ne Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien Bandbreite u nennen Area nee ne nee ame een gerne irre E HEET EES ET EC EE let TEE DEENEN Migger M glichkeiten
52. elder f r mathematische Operationen oder Dateneingabe gt Druckf higkeiten gt Schnittstellen zum Anschluss des Oszilloskops an einen Computer oder direkt an das Internet Lesen Sie die Bedienungsanleitung Ihres Oszilloskops um detaillierte Informationen ber die anderen f r Sie verf gbaren Oszilloskop Bedienelemente zu erhalten Das vollst ndige Mess System Tastk pfe Auch das genaueste Messger t kann nur so genau wie die eingehenden Daten sein Ein Tastkopf arbeitet gemeinsam mit einem Oszilloskop als Teil des Mess Systems Pr zisionsmessungen beginnen an der Tastkopfspitze Die richtigen Tastk pfe abgestimmt auf das Oszilloskop und den Pr fling das zu pr fende Ger t erm glichen nicht nur ein sauberes Einspeisen des Signals in das Oszilloskop sondern sie ver st rken das Signal und ver ndern es nicht damit h chste Signalintegrit t und Messgenauigkeit gew hrleistet ist gt Um eine exakte Rekonstruktion des Signals sicherzustellen sollten Sie einen Tastkopf w hlen der gemeinsam mit dem Oszilloskop die Signalbandbreite um das F nffache bersteigt gt Grundlagen gt Abbildung 40 Dichtgepackte Bauelemente und Systeme erfordern Tastk pfe mit kleinen Abmessungen Tastk pfe werden ein Teil der Schaltung und erzeugen kapazitive induktive und Widerstands Belastungen welche die Messung unvermeidlich ndern Um die genauesten Ergebnisse zu erhalten sollte ein Tastkopf mit minimaler Belastung
53. ellenwert Triggerung die sowohl bei Analog als auch bei Digital Oszilloskopen vorhanden ist bieten viele Digital Oszilloskope zahlreiche spezialisierte Trigger Einstellungen die auf Analog Messger ten nicht ver f gbar sind Diese Trigger reagieren auf besondere Bedingungen im einge henden Signal wodurch beispielsweise ein Impuls der schmaler als seine Sollbreite ist einfach erkannt wird Eine solche Bedingung w re mit einem Spannungsschwellenwert Trigger alleine unm glich zu erkennen Erweiterte Triggerarten erm glichen die Isolierung spezieller Ereignisse damit die Abtastrate und Speichertiefe des Oszilloskops optimiert werden k nnen Diese Trigger F higkeiten bieten Ihnen bei manchen Oszilloskopen extrem selektive Auswahlm glichkeiten Sie k nnen auf Impulsen triggern die durch Amplitude wie Runt Impulse definiert durch Zeit qualifiziert Impulsbreite Glitch Anstiegsgeschwindigkeit Setup and hold Zeit und Time out und durch einen Logik Zustand bzw ein Logik Bitmuster Logik Triggerung eingegrenzt werden Optionale Trigger Bedienelemente sind in einigen Oszilloskopen speziell f r die Pr fung von Daten bertragungssignalen vorgesehen Die intuitive Benutzeroberfl che die bei einigen Oszilloskopen verf gbar ist erm glicht die rasche Vorbereitung von Trigger Parametern mit hoher Flexibilit t beim Pr fungsaufbau damit Sie maximale Produktivit t erzielen k nnen Wenn Sie mehr als vier Kan le zum Triggern auf Si
54. en digitalisierten Daten durchgef hrt gt Grundlagen XY Modus Die meisten Analog Oszilloskope verf gen ber einen XY Modus mit dem auf der horizontalen Achse anstelle der Zeitbasis ein Eingangssignal dargestellt werden kann Diese Betriebsart er ffnet einen vollst ndig neuen Bereich an Phasenverschiebungs Messtechniken die im Abschnitt Oszilloskop Messtechniken in diesem Einf hrungshandbuch erl utert werden Z Achse Ein Digital Phosphor Oszilloskop DPO stellt eine hohe Anzahl gemessener Abtastwerte auf dem Bildschirm dar Es besitzt die F higkeit Intensit tsinformationen zu erfassen Durch die Intensit tsachse Z Achse kann das DPO eine dreidimensionale Echtzeitdarstellung liefern die der eines Analog Oszilloskops hnlich ist Wenn wir das Signal auf einem DPO betrachten sind hellere Abschnitte zu erkennen das sind die Signalabschnitte die am h ufigsten auftreten Diese Darstellung erleichtert die Unterscheidung zwischen der grundlegenden Signalform und einem Transienten der nur sehr selten auftritt das Hauptsignal ist wesentlich heller Eine Anwendung der Z Achse ist die Einspeisung speziell getakteter Signale in den separaten Z Eingang um in bekannten Intervallen hervorge hobene Markierungspunkte im Signal zu erzeugen XYZ Modus Einige DPOs sind in der Lage den Z Eingang zur Erzeugung einer XY Darstellung mit Helligkeitsmodulation zu nutzen In diesem Fall tastet das DPO die Momentan
55. erbahnen werden bertragungsleitungen wenn sie durch Signale gesteuert werden die Flankenraten von weniger als vier bis sechs Nanosekunden haben unabh ngig von der Zyklusrate Es werden im Grunde durch Kopplung neue Signalwege erzeugt Diese nicht greif baren Verbindungen sind nicht auf den Schaltpl nen bieten jedoch f r Signale eine M glichkeit sich gegenseitig auf unvorhersehbare Weise zu beeinflussen Gleichzeitig funktionieren die beabsichtigten Signalwege nicht so wie sie sollten Erdungsfl chen und stromf hrende Fl chen wer den wie die oben beschriebenen Leiterbahnen induktiv und agieren wie bertragungsleitungen die Netzteil Entkopplung ist wesentlich weniger wirksam Elektromagnetische St rungen EMI nehmen zu da schnellere Flankenraten im Vergleich zur Busl nge k rzere Wellenl ngen erzeugen bersprechen nimmt zu Au erdem erfordern schnellere Flankenraten im Allgemeinen h here Stromst rken zu deren Erzeugung H here Stromst rken tendieren dazu Ground Bounce zu verursachen besonders an breiten Bussen in denen viele Signale gleichzeitig geschaltet werden Die h here Stromst rke erh ht auch die abgestrahlte magnetische Energie und damit ber sprechen Betrachtung der analogen Urspr nge von Digitalsignalen Was haben all diese Charakteristiken gemein Sie sind klassische analoge Erscheinungen Zur L sung von Signalintegrit tsproblemen m ssen Digitalentwickler einen Schritt in den Analogbereich
56. erden kann W hrend ein DSO eine serielle Verarbeitungsarchitektur zum Erfassen Darstellen und Analysieren von Signalen einsetzt wendet ein DPO f r diese Funktionen eine parallele Verarbeitungsarchitektur an siehe Abbildung 18 Die DPO Architektur verwendet spezielle ASIC Hardware zur Erfassung der Signalbilder und liefert hohe Signalerfassungsraten die zu einer besseren Darstellung des Signals f hren Diese Technik erh ht die Wahrscheinlichkeit dass einmalige Ereignisse die in Digitalsystemen auftreten erfasst werden zu diesen Ereignissen geh ren Runt Impulse Glitche und Flankenfehler Eine Beschreibung der parallelen Verarbeitungsarchitektur ist nachstehend aufgef hrt Parallele Verarbeitungsarchitektur Wie bei einem Analog Oszilloskop ist die erste Eingangs Stufe eines DPO ein Vertikalverst rker die zweite Stufe ist der eines DSO hnlich ein AD Wandler Das DPO unterscheidet sich jedoch nach der Analog Digital Wandlung entscheidend von seinen Vorg ngern Bei allen Oszilloskopen analog DSO oder DPO tritt immer eine Holdoff Zeit auf in der das Messger t die zuletzt erfassten Daten verar beitet das System zur cksetzt und auf das n chste Trigger Ereignis wartet W hrend dieser Zeit kann das Oszilloskop keine Signalaktivit ten sehen Die Wahrscheinlichkeit ein seltenes Ereignis oder ein Ereignis mit niedriger Wiederholungsrate zu erkennen nimmt mit zunehmender Holdoff Zeit ab Es ist zu
57. erfassen und darstellen zu k nnen Amplitude Zeit und Verteilung der Amplitude ber Zeit bietet eine ausgezeichnete Einsicht in das Signalverhalten Speichertiefe Die Speichertiefe angegeben als Anzahl der Punkte aus denen ein voll st ndiger Signaldatensatz bestehen kann bestimmt die Datenmenge die ber jeden Kanal erfasst werden kann Da ein Oszilloskop nur eine begrenzte Anzahl von Abtastungen speichern kann ist die Signaldauer Zeit umgekehrt proportional zur Abtastrate des Oszilloskops Speichertiefe Abtastrate gt Zeitintervall Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Moderne Oszilloskope erm glichen das Ausw hlen der Speichertiefe um die Detailerfassung f r die vorliegende Anwendung optimieren zu k nnen Wenn Sie ein extrem stabiles sinusf rmiges Signal analysieren ben tigen Sie u U nur eine Speichertiefe von 500 Punkten Wenn Sie jedoch die Ursache von Timing Anomalien in einem komplizierten digitalen Datenstrom isolieren m chten sind u U Millionen Punkte als Speichertiefe erforderlich Trigger M glichkeiten Die Trigger Funktion eines Oszilloskops synchronisiert die horizontale Ablenkung an der richtigen Signalstelle was f r eine klare Signalcharakterisierung entscheidend ist Die Trigger Bedienelemente dienen zum Stabilisieren repetierender Signale und Erfassen von Einzelschuss Signalen Im Abschnitt Trigger unter Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien finden Si
58. erwenden Normal Modus da Sie damit den interessierenden Signalteil auch bei langsamen Triggerraten darstellen k nnen und Auto Modus da damit weniger Einstellungen erforderlich sind Viele Oszilloskope besitzen auch spezielle Modi f r einzelne Ablenkungen Triggerung auf Videosignalen oder automatische Einstellung des Trigger Pegels Trigger Kopplung So wie Sie f r das Vertikalsystem eine AC oder DC Kopplung ausw hlen k nnen k nnen Sie die Kopplungsart f r das Trigger Signal ausw hlen Zus tzlich zur AC und DC Kopplung kann das Oszilloskop auch ber eine Trigger Kopplung f r Hochfrequenzunterdr ckung Niederfrequenzunterdr ckung und St rrauschen Unterdr ckung verf gen Diese Sondereinstellungen sind besonders zum Eliminieren von St rrauschen aus dem Trigger Signal von Nutzen damit falsche Triggerungen vermieden werden Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Erfassungsintervall Erfassungsintervall rn gt L L L Trigger Punkte Holdoff Neue Trigger werden w hrend der Holdoff Zeit nicht erkannt Holdoff Ge mn C Holdoff gt Abbildung 37 Trigger Holdoff Trigger Holdoff Manchmal erfordert es viel Geschick ein Oszilloskop auf dem richtigen Teil eines Signals triggern zu lassen Viele Oszilloskope besitzen eine Sonderfunktion zur Vereinfachung dieser Aufgabe Trigger Holdoff ist eine einstellbare Zeitperiode nach einem g ltigen Trig
59. es Tastkopfs und des Oszilloskops auf den Pr fling E Einen unkompensierten 10X ged mpften Tastkopf d Zu starke Gewichtsbelastung der Schaltung 4 Die Kompensation eines Tastkopfs ist aus folgenden Gr nden erforderlich a Abgleichen der elektrischen Eigenschaften des 10X ged mpften Tastkopfs mit dem Oszilloskop b Verhinderung von Sch den am Pr fling c Verbesserung der Genauigkeit Ihrer Messungen d Alle obigen Aussagen www tektronix com 5 Die Strahl Rotations Steuerung Trace Rotation dient f r folgende Aufgaben a Skalieren von Signalen auf dem Bildschirm b Erfassen von Sinussignalen C Ausrichten des Strahls mit der horizontalen Achse des Bildschirms bei einem Analog Oszilloskop d Messen der Impulsbreite 6 Das Bedienelement f r Volt Teil dient f r folgende Aufgaben a Vertikales Skalieren eines Signals b Vertikales Positionieren eines Signals C D mpfen oder Verst rken eines Eingangssignals d Einstellen der Voltzahl die jeder Teil darstellt 7 Die Einstellung der vertikalen Eingangskopplung auf Masse bewirkt Folgendes a Trennt das Eingangssignal vom Oszilloskop b Erzeugt die Anzeige einer horizontalen Linie mit automatischer Triggerung C Dient zur Darstellung der Null Volt Position auf dem Bildschirm d Alle obigen Aussagen 8 Der Trigger dient zum a Stabilisieren sich wiederholender Signale auf dem Bildschirm b Erfassen von Einzelschuss Signalen C Markieren
60. essbereich ein gt Die Zeitbasis Stellen Sie mit dem Bedienelement Sek Teil die Zeitdauer pro Teil ein die horizontal ber den Bildschirm dargestellt wird gt Die Triggerung des Oszilloskops Mit dem Trigger Pegel stabilisieren Sie ein sich wiederholendes Signal oder triggern auf einem einzelnen Ereignis Vertikalsystem und Bedienelemente Die Vertikal Bedienelemente dienen zur Positionierung und Skalierung des Signals entlang der vertikalen Achse Die Vertikal Bedienelemente k nnen auch zum Festlegen der Eingangskopplung und anderer Signalaufbereitungen verwendet werden die sp ter in diesem Abschnitt erl utert werden bliche Vertikal Bedienelemente sind u a gt Abschlusswiderstand 1 MOhm 50 Ohm gt Kopplung DC AC GND Bandbreitenbegrenzung 20 MHz 250 MHz Voll gt Position gt Offset gt Invertierung Ein Aus gt Skalierung 1 2 5 Variabel gt Zoomen Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Lat DC Kopplung eines p p Sinussignals AC Kopplung N mit einer 2 VDC Komponente desselben Signals 4V av DV DV Abbildung 23 AC und DC Eingangskopplung Position und Volt pro Teil Eingangskopplung Die Vertikalposition Bedienelemente erm glichen es Ihnen die Signale auf dem Bildschirm an die gew nschte Stelle nach unten bzw nach oben zu verschieben Die Einstellung Volt pro Teil
61. etzkabel an eine geerdete Steckdose anschlie en Die Erdung des Oszilloskops ist aus Sicherheitsgr nden erforderlich Wenn das Geh use beliebige Teile einschlie lich scheinbar isolierter Tasten eines nicht geerdeten Oszilloskops mit Hochspannung in Kontakt kommt k nnen Sie Stromschl gen ausgesetzt werden Bei einem sachgerecht geerdeten Oszilloskop wird der Strom durch den Erdungsleiter an den Erdboden abgeleitet und nicht durch Ihren K rper Die Erdung ist auch notwendig um mit dem Oszilloskop genaue Messungen durchf hren zu k nnen Das Oszilloskop muss auf gleichem Potenzial liegen wie die zu pr fenden Schaltungen Einige Oszilloskope erfordern keinen separaten Anschluss an Masse bzw an Erde Diese Oszilloskope verf gen ber isolierte Geh use und Bedienelemente die den Benutzer vor m glichen Stromschl gen sch tzen gt Grundlagen S gt Abbildung 64 Typische Erdungsschlaufe zur Anbringung am Handgelenk Erdung der eigenen Person Wenn Sie mit integrierten Schaltungen ICs arbeiten m ssen Sie sich auch selbst erden Integrierte Schaltungen haben winzige Stromleiter die durch statische Elektrizit t besch digt werden k nnen die sich an Ihrem K rper aufbaut Sie k nnen teure ICs zerst ren indem Sie einfach ber einen Teppichboden laufen oder einen Pullover ausziehen und dann die Dr hte des IC ber hren Zur L sung dieses Problems sollten Sie eine Erdungsschlaufe tragen siehe
62. gel einen Wert von 0 35 w hrend Oszilloskope mit einer Bandbreite von gt 1 GHz in der Regel einen Wert zwischen 0 40 und NS 0 45 aufweisen Einige Logik Familien erzeugen schnellere Anstiegszeiten als andere das wird in Abbildung 49 veranschaulicht Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Abbildung 50 Eine h here Abtastrate liefert eine bessere Signalaufl sung und stellt sicher dass Sie intermittierende Ereignisse darstellen k nnen Abtastrate Die Abtastrate angegeben als Sample pro Sekunde S s bezieht sich auf die H ufigkeit mit der ein Digital Oszilloskop einen Schnappschuss oder eine Abtastung des Signals durchf hrt dies entspricht den Frames einer Filmkamera Je schneller ein Oszilloskop abtastet bzw je h her die Abtastrate ist desto h her ist die Aufl sung desto mehr Details des dargestellten Signals werden erhalten und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit dass kritische Informationen oder Ereignisse verloren gehen siehe Abbildung 50 Die minimale Abtastrate kann auch wichtig sein wenn sich langsam ndernde Signale ber einen langen Zeitraum hinweg untersucht werden m ssen In der Regel ndert sich die dargestellte Abtastrate mit den nderungen die mit dem Bedienelement f r die Horizontalskala durchgef hrt werden um eine konstante Anzahl von Signalpunkten im dargestellten Signaldatensatz beizubehalten gt Grundlagen Wie berechnen Sie Ihre Anforderungen f r die
63. gen Schalten Sie variable Volt Teil aus Schalten Sie alle Vergr erungseinstellungen z B Zoom aus ellen Sie die Eingangskopplung f r Kanal 1 auf DC ein ellen Sie den Trigger Modus auf Automatisch ein ellen Sie Trigger Holdoff auf den Minimalwert ein oder auf aus vY vV Vv Vv V Vv y S S Stellen Sie die Trigger Quelle auf Kanal 1 ein S Stellen Sie die Helligkeit auf einen nominellen Darstellwert ein sofern dies verf g b ar ist gt Stellen Sie das Fokussier Bedienelement auf eine scharfe Darstellung ein sofern dies verf gbar ist gt Stellen Sie horizontale Zeit Teil und die Positions Bedienelemente in die ittelbereich Stellungen Schlagen Sie in der Bedienungsanleitung des Oszilloskops detaillierte Anweisungen nach Der Abschnitt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops in diesem Einf hrungshandbuch beschreibt die Oszilloskop Bedienelemente ausf hrlicher www tektronix com Gebrauch von Tastk pfen Nun k nnen Sie einen Tastkopf an das Oszilloskop anschlie en Wenn ein Tastkopf gut auf das Oszilloskop abgestimmt ist k nnen Sie die gesamte Leistungsf higkeit und alle Funktionen des Oszilloskops nutzen au erdem stellt der Tastkopf die Integrit t des gemessenen Signals sicher Weitere Informationen finden Sie unter Das vollst ndige Mess System im Abschnitt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops oder im Tektronix Einf hrungshandbuch
64. ger w hrend der das Oszilloskop nicht triggern kann Dieses Leistungsmerkmal ist von Vorteil wenn auf komplizierten Signalz gen getriggert wird damit das Oszilloskop nur auf zul ssigen Trigger Punkten triggert Abbildung 37 zeigt wie mit Trigger Holdoff eine verwendbare Darstellung erzeugt wird Darstellsystem und Bedienelemente Die Frontplatte eines Oszilloskops umfasst einen Bildschirm und die Kn pfe Tasten Schalter und Anzeigen mit denen die Signalerfassung und darstellung eingestellt wird Wie zu Beginn dieses Abschnitts erw hnt sind die Frontplatten Bedienelemente in der Regel in die Abschnitte Vertikal Horizontal und Trigger gegliedert Die Frontplatte umfasst auch Mess Signaleing nge Sehen Sie sich den Oszilloskop Bildschirm an Beachten Sie die Rastermarkierungen auf dem Bildschirm sie erzeugen den Raster Jede vertikale und horizontale Linie stellt einen Hauptteil dar Der Raster ist gew hnlich mit 8x10 Teilen ausgelegt Die Beschriftung der Oszilloskop Bedienelemente wie Volt Teil und Sek Teil bezieht sich immer auf die Hauptteile Die Strichmarkierungen auf den mittleren horizontalen und ver tikalen Rasterlinien werden als Feinunterteilungen bezeichnet siehe Abbildung 38 auf der n chsten Seite Viele Oszilloskope stellen auf dem Bildschirm dar wie viele Volt jeder vertikale Teil und wie viele Sekunden jeder horizontale Teil darstellt www tektronix com GD Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope
65. gerung gt Minimum gt Breite Phase gt Maximum gt Anstiegszeit gt Burst Breite gt berschwingen gt Abfallzeit gt Spitze zu Spitze gt berschwingen gt Amplitude Mittelwert gt Effektivwert gt Extinction Ratio gt Zyklusmittelwert gt yklus Effektivwert Mittlere optische Leistung gt Zyklusfl che Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Vertikalsystem N Darstell system Abschw cher V Kathodenstrahlr hre Vertikal gt verst rker Horizontalsystem Tastkopf generator Rampen Zeitbasis Horizontal verst rker P gt Abbildung 13 Die Architektur eines Analog Oszilloskops Oszilloskop Arten Elektronische Ger te k nnen in zwei Kategorien gegliedert werden analog und digital Analogger te arbeiten mit kontinuierlich variablen Spannungen w hrend Digitalger te mit diskreten Bin rzahlen arbeiten die Spannungsproben darstellen Ein herk mmlicher Plattenspieler ist ein Analogger t ein CD Player ist ein Digitalger t Oszilloskope k nnen hnlich klassifiziert werden als Analog und Digital Oszilloskope F r viele Anwendungen reicht entweder ein Analog oder Digital Oszilloskop aus Jede dieser Oszilloskop Arten hat einzigartige Charakteristiken die es f r bestimmte Aufgaben mehr oder weniger geeignet machen Digital Oszilloskope k nnen weiter in Digitalsp
66. gnal gt Abbildung 7 S gezahn und Dreiecksignal Symmetrische und unsymmetrische Rechtecksignale Das symmetrische Rechtecksignal ist eine weitere bliche Wellenform Im Grunde ist ein symmetrisches Rechtecksignal eine Spannung die in regelm igen Intervallen ein und ausgeschaltet wird oder einen hohen und einen niedrigen Pegel hat Das ist ein Standard Signal zur Pr fung von Verst rkern gute Verst rker erh hen die Amplitude eines sym metrischen Rechtecksignals bei minimaler Verzerrung TV Funk und Computer Schaltungen verwenden h ufig symmetrische Rechtecksignale f r Timing Signale Das unsymmetrische Rechtecksignal ist dem symmetrischen hnlich jedoch sind die Intervalle f r hohen und niedrigen Pegel nicht gleich lang Das ist besonders dann wichtig wenn Digitalschaltungen analysiert wer den Abbildung 6 zeigt Beispiele von symmetrischen und unsymmetrischen Rechtecksignalen S gezahn und Dreiecksignale S gezahn und Dreiecksignale stammen aus Schaltungen die Spannungen linear steuern wie z B die horizontale Ablenkung eines Analog Oszilloskops oder der Raster Scan eines Fernsehger ts Die berg nge zwischen Spannungspegeln dieser Signalz ge ndern sich mit einer konstanten Rate Diese berg nge werden als Rampen bezeichnet Abbildung 7 zeigt Beispiele von S gezahn und Dreiecksignalen www tektronix com OC Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen O N Trep
67. gnalen benutzen ist ein Logikanalysator das ideale Werkzeug Weitere Informationen ber diese hilfreichen Pr f und Messger te finden Sie im Tektronix Einf hrungshandbuch XYZs of Logic Analyzers ABC der Logikanalysatoren Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope mit schneller als erwarteten oder ben tigten Anstiegsgeschwin digkeiten k nnen st rende bertragungseffekte ausl sen Die Triggerung auf der Anstiegsgeschwindigkeit bertrifft die kon ventionelle Flanken Triggerung indem das Zeitelement hinzuge f gt und das selektive Triggern auf schnellen oder langsamen Flanken erm glicht wird Glitch Triggerung Glitch Triggerung erm glicht das Triggern auf digitalen Impulsen wenn diese k rzer oder l nger als ein benutzerdefiniertes Zeitintervall sind Dieses Trigger Bedienelement dient zum Untersuchen der Ursachen seltener Glitche und deren Auswirkungen auf andere Signale Impulsbreiten Triggerung Mit der Impulsbreiten Triggerung l sst sich ein Signal zeitlich unbegrenzt berwachen dabei kann auf dem ersten Impuls getriggert werden dessen Dauer Impulsbreite au erhalb der zul ssigen Grenzwerte liegt Time out Triggerung Mit der Time out Triggerung kann auf einem Ereignis getriggert werden ohne dass auf das Ende des Trigger Impulses gewartet werden muss dazu bezieht sich die Triggerung auf den Ablauf einer angegebenen Zeitdauer Trigger Position Das Bedienelement f r die horizontale Trigge
68. gszyklus u f n Erfassungszyklus gt Abbildung 32 Einige Oszilloskope verwenden quivalentzeit Abtastung zum Erfassen und Darstellen sehr schneller repetierender Signale quivalentzeit Abtastung Wenn hochfrequente Signale zu messen sind ist das Oszilloskop u U nicht in der Lage in einer Ablenkung gen gend Abtastpunkte zu sammeln quivalentzeit Abtastung kann dazu verwendet werden Signale exakt zu erfassen deren Frequenz h her als die halbe Abtastrate des Oszilloskops ist siehe Abbildung 32 quivalentzeit Digitalisierer Sampler nutzen die Tatsache dass die meisten nat rlichen und von Menschen erzeugten Ereignisse repetierender Natur sind quivalentzeit Abtastung erstellt ein Bild eines repetierenden Signals indem in jeder Wiederholung ein kleiner Informationsanteil erfasst wird Der Signalzug wird langsam aufgebaut wie eine Lichterkette bei der eines nach dem anderen aufleuchtet Dadurch kann das Oszilloskop Signale genau erfassen deren Frequenzkomponenten wesentlich schneller als die Abtastrate des Oszilloskops sind Es gibt zwei Arten von quivalentzeit Abtastmethoden zuf llig und sequenziell Jede hat gewisse Vorteile Zuf llige quivalentzeit Abtastung erm glicht die Darstellung des Eingangssignals vor dem Trigger Punkt ohne eine Verz gerungsleitung einzusetzen Sequenzielle quivalentzeit Abtastung liefert eine wesentlich h here Zeitaufl
69. heute in Nanosekunden gemessen Damit diese Verbesserung erzielt wer den kann mussten auch die Flankengeschwindigkeiten beschleunigt wer den diese sind um bis zu 100 Mal schneller als die vor zwei Jahrzehnten Das ist alles sch n und gut bestimmte physische Voraussetzungen haben jedoch verhindert dass die Schaltkreistechnologie mit den Ver nderungen Schritt halten kann Die Laufzeit zwischen Chips hat sich seit Jahrzehnten kaum ge ndert Die Geometrien wurden zwar kleiner aber es besteht nach wie vor ein Bedarf Schaltkreis Fl chen f r IC Ger te Steckverbinder pas sive Komponenten und selbstverst ndlich die Busleiterbahnen vorzusehen Diese Fl chen summieren sich zu Entfernungen und Entfernungen bedeuten Zeit der Feind von Geschwindigkeit Es ist zu beachten dass die Flankengeschwindigkeit Anstiegszeit eines Digitalsignals Komponenten mit wesentlich h herer Frequenz tragen kann als dies aus der Wiederholrate erkenntlich ist Aus diesem Grund suchen Designer manchmal absichtlich IC Ger te mit relativ langsamen Anstiegszeiten Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Das lumped zusammengefasste Schaltungsmodell war schon immer die Basis der meisten Berechnungen zur Vorhersage des Signalverhaltens in einer Schaltung Wenn aber die Flankengeschwindigkeiten um bis zu sechs Mal schneller als die Signalweg Laufzeit ist verliert dieses zusammenge fasste Modell seine G ltigkeit Nur 150 mm lange Leit
70. hl bedeutet dass sich die Spannung mit konstanter Rate ndert Ein horizontaler Strahl bedeutet dass die Spannung konstant ist Alle obigen Aussagen Alle repetierenden Signalz ge haben folgende Eigenschaften Eine in Hertz gemessene Frequenz Eine in Sekunden gemessene Periode Eine in Hertz gemessene Bandbreite Alle obigen Aussagen 7 Wenn Sie das Computerinnere mit einem Oszilloskop pr fen finden Sie wahrscheinlich folgende Signalarten a b C Impulsfolgen Rampen Sinussignale Alle obigen Aussagen 8 Bei der Bewertung der Leistungsf higkeit eines Analog Oszilloskops sollten Sie folgende Punkte ber cksichtigen a b C d Die Bandbreite Die vertikale Empfindlichkeit Die Aufl sung des AD Wandlers Die Ablenkgeschwindigkeit 9 Der Unterschied zwischen Digitalspeicher Oszilloskopen DSOs und Digital Phosphor Oszilloskopen DPOs ist a b Das DSO hat eine h here Bandbreite Das DPO erfasst drei Dimensionen an Signalinformationen in Echtzeit Das DSO hat eine Farbdarstellung Das DSO erfasst mehr Signaldetails Teil Il Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops gt Die Bedienung des Oszilloskops gt Messtechniken Vokabular bungen Schreiben Sie die Buchstaben der Definitionen in der rechten Spalte neben die korrekten Begriffe in der linken Spalte Begriff Definition 1
71. hnet Erdung 1 Eine leitende Verbindung durch die eine elektrische Schaltung oder Vorrichtung mit Masse verbunden ist um einen Bezugsspannungspegel einzustellen und aufrecht zu erhalten 2 Der Spannungsbezugspunkt in einer Schaltung Erdungsleiter Ein Leiter der elektrischen Strom mit Masse verbindet Erfassungsmodus Modi die festlegen wie Signalpunkte aus den Abtastpunkten erzeugt werden Es gibt z B folgende Arten Abtastung Spitzenwerterfassung Hi Res H llkurve und Mittelung Flanke In einer Grafik oder auf einem Oszilloskop Bildschirm ist dies das Verh ltnis eines vertikalen zu einem horizontalen Differenz Eine posi tive Flanke steigt von links nach rechts an w hrend eine negative Flanke von links nach rechts abf llt Fokus Das Oszilloskop Bedienelement das die Sch rfe der Darstellung ber den Elektronenstrahl der Kathodenstrahl Bildr hre einstellt Frequenz Die Anzahl der Wiederholungen eines Signals in einer Sekunde gemessen in Hertz Zyklen pro Sekunde Die Frequenz ist 1 Periode Frequenzgang Ein Bode Diagramm des bertragungsverhaltens eines Verst rkers bzw Abschw chers f r Sinuswellen mit konstanten Amplituden bei unterschiedlichen Frequenzen ber einen Frequenzbereich Gigahertz GHz 1 000 000 000 Hertz Einheit der Frequenz Gleichstrom DC Ein Signal mit einer konstanten Spannung und oder Stromst rke Dient auch zur Angabe der Signal Kopplungsart Glitch
72. ie eine horizontale Ablenkung ausl st und den Anfangspunkt f r das Signalabbild bestimmt Trigger Flanke Die Flanke die das Trigger Quellensignal haben muss bevor die Trigger Schaltung eine Ablenkung ausl st Trigger Holdoff Ein Bedienelement mit dem die Zeitperiode nach einem g ltigen Trigger eingestellt werden kann w hrend der das Oszilloskop nicht triggern kann Trigger Modus Ein Modus der bestimmt ob das Oszilloskop ein Signal aufnimmt oder nicht wenn es keinen Trigger erkennt bliche Trigger Modi sind Normal und Auto Trigger Pegel Der Spannungspegel den das Trigger Quellensignal errei chen muss bevor die Trigger Schaltung eine Ablenkung ausl st Verst rkung Eine gewollte Erh hung der Signalamplitude auf einem Signalweg von A nach B Verst rkungsgenauigkeit Gibt an wie genau das Vertikalsystem ein Signal d mpft oder verst rkt in der Regel wird dies als prozentueller Fehler ausgedr ckt Vertikale Aufl sung Analog Digital Wandler Zeigt an wie genau ein Analog Digital Wandler AD Wandler in einem Digital Oszilloskop Eingangsspannungen in Digitalwerte gemessen in Bits umwandeln kann Berechnungsmethoden wie der Hi Res Erfassungsmodus k nnen die effektive Aufl sung verbessern Vertikale Empfindlichkeit Gibt an wie stark der Vertikalverst rker ein schwaches Signal verst rken kann gew hnlich gemessen in Millivolt mV pro Teil gt Grundlagen Verz gerte Zeitbas
73. ingern von St rrauschen in einem dargestellten Signal verwendet wird Nanosekunden ns Zeiteinheit die 0 000000001 Sekunden entspricht Oszilloskop Ein Messger t mit dem Spannung gegen die Zeit aufgetra gen werden kann Der Begriff Oszilloskop stammt von oszillieren schwingen da Oszilloskope meistens zum Messen schwingender Spannungen eingesetzt werden Periode Die Zeitdauer in der ein Kurvenzug einen Zyklus vervollst ndigt Die Periode ist 1 Frequenz Phase Die Zeitdauer vom Anfang eines Zyklus zum Anfang des n chs ten Zyklus gemessen in Grad Phasenverschiebung Das ist die Timing Differenz zwischen zwei ansonsten hnlichen Signalen gemessen in Grad Pretrigger Darstellung Die F higkeit eines Digital Oszilloskops das Signal vor einem Trigger Ereignis zu erfassen Der Pretrigger bestimmt die L nge des darstellbaren Signals vor und nach einem Trigger Punkt Rampen Die berg nge zwischen Spannungspegeln von Sinussignalen die sich mit einer konstanten Rate ndern Raster Die Gitterlinien auf einem Bildschirm zur Messung von Oszilloskopaufzeichnungen Raster Die Rasterlinien auf einem Bildschirm zum Ausmessen der erfassten Signale Rechtecksignal Eine bliche Signalform die sich aus periodisch auftre tenden Impulsen zusammensetzt Schaltungsbelastung Die unbeabsichtigte Zusammenwirkung des Tastkopfs und Oszilloskops mit dem Pr fling die das Signal verzerrt Schreibgesch
74. is Eine Zeitbasis mit einer Ablenkung die relativ zu einer vorbestimmten Zeit w hrend der Hauptzeitbasis Ablenkung gestartet oder deren Start getriggert werden kann Damit k nnen Ereignisse deut licher dargestellt werden au erdem k nnen Ereignisse sichtbar gemacht werden die mit der Hauptzeitbasis Ablenkung allein nicht dargestellt wer den k nnen Volt Die Einheit des elektrischen Potenzialunterschieds Wechselstrom AC Ein Signal in dem sich Stromst rke und Spannung in zeitlich periodischen Abst nden ndern Dient auch zur Angabe der Signal Kopplungsart Z Achse Das Darstellattribut eines Oszilloskops das die Helligkeitsvariationen beim Aufbau der Kurvenz ge zeigt Zeitbasis Eine Oszilloskop Schaltung die das Timing der Ablenkung steuert Die Zeitbasis wird durch das Sekunden Teil Bedienelement eingestellt www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Notizen www tektronix com Andere von Tektronix erh ltliche Einf hrungshandb cher An Overview of Signal Source Technology and Applications Ein berblick ber die Signalquellen Technik und Anwendungen ABCs of Probes ABC der Tastk pfe Introduction to Logic Analysis A Hardware Debug Tutorial Einf hrung zu Logikanalysatoren bungshandbuch zum Austesten von Hardware XYZs of Logic Analyzers ABC der Logikanalysatoren UMTS Protocols and Protocol Testing UMTS Protokolle und Protokoll P
75. klus vervollst ndigt 6 __Glitch F Ein gespeicherter Digitalwert der die Spannung eines Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt anzeigt 7 __Periode D Eine g ngige Signalform mit einer ansteigenden Flanke einer Breite und einer abfallenden Flanke 8 Phase H Eine Leistungskriterium das die Geschwindigkeit der ansteigenden Flanke eines Impulses angibt 9 _ Impuls Oszilloskop Schaltung die den Zeitablenkteil steuert 10 __Signalpunkt Eine intermittierende Spitze in einer Schaltung J 11 __Anstiegszeit K Ein von einem Oszilloskop gemessenes Signal das nur einmal auftritt L 12 __Abtastpunkt Der Oszilloskop Vorgang zum Sammeln von Abtastpunkten aus dem AD Wandler deren Verarbeitung und Speicherung im Oszilloskop Speicher 13 __Digitalspeicher Oszilloskop M Etwas das mit kontinuierlichen Werten arbeitet 14 __Zeitbasis N Digital Oszilloskope die 3 Dimensionen an Signalinformationen in Echtzeit erfassen 15 __Transienten O Digital Oszilloskope mit serieller Verarbeitung 16 __AD Wandler Aufl sung P Die Frequenz bei der ein Sinussignal den 3 dB Punkt erreicht 17 Mot Q Die unbearbeiteten Daten aus einem AD Wandler aus denen Signalpunkte berechnet und dargestellt werden Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Teil I gt Das Oszilloskop gt Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien Anwendungs bungen Kreisen Sie die besten Antworten f r die einzel
76. ksignal Unsymmetrisches Rechtecksignal gt Abbildung 6 Symmetrisches und unsymmetrisches Rechtecksignal Signalarten Sie k nnen die meisten Signalz ge in folgende Signalarten einteilen gt Sinussignale gt Symmetrische und unsymmetrische Rechtecksignale gt Dreieck und S gezahnsignale gt Treppen und Impulssignale gt Periodische und nicht periodische Signale gt Synchrone und asynchrone Signale gt Zusammengesetzte Signale Sinussignale Das Sinussignal ist aus mehreren Gr nden die grundlegende Signalform Es hat harmonische mathematische Eigenschaften dies ist die gleiche Sinuswelle die Sie in der Schule im Trigonometrieunterricht gelernt haben Die Spannung der Stromversorgung aus Ihrer Steckdose ndert sich als Sinuswelle Von einem Oszillatorkreis eines Signalgenerators erzeugte Testsignale sind h ufig Sinuswellen Die meisten Wechselstromquellen erzeugen Sinuswellen Der Begriff Wechselstrom bezieht sich auf die ge nderte Stromst rke die Spannung ndert sich jedoch auch Der Begriff Gleichstrom bezieht sich auf die gleichbleibende Stromst rke und Spannung wie z B die einer Batterie Das ged mpfte Sinussignal ist ein Sonderfall den Sie m glicherweise in einem schwingenden Schaltkreis sehen der jedoch mit der Zeit abklingt Abbildung 5 zeigt Beispiele von Sinussignalen und ged mpften Sinussignalen gt Grundlagen el hu S gezahnsignal Dreiecksi
77. lernen und zu verwenden sein damit Sie Ihre Arbeitsaufgaben mit h chster Effizienz und Produktivit t bew ltigen k nnen Genauso wie es keinen typischen Autofahrer gibt gibt es auch keinen typischen Oszilloskop Benutzer Es gibt Benutzer die klassische Analog Bedienelemente vorziehen und solche die im Zeitalter von WindowsT M Internet aufgewachsen sind Um den Anforderungen dieser breit gef cherten Benutzergruppe gerecht zu werden muss eine flexible Oszilloskopbedienung sichergestellt sein Viele Oszilloskope bieten einen Kompromiss zwischen Leistung und gt Abbildung 63 Die Portabilit t vieler Oszilloskope sorgt auch in unterschiedlichen Einfachheit indem der Benutzer das Messger t auf vielerlei Weise bedie Arbeitsumgebungen f r eine effiziente nen kann Ein Frontplatten Layout enth lt eigene vertikale horizontale und Arbeitsweise Trigger Bedienelemente Eine grafische Benutzeroberfl che mit zahlreichen Symbolen erleichtert das Verst ndnis und die intuitive Verwendung hoch entwickelter Funktionen Ein ber hrungssensitiver Bildschirm l st Probleme berladener Labortische und wagen und bietet gleichzeitig Zugriff auf ein deutige Bildschirmtasten Die Online Hilfe enth lt eine praktische Referenzanleitung Die intuitiven Bedienelemente geben auch dem gele gentlichen Oszilloskop Benutzer das n tige Selbstvertrauen und h ufige Oszilloskop Benutzer erhalten gleichzeitig einfachen Zugriff auf die hoch entwickelten Funk
78. llen Modus der eine schnelle Erfassung in einzelne Segmente eines langen Speichers bietet und dadurch kurzzeitig eine h here Signalerfassungsrate gefolgt von langen Verarbeitungstotzeiten erzeugt dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit dass seltene intermittierende Ereignisse erfasst werden 40 www tektronix com a OG OG O GOOO md Ko gt Abbildung 52 Ein DPO erm glicht ausge zeichnete Einsicht in das Signalverhalten es liefert beachtlich schnellere Signalerfassungs raten und dreidimensionale Darstellung wodurch es das beste Allzweck Design und Fehlersuchwerkzeug f r einen breiten Anwendungsbereich ist gt Abbildung 53 Das Erfassen des hochfre quenten Details dieses modulierten 85 MHz Tr gersignals erfordert eine Abtasttechnik mit hoher Aufl sung 100 ps Zur Darstellung der vollst ndigen Modulationsh llkurve des Signals ist eine lange Zeitperiode erforderlich 1 ms Durch die gro e Speichertiefe 10 MB kann das Oszilloskop beide darstellen Die meisten Digital Phosphor Oszilloskope DPOs verwenden eine paral lele Verarbeitungsarchitektur die wesentlich h here Signalerfassungsraten erm glicht Einige DPOs k nnen Millionen von Signalen in nur Sekunden erfassen und dadurch die Wahrscheinlichkeit beachtlich erh hen dass intermittierende und seltene Ereignisse erfasst und dadurch Probleme im Signal schneller erkannt werden Die F higkeit des DPOs drei Dimensionen an Signalinformationen in Echtzeit
79. lloskop Modellen sind diese Trigger Arten wahlweise erh ltlich sie dienen zum Erfassen einer gro en Vielfalt an AMI Signalen Alternate Mark Inversion CMI Signalen Code Mark Inversion und NRZ Kommunikationssignalen Non Return to Zero Digital Oszilloskope k nnen Pretrigger Signalanteile erfassen da sie das Eingangssignal laufend verarbeiten unabh ngig davon ob ein Trigger erhalten wurde oder nicht Durch das Oszilloskop flie t ein konstanter Datenfluss der Trigger weist das Oszilloskop nur an die aktuellen Daten im Speicher zu sichern Im Gegensatz dazu stellen Analog Oszilloskope nur das Signal dar d h das Signal wird in der konventionellen Technik auf dem Kathodenstrahl Bildschirm gezeichnet nachdem der Trigger erhalten wurde Die Pretrigger Darstellung ist daher bei Analog Oszilloskopen nicht verf gbar au er einen kleinen Pretrigger der durch eine Verz gerungsleitung im Vertikalsystem erm glicht wird Die Pretrigger Darstellung ist eine hilfreiche Fehlersuchfunktion Wenn ein Problem intermittierend auftritt k nnen Sie auf dem Problem triggern und die Ereignisse aufzeichnen die zum Problem f hrten und dadurch m glicherweise die Ursache feststellen www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Trigger Pegel und Flanke Die Bendienelemente f r den Trigger Pegel und die Trigger Flanke liefern die grundlegende Definition des Trigger Punktes und bestimmen wie
80. llung wird manchmal als Z Achse bezeichnet Siehe Abbildung 2 Mit Hilfe dieser einfachen Darstellung k nnen Sie vieles ber ein Signal erfahren Unter anderem k nnen Sie gt das Spannungs und Zeitverhalten eines Signals bestimmen gt die Frequenz eines oszillierenden Signals ermitteln gt die sich bewegenden Teile einer Schaltung die durch das Signal repr sentiert werden sehen gt die H ufigkeit mit der ein bestimmter Signalteil relativ zu anderen Teilen auftritt ermitteln feststellen ob das Signal durch eine fehlerhafte Komponente verzerrt wird oder nicht gt herausfinden zu welchem Teil sich das Signal aus Gleichstrom und zu welchem Teil aus Wechselstrom zusammensetzt gt den Ger uschanteil eines Signals feststellen und bestimmen ob dieser zeitlichen Ver nderungen unterliegt www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen A X Sinussignal UI Symmetrisches Rechtecksignal d S gezahnsignal Van Treppensignal a e CC I Ged mpftes Sinussignal HEH Unsymmetrisches Rechtecksignal hu Dreiecksignal dJ Impuls S Zusammengesetztes Signal E gt Abbildung 3 bliche Signale Erl uterung von Signalen und Signalmessungen Der allgemeine Begriff f r ein Muster das sich mit der Zeit wiederholt ist Welle bzw Schwingung Schallwellen Gehi
81. lmodus bei dem kurze Zeitabschnitte auf allen Kan len sequenziell nachgezeichnet werden damit auf dem Bildschirm gleichzeitig mehrere Signale dargestellt werden k nnen Cursor Eine Bildschirm Markierung die Sie auf einem Signal ausrichten k nnen um genauere Messungen durchzuf hren D mpfung Eine gewollte Verringerung der Signalamplitude auf einem Signalweg von A nach B Digitalisieren Der Vorgang mit dem ein AD Wandler im Horizontalsystem ein Signal zu diskreten Zeitpunkten abtastet und die Spannung des Signals an diesen Punkten die als Abtastpunkte bezeichnet werden in digitale Werte umwandelt Digital Oszilloskop Eine Oszilloskop Art die einen Analog Digital Wandler AD Wandler zur Umwandlung der gemessenen Spannung in digi tale Informationen verwendet Es gibt drei Arten Digitalspeicher Digital Phosphor und Digital Sampling Oszilloskope Digital Phosphor Oszilloskop DPO Ein Digital Oszilloskop das im wesentlichen die Darstelleigenschaften eines Analog Oszilloskops aufweist und gleichzeitig die Vorteile konventioneller Digital Oszilloskope bietet Signalspeicherung automatisierte Messungen usw Das DPO verwendet eine parallele Verarbeitungsarchitektur zur Weiterleitung des Signals an das Darstellsystem das eine helligkeitsmodulierte Darstellung der Signalcharakteristiken in Echtzeit bietet Das DPO stellt Signale in drei Dimensionen dar Amplitude Zeit und Verteilung der Amplitude ber Zeit Digital
82. mV pro vertikalem Bildschirmteil Ablenkgeschwindigkeit Die Ablenkgeschwindigkeit gibt an wie schnell die Strahlspur ber den Oszilloskop Bildschirm gef hrt werden kann damit Sie feine Details darstellen k nnen Die Ablenkgeschwindigkeit eines Oszilloskops wird in Zeit Sekunden pro Teil gemessen Verst rkungsgenauigkeit Die Verst rkungsgenauigkeit gibt an wie genau das Vertikalsystem ein Signal d mpft oder verst rkt in der Regel wird dies als prozentueller Fehler ausgedr ckt Horizontale Genauigkeit Zeitbasis Die horizontale Genauigkeit oder Zeitbasis Genauigkeit gibt an wie genau das Horizontalsystem das Timing eines Signals darstellen kann in der Regel wird dies als prozentueller Fehler ausgedr ckt Vertikale Aufl sung Analog Digital Wandler Die vertikale Aufl sung des AD Wandlers und damit des Digital Oszilloskops gibt an wie genau Eingangsspannungen in Digitalwerte umgewandelt werden k nnen Die vertikale Aufl sung wird in Bits gemessen Berechnungsmethoden k nnen die effektive Aufl sung verbessern ein Beispiel daf r ist der Hi Res Erfassungsmodus Schlagen Sie dazu im Abschnitt Horizontalsystem und Bedienelemente unter Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops nach www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen E a Analyse software Dual Monitor Windows Desktop Web Browser Textverar beitung Tabelle
83. n Abtastmodus Das ist der einfachste Erfassungsmodus Das Oszilloskop erzeugt einen Signalpunkt indem in jedem Signalintervall ein gt H llkurvenmodus Der H llkurvenmodus ist dem Abtastpunkt gespeichert wird Spitzenwerterfassungsmodus hnlich Im H llkurvenmodus werden WEE jedoch die Minima und Maxima der Signalpunkte aus verschiedenen Spitzenwerterfassungsmodus Das Oszilloskop speichert die Minima W Be e l l DEREN Erfassungen kombiniert und bilden ein Signal das die Min Max und Maxima der innerhalb von zwei Signalintervallen aufgenommenen S WEE Akkumulation ber Zeit darstellt Der Spitzenwerterfassungsmodus Abtastpunkte und verwendet diese Abtastpunkte als die beiden einan SE Sr dient in der Regel zum Erfassen der Aufzeichnungen die zur Bildung der zugeordneten Signalpunkte Bei Digital Oszilloskopen mit i R Bu des H llkurvensignals kombiniert werden Spitzenwerterfassungsmodus arbeitet der AD Wandler mit einer schnellen Abtastrate und das sogar bei sehr langsamen Zeitbasis Mittelwertmodus Im Mittelwertmodus speichert das Oszilloskop pro Einstellungen langsame Zeitbasis Einstellungen bedeuten lange Signalintervall einen Abtastpunkt wie im Abtastmodus Die Signalintervalle daher k nnen schnelle Signal nderungen erfasst wer Signalpunkte aus aufeinander folgenden Erfassungen werden jedoch den die im Abtastmodus zwischen den Signalpunkten auftreten w r anschlie end gemittelt um das en
84. n kalkulation GE Y V ar Drahtloses LAN Seriell Parallel USB Ger te Si gt Abbildung 54 Ein Oszilloskop der TDS7000 Serie verbindet Menschen und Messger te das spart Zeit und erh ht die Produktivit t der gesamten Arbeitsgruppe Konnektivit t Die F higkeit Messergebnisse zu analysieren ist von h chster Bedeutung Zudem wird es immer wichtiger Informationen und Messergebnisse auch einfach und h ufig dokumentieren und ber Hochgeschwindigkeitsnetze mit anderen austauschen zu k nnen Die Konnektivit t eines Oszilloskops liefert hoch entwickelte Analysef higkeiten und vereinfacht die Dokumentation und die Weitergabe der Ergebnisse ber standardm ige Schnittstellen GPIB RS 232 USB Ethernet und Netzwerkkommunikations Module k nnen einige Oszilloskope eine Vielfalt an Funktionen und Bedienungsm glichkeiten bieten www tektronix com gt Abbildung 55 Ein Oszilloskop der TDS3000 Serie bietet ein breites Angebot an Daten bertragungsschnittstellen wie einen standardm igen Centronics Anschluss und optionale Ethernet RS 232 GPIB RS 232 und VGWRS 232 Module Mit einigen hoch entwickelten Oszilloskopen k nnen Sie auch folgende Aufgaben ausf hren gt Das Erstellen Bearbeiten und Verteilen von Unterlagen direkt mit dem Oszilloskop w hrend Sie mit dem Messger t an Ihrem jeweiligen Arbeitsplatz arbeiten gt Das Zugreifen auf Netzwerk Res
85. n der Punkte damit ein Signal das nur einige wenige Male pro Zyklus abgetastet wird exakt dargestellt werden kann Bei der Echtzeit Abtasttechnik mit Interpolation sammelt das Oszilloskop einige wenige Abtastpunkte des Signals in einem Durchgang in Echtzeitmodus und f llt die Zwischenr ume mit Hilfe von Interpolation auf Interpolation ist eine Verarbeitungstechnik zur Ann herung an die Originalsignalform auf Basis von einigen Punkten Lineare Interpolation verbindet die Abtastpunkte durch gerade Linien Diese Interpolationstechnik beschr nkt sich auf das Rekonstruieren von Signalen mit geraden Flanken wie rechteckf rmige Signale was in Abbildung 31 deutlich wird Die vielseitigere Sinx x Interpolation verbindet die Abtastpunkte durch Kurven wie in Abbildung 31 gezeigt Die Sinx x Interpolation ist ein mathematischer Vorgang bei dem Punkte berechnet werden welche die Zeit zwischen den tats chlichen Abtastpunkten auf f llen Diese Art der Interpolation eignet sich f r kurvige und unregelm ige Signalz ge die in der Praxis wesentlich h ufiger auftreten als rein rechteckf rmige Signale und Impulse Daher ist die Sinx x Interpolation die bevorzugte Methode wenn die Abtastrate das 3 bis 5 Fache der Systembandbreite betr gt gt Grundlagen Aus aufgezeichneten Punkten N e l l aufgebautes Signal l l l l l 1 Erfassungszyklus l l l l d l 2 Erfassungszyklus 3 Erfassun
86. n ist ein Messwandler der T ne in ein elektrisches Signal umwandelt Abbildung 1 zeigt ein Beispiel wie physikalische Gr en mit einem Oszilloskop erfasst werden k nnen Oszilloskope sind f r viele Berufssparten von Physikern bis zu Fernsehtechnikern von Vorteil Ein Kfz Ingenieur verwendet ein Oszilloskop beispielsweise zum Messen von Motorvibrationen Ein medi zinischer Forscher setzt ein Oszilloskop zum Messen von Gehirnstr men ein Die M glichkeiten sind endlos Die in diesem Einf hrungshandbuch aufgef hrten Konzepte vermitteln Ihnen ein gutes Basiswissen zum Verst ndnis und zur Funktionsweise eines Oszilloskops Das Glossar am Ende dieses Einf hrungshandbuchs enth lt Definitionen m glicherweise nicht bekannter Begriffe Die Fragebogen mit Antwortauswahl ber die Oszilloskop Theorie und Bedienelemente machen dieses Handbuch zu einer ausgezeichneten Unterlage f r das Klassenzimmer Mathematische oder elektronische Vorkenntnisse sind nicht erforderlich Nach dem Lesen dieses Einf hrungshandbuchs sind Sie in der Lage die Funktionsweise von Oszilloskopen zu beschreiben gt die Unterschiede zwischen Analog Digitalspeicher Digital Phosphor und Digital Sampling Oszilloskopen aufzuzeigen gt die verschiedenen Arten elektrischer Signale zu beschreiben die grundlegenden Oszilloskop Bedienelemente zu verstehen gt einfache Messungen durchzuf hren Das im Lieferumfang des Oszilloskops enthaltene
87. n und transienten Ereignissen wie Impuls und Treppensignalen kann die Bandbreite durch die Abtastrate des Oszilloskops begrenzt werden Im Abschnitt Abtastrate unter Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien finden Sie genauere Informationen hierzu Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Erfassungs speicher Bildschirm speicher gt Abbildung 16 Die serielle Verarbeitungsarchitektur eines Digitalspeicher Oszilloskops DSO Digitalspeicher Oszilloskope Ein herk mmliches Digital Oszilloskop ist unter der Bezeichnung Digitalspeicher Oszilloskop DSO bekannt Bei seinem Bildschirm handelt es sich in der Regel um einen Rasterbildschirm anstelle von Leuchtphosphor Digitalspeicher Oszilloskope DSOs erm glichen das Erfassen und Darstellen von Ereignissen die nur einmal auftreten diese Ereignisse werden als Transienten oder einmalige Ereignisse bezeichnet Da Signalinformationen in digitaler Form als eine Serie gespeicherter Bin rwerte vorliegen k nnen diese im Oszilloskop selbst oder auf einem externen Computer analysiert archiviert gedruckt und auf andere Weise verarbeitet werden Das Signal muss nicht dauernd anliegen es wird auch dann noch dargestellt wenn das Signal verschwunden ist Im Gegensatz zu Analog Oszilloskopen bieten Digitalspeicher Oszilloskope einen perma nenten Signalspeicher und weitreichende Signalverarbeitungsm glichkeiten DSOs verf gen in der R
88. nd dargestellt werden um das Signal zu zeigen Die Zeitdifferenz zwischen den Signalpunkten wird als das Signalintervall bezeichnet Das Abtastintervall und das Signalintervall k nnen m ssen aber nicht gleich sein Diese Tatsache f hrt zu mehreren verschiedenen Erfassungsmodi bei denen ein Signalpunkt aus mehreren sequenziell erfassten Abtastpunkten besteht Au erdem k nnen Signalpunkte aus einer Zusammenstellung von Abtastpunkten die aus mehreren Erfassungen stammen erzeugt werden was zu einem weiteren Satz von Erfassungsmodi f hrt Nachstehend folgt eine Beschreibung der am h u figsten verwendeten Erfassungsmodi www tektronix com a Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Tek Bun Pk Dete 24 May 00 14 46 13 Abtastpunkt dargestellt auf dem DSO Der Glitch den Sie nicht sehen Acquisition l N d Mode d gt Abbildung 26 Die Abtastrate ndert sich mit den Zeitbasis Einstellungen je langsamer die Zeitbasis Einstellung desto langsamer ist die Abtastrate Einige Digital Oszilloskope bieten einen Spitzenwerterfassungsmodus zum Erfassen schneller Transienten bei niedrigen Ablenkgeschwindigkeiten Sample Pk Detect Hi Res gt Abbildung 27 Mit dem Spitzenwerterfassungsmodus kann das Oszilloskop Erfassungsmodi der TDS7000 Serie nicht repetierende Anomalien mit Breiten bis zu 100 ps erfasse
89. nen das Erfassungssystem gestartet und angehalten werden kann damit Sie die Signale zu einem f r Sie g nstigen Zeitpunkt analysieren k nnen Au erdem kann es w nschenswert sein den Erfassungsvorgang des Oszilloskops nach Abschluss einer Erfassung oder nach Umwandlung eines Datensatzes in ein H llkurvensignal oder gemitteltes Signal automatisch anzuhalten Dieses Funktionsmerkmal wird in der Regel als Einzelschuss oder Einzelfolge bezeichnet die Bedienelemente daf r befinden sich gew hnlich in der N he der anderen Erfassungs Bedienelemente oder bei den Trigger Bedienelementen Abtastung Abtastung ist der Vorgang bei dem ein Teil eines Eingangssignals in eine Anzahl diskreter elektrischer Werte umgewandelt wird damit diese gespei chert verarbeitet und oder dargestellt werden k nnen Die Gr e der einzelnen Abtastpunkte ist gleich der Amplitude des Eingangssignals und zwar zu dem Zeitpunkt an dem das Signal abgetastet wurde gt Grundlagen Die Abtastung entspricht der Aufnahme eines Schnappschusses mit einer Kamera Jeder Schnappschuss geh rt zu einem bestimmten Zeitpunkt im Signal Diese Schnappsch sse k nnen dann in passender zeitlicher Reihenfolge angeordnet werden um das Eingangssignal zu rekonstruieren In einem Digital Oszilloskop wird ein Array eine Matrix von Abtastpunkten auf einem Display mit der gemessenen Amplitude auf der vertikalen Achse und der Zeit auf der horizontalen Achse rekonstruiert siehe Abbildu
90. nen Aussagen ein Einige Aussagen haben mehr als eine g ltige Antwort 1 Mit einem Oszilloskop k nnen Sie a b E d Die Frequenz eines Signals berechnen Fehlerhafte elektrische Komponenten finden Signaldetails analysieren Alle obigen Aussagen 2 Der Unterschied zwischen Analog und Digital Oszilloskopen ist a b d Analog Oszilloskope verf gen nicht ber Bildschirmmen s Analog Oszilloskope tragen die Mess Spannung direkt auf das Anzeigesystem auf w hrend Digital Oszilloskope erst die Spannung in Digitalwerte umwandeln Analog Oszilloskope messen Analogwerte Digital Oszilloskope messen Ziffern Analog Oszilloskope haben kein Erfassungssystem 3 Das Vertikalsystem eines Oszilloskops dient Folgendem a b E d Erfasst Abtastpunkte mit einem AD Wandler Startet eine horizontale Ablenkung Dient zum Einstellen der Helligkeit der Anzeige D mpft oder verst rkt das Eingangssignal 4 Die Zeitbasissteuerung des Oszilloskops dient Folgendem a b C Stellt die vertikale Skala ein Zei gt die aktuelle Tageszeit an Stellt die Zeitdauer ein die auf der horizontalen Breite des Bildschirms dargestellt wird Sendet einen Taktimpuls an den Tastkopf 62 www tektronix com a d a b C d Auf einem Oszilloskop Bildschirm Die Spannung wird auf der vertikalen Achse und die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen Ein gerader diagonaler Stra
91. ng 28 Das Eingangssignal in Abbildung 28 ist als Serie von Punkten auf dem Display dargestellt Wenn die Punkte einen gro en Abstand voneinander haben und nur schwer als Signal zu interpretieren sind k nnen die Punkte anhand eines Prozesses der Interpolation genannt wird verbunden wer den Bei der Interpolation werden die Punkte durch Linien oder Vektoren miteinander verbunden Es stehen zahlreiche Interpolationsmethoden zur Verf gung die zur Erzeugung einer genauen Darstellung eines durchge henden Eingangssignals angewendet werden k nnen Abtast Bedienelemente Einige Digital Oszilloskope bieten dem Benutzer eine Auswahl von Abtastmethoden entweder Echtzeit Abtasttechnik oder quivalentzeit Abtastung Die Erfassungs Bedienelemente dieser Oszilloskope erm glichen Ihnen die Auswahl einer Methode zur Erfassung von Signalen Es ist zu beachten dass diese Wahlm glichkeit bei niedrigen Basiszeit Einstellungen keinen Unterschied ausmacht und nur dann einen Effekt hat wenn der AD Wandler nicht schnell genug abtasten kann um den Datensatz in einem Durchgang mit Signalpunkten zu f llen Abtastmethoden Es gibt zwar einige verschiedene Implementationen der Abtasttechnik die heutigen Digital Oszilloskope benutzen jedoch nur zwei grundlegende Abtastmethoden Echtzeit Abtasttechnik und quivalentzeit Abtastung quivalentzeit Abtastung kann weiter in zwei Unterkategorien gegliedert werden zuf llig und sequenziell Jede Methode h
92. ng N N E gt Abbildung 39 Addition zweier Kan le Andere Bedienelemente des Oszilloskops Mathematik und Messoperationen Das Oszilloskop besitzt m glicherweise auch Operationen mit denen Sie Signale addieren und so eine neue Signaldarstellung erzeugen k nnen Analog Oszilloskope kombinieren die Signale w hrend Digital Oszilloskope neue Signale auf mathematischem Weg erstellen Das Subtrahieren von Signalen ist eine weitere mathematische Operation Die Subtraktion ist bei Analog Oszilloskopen durch Einsatz der Kanalinvertierungsfunktion auf einem Signal und anschlie endem Einsatz der Additionsoperation m glich Bei Digital Oszilloskopen ist in der Regel eine Subtraktionsoperation ver f gbar Abbildung 39 illustriert ein drittes Signal das durch Kombinieren von zwei unterschiedlichen Signalen erstellt wird Mit Hilfe ihrer internen Prozessoren bieten Digital Oszilloskope viele hoch entwickelte Mathematikoperationen Multiplikation Division Integration Schnelle Fourier Transformation und mehr Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Wir haben die grundlegenden Oszilloskop Bedienelemente beschrieben ber die Einsteiger Bescheid wissen m ssen Das Oszilloskop kann aber noch weitere Bedienelemente f r verschiedene Funktionen haben Dazu geh ren m glicherweise gt Automatische parametrische Messungen gt Messcursoren gt Tastenf
93. nutzbaren Frequenzbereich eines Oszilloskops Zur Berechnung der Oszilloskop Anstiegszeit die f r die vor liegende Signalart erforderlich ist kann folgende Gleichung herangezogen werden gt Erforderliche Oszilloskop Anstiegszeit Schnellste Anstiegszeit des gemessenen Signals 5 88 www tektronix com Typische Berechnete Signal Anstiegszeit Signalbandbreite Logik Familie TIL ens 175 MHz CMOS 1 5ns 230 MHz GTL ins 350 MHz LVDS 400 ps 875 MHz EE 100 ps 3 5 GHz GaAs 40 ps 875 GHz gt Abbildung 49 Einige Logik Familien erzeugen schnellere Anstiegszeiten als andere Es ist zu beachten dass diese Grundlage f r die Auswahl der Oszilloskop Anstiegszeit der f r die Bandbreite hnlich ist Wie bei der Bandbreite kann diese Faustregel aufgrund der heutigen extremen Signalgeschwindigkeiten nicht immer eingehalten werden Denken Sie stets daran dass ein Oszilloskop mit schnellerer Anstiegszeit die kritischen Details schneller Transienten genauer erfassen kann In einigen Anwendungen ist u U nur die Anstiegszeit eines Signals bekannt Anhand einer Konstanten und folgender Gleichung k nnen Sie Bandbreite und Anstiegszeit des Oszilloskops miteinander in Bezug setzen r gt Bandbreite k Anstiegszeit wobei k je nach Form der Frequenzgangkurve und Impulsanstiegszeitantwort des Oszilloskops ein Wert zwischen 0 35 und 0 45 ist Oszilloskope mit einer Bandbreite von lt 1 GHz haben in der Re
94. o es DC Signal ber den Bildschirmrand oben unten verschwinden kann e Pr fen ob der Tastkopf nicht kurzgeschlossen ist und sicher stellen dass er sachgerecht geerdet ist f Pr fen ob das Oszilloskop zur Triggerung auf dem verwendeten Eingangskanal eingestellt ist g Alle obigen Aussagen www tektronix com 6 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Glossar Ablenkgeschwindigkeit Entspricht der Definition f r Zeitbasis Ablenkung Eine horizontale Schwenkung des Oszilloskop Elektronenstrahls von links nach rechts ber die Kathodenstrahl Bildr hre Abtastpunkt Die unbearbeiteten Daten aus einem AD Wandler aus denen die Signalpunkte berechnet werden Abtastrate Bezieht sich auf die H ufigkeit mit der ein Digital Oszilloskop eine Abtastung des Signals durchf hrt angegeben als Sample pro Sekunde S s Abtastung Das ist der Vorgang bei dem ein Teil eines Eingangssignals in eine Anzahl diskrete elektrische Werte umgewandelt wird damit diese in einem Oszilloskop gespeichert verarbeitet und oder dargestellt werden k nnen Es gibt zwei Arten Echtzeit Abtastung und quivalentzeit Abtastung AD Wandler Analog Digital Wandler Eine Elektronikkomponente die ein analoges elektrisches Signal in diskrete Bin rwerte umwandelt Alternierender Alternate Modus Ein Darstellmodus bei dem das Oszilloskop abwechselnd zuerst den ersten und dann den zweiten Kanal aufnimmt
95. pensignal Impuls Impulsfolge gt Abbildung 8 Treppen Impuls und Impulsfolge Signale Treppen und Impulssignale Signale wie Treppensignale und Impulse die selten oder nicht regelm ig auftreten werden als einmalige oder Einzelschusssignale oder transiente Signale oder Transienten bezeichnet Eine Treppe zeigt eine pl tzliche nderung der Spannung an hnlich der Spannungs nderung beim Einschalten eines Netzschalters Ein Impuls zeigt eine pl tzliche nderung der Spannung an hnlich der Spannungs nderung beim Ein und nachfolgenden Ausschalten eines Netzschalters Ein Impuls k nnte ein Bit an Informationen darstellen das durch eine Computerschaltung geleitet wird oder es k nnte ein Glitch Fehler in einer Schaltung sein Eine Gruppe von Impulsen die gemeinsam bertragen werden erzeugt eine Impulsfolge Digitalkomponenten in einem Computer kommunizieren untereinander mit Hilfe von Impulsen Impulse treten auch h ufig in R ntgen und Kommunikationsger ten auf Abbildung 8 zeigt Beispiele von Treppen Impuls und Impulsfolge Signalen Periodische und nicht periodische Signale Repetitive Signale werden als periodische Signale bezeichnet w hrend Signale die sich laufend ndern nicht periodische Signale genannt wer den Ein Standbild entspricht einem periodischen Signal w hrend ein bewegtes Bild einem nicht periodischen Signal entspricht www tektronix com Zusammengesetztes Signal g
96. r fungen GPRS Protocol Testing in the Wireless World GPRS Protokollpr fungen in der drahtlosen Praxis Troubleshooting cdmaOneTM BTS Transmitters in the Field Fehlersuche bei cdmaOneTM BTS Sendern im Au endienst Interference Testing St rungspr fung SDH Telecommunications Standards SDH Telekommunikationsstandards SONET Telecommunications Standards SONET Telekommunikationsstandards DWDM Performance and Conformance Testing DWDM Leistungs und Konformit tspr fungen A Guide to Picture Quality Measurements Anleitung zur Messung der Bildqualit t A Guide to MPEG Fundamentals Anleitung zu den MPEG Grundlagen A Guide to Standard and High definition Digital Video Measurements Anleitung zu Standard und High Definition Digitalvideo Messungen Customer Service Traceability Kundendienst R ckf hrbarkeit gt www tektronix com Oszilloskope Logikanalysatoren Signalquellen Kommunikationspr fger te TV Pr fger te Tastk pfe Zubeh r Andere Pr f und Messger te Telefonkontakt zu Tektronix ASEAN Staaten Australien Pakistan 65 6356 3900 Belgien 32 2 715 89 70 Brasilien und S damerika 55 11 3741 8360 D nemark 45 44 850 700 Deutschland 49 221 94 77 400 Finnland 358 9 4783 400 Frankreich und Nordafrika 33 0 1 69 86 80 34 Gro britannien und Irland 44 0 1344 392400 Hongkong 852 2585 6688 Indien 91 80 22275577 Italien 39 02 25086 1 Japan 81 3 6714 3010 Kanada 1 800 6
97. r Position ist nur bei Digital Oszilloskopen verf gbar und kann im Bedienabschnitt f r die horizontalen Einstellungen des Oszilloskops enthalten sein Die Trigger Position stellt die horizontale Position des Triggers im Signaldatensatz dar Durch eine Ver nderung der horizontalen Trigger Position k nnen Sie das Signalverhalten vor einem Trigger Ereignis sehen das wird als Pretrigger Darstellung bezeichnet Dabei wird die L nge des darzustel lenden Signals vor und nach einem Trigger Punkt bestimmt Anstiegsgeschwindigkeits Triggerung Hochfrequente Signale gt Grundlagen Runt Impuls Triggerung Runt Triggerung erm glicht das Erfassen und Pr fen eines Impuls der eine Logik Schwelle berschreitet jedoch nicht die zweite Schwelle berschreitet Logik Triggerung Logik Triggerung erm glicht das Triggern auf einer beliebigen logischen Kombination verf gbarer Eingangskan le das ist besonders beim Austesten der Funktionsweise von Digitallogikschaltungen von Vorteil Trigger When Time Setup and hold Triggerung Nur mit der Setup and hold Triggerung k nnen Sie eine einmalige Verletzung der Setup and hold Zeit erfassen die mit anderen Trigger Arten nahezu immer bersehen wird Dieser Trigger Modus erleichtert das Erfassen spezifischer Signalqualit ten und Timing Details wenn ein syn chrones Datensignal den Setup and hold Spezifikationen nicht entspricht Kommunikations Triggerung Bei bestimmten Oszi
98. r schneller transienter Einzelschuss Ereignisse optimiert dazu wird Oversampling mit dem bis zu 5 Fachen der Bandbreite angewendet www tektronix com 29 Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Abbildung 51 Ein DSO eignet sich ideal f r nicht repetierende Hochgeschwindigkeits und Mehrkanalanwendungen bei Digitalschaltungen Signalerfassungsrate Alle Oszilloskope blinken Sie ffnen ihre Augen eine bestimmte Anzahl pro Sekunde um das Signal zu erfassen dazwischen sind die Augen geschlossen Das ist die Signalerfassungsrate ausgedr ckt in Signalen pro Sekunde W hrend die Abtastrate angibt wie oft das Oszilloskop das Eingangssignal innerhalb eines Signalzugs oder Zyklus abtastet bezieht sich die Signalerfassungsrate auf die Geschwindigkeit mit der ein Oszilloskop komplette Signalz ge erfasst Die Signalerfassungsrate kann stark variieren und zwar abh ngig von der Art und Leistungsf higkeit des Oszilloskops Oszilloskope mit einer hohen Signalerfassungsrate liefern wesentlich bessere Einsicht in das Signalverhalten und erh hen die Wahrscheinlichkeit dass das Oszilloskop einmalige Anomalien wie Jitter Runt Impulse Glitche und Flankenfehler schnell erfassen kann siehe Abbildungen 51 und 52 Digitalspeicher Oszilloskope DSOs verwenden zur Erfassung zwischen 10 und 5000 Signalen pro Sekunde eine serielle Verarbeitungsarchitektur Einige DSOs verf gen ber einen spezie
99. rechts der Reihe nach entlang des Signals wenn dieses auf dem Oszilloskop Bildschirm dargestellt wird Technisch gesehen ist es einfacher ein sehr kurzes sehr pr zises Delta t zu erzeugen als die vertikale und horizontale Position einer Abtastung in Bezug auf den Trigger Punkt zu messen wie dies bei zuf l ligen Abtastungen erforderlich ist Diese pr zise gemessene Verz gerung verleiht der sequenziellen Abtastung ihre ausgezeichnete Zeitaufl sung Da bei der sequenziellen Abtastung die Abtastung nach Feststellen des Trigger Pegels durchgef hrt wird kann der Trigger Punkt nicht ohne eine analoge Verz gerungsleitung dargestellt werden Dies kann wiederum die Bandbreite des Messger ts verringern Wenn ein externer Pretrigger zuge f hrt werden kann wird die Bandbreite nicht beeintr chtigt Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Position und Sekunden pro Teil Die Horizontalpositions Bedienelemente verschieben das Signal nach links und rechts an die Stelle auf dem Bildschirm an der es dargestellt werden soll Die Sekunden pro Teil Einstellung Sek Teil dient zum Ausw hlen der Rate mit der das Signal ber den Bildschirm gef hrt wird dies wird auch als Zeitbasis Einstellung oder Ablenkgeschwindigkeit bezeichnet Diese Einstellung ist ein Skalierfaktor Wenn der Einstellwert 1 ms betr gt stellt jeder horizontale Teil 1 ms dar und die gesamte Bildschirmbreite 10 ms bzw 10 Teile Wenn Sie die Sek Teil Einstell
100. riffe dienen zur Beschreibung der Kriterien mit denen das richtige Oszilloskop f r Ihren Anwendungsfall aus gew hlt werden kann Das Verst ndnis dieser Begriffe hilft Ihnen bei der Bewertung und beim Vergleich Ihres Oszilloskops mit anderen Modellen Bandbreite Die Bandbreite bestimmt die fundamentale F higkeit eines Oszilloskops ein Signal zu messen Mit ansteigender Signalfrequenz nimmt die F higkeit des Oszilloskops ab das Signal genau darzustellen Diese Spezifikation gibt den Frequenzbereich an in dem das Oszilloskop genaue Messungen durchf hren kann Die Oszilloskop Bandbreite wird als die Frequenz definiert bei der ein sinusf rmiges Eingangssignal auf 70 7 der wahren Signalamplitude ged mpft wird bekannt als 3 dB Punkt dies st tzt sich auf eine loga rithmische Skala siehe Abbildung 46 gt Grundlagen Bes es SR 3 a Average 24 May 00 20 16 51 f Menu J Tek Run M500ps 100 A gt Abbildung 47 Je h her die Bandbreite desto genauer ist die Reproduktion des Signals dies wird hier mit einem Signal veranschaulicht das bei den Bandbreitenwerten 250 MHz 1 GHz und 4 GHz erfasst wurde Ohne ausreichende Bandbreite kann das Oszilloskop hochfrequente nderungen nicht erfassen Die Amplitude wird verzerrt Flanken sind schlecht sichtbar Details gehen verloren Ohne ausreichende Bandbreite haben alle Leistungsmerkmale Sonderfunktionen und Extras des Oszilloskops keine Bedeutung gt Die F nffa
101. rnwellen Meereswellen und Spannungswellen sind alle repetitive Muster Ein Oszilloskop misst Spannungswellen Ein Zyklus einer Welle ist der Teil der Welle der sich wiederholt Ein Signalzug auch als Kurvenzug oder einfach Signal beze ichnet ist die grafische Darstellung einer Welle eines Signals Ein Spannungssignalzug zeigt die Zeit auf der horizontalen Achse und die Spannung auf der vertikalen Achse dar www tektronix com Pi gt Abbildung 4 Quellen blicher Signale Die Form eines Signalzugs sagt viel ber das Signal selbst aus Immer wenn Sie eine nderung in der H he des Signalzugs sehen wissen Sie dass sich die Spannung ge ndert hat Wenn eine flache horizontale Linie vorliegt tritt ber diesen Zeitabschnitt keine nderung auf Gerade diago nale Linien zeigen eine lineare nderung Anstieg oder Abfall der Spannung mit einer konstanten Rate Scharfe Winkel in einem Signalzug weisen auf eine pl tzliche nderung hin Abbildung 3 zeigt bliche Signalz ge und Abbildung 4 zeigt Quellen blicher Signalz ge Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope CH e Sinussignal NA Ged mpftes Sinussignal gt Abbildung 5 Sinussignal und ged mpftes Sinussignal EHE HoH Symmetrisches Rechtec
102. rstellung der Informationen ber die vari ierende H ufigkeit der Signalereignisse auf dem Bildschirm in kon trastierenden Farben etwas das beim Analog Oszilloskop nicht m glich ist Mit einem DPO kann der Unterschied zwischen einem Signal das fast bei jeder Triggerung auftritt und einem Signal das beispielsweise alle 100 Triggerungen auftritt einfach erkannt werden Digital Phosphor Oszilloskope DPOs verbinden die Vorteile der Analog und Digital Oszilloskoptechnologie Sie eignen sich gleicherma en zur Darstellung hoher und niedriger Frequenzen repetierender Signale Transienten und Signalvariationen in Echtzeit Nur ein DPO bietet die Z Achse Intensit t in Echtzeit die bei konventionellen DSOs fehlt 16 www tektronix com gt Abbildung 19 Einige DPOs k nnen Millionen von Signalen in nur Sekunden erfassen und dadurch die Wahrscheinlichkeit beachtlich erh hen dass inter mittierende und seltene Ereignisse erfasst sowie dynamisches Signalverhalten sichtbar gemacht werden Ein DPO eignet sich ideal f r Aufgaben bei denen das beste Allround Design und Fehlersuchger t f r einen vielseitigen Anwendungsbereich erforderlich ist siehe Abbildung 19 Ein DPO ist musterhaft f r Telekom Maskenpr fung digitales Austesten intermittierender Signale repetierende Digitaldesign und Timing Anwendungen Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen 1 i 1 i 1 1 PO OO Eingang
103. sanzeige dementsprechend ein Bei einigen Oszilloskopen m ssen Sie die verwendete Tastkopfart jedoch einstellen oder an den entsprechenden 1X oder 10X Markierungen des Volt Teil Bedienelementes ablesen Die elektrischen Eigenschaften des 10X ged mpften Tastkopfs werden den elektrischen Eigenschaften des Oszilloskopeingangs angepasst Bevor Sie einen 10X ged mpften Tastkopf verwenden m ssen Sie diese Anpassung am Tastkopf f r Ihr Oszilloskop einstellen Diese Einstellung wird als Tastkopfkompensation bezeichnet und ist im Abschnitt Die Bedienung des Oszilloskops in diesem Einf hrungshandbuch genauer beschrieben Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Abbildung 42 Hochleistungstastk pfe sind entscheidend wenn schnelle Taktraten und flanken gemessen werden m ssen die in heutigen Computer Bussystemen und Daten bertragungsleitungen auftreten Passive Tastk pfe sind ausgezeichnete Mehrzweck Tastk pfe Passive Mehrzweck Tastk pfe k nnen jedoch Signale mit extrem schnellen Anstiegszeiten nicht genau messen und empfindliche Schaltungen ber m ig belasten Die laufend schneller werdenden Signal Taktraten und Flankengeschwindigkeiten erfordern Tastk pfe f r h here Geschwindigkeiten mit geringerer Schaltungsbelastung Schnelle aktive und Differenzialtastk pfe sind die ideale L sung zum Messen von Hochgeschwindigkeits und oder Differenzialsignalen gt Grundlagen W Tek BIETE 10 0657s 40 Acqs Se S
104. sehentlich auf Kanal 1 zu triggern w hrend beispielsweise Kanal 2 dargestellt wird Trigger Modi Die Trigger Modi bestimmen ob das Oszilloskop ein Signal auf Basis eines Signalzustands aufnimmt oder nicht bliche Trigger Modi sind Normal und Auto Im Normal Modus erzeugt das Oszilloskop nur dann eine Ablenkung wenn das Eingangssignal den eingestellten Trigger Punkt erreicht ansonsten auf einem Analog Oszilloskop ist der Bildschirm leer oder auf einem Digital Oszilloskop auf dem zuletzt erfassten Signal eingefroren Der Normal Modus kann verwirrend sein da das Signal zuerst u U nicht sicht bar ist wenn das Pegel Bedienelement nicht korrekt eingestellt ist www tektronix com n Triggerung auf der positiven Flanke mit Pegel eingestellt auf 3 V Positive Flanke Negative x Flanke Null vor N Ta 3V E Eingangssignal SZT Triggerung auf der negativen Flanke mit Pegel eingestellt auf 3 V 3V S S gt Abbildung 36 Triggerung auf der positiven und negativen Flanke Im Auto Modus erzeugt das Oszilloskop auch dann eine Ablenkung wenn kein Trigger anliegt Wenn kein Signal anliegt triggert ein Zeitgeber im Oszilloskop die Ablenkung Das gew hrleistet dass das Signal dargestellt wird auch wenn das Signal keinen Trigger ausl st In der Praxis werden Sie wahrscheinlich beide Modi v
105. skops Ein Oszilloskop besteht grundlegend aus vier verschiedenen Systemen dem Vertikalsystem Horizontalsystem Trigger System und Display System Das Verst ndnis der einzelnen Systeme versetzt Sie in die Lage das Oszilloskop effektiv einzusetzen um die jeweils vorliegenden Messaufgaben zu bew ltigen Denken Sie daran dass jedes System zur F higkeit eines Oszilloskops beitr gt ein Signal exakt zu rekonstruieren Dieser Abschnitt beschreibt in Umrissen die grundlegenden Systeme und Bedienelemente von Analog und Digital Oszilloskopen Einige Bedienelemente unterscheiden sich bei Analog und Digital Oszilloskopen au erdem verf gt Ihr Oszilloskop wahrscheinlich ber Bedienelemente die hier nicht beschrieben sind www tektronix com Gi Ei CH N Die Frontplatte eines Oszilloskops ist in drei Hauptabschnitte unterteilt die als Vertikal Horizontal und Trigger bezeichnet werden Das Oszilloskop kann je nach Modell und Art analog oder digital auch noch ber andere Abschnitte verf gen siehe Abbildung 22 Versuchen Sie beim Lesen dieses Abschnittes festzustellen wo sich diese Frontplatten Abschnitte in Abbildung 22 und auf Ihrem Oszilloskop befinden Beim Einsatz eines Oszilloskops m ssen drei grundlegende Einstellungen vorgenommen werden um ein eingehendes Signal aufzunehmen gt Die D mpfung oder Verst rkung des Signals Stellen Sie mit dem Bedienelement Volt Teil die Amplitude des Signals auf den gew nschten M
106. sourcen f r Druckfunktionalit t und gemeinsamer Dateizugriff Das Zugreifen auf den Windows Desktop Das Ausf hren von Analyse und Dokumentationssoftware anderer Hersteller Die Verbindungsaufnahme mit Netzwerken Das Zugreifen auf das Internet vY vV vV VvV V Das Senden und Empfangen von E Mail Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Ee EM yed boio Do Doiy Dess Menge Re V Hei Abbildung 56 Das wahlweise erh ltliche gt Abbildung 57 R sten Sie das Oszilloskop der gt Abbildung 58 Das Videomodul TDS3SDI Software Paket TDSJIT2 f r die Oszilloskope TDS700 Serie mit dem Telekom Maskenpr f macht das Oszilloskop der TDS3000 Serie zu der TDS7000 Serie ist speziell f r die Anwendungsmodul TDSCEM1 f r einem schnellen vielseitigen Ger t f r die Anforderungen der Jitter Messungen bei Konformit tspr fungen aus Video Fehlersuche modernen Hochgeschwindigkeits Digitalschaltungen vorgesehen Flexibilit t Erweiterbarkeit sooo eene eme en x pes Ein Oszilloskop sollte Ihre Anforderungen auch dann erf llen k nnen wenn SE e e Ge DEBS tAr S sich diese ndern Mit einigen Oszilloskopen k nnen Sie folgende Aufgaben ausf hren 2 SC hu gt Erfassungsspeicher hinzuf gen um gr ere Speichertiefen zu analysieren d i LO GG gt Anwendungsspezifische Messf higkeiten hinzuf gen E 7 Pe gt Die Leistungsf higkeit des Oszilloskops durch eine umfassende Auswahl an T
107. stelle erh lt die gt Abbildung 45 Die Tektronix SureFoot Adapter der SF200A und SF500 Signalintegrit t bis zu 10 GHz und dar ber aufrecht damit heutige und Serie liefern zuverl ssigen und direkten Tastkopfkontakt an einem be zuk nftige Bandbreitenanforderungen erf llt werden stimmten Stift einer integrierten Schaltung ohne lange Anschlussleitungen Tastkopfzubeh r Viele moderne Oszilloskope verf gen ber spezielle automatisierte Erdungskabel und Tastkopfzubeh r sind ebenfalls erh ltlich um die Funktionsmerkmale die in die Eing nge und zugeh rigen Tastkopf Signalintegrit t bei der Messung von Hochgeschwindigkeitssignalen zu Steckverbinder integriert sind Im Fall der intelligenten Tastkopf verbessern Erdungskabel Adapter sorgen f r r umliche Flexibilit t zwi Schnittstellen wird beim Anschlie en des Tastkopfs an das Messger t das schen der Tastkopfspitze und dem Erdungskabelanschluss am Pr fling Oszilloskop ber den D mpfungsfaktor des Tastkopfs benachrichtigt das w hrend gleichzeitig sehr kurze Kabell ngen zwischen Tastkopfspitze und Oszilloskop wiederum skaliert die Darstellung so dass die Pr fling beibehalten werden Tastkopfd mpfung in der Messwertanzeige auf dem Bildschirm ber ck Im Tektronix Einf hrungshandbuch ABCs of Probes ABC der Tastk pfe sichtigt wird Einige Tastkopf Schnittstellen erkennen auch die Art des finden Sie weitere Informationen ber Tastkopfzubeh r Tastkopfs passiv aktiv oder S
108. sung und Genauigkeit Beide setzen voraus dass das Eingangssignal repetierend ist www tektronix com E Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen gt Abbildung 33 Bei der zuf lligen quivalentzeit Abtastung l uft der Abtasttakt asynchron zum Eingangssignal und Trigger Zuf llige quivalentzeit Abtastung Zufalls quivalentzeit Digitalisierer Sampler verwenden einen internen Takt der im Vergleich zum Eingangssignal und Signal Trigger asynchron l uft siehe Abbildung 33 Abtastungen werden laufend unabh ngig von der Trigger Position durchge f hrt und auf Basis der Zeitdifferenz zwischen der Abtastung und dem Trigger dargestellt Die Abtastungen werden zwar zeitlich sequenziell durchgef hrt erfolgen in Bezug auf den Trigger jedoch rein zuf llig daher die Bezeichnung zuf llige quivalentzeit Abtastung Abtastpunkte erscheinen zuf llig entlang des Signals wenn dieses auf dem Oszilloskop Bildschirm dargestellt wird Die F higkeit zum Erfassen und Darstellen von Abtastpunkten vor dem Trigger Punkt ist ein entscheidender Vorteil dieser Abtasttechnik die externe Pretrigger Signale oder Verz gerungsleitungen eliminiert Je nach der Abtastrate und dem eingestellten Zeitfenster kann die zuf llige Abtastung auch mehr als eine Abtastung pro getriggertem Ereignis erfassen Bei schnelleren Ablenkgeschwindigkeiten wird das Erfassungsfenster jedoch immer schmaler bis der Digitalisierer ni
109. szilloskope gt Grundlagen Schriftliche bungen Dieser Abschnitt enth lt schriftliche bungen die die Informationen in diesem Einf hrungshandbuch abdecken Die bungen sind in zwei Teile gegliedert Teil I und Teil Il Teil behandelt die Informationen aus folgenden Abschnitten Das Oszilloskop Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien Teil H behandelt die Informationen aus folgenden Abschnitten Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops Die Bedienung des Oszilloskops Messtechniken Die folgenden bungen besch ftigen sich mit Vokabular und Anwendungsinformationen Pr fen Sie wie gut Sie sich die Informationen in diesen Abschnitten gemerkt haben indem Sie diesen kurzen Test durchf hren Antworten sind ab Seite 55 zu finden Teil I gt Das Oszilloskop Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien Vokabular bungen Schreiben Sie die Buchstaben der Definitionen in der rechten Spalte neben die korrekten Begriffe in der linken Spalte Begriff Definition 1 __Erfassung A Die Einheit des elektrischen Potenzialunterschieds 2 Analog B Ein Leistungskriterium das die Pr zision eines AD Wandlers gemessen in Bits angibt 3 _ Bandbreite C Ein Begriff der sich auf Gradangaben innerhalb der Periode eines Signals bezieht 4 _ Digital Phosphor Oszilloskop D Die Anzahl der Wiederholungen eines Signals in einer Sekunde 5 _ Frequenz E Die Zeitdauer in der ein Signalzug einen Zy
110. t Abbildung 9 Ein NTSC Composite Videosignal ist ein Beispiel eines zusam mengesetzten Synchrone und asynchrone Signale Wenn zwischen zwei Signalen ein Timing Zusammenhang besteht werden diese Signale als synchron bezeichnet Takt Daten und Adressensignale in einem Computer sind Beispiele f r synchrone Signale Asynchron ist ein Begriff mit dem Signale beschrieben werden zwischen denen kein Timing Zusammenhang besteht Da kein zeitlicher Zusammenhang zwischen der Ber hrung einer Taste auf einer Computer Tastatur und dem Takt des Computers vorliegt werden diese beiden Signale als asynchron bezeichnet Zusammengesetzte Signale Einige Signale kombinieren die Charakteristiken von Sinussignalen sym metrischen Rechteck und Treppensignalen sowie Impulsen und erzeugen dadurch Signalz ge die f r viele Oszilloskope eine Herausforderung darstellen Die Signalinformationen k nnen in Form von Amplitude Phase und oder Frequenzvariationen in die Signalz ge eingebettet sein Beispiel Obwohl das Signal in Abbildung 9 ein gew hnliches Composite Videosignal ist besteht es aus vielen Zyklen von Signalz gen mit h herer Frequenz die in eine H llkurve mit niedriger Frequenz eingelagert sind In diesem Beispiel ist es in der Regel am wichtigsten die relativen Pegel und Timing Zusammenh nge der Treppensignale zu verstehen Zur Darstellung dieses Signals ben tigen Sie ein Oszilloskop das die niederfrequente H llkurve erfasst und die
111. t oder die nat rliche Frequenz eines sich bewegenden K rpers Energie vibrierende Teilchen und andere unsichtbare Kr fte sind berall im physischen Universum vorhanden Sogar Licht teils Teilchen teils Welle hat eine fundamentale Frequenz die als Farbe beobachtet werden kann Sensoren k nnen diese Kr fte in elektrische Signale umwandeln die mit einem Oszilloskop sichtbar gemacht und untersucht werden k nnen Mit einem Oszilloskop k nnen Wissenschaftler Ingenieure Techniker Lehrer und andere Interessierte Ereignisse sehen die sich in Abh ngigkeit von der Zeit ndern Oszilloskope sind f r alle die mit der Entwicklung Fertigung oder Reparatur von elektronischen Ger ten zu tun haben unentbehrliche Hilfsmittel In der heutigen schnelllebigen Welt ben tigen Ingenieure die besten verf gbaren Ger te um ihren messtechnischen Herausforderungen schnell und exakt gerecht werden zu k nnen Als Sichtger t f r Ingenieure sind Oszilloskope der Schl ssel zur Bew ltigung der heutigen anspruchsvollen Messtechnikaufgaben Die Verwendbarkeit eines Oszilloskops beschr nkt sich aber nicht nur auf die Elektronik Mit einem geeigneten Messwandler kann ein Oszilloskop verschiedenste Ph nomene messen Ein Messwandler oder Transducer ist ein Ger t das aufgrund einer physikalischen Stimulierung wie beispiels weise akustische Signale mechanische Spannung Druck Licht oder Hitze ein elektrisches Signal erzeugt Ein Mikrofo
112. terlinie Impulsbreiten und Anstiegszeit Messungen In vielen Anwendungen sind die Details einer Impulsform wichtig Impulse k nnen verzerrt werden und zum Ausfall einer Digitalschaltung f hren au erdem ist das Timing von Impulsen in einer Impulsfolge oft von gro er Bedeutung Das Messen der Impulsbreite und der Impulsanstiegszeit sind standard m ige Impulsmessungen Die Anstiegszeit ist die Zeit in der ein Impuls von einem niedrigen auf einen hohen Spannungspegel wechselt Gem Definition wird die Anstiegszeit zwischen 10 und 90 der vollen Spannung des Impulses gemessen Das eliminiert Unregelm igkeiten an den Impulsflanken Die Impulsbreite ist die Zeit in der ein Impuls von einem niedrigen auf einen hohen Spannungspegel und wieder zur ck wechselt Gem Definition wird die Impulsbreite bei 50 der vollen Spannung gemessen Abbildung 69 siehe n chste Seite veranschaulicht diese Messpunkte Impulsmessungen erfordern h ufig eine Feineinstellung des Triggers Wenn Sie ein Experte bei der Erfassung von Impulsen werden m chten sollten Sie lernen wie Trigger Holdoff verwendet und wie das Digital Oszilloskop zum Erfassen von Pretrigger Daten eingestellt wird dies wurde im Abschnitt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops beschrieben Die horizontale Vergr erung z B Zoom ist eine weitere hilf reiche Funktion zum Messen von Impulsen da damit feine Details eines schnellen Impulses sichtbar gem
113. tionen des Oszilloskops Au erdem sind viele Oszilloskope portabel damit sie auch in unterschiedlichen Arbeitsumge bungen im Labor und im Feld effizient eingesetzt werden k nnen Tastk pfe Ein Tastkopf ist eine wichtige Komponente des Mess Systems welche die Signalintegrit t sicherstellt und Sie in die Lage versetzt die gesamte Leistung und alle Funktionen des Oszilloskops zu nutzen Weitere Informationen finden Sie unter Das vollst ndige Mess System im Abschnitt Die Systeme und Bedienelemente eines Oszilloskops oder im Tektronix Einf hrungshandbuch ABCs of Probes ABC der Tastk pfe www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope Die Bedienung des Oszilloskops Ger teeinstellung Dieser Abschnitt umrei t in groben Z gen die Vorbereitung und anf ngliche Bedienung eines Oszilloskops speziell das Erden des Oszilloskops Einstellen der Bedienelemente auf die Standardwerte und Kompensieren des Tastkopfs Die korrekte Erdung ist ein wichtiger Schritt wenn Messungen an einer Schaltung vorgenommen werden sollen Die korrekte Erdung des Oszilloskops sch tzt Sie vor gef hrlichen Stromschl gen Gleicherma en wichtig ist Ihre eigene Erdung um die Schaltung selbst vor Sch den zu sch tzen Erdung des Oszilloskops Erdung des Oszilloskops bedeutet es an einen elektrisch neutralen Bezugspunkt anzuschlie en wie z B an Erde Masse Erden Sie das Oszilloskop indem Sie das N
114. trischen Eigenschaften wie bei der Durchf hrung der Messung haben wird Oszilloskop Messtechniken Dieser Abschnitt erl utert grundlegende Messtechniken Die zwei ein fachsten Messungen sind Spannungs und Zeitmessungen Nahezu alle anderen Messungen st tzen sich auf diese beiden fundamentalen Techniken Dieser Abschnitt beschreibt die Methoden zur visuellen Durchf hrung von Messungen auf dem Oszilloskop Bildschirm Das ist eine bei Analog Messger ten bliche Technik die auch bei einer Schnellinterpretation von DSO und DPO Darstellungen hilfreich sein kann Beachten Sie dass die meisten Digital Oszilloskope ber automatisierte Messhilfsmittel verf gen Wenn Sie wissen wie Messungen von Hand durchgef hrt werden wie hier beschrieben erleichtert das auch das Verst ndnis und die Pr fung von automatischen Messungen mit DSOs und DPOs Automatisierte Messungen werden sp ter in diesem Abschnitt beschrieben www tektronix com Spannungsmessungen Spannung ist die Differenz des elektrischen Potenzials angegeben in Volt zwischen zwei Punkten in einer Schaltung In der Regel ist einer dieser Punkte Masse Null Volt aber das ist nicht immer der Fall Spannungen k nnen auch von Spitze zu Spitze gemessen werden vom Maximum des Signalzuges zum Minimum Sie m ssen genau festlegen welche Spannung Sie messen m chten Das Oszilloskop ist in erster Linie ein Spannungsmessger t Nachdem Sie die Spannung gemessen h
115. tromzange Die Schnittstelle kann als Gleichstromversorgung f r die Tastk pfe dienen Aktive Tastk pfe verf gen ber ihre eigenen Verst rker und Pufferschaltungen die eine Gleichstromversorgung ben tigen www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope _ N 100 3 OG 95 90 85 80 75 70 3dB en oO T T T T T Leg E oO E p o o 2 202 0 a N w gt Dm od No C Normalisierte Frequenz UI J gt Abbildung 46 Oszilloskop Bandbreite ist die Frequenz bei der ein sinusf rmiges Eingangssignal auf 70 7 der wahren Signalamplitude ged mpft wird das wird als 3 dB Punkt bezeichnet Oszilloskop Terminologie und Auswahlkriterien Wie bereits erw hnt entspricht ein Oszilloskop in gewissem Sinn einer Kamera die Signalbilder erfasst welche anschlie end beobachtet und interpretiert werden k nnen Verschlusszeit Beleuchtung Blenden ffnung und DIN ASA Lichtempfindlichkeit des Films beeinflussen die F higkeit der Kamera ein Bild klar und genau aufzunehmen Wie die grundlegenden Systeme eines Oszilloskops beeinflussen die Leistungskriterien eines Oszilloskops dessen F higkeit die erforderliche Signalintegrit t zu erreichen Das Erwerben neuer Kenntnisse umfasst oft auch das Erlernen eines neuen Vokabulars Das gilt auch f r das Erlernen des Umgangs mit einem Oszilloskop Dieser Abschnitt beschreibt einige hilfreiche Mess und Oszilloskop Leistungsbegriffe Diese Beg
116. ung ndern k nnen Sie l n gere oder k rzere Zeitintervalle des Eingangssignals darstellen Wie bei der vertikalen Volt Teil Skala kann die horizontale Sek Teil Skala eine variable Einstellm glichkeit haben wodurch die horizontale Zeitskala zwischen diskreten Einstellungen festgelegt werden kann Zeitbasis Auswahlen Das Oszilloskop hat eine Zeitbasis die in der Regel als Hauptzeitbasis bezeichnet wird Viele Oszilloskope besitzen auch eine verz gerte Zeitbasis eine Zeitbasis mit einer Ablenkung die relativ zu einer vorbe stimmten Zeit w hrend der Hauptzeitbasis Ablenkung gestartet oder deren Start getriggert werden kann Anhand einer verz gerten Zeitbasis Ablenkung k nnen Ereignisse klarer dargestellt werden au erdem k nnen Ereignisse sichtbar gemacht werden die mit der Hauptzeitbasis Ablenkung allein nicht dargestellt werden k nnen F r die verz gerte Zeitbasis m ssen eine Zeitverz gerung und der m gliche Einsatz verz gerter Trigger Modi sowie andere Einstellungen vorgenommen werden die in diesem Einf hrungshandbuch nicht beschrieben werden In der Bedienungsanleitung des Oszilloskops finden Sie Informationen zur Anwendung dieser Leistungsmerkmale Zoomen Das Oszilloskop verf gt u U ber spezielle horizontale Vergr erungs einstellungen mit denen ein vergr erter Abschnitt des Signals auf dem Bildschirm dargestellt werden kann In einem Digitalspeicher Oszilloskop DSO wird Zoom an den gespeichert
117. ungsgeschwindigkeit des Oszilloskops nicht beeintr chtigt wird www tektronix com Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen Ein DPO emuliert die Darstellungsart eines Analog Oszilloskops wahrheits getreu und stellt das Signal in drei Dimensionen in Echtzeit dar Zeit Amplitude und Verteilung der Amplitude ber Zeit Im Unterschied zu einem Analog Oszilloskop das sich auf eine chemische Phosphorschicht st tzt verwendet ein DPO einen rein elektronischen Digital Phosphor der im Grunde eine laufend aktualisierte Datenbank ist Diese Datenbank enth lt f r jedes einzelne Pixel im Oszilloskop Display eine separate Zelle an Informationen Jedes Mal wenn ein Signal erfasst wird d h bei jeder Triggerung des Oszilloskops wird dieses in die Zellen der Digital Phosphor Datenbank aufgenommen Jede Zelle die eine Bildschirmstelle darstellt und vom Signal ber hrt wird wird durch Intensit tsinformationen verst rkt bei den anderen Zellen ist das nicht der Fall Auf diese Weise sammeln sich die Intensit tsinformationen in den Zellen ber die das Signal am h ufigsten verl uft Wenn die Digital Phosphor Datenbank an den Oszilloskop Bildschirm aus gegeben wird zeigt das Display intensive Signalbereiche proportional zur H ufigkeit mit der das Signal jeden Punkt durchl uft hnlich wie die helligkeitsmodulierte Darstellung eines Analog Oszilloskops Das DPO erm glicht au erdem die Da
118. veranlasst die Zeitbasis den Leuchtpunkt innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls von links nach rechts ber den Bildschirm zu f hren Zahlreiche Ablenkungen in rascher Folge f hren dazu dass die Bewegung des Leuchtpunkts eine unterbrechungsfreie Linie ergibt Bei h heren Geschwindigkeiten kann der Punkt bis zu 500 000 Mal pro Sekunde ber den Bildschirm abgelenkt werden Gemeinsam zeichnen die horizontale Ablenkung und die vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls eine Grafik des Signals auf dem Bildschirm Der Trigger ist zum Stabilisieren eines sich wiederholenden Signals erforderlich er stellt sicher dass die Ablenkung am gleichen Punkt eines sich wiederholenden Signals beginnt und dass eine klare Darstellung erfolgt siehe Abbildung 14 Analog Oszilloskope verf gen au erdem ber Fokussier und Intensit ts Bedienelemente mit denen eine scharfe gut lesbare Darstellung eingestellt werden kann Analog Oszilloskope werden h ufig dann bevorzugt wenn sich schnell ndernde Signale in Echtzeit d h unmittelbar bei ihrem Auftreten dargestellt werden sollen Der Phosphorschicht Bildschirm des Analog Oszilloskops hat eine Eigenschaft die als helligkeitsmodulierte Darstellung bezeichnet wird Dabei wird der Signalzug dort heller st rker wo bestimmte Signalanteile h ufiger auftreten Mit dieser helligkeitsmodulierten Darstellung lassen sich Signaleinzelheiten einfach unterscheiden indem die Helligkeit des Signalzugs
119. wagen Und dazu ben tigen Sie ein Ger t das ihnen die Zusammenwirkung von Digital und Analogsignalen zeigen kann Digitale Fehler haben ihren Ursprung oft in Integrit tsproblemen analoger Signale Zur Verfolgung der Ursache eines digitalen Fehlers ist h ufig der Einsatz eines Oszilloskops erforderlich das Signaldetails Flanken und St rrauschen darstellen kann au erdem muss es Transienten erkennen und darstellen sowie die Timing Zusammenh nge wie die Setup and hold Zeit genau messen k nnen Wenn Sie die einzelnen Systeme in Ihrem Oszilloskop verstehen und wissen wie diese angewendet werden k nnen Sie das Oszilloskop wirkungsvoll zur Bew ltigung der jeweiligen messtechnischen Herausforderung einsetzen gt Grundlagen W N Y Spannung X Zeit Bunuueds A Z Intensit t Z Intensit t ss E gt Abbildung 2 X Y und Z Komponenten eines dargestellten Signals Das Oszilloskop Was ist ein Oszilloskop und wie funktioniert es Dieser Abschnitt behandelt diese grundlegenden Fragen Das Oszilloskop ist im Grunde ein Ger t das grafische Aufzeichnungen durchf hrt es stellt ein elektrisches Signal grafisch dar In den meisten Anwendungen zeigt die Grafik wie sich Signale mit der Zeit ndern die vertikale Achse Y stellt die Spannung und die horizontale Achse X die Zeit dar Die Intensit t oder Helligkeit der Darste
120. windigkeit Die F higkeit eines Analog Oszilloskops eine sichtbare Spur der Signalbewegung von einem Punkt zum n chsten aufzuzeichnen Diese F higkeit ist bei Signalen mit geringer Wiederholung www tektronix com und schnell bewegten Details eingeschr nkt wie z B bei digitalen Logiksignalen Signal Welle Der allgemeine Begriff f r ein Muster das sich mit der Zeit wiederholt bliche Signalarten sind Sinus Rechteck S gezahn Dreieck Treppe Impuls Periodisch Nicht periodisch Synchron Asynchron Signalerfassungsrate Gibt die Geschwindigkeit an mit der ein Oszilloskop komplette Signale erfassen kann angegeben in Kurvenz gen pro Sekunde Signalintegrit t Die genaue Rekonstruktion eines Signals festgelegt durch die Systeme und Leistungskriterien eines Oszilloskops sowie durch den zur Erfassung des Signals verwendeten Tastkopf Signalpunkt Ein Digitalwert der die Spannung eines Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt Signalpunkte werden aus den Abtastpunkten berechnet und im Speicher gespeichert Signalquelle Ein Pr fger t mit dem ein Signal in einen Schaltungseingang eingeleitet wird der Ausgang der Schaltung wird dann von einem Oszilloskop aufgezeichnet und ausgewertet Ist auch unter der Bezeichnung Signalgenerator bekannt Signalzug oder Kurvenzug Eine grafische Darstellung einer Spannung die sich mit der Zeit ndert Sinussignal Eine bliche harmonische Schwingung
121. wohl Signale mit Anstiegszeiten haben die denen eines 800 MHz Prozessors hnlich sind Designer haben eine Leistungsschwelle berschritten gem der nahezu jede Schaltung als Hochgeschwindigkeitsschaltung bezeichnet werden kann 4 www tektronix com Ohne Einhaltung von Grundregeln k nnen Hochgeschwindigkeitsprobleme in ansonsten traditionellen Digitaldesigns entstehen Wenn eine Schaltung intermittierende Fehler aufweist oder wenn Fehler bei extremen Spannungs oder Temperaturwerten auftreten ist es wahrscheinlich dass versteckte Signalintegrit tsprobleme vorliegen Diese k nnen die Marktreifezeit Zuverl ssigkeit des Produkts EMI Konformit t und andere Punkte beeintr chtigen Warum ist Signalintegrit t ein Problem Sehen wir uns einige spezifische Ursachen der Signalverschlechterung in heutigen Digitalschaltungen an Warum treten diese Probleme heute wesentlich h ufiger auf als in der Vergangenheit Die Antwort ist Geschwindigkeit In der Vergangenheit musste durch Beachtung von Taktverteilung Signalwegdesign St rrauschen Grenzwerte Belastungseffekte bertragungseffekte Bus Abschlusswiderst nde Entkopplung und Leistungsverteilung daf r gesorgt werden dass eine akzeptable Integrit t des Digitalsignals erzielt wurde Alle diese Regeln gelten nach wie vor aber Die Bus Zykluszeiten sind um das bis zu Tausendfache schneller als vor 20 Jahren Transaktionen die fr her Mikrosekunden ben tigten werden
122. z von 3 Hz und eine Periode von einer 1 3 Sekunde gt Grundlagen OT 90 180 270 360 1 V a gt Abbildung 11 Amplitude und Gradeinteilung eines Sinussignals Spannung Spannung ist die Gr e des elektrischen Potenzials oder die Signalst rke zwischen zwei Punkten in einer Schaltung In der Regel ist einer dieser Punkte der Nullpegel Masse oder Null Volt aber das ist nicht immer der Fall Die Spannung kann zwischen der maximalen Spitze und der minimalen Spitze eines Signals gemessen werden das wird als Spitze zu Spitze Spannung bezeichnet Amplitude Die Amplitude ist die Gr e der Spannung zwischen zwei Punkten in einer Schaltung Die Amplitude bezieht sich in der Regel auf die maximale Spannung eines von Masse oder Null Volt aus gemessenen Signals Der in Abbildung 11 dargestellte Signalzug hat eine Amplitude von 1 V und eine Spitze zu Spitze Spannung von 2 V www tektronix com ER Das XYZ der Analog und Digitaloszilloskope gt Grundlagen d N Spannung Stromst rke Phase 90 n By gt Abbildung 12 Phasenverschiebung Phase Phase l sst sich am einfachsten unter Bezugnahme auf ein Sinussignal erkl ren Der Spannungspegel von Sinussignalen beruht auf einer Kreisbewegung Ein Kreis hat 360 ein Zyklus eines Sinussignals hat ebenso 360 dargestellt in Abbildung 11 Anhand der Gradeinteilung kann man sich auf den Phasenwinkel eines

Einmaleins der Analog- und Digitaloszilloskope

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents