E-Book, Deutsch, 192 Seiten
Reihe: Messtechnik
Messpraxis und Zusatzgeräte für den Selbstbau
E-Book, Deutsch, 192 Seiten
Reihe: Messtechnik
ISBN: 978-3-7723-3723-9
Verlag: Franzis Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Cover;1
2;Copyright;5
3;Vorwort;6
4;Inhaltsverzeichnis;7
5;1. Das Messen in Elektrotechnik, Elektronik und Funktechnik;12
5.1;1.1 Die Elektrotechnik;12
5.2;1.2 Die Elektronik;16
5.3;1.3 Elektrische und elektronische Bauelemente;18
5.4;1.4 Die Funktechnik;20
5.5;1.5 Analog- und Digitaltechnik;23
5.6;1.6 Die Sicherheit;25
6;2. Spannung, Strom, Widerstand und Leistung;27
6.1;2.1 Die elektrische Spannung;27
6.2;2.2 Der elektrische Strom;29
6.3;2.3 Der elektrische Widerstand und das ohmsche Gesetz;30
6.4;2.4 Die elektrische Leistung;32
6.5;2.5 Warum Hoch- und Niederspannung?;32
7;3.Der Universal Serial Bus (USB);34
7.1;3.1 USB näher vorgestellt;34
7.2;3.2 USB – bemerkenswerte Vorteile;35
7.3;3.3 Die Stecker und das Kabel;36
8;4. Das Oszilloskop und seine Bedienung;40
8.1;4.1 Die wichtigsten Bedienelemente;40
8.2;4.2 Vorbereitung zur Messung;42
8.3;4.3 Spannungsmessung;42
8.4;4.4 Frequenzermittlung;43
8.5;4.5 Ermittlung einer Phasenverschiebung;43
8.6;4.6 Wenn ein zweiter Kanal hinzukommt;44
9;5. Digitale Oszilloskope;47
9.1;5.1 Die Analog-Digital-Wandlung;47
9.2;5.2 Das DSO;49
9.3;5.3 Das DPO;52
9.4;5.4 Das Sampling-Oszilloskop;53
9.5;5.5 Das USB-Scope;53
10;6. Grundtypen des USB-Scopes;55
10.1;6.1 Das USB-Hand-Scope (Pen-Scope);55
10.2;6.2 Das USB-Mini-Scope (Pocket-Scope);56
10.3;6.3 Das USB-Standard-Scope;58
10.4;6.4 Das USB-Profi-Scope (Highend-Scope);60
10.5;6.5 Das USB-Kombi-Instrument mit Scope;61
10.6;6.6 Auswahl- und Kauftipps;62
11;7. Praktische Beurteilung eines Oszilloskops;64
11.1;7.1 Das A und O: die Bandbreite;64
11.2;7.2 Das Impulsverhalten;65
11.3;7.3 Minimaler Triggerpegel und maximale Frequenz;66
11.4;7.4 Die Linearität;66
11.5;7.5 Das Übersteuerungsverhalten;68
11.6;7.6 Die Sampling Rate;68
11.7;7.7 Vertical Resolution;70
11.8;7.8 Waveform Capture Rate;71
11.9;7.9 Record Length;71
11.10;7.10 Die Speichertiefe;71
12;8. Tipps für die Messung mit dem USB-Scope;73
12.1;8.1 Werte an Spannungen;73
12.2;8.2 Beachtung von Bandbreite und Anstiegszeit;75
12.3;8.3 Was bei Tastköpfen wichtig ist;76
12.4;8.4 Die Vorteile eines Vorteilers;77
12.5;8.5 Messen von Analogsignalen;81
12.6;8.6 Messen von Digitalsignalen;83
12.7;8.7 Trigger- und Sample-Rate-Einstellung;85
13;9. Weiteres zu USB-Scopes;87
13.1;9.1 Kalibriergenerator;87
13.2;9.2 Funktionsgenerator (Wafeform Generator);88
13.3;9.3 Spectrum Analyzer;88
13.4;9.4 Frequenzmesser;90
13.5;9.5 Voltmeter;91
13.6;9.6 Datenlogger (Data Logger);91
14;10. Einfache aktive Tastköpfe;92
14.1;10.1 Tastkopf in Drainschaltung;92
14.2;10.2 Tastkopf mit zwei SFETs;95
14.3;10.3 Tastköpfe mit SFET und Bipolartransistor;96
15;11. Mehrkanalschalter- Vorsätze;98
15.1;11.1 Grundsätzliche Hinweise zum Aufbau;98
15.2;11.2 Zweikanalschalter mit Operationsverstärkern;99
15.3;11.3 Zweikanalschalter mit SFET-Vorstufen;102
15.4;11.4 Erweiterung auf vier Kanäle;104
15.5;11.5 Multikanalschalter mit CMOS-Logik-ICs;105
16;12. Wobbeln mit dem USB-Scope;108
16.1;12.1 Wobbler: Grundtypen und Grundfunktion;108
16.2;12.2 Darstellungsmöglichkeiten;109
16.3;12.3 Begriffe der Wobbelmesstechnik;110
16.4;12.4 Besonderheit beim USB-Scope;112
17;13.Schaltungen für Wobbelzusätze;113
17.1;13.1 Audiofilter-Wobbler;113
17.2;13.2 Vielseitiger NF-Wobbler;115
17.3;13.3 Wobbelzusatz für keramische Filter;117
17.4;13.4 Low-Cost-HF-Wobbler;119
17.5;13.5 Logarithmischer NF-Wobbler;120
18;14. Weitere interessante Scope-Zusatzschaltungen;123
18.1;14.1 Vierfach-Spannungsvergleicher;123
18.2;14.2 Grafik auf dem Scope-Bildschirm;124
18.3;14.3 Bargraph-Anzeige;126
18.4;14.4 Kennlinienschreiber-Zusatz;129
18.5;14.5 Modulationsmonitor-Zusatz;132
19;15. Noch mehr USB-Messtechnik;135
19.1;15.1 PC-Karten/-Module;135
19.2;15.2 Das „Messlabor“;137
19.3;15.3 Der Datenlogger;138
20;16. Prüfen und Testen von USB-Scopes;141
20.1;16.1 Die Bandbreite;141
20.2;16.2 Triggerung;142
20.3;16.3 Flankendarstellung;142
20.4;16.4 Zusatzfunktion FFT;142
21;17. Das Hand-Scope PS40M10;143
21.1;17.1 Wichtige technische Daten;144
21.2;17.2 Besonderheiten;144
21.3;17.3 Bandbreite;144
21.4;17.4 Triggerung;144
21.5;17.5 Flankendarstellung;146
21.6;17.6 FFT;146
21.7;17.7 Fazit;147
22;18 Das Mini-Scope USBscope50;149
22.1;18.1 Wichtige technische Daten;149
22.2;18.2 Besonderheiten;150
22.3;18.3 Bandbreite;150
22.4;18.4 Triggerung;152
22.5;18.5 Flankendarstellung;152
22.6;18.6 FFT;153
22.7;18.7 Fazit;153
23;19. Das Standard-USB-Scope RedScope;155
23.1;19.1 Wichtige technische Daten;156
23.2;19.2 Besonderheiten;156
23.3;19.3 Bandbreite;156
23.4;19.4 Triggerung;158
23.5;19.5 Flankendarstellung;158
23.6;19.6 FFT;159
23.7;19.7 Fazit;159
24;20 Das Scope DSO-21 0 USB;161
24.1;20.1 Wichtige technische Daten;161
24.2;20.2 Besonderheiten;162
24.3;20.3 Bandbreite;162
24.4;20.4 Triggerung;163
24.5;20.5 Flankendarstellung;163
24.6;20.6 Fazit;164
25;21. Das Standard-Scope DSO-2090 USB;165
25.1;21.1 Bandbreite, Triggerung, Flankendarstellung;165
25.2;21.2 Fazit;166
26;22. Das Profi-Scope M523;167
26.1;22.1 Wichtige technische Daten;168
26.2;22.2 Besonderheiten;168
26.3;22.3 Bandbreite;168
26.4;22.4 Triggerung;170
26.5;22.5 Flankendarstellung;170
26.6;22.6 Fazit;170
27;23 Das Profi-Scope CleverScope 328;171
27.1;23.1 Wichtige technische Daten;171
27.2;23.2 Besonderheiten;173
27.3;23.3 Bandbreite;173
27.4;23.4 Triggerung;175
27.5;23.5 Flankendarstellung;175
27.6;23.6 Fazit;176
28;24 Das Highend-Scope PicoScope 5203;177
28.1;24.1 Wichtige technische Daten;178
28.2;24.2 Besonderheiten;179
28.3;24.3 Bandbreite;179
28.4;24.4 Triggerung;181
28.5;24.5 Flankendarstellung;181
28.6;24.6 FFT;182
28.7;24.7 Fazit;182
29;25. Das vielseitige MEphisto Scope;183
29.1;25.1 Funktionen;184
29.2;25.2 Oszilloskop;185
29.3;25.3 FFT;187
29.4;25.4 XY-Betrieb;187
29.5;25.5 Voltmeter;188
29.6;25.6 Logikanalysator;189
29.7;25.7 Datenlogger;189
29.8;25.8 Digitale Ein- und Ausgänge;190
29.9;25.9 Fazit;191
30;Sachverzeichnis;192
7 Praktische Beurteilung eines Oszilloskops (S. 63-64)
Ein Oszilloskop kann man im Wesentlichen anhand seiner Daten aus den Unterlagen beurteilen. Feinheiten muss man durch praktische Tests auf die Spur kommen. Aufgeführt werden hier alle wichtigen Kriterien für analoge und digitale Typen.
7.1 Das A und O: die Bandbreite
Das wichtigste Qualitätsmerkmal ist die Bandbreite (beim digitalen Scope spricht man auch von analoger Bandbreite). Sie ist beim analogen Oszilloskop identisch mit der oberen –3-dB-Grenzfrequenz.
Merke: Je größer die Bandbreite, desto kleiner ist für eine bestimmte Messfrequenz der Fehler durch den Frequenzgang und umso getreuer werden Flanken dargestellt.
Das gilt uneingeschränkt nur für analoge Scopes. Beim digitalen Oszilloskop kann die Bandbreite auch von der Abbildungsqualität des Signals begrenzt werden. Hier existieren also zwei Kriterien: Amplitudenrückgang um 3 dB (29 %) einsetzende Verzerrung Während das erste Kriterium exakt definiert ist, hat man beim zweiten einen Interpretationsspielraum. Eine weitere Eigenheit der digitalen Scopes ist, das es zwei grundverschiedene Möglichkeiten des Abtastens gibt: Echtzeit- und periodisches Sampling (vgl. Abschnitt 5.2). Die meisten USB-Scopes beherrschen beide Spielarten. Mit periodischem Sampling sind in der Regel wesentlich höhere Bandbreiten möglich als mit Echtzeit-Sampling. Eine exakte Bandbreitenangabe für ein USB-Scope benötigt also noch zwei Zusatzinformationen und könnte beispielsweise so lauten:
Bandbreite 50 MHz (-3 dB, periodisch)
Theoretisch wird die Bandbreite von der Abtastrate bestimmt. Das könnte dazu verleiten, die Abtastrate(n) als entscheidendes Kriterium anzusehen. Das praktische Verhalten der USB-Scopes lehrt jedoch, dass die Abtastrate hier keine verlässliche Richtschnur für die Bandbreite darstellt. Der Frequenzgang kann von Scope-Typ zu Scope-Typ variieren. Man kann den Frequenzgang mit dem amplitudenkonstanten Signal eines durchstimmbaren HF-Gene- rators austesten.
Dabei darf die Eingangskapazität des Oszilloskops auch bei den üblichen 50 Ohm Innenwiderstand des Messgenerators nicht vernachlässigt werden. Bei einem Wert von 35 pF ergibt sich bei 10 MHz ein Blindwiderstand von 457 Ohm, also eine nennenswerte Belastung. Bei 10 MHz ist dann also schon von einem Messfehler von mehreren Prozent auszugehen. Bei höheren Frequenzen spielt noch der reduzierte ohmsche Anteil des Scope-Eingangswiderstands mit hinein. Um diese Einflüsse zu vermindern, kann man einen niederohmigen Spannungsteiler zwischenschalten. Besteht dieser beispielsweise aus Widerständen von 47 und 5,6 Ohm, liegt der Quellwiderstand für das Scope bei 5 Ohm, die Spannungsteilung bei 10 gegenüber 50-Ohm-Abschluss bzw. 20 gegenüber Leerlauf. Sowohl die Widerstandswerte als auch der Teilerfaktor sind unkritisch, wichtig ist nur die Senkung des Quellwiderstands für das Scope. 7.2 Das Impulsverhalten Ein ebenfalls wichtiges Kriterium jedes Oszilloskops ist das Impulsverhalten.
Ein praktisch tadelloser Impuls sollte auch so abgebildet werden. Das gelingt den Oszilloskopen nur eingeschränkt, denn bereits theoretisch können ansteigende und abfallende Flanke nicht mit Originalgeschwindigkeit nachvollzogen werden. Die Scope-Darstellung ist also weniger steil – das bedeutet eine höhere Anstiegs- und Abfallzeit als in der Wirklichkeit. Der Amplitudenspielraum für diese Zeiten ist definiert von 10 auf 90 % bzw. von 90 auf 10 % der Impulshöhe.
Das analoge Scope kann einer idealen Flanke nur gemäß der Formel t = 0,35 / Bandbreite folgen. Dies ist auch bei den meisten USB-Scopes der Fall. Ein 35-MHz-Scope würde demnach einer idealen Flanke in nur 10 ns folgen können (0,35 / 35 MHz = 0,01 µs = 10 ns). Die Eigenanstiegszeit des Scopes beträgt 10 ns. Das zeigt, dass eine hohe Bandbreite auch für die möglichst getreue Darstellung von digitalen Signalen unentbehrlich ist. Weiter sollte das Überschwingen gering sein, das Impulsdach sollte möglichst perfekt wirken.
