Die Power der Präzision: Janitza Oszilloskope für präzise Signalanalyse und Diagnose
In der Welt der Elektronik und Technik sind Oszilloskope unverzichtbare Instrumente, um elektrische Signale zu visualisieren, analysieren und interpretieren. Janitza, ein führender Hersteller von hochwertigen Messgeräten, hat sich in dieser Domäne einen Namen gemacht. In diesem Artikel werfen wir einen ausführlichen Blick auf die innovativen Oszilloskope von Janitza, ihre Funktionen, Anwendungsbereiche und wie sie Ingenieure, Elektroniker und Techniker bei der präzisen Signalanalyse und Fehlerdiagnose unterstützen.
Warum sind Oszilloskope wichtig?
Oszilloskope sind das Auge eines Elektronikers. Sie ermöglichen die Visualisierung von elektrischen Signalen in Echtzeit, wodurch es möglich ist, komplexe Signale zu verstehen, Fehler zu identifizieren und elektronische Schaltungen zu optimieren. In der heutigen technologiegetriebenen Welt sind Oszilloskope unerlässlich, um den wachsenden Anforderungen an Präzision und Zuverlässigkeit gerecht zu werden.
Janitza Oszilloskope: Ein Überblick
Janitza bietet eine beeindruckende Auswahl an Oszilloskopen, die sowohl Einsteiger als auch erfahrene Techniker ansprechen. Von kompakten Handheld-Geräten bis hin zu hochmodernen Benchtop-Modellen deckt Janitza ein breites Spektrum an Anforderungen ab.
Hohe Bandbreite für präzise Signalanalyse
Die Oszilloskope von Janitza zeichnen sich durch ihre hohe Bandbreite aus, die es ermöglicht, selbst anspruchsvollste Signalverläufe präzise zu erfassen. Mit einer Bandbreite von bis zu [BANDWIDTH] können Ingenieure und Elektroniker sicher sein, dass keine Details verloren gehen. Dies ist besonders wichtig bei der Analyse schneller und komplexer Signale.
Erweiterte Triggeroptionen für gezielte Analyse
Die erweiterten Triggeroptionen der Janitza Oszilloskope ermöglichen eine gezielte Analyse von Signalen. Mit Funktionen wie Edge-Trigger, Pulse-Trigger und seriellen Trigger können Techniker bestimmte Ereignisse oder Muster in den Signalen isolieren. Dies ist besonders nützlich, um seltene oder sich schnell ändernde Signale zu erfassen.
Anwendungen der Janitza Oszilloskope
Die Anwendungsgebiete der Janitza Oszilloskope sind vielfältig und reichen von der Elektronikentwicklung über die Fehlersuche bis hin zur Qualitätssicherung. Hier sind einige der Schlüsselbereiche, in denen Janitza Oszilloskope ihre Stärken ausspielen:
Elektronikentwicklung und -test Fehlersuche und Diagnose
Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen sind Oszilloskope unverzichtbare Werkzeuge. Janitza Oszilloskope ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung von Prototypen zu analysieren, Verzerrungen zu erkennen und Designverbesserungen vorzunehmen.
Fehlersuche und Diagnose
In der Fehlersuche sind Oszilloskope unschätzbar wertvoll. Sie helfen dabei, unerwartete Signale, Störungen oder Abweichungen in Schaltungen zu identifizieren, um schnell und präzise Lösungen zu finden.
Qualitätssicherung und Produktionsüberwachung
In der Produktionsumgebung gewährleisten Janitza Oszilloskope, dass die hergestellten Produkte den Qualitätsstandards entsprechen. Sie überwachen die Signalintegrität, Identifizieren von Produktionsfehlern und gewährleisten die Konsistenz der hergestellten Einheiten.
Oszilloskope: Unverzichtbare Messgeräte in der Elektronik
Die Welt der elektrischen Spannungsmessung bietet eine Vielzahl von Methoden, die den Bedürfnissen unterschiedlicher Fachleute gerecht werden. Ein erfahrener Automechaniker mag mit einer simplen Prüflampe auskommen, um festzustellen, ob ein Kabel unter Spannung steht oder nicht. So lassen sich Ursachen für dunkle Scheinwerfer oder nicht reagierende Fensterheber schnell ausfindig machen. Doch für anspruchsvollere Messungen greifen Mechatroniker gerne zu digitalen Multimetern.
Diese Geräte zeigen präzise die vorhandenen Spannungswerte an. In Fällen, in denen es um schnelle Spannungsänderungen oder periodische Signale geht, stoßen selbst hochwertige Multimeter schnell an ihre Grenzen. Hier kommen Oszilloskope ins Spiel. Mit ihren Bildschirmen ermöglichen diese Geräte die exakte Darstellung von Spannungskurven und Signalformen. Auch wenn Oszilloskope auf den ersten Blick aufgrund ihrer vielen Einstellungsparameter, Schalter und Regler komplex wirken mögen, gestaltet sich die Bedienung im Grunde genommen recht einfach.
Aufbau eines Oszilloskops?
Obwohl moderne digitale Oszilloskope mit hochauflösenden Farbdisplays mittlerweile die Norm sind, ist es dennoch sinnvoll, die grundlegende Funktionsweise eines Oszilloskops anhand eines analogen Röhrengeräts zu verstehen. Die Wurzeln der Oszilloskope liegen in den Anfängen der Elektronik und den ersten Fernsehgeräten, die auf sogenannten Braunschen Röhren basierten. Die Braunsche Röhre ist eine Elektronenstrahlröhre nahezu luftleerer Beschaffenheit, deren Vorderseite eine konische Fläche aufweist.
Diese Fläche ist innen mit einem Material beschichtet, das bei Auftreffen beschleunigter Elektronen aufleuchtet. Auf diese Weise können Punkte, Linien und Kurven dargestellt werden. Die benötigten Elektronen werden von der geheizten Kathode emittiert. Die Kathode befindet sich im Wehneltzylinder, der aufgrund seiner negativen Ladung die Elektronen in der Mitte fokussiert und durch eine Öffnung in Strahlrichtung freigibt. Ringförmige Elektroden, auch Anoden genannt, beschleunigen die austretenden Elektronen.
Die Anoden weisen ebenfalls eine zentrale Öffnung auf, wodurch die Elektronen bis zur Leuchtschicht gelangen können. Um die Elektronen an einem einzelnen Punkt auf der Leuchtschicht zusammenzuführen, sorgen Fokuselektroden für die Bündelung des Elektronenstrahls. Da nicht nur ein Punkt dargestellt werden soll, sondern auch verschiedene Positionen entlang der horizontalen und vertikalen Achse, übernehmen Ablenkplatten diese Aufgabe. Diese Platten werden mit Spannung versorgt. Die vertikalen Platten ermöglichen die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls von links nach rechts (X-Achse), während die horizontal ausgerichteten Platten für die vertikale Auslenkung des Strahls (Y-Achse) sorgen.
Funktionsweise eines Oszilloskops?
Um beispielsweise die Frequenz und Amplitude einer Schwingung (Oszillation) zu messen, wird der Elektronenstrahl zunächst horizontal von links nach rechts abgelenkt. Das Oszilloskop verfügt über einen internen Generator, der ein Ausgangssignal in Form eines Sägezahns erzeugt und auf die senkrechten Platten geschaltet wird. Dieses Sägezahnsignal wird intern verstärkt. Während der ansteigenden Spannungsänderung (von t0 bis t1) bewegt sich der Leuchtpunkt mit konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts über den Bildschirm. Bei t1 wechselt die Ablenkspannung von maximal positiv auf maximal negativ. Dadurch wird der Elektronenstrahl von rechts nach links abgelenkt und kann bei der nächsten Spannungsänderung erneut von rechts nach links laufen.
Um Bildstörungen zu minimieren, wird der Elektronenstrahl beim Zurücklaufen auf die linke Seite abgedunkelt. Mithilfe eines Drehschalters mit verschiedenen Einstellpositionen kann die Frequenz des Sägezahnsignals variiert werden. Der Wahlschalter, auch als Timebase bezeichnet, regelt die Ablenkgeschwindigkeit. Bei einer langsamen Einstellung von z.B. 2 Sekunden pro Division (2s/DIV) bewegt sich der Leuchtpunkt sehr langsam von links nach rechts. Je kürzer die Zeiteinheit pro Abschnitt gewählt wird, desto schneller bewegt sich der Leuchtpunkt.
Die vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls wird über den Messeingang gesteuert, der das zu messende Signal empfängt. Da eine vergleichsweise hohe Spannung an den Ablenkplatten erforderlich ist, um den Elektronenstrahl überhaupt abzulenken, ist der Messeingang mit einem internen Verstärker verbunden. Dies ermöglicht die präzise Messung auch von kleinsten Spannungen im Bereich von 1/1000 V.
Wenn zur bereits beschriebenen horizontalen Ablenkung eine vertikale Ablenkung durch das Eingangssignal hinzukommt, wird der Spannungsverlauf des gemessenen Signals anstelle einer waagerechten Linie dargestellt. Um eine deutliche Darstellung des Signals zu gewährleisten, verfügt der Messeingang über einen Wahlschalter für die Vertikalablenkung. Dieser Schalter ermöglicht eine gestufte Einstellung der Verstärkung des Messsignals. Durch diese Einstellung kann eine optimale Anzeige des Messsignals erreicht werden, die es dem Nutzer ermöglicht, die Informationen auf dem Bildschirm klar und präzise zu erkennen.
Richtige Messung mit einem Oszilloskop?
Ein Oszilloskop dient ausschließlich der Messung von Spannungen, ohne die Notwendigkeit, Stromkreise zu unterbrechen. Es genügt, die Kroko-Klemme des Tastkopfes mit dem Massepotential der zu untersuchenden Schaltung zu verbinden. Anschließend kann jeder gewünschte Messpunkt in der Schaltung mit der Messspitze des Tastkopfes überprüft werden.
Vor Beginn der Messung muss jedoch die Ausrichtung des Elektronenstrahls überprüft werden. Bei analogen Oszilloskopen befindet sich oft direkt neben der Eingangsbuchse ein Schalter, um den Eingang auf Ground oder Masse zu schalten (markiert durch den roten Kreis). Dadurch erfolgt keine vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls.
Mit dem Y-Positionsdrehregler kann der Elektronenstrahl exakt auf die Null-Linie des Gitternetzes eingestellt werden. Je nach Art der zu messenden Spannung muss der Eingangswahlschalter von Ground auf Wechselspannung (AC) oder Gleichspannung (DC) umgeschaltet werden. Diese Einstellmöglichkeiten sind auch bei digitalen Oszilloskopen vorhanden.
Allerdings erfolgt die Einstellung nicht über einen Schalter, sondern über das Menü des Messgeräts, das je nach Hersteller leicht variieren kann. Der Wahlschalter für die Vertikalablenkung ermöglicht eine präzise Anpassung der Darstellung des Messsignals, beginnend vom höchsten Wert. Wenn das Bild nicht stabil ist, kann die Trigger-Einstellung am Oszilloskop angepasst werden. Ein Trigger ist der automatisierte Auslöser, der festlegt, wann der Strahl vom linken Rand des Bildschirms nach rechts laufen soll. Erst wenn der Spannungsverlauf des Messsignals die gleiche Höhe und Richtung wie beim vorherigen Trigger aufweist, wird der Spannungsanstieg bei t0 des Sägezahnsignals für die X-Ablenkung erneut ausgelöst. Dadurch sind die dargestellten Signale perfekt übereinander und erzeugen eine scharfe Kurvendarstellung. Mit etwas praktischer Übung wird schnell ein Gespür dafür entwickelt, welche Einstellungen erforderlich sind, um ein klares Signal auf dem Bildschirm darzustellen.
Arten von Oszilloskopen
Oszilloskope sind in einer breiten Palette von Ausführungen erhältlich. Noch immer findet man in Laboren, Werkstätten und Hobbyräumen zahlreiche analoge Oszilloskope mit typischerweise bis zu 100 MHz Bandbreite. Diese damals hochwertigen, wenn auch kostspieligen Geräte sind mit ein oder zwei Eingängen, auch als Kanäle bekannt, ausgestattet. Ältere analoge Modelle bieten außerdem eine Fülle von Zusatzfunktionen und Einstellungsmöglichkeiten. Dennoch gewinnen immer mehr Digital-Oszilloskope an Beliebtheit. Bei diesen Geräten wird das analoge Messsignal mithilfe eines Wandlers digitalisiert, gespeichert und angezeigt.
Dank entsprechender Triggerung ist es sogar möglich, einmalige Ereignisse, wie sie beispielsweise bei manuell ausgelösten Schaltvorgängen auftreten, präzise zu analysieren. Die Ära der Braunschen Röhre ist ebenfalls vorüber. Moderne Oszilloskope verfügen heutzutage über farbige Displays. Diese elektronischen Anzeigen bieten nicht nur das Messsignal selbst, sondern auch eine Fülle zusätzlicher Informationen. Dank ihrer kompakten Bauweise beanspruchen moderne Geräte weniger Platz auf dem Arbeitstisch und können sogar als tragbare Hand-Oszilloskope im Außendienst eingesetzt werden.
Eine Alternative stellen USB-Oszilloskope bzw. PC-Oszilloskope dar. Diese Geräte verfügen über keine eigene Anzeige, sondern werden über einen USB-Anschluss betrieben und mithilfe der entsprechenden Software auf einem Computerbildschirm dargestellt. Sie bieten oft mehrere analoge und digitale Kanäle und eignen sich hervorragend für Schulungszwecke und die Ausbildung.
Wie finde ich das passende Oszilloskop?
Die Suche nach einem passenden Oszilloskop gestaltet sich für professionelle Anwender, die spezifische Anforderungen haben, oft recht klar. Schwieriger wird es jedoch für jene, die Oszilloskope nur gelegentlich beruflich oder zu Hobbyzwecken nutzen. Daher haben wir die wesentlichen Leistungsmerkmale von Digital-Oszilloskopen kompakt zusammengefasst:
- Bandbreite: Die MHz-Bandbreite beschreibt den Frequenzbereich des analogen Eingangssignals. Bei zunehmender Frequenz wird die Amplitude systembedingt reduziert. Die obere Grenze der Bandbreite wird erreicht, wenn ein sinusförmiges Signal auf 70,7% seiner Amplitude (-3dB-Grenze) abgeschwächt wurde. Erfahrungsgemäß sollte die Bandbreite das Doppelte der höchsten zu messenden Frequenzkomponente betragen.
- Abtastrate: Die Abtastrate ist bei Digitaloszilloskopen von gleicher Bedeutung. Sie gibt an, mit welcher Geschwindigkeit eingehende Analogsignale digitalisiert werden. Gemäß dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem sollte die Abtastrate bei sinusförmigen Signalen mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste analoge Frequenzkomponente. Für präzise Zeitbereichssignal-Darstellungen sollte die Abtastrate jedoch drei- bis viermal höher sein als die analoge Frequenzkomponente. Bei Pulsen oder Rechtecksignalen sollte sie sogar zehnmal höher sein.
- Auflösung: Die Auflösung gibt die Anzahl der ausgegebenen Bits des A/D-Wandlers an. Ein Digital-Oszilloskop mit 8-Bit Auflösung teilt einen 10 Vss-Eingangsbereich in 256 Pegel zu je 39 mV. Bei 12-Bit Auflösung ergeben sich 4096 Pegel mit je 2,44 mV im gleichen Eingangsbereich. Eine 16-Bit Auflösung ergäbe sogar 65.536 Pegel mit je 0,15 mV bei 10 Vss. Hohe Auflösung ist nützlich, wenn dynamische Signale mit großen und kleinen Spannungskomponenten gemessen werden sollen.
- Anzahl der Kanäle: Je anspruchsvoller die Messaufgaben, desto mehr analoge Eingänge (Kanäle) sind erforderlich. Mit zwei Kanälen können zwei unterschiedliche Messsignale gleichzeitig dargestellt und verglichen werden. Während analoge Oszilloskope meist ein oder zwei Kanäle bieten, stellen Digital-Oszilloskope in der Regel bis zu vier analoge Kanäle sowie zusätzliche digitale Eingänge zur Verfügung.
- Kaufpreis: Glücklicherweise sind die Zeiten vorbei, in denen Oszilloskope sperrig und teuer waren. Heute gibt es selbst hochwertige Geräte zu attraktiven Preisen. Dadurch können auch Elektronikbegeisterte kostengünstig hochwertige Oszilloskope in ihrer Hobbywerkstatt nutzen. Die neuen Messmöglichkeiten vereinfachen die Fehlerdiagnose und ermöglichen die Umsetzung komplexer Projekte.
Mindest MHz-Wert eines Oszilloskops
Die Festlegung der maximalen Eingangsfrequenz in MHz ist keineswegs pauschal zu beantworten. Dies hängt vielmehr von der Frequenz des zu messenden Signals ab. Ein Oszilloskop mit einer Nennbandbreite von 20 MHz kann durchaus Signale mit Frequenzen über 20 MHz erfassen. Dennoch werden Signale im Bereich von 20 MHz und höher aufgrund von Dämpfung merklich kleiner dargestellt und können auf der Zeitachse nicht mehr präzise aufgelöst werden. Wenn Sie Signale mit einer Frequenz von beispielsweise 50 MHz akkurat messen möchten, sollte der Eingang oder Kanal eine Bandbreite von mindestens 100 MHz aufweisen.
Für Anwendungen, bei denen überwiegend niederfrequente Signale im Bereich von unter einem MHz erfasst werden müssen, ist ein Oszilloskop mit 20 MHz völlig ausreichend. Es gilt zu bedenken, dass mit steigender Bandbreite auch der Gerätepreis ansteigt. Digital-Oszilloskope im GHz-Bereich (1000 MHz) mit sehr großem digitalen Speicher sind in der Regel eher für Entwicklungslabore und spezialisierte Anwendungen geeignet. Die Wahl der passenden Bandbreite hängt also eng mit den spezifischen Anforderungen Ihrer Messaufgaben zusammen.
Worum handelt es sich bei digitalen Speicheroszilloskopen?
Die Arbeitsweise eines Speicheroszilloskops basiert darauf, dass das ursprüngliche Eingangssignal zunächst verstärkt wird und dann mithilfe eines Analog-Digital-Wandlers in eine digitale Form umgewandelt wird. Diese digitale Repräsentation des Signals wird im internen Digital-Speicher des Oszilloskops gespeichert. Besonders bei hohen Eingangssignalen mit Frequenzen im Bereich von mehreren hundert MHz und den dazugehörigen Abtastraten entstehen beträchtliche Datenmengen, die eine entsprechend große Speicherkapazität erfordern.
Indem das Signal digitalisiert und im Speicher abgelegt wird, ermöglicht das Speicheroszilloskop die spätere detaillierte Analyse des Signals. Diese Datenverarbeitungsfunktion ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung von Signalen, die sich rasch ändern oder bei denen zeitkritische Ereignisse auftreten. Der interne Digital-Speicher erlaubt es, eine Vielzahl von Messungen aufzuzeichnen und später präzise zu analysieren, was insbesondere bei komplexen oder sich wiederholenden Signalverläufen von Nutzen ist.
Die Power der Präzision: Janitza Oszilloskope für präzise Signalanalyse und Diagnose
In der Welt der Elektronik und Technik sind Oszilloskope unverzichtbare Instrumente, um elektrische Signale zu visualisieren, analysieren und interpretieren. Janitza, ein führender Hersteller von hochwertigen Messgeräten, hat sich in dieser Domäne einen Namen gemacht. In diesem Artikel werfen wir einen ausführlichen Blick auf die innovativen Oszilloskope von Janitza, ihre Funktionen, Anwendungsbereiche und wie sie Ingenieure, Elektroniker und Techniker bei der präzisen Signalanalyse und Fehlerdiagnose unterstützen.
Warum sind Oszilloskope wichtig?
Oszilloskope sind das Auge eines Elektronikers. Sie ermöglichen die Visualisierung von elektrischen Signalen in Echtzeit, wodurch es möglich ist, komplexe Signale zu verstehen, Fehler zu identifizieren und elektronische Schaltungen zu optimieren. In der heutigen technologiegetriebenen Welt sind Oszilloskope unerlässlich, um den wachsenden Anforderungen an Präzision und Zuverlässigkeit gerecht zu werden.
Janitza Oszilloskope: Ein Überblick
Janitza bietet eine beeindruckende Auswahl an Oszilloskopen, die sowohl Einsteiger als auch erfahrene Techniker ansprechen. Von kompakten Handheld-Geräten bis hin zu hochmodernen Benchtop-Modellen deckt Janitza ein breites Spektrum an Anforderungen ab.
Hohe Bandbreite für präzise Signalanalyse
Die Oszilloskope von Janitza zeichnen sich durch ihre hohe Bandbreite aus, die es ermöglicht, selbst anspruchsvollste Signalverläufe präzise zu erfassen. Mit einer Bandbreite von bis zu [BANDWIDTH] können Ingenieure und Elektroniker sicher sein, dass keine Details verloren gehen. Dies ist besonders wichtig bei der Analyse schneller und komplexer Signale.
Erweiterte Triggeroptionen für gezielte Analyse
Die erweiterten Triggeroptionen der Janitza Oszilloskope ermöglichen eine gezielte Analyse von Signalen. Mit Funktionen wie Edge-Trigger, Pulse-Trigger und seriellen Trigger können Techniker bestimmte Ereignisse oder Muster in den Signalen isolieren. Dies ist besonders nützlich, um seltene oder sich schnell ändernde Signale zu erfassen.
Anwendungen der Janitza Oszilloskope
Die Anwendungsgebiete der Janitza Oszilloskope sind vielfältig und reichen von der Elektronikentwicklung über die Fehlersuche bis hin zur Qualitätssicherung. Hier sind einige der Schlüsselbereiche, in denen Janitza Oszilloskope ihre Stärken ausspielen:
Elektronikentwicklung und -test Fehlersuche und Diagnose
Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen sind Oszilloskope unverzichtbare Werkzeuge. Janitza Oszilloskope ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung von Prototypen zu analysieren, Verzerrungen zu erkennen und Designverbesserungen vorzunehmen.
Fehlersuche und Diagnose
In der Fehlersuche sind Oszilloskope unschätzbar wertvoll. Sie helfen dabei, unerwartete Signale, Störungen oder Abweichungen in Schaltungen zu identifizieren, um schnell und präzise Lösungen zu finden.
Qualitätssicherung und Produktionsüberwachung
In der Produktionsumgebung gewährleisten Janitza Oszilloskope, dass die hergestellten Produkte den Qualitätsstandards entsprechen. Sie überwachen die Signalintegrität, Identifizieren von Produktionsfehlern und gewährleisten die Konsistenz der hergestellten Einheiten.
Oszilloskope: Unverzichtbare Messgeräte in der Elektronik
Die Welt der elektrischen Spannungsmessung bietet eine Vielzahl von Methoden, die den Bedürfnissen unterschiedlicher Fachleute gerecht werden. Ein erfahrener Automechaniker mag mit einer simplen Prüflampe auskommen, um festzustellen, ob ein Kabel unter Spannung steht oder nicht. So lassen sich Ursachen für dunkle Scheinwerfer oder nicht reagierende Fensterheber schnell ausfindig machen. Doch für anspruchsvollere Messungen greifen Mechatroniker gerne zu digitalen Multimetern.
Diese Geräte zeigen präzise die vorhandenen Spannungswerte an. In Fällen, in denen es um schnelle Spannungsänderungen oder periodische Signale geht, stoßen selbst hochwertige Multimeter schnell an ihre Grenzen. Hier kommen Oszilloskope ins Spiel. Mit ihren Bildschirmen ermöglichen diese Geräte die exakte Darstellung von Spannungskurven und Signalformen. Auch wenn Oszilloskope auf den ersten Blick aufgrund ihrer vielen Einstellungsparameter, Schalter und Regler komplex wirken mögen, gestaltet sich die Bedienung im Grunde genommen recht einfach.
Aufbau eines Oszilloskops?
Obwohl moderne digitale Oszilloskope mit hochauflösenden Farbdisplays mittlerweile die Norm sind, ist es dennoch sinnvoll, die grundlegende Funktionsweise eines Oszilloskops anhand eines analogen Röhrengeräts zu verstehen. Die Wurzeln der Oszilloskope liegen in den Anfängen der Elektronik und den ersten Fernsehgeräten, die auf sogenannten Braunschen Röhren basierten. Die Braunsche Röhre ist eine Elektronenstrahlröhre nahezu luftleerer Beschaffenheit, deren Vorderseite eine konische Fläche aufweist.
Diese Fläche ist innen mit einem Material beschichtet, das bei Auftreffen beschleunigter Elektronen aufleuchtet. Auf diese Weise können Punkte, Linien und Kurven dargestellt werden. Die benötigten Elektronen werden von der geheizten Kathode emittiert. Die Kathode befindet sich im Wehneltzylinder, der aufgrund seiner negativen Ladung die Elektronen in der Mitte fokussiert und durch eine Öffnung in Strahlrichtung freigibt. Ringförmige Elektroden, auch Anoden genannt, beschleunigen die austretenden Elektronen.
Die Anoden weisen ebenfalls eine zentrale Öffnung auf, wodurch die Elektronen bis zur Leuchtschicht gelangen können. Um die Elektronen an einem einzelnen Punkt auf der Leuchtschicht zusammenzuführen, sorgen Fokuselektroden für die Bündelung des Elektronenstrahls. Da nicht nur ein Punkt dargestellt werden soll, sondern auch verschiedene Positionen entlang der horizontalen und vertikalen Achse, übernehmen Ablenkplatten diese Aufgabe. Diese Platten werden mit Spannung versorgt. Die vertikalen Platten ermöglichen die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls von links nach rechts (X-Achse), während die horizontal ausgerichteten Platten für die vertikale Auslenkung des Strahls (Y-Achse) sorgen.
Funktionsweise eines Oszilloskops?
Um beispielsweise die Frequenz und Amplitude einer Schwingung (Oszillation) zu messen, wird der Elektronenstrahl zunächst horizontal von links nach rechts abgelenkt. Das Oszilloskop verfügt über einen internen Generator, der ein Ausgangssignal in Form eines Sägezahns erzeugt und auf die senkrechten Platten geschaltet wird. Dieses Sägezahnsignal wird intern verstärkt. Während der ansteigenden Spannungsänderung (von t0 bis t1) bewegt sich der Leuchtpunkt mit konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts über den Bildschirm. Bei t1 wechselt die Ablenkspannung von maximal positiv auf maximal negativ. Dadurch wird der Elektronenstrahl von rechts nach links abgelenkt und kann bei der nächsten Spannungsänderung erneut von rechts nach links laufen.
Um Bildstörungen zu minimieren, wird der Elektronenstrahl beim Zurücklaufen auf die linke Seite abgedunkelt. Mithilfe eines Drehschalters mit verschiedenen Einstellpositionen kann die Frequenz des Sägezahnsignals variiert werden. Der Wahlschalter, auch als Timebase bezeichnet, regelt die Ablenkgeschwindigkeit. Bei einer langsamen Einstellung von z.B. 2 Sekunden pro Division (2s/DIV) bewegt sich der Leuchtpunkt sehr langsam von links nach rechts. Je kürzer die Zeiteinheit pro Abschnitt gewählt wird, desto schneller bewegt sich der Leuchtpunkt.
Die vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls wird über den Messeingang gesteuert, der das zu messende Signal empfängt. Da eine vergleichsweise hohe Spannung an den Ablenkplatten erforderlich ist, um den Elektronenstrahl überhaupt abzulenken, ist der Messeingang mit einem internen Verstärker verbunden. Dies ermöglicht die präzise Messung auch von kleinsten Spannungen im Bereich von 1/1000 V.
Wenn zur bereits beschriebenen horizontalen Ablenkung eine vertikale Ablenkung durch das Eingangssignal hinzukommt, wird der Spannungsverlauf des gemessenen Signals anstelle einer waagerechten Linie dargestellt. Um eine deutliche Darstellung des Signals zu gewährleisten, verfügt der Messeingang über einen Wahlschalter für die Vertikalablenkung. Dieser Schalter ermöglicht eine gestufte Einstellung der Verstärkung des Messsignals. Durch diese Einstellung kann eine optimale Anzeige des Messsignals erreicht werden, die es dem Nutzer ermöglicht, die Informationen auf dem Bildschirm klar und präzise zu erkennen.
Richtige Messung mit einem Oszilloskop?
Ein Oszilloskop dient ausschließlich der Messung von Spannungen, ohne die Notwendigkeit, Stromkreise zu unterbrechen. Es genügt, die Kroko-Klemme des Tastkopfes mit dem Massepotential der zu untersuchenden Schaltung zu verbinden. Anschließend kann jeder gewünschte Messpunkt in der Schaltung mit der Messspitze des Tastkopfes überprüft werden.
Vor Beginn der Messung muss jedoch die Ausrichtung des Elektronenstrahls überprüft werden. Bei analogen Oszilloskopen befindet sich oft direkt neben der Eingangsbuchse ein Schalter, um den Eingang auf Ground oder Masse zu schalten (markiert durch den roten Kreis). Dadurch erfolgt keine vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls.
Mit dem Y-Positionsdrehregler kann der Elektronenstrahl exakt auf die Null-Linie des Gitternetzes eingestellt werden. Je nach Art der zu messenden Spannung muss der Eingangswahlschalter von Ground auf Wechselspannung (AC) oder Gleichspannung (DC) umgeschaltet werden. Diese Einstellmöglichkeiten sind auch bei digitalen Oszilloskopen vorhanden.
Allerdings erfolgt die Einstellung nicht über einen Schalter, sondern über das Menü des Messgeräts, das je nach Hersteller leicht variieren kann. Der Wahlschalter für die Vertikalablenkung ermöglicht eine präzise Anpassung der Darstellung des Messsignals, beginnend vom höchsten Wert. Wenn das Bild nicht stabil ist, kann die Trigger-Einstellung am Oszilloskop angepasst werden. Ein Trigger ist der automatisierte Auslöser, der festlegt, wann der Strahl vom linken Rand des Bildschirms nach rechts laufen soll. Erst wenn der Spannungsverlauf des Messsignals die gleiche Höhe und Richtung wie beim vorherigen Trigger aufweist, wird der Spannungsanstieg bei t0 des Sägezahnsignals für die X-Ablenkung erneut ausgelöst. Dadurch sind die dargestellten Signale perfekt übereinander und erzeugen eine scharfe Kurvendarstellung. Mit etwas praktischer Übung wird schnell ein Gespür dafür entwickelt, welche Einstellungen erforderlich sind, um ein klares Signal auf dem Bildschirm darzustellen.
Arten von Oszilloskopen
Oszilloskope sind in einer breiten Palette von Ausführungen erhältlich. Noch immer findet man in Laboren, Werkstätten und Hobbyräumen zahlreiche analoge Oszilloskope mit typischerweise bis zu 100 MHz Bandbreite. Diese damals hochwertigen, wenn auch kostspieligen Geräte sind mit ein oder zwei Eingängen, auch als Kanäle bekannt, ausgestattet. Ältere analoge Modelle bieten außerdem eine Fülle von Zusatzfunktionen und Einstellungsmöglichkeiten. Dennoch gewinnen immer mehr Digital-Oszilloskope an Beliebtheit. Bei diesen Geräten wird das analoge Messsignal mithilfe eines Wandlers digitalisiert, gespeichert und angezeigt.
Dank entsprechender Triggerung ist es sogar möglich, einmalige Ereignisse, wie sie beispielsweise bei manuell ausgelösten Schaltvorgängen auftreten, präzise zu analysieren. Die Ära der Braunschen Röhre ist ebenfalls vorüber. Moderne Oszilloskope verfügen heutzutage über farbige Displays. Diese elektronischen Anzeigen bieten nicht nur das Messsignal selbst, sondern auch eine Fülle zusätzlicher Informationen. Dank ihrer kompakten Bauweise beanspruchen moderne Geräte weniger Platz auf dem Arbeitstisch und können sogar als tragbare Hand-Oszilloskope im Außendienst eingesetzt werden.
Eine Alternative stellen USB-Oszilloskope bzw. PC-Oszilloskope dar. Diese Geräte verfügen über keine eigene Anzeige, sondern werden über einen USB-Anschluss betrieben und mithilfe der entsprechenden Software auf einem Computerbildschirm dargestellt. Sie bieten oft mehrere analoge und digitale Kanäle und eignen sich hervorragend für Schulungszwecke und die Ausbildung.
Wie finde ich das passende Oszilloskop?
Die Suche nach einem passenden Oszilloskop gestaltet sich für professionelle Anwender, die spezifische Anforderungen haben, oft recht klar. Schwieriger wird es jedoch für jene, die Oszilloskope nur gelegentlich beruflich oder zu Hobbyzwecken nutzen. Daher haben wir die wesentlichen Leistungsmerkmale von Digital-Oszilloskopen kompakt zusammengefasst:
- Bandbreite: Die MHz-Bandbreite beschreibt den Frequenzbereich des analogen Eingangssignals. Bei zunehmender Frequenz wird die Amplitude systembedingt reduziert. Die obere Grenze der Bandbreite wird erreicht, wenn ein sinusförmiges Signal auf 70,7% seiner Amplitude (-3dB-Grenze) abgeschwächt wurde. Erfahrungsgemäß sollte die Bandbreite das Doppelte der höchsten zu messenden Frequenzkomponente betragen.
- Abtastrate: Die Abtastrate ist bei Digitaloszilloskopen von gleicher Bedeutung. Sie gibt an, mit welcher Geschwindigkeit eingehende Analogsignale digitalisiert werden. Gemäß dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem sollte die Abtastrate bei sinusförmigen Signalen mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste analoge Frequenzkomponente. Für präzise Zeitbereichssignal-Darstellungen sollte die Abtastrate jedoch drei- bis viermal höher sein als die analoge Frequenzkomponente. Bei Pulsen oder Rechtecksignalen sollte sie sogar zehnmal höher sein.
- Auflösung: Die Auflösung gibt die Anzahl der ausgegebenen Bits des A/D-Wandlers an. Ein Digital-Oszilloskop mit 8-Bit Auflösung teilt einen 10 Vss-Eingangsbereich in 256 Pegel zu je 39 mV. Bei 12-Bit Auflösung ergeben sich 4096 Pegel mit je 2,44 mV im gleichen Eingangsbereich. Eine 16-Bit Auflösung ergäbe sogar 65.536 Pegel mit je 0,15 mV bei 10 Vss. Hohe Auflösung ist nützlich, wenn dynamische Signale mit großen und kleinen Spannungskomponenten gemessen werden sollen.
- Anzahl der Kanäle: Je anspruchsvoller die Messaufgaben, desto mehr analoge Eingänge (Kanäle) sind erforderlich. Mit zwei Kanälen können zwei unterschiedliche Messsignale gleichzeitig dargestellt und verglichen werden. Während analoge Oszilloskope meist ein oder zwei Kanäle bieten, stellen Digital-Oszilloskope in der Regel bis zu vier analoge Kanäle sowie zusätzliche digitale Eingänge zur Verfügung.
- Kaufpreis: Glücklicherweise sind die Zeiten vorbei, in denen Oszilloskope sperrig und teuer waren. Heute gibt es selbst hochwertige Geräte zu attraktiven Preisen. Dadurch können auch Elektronikbegeisterte kostengünstig hochwertige Oszilloskope in ihrer Hobbywerkstatt nutzen. Die neuen Messmöglichkeiten vereinfachen die Fehlerdiagnose und ermöglichen die Umsetzung komplexer Projekte.
Mindest MHz-Wert eines Oszilloskops
Die Festlegung der maximalen Eingangsfrequenz in MHz ist keineswegs pauschal zu beantworten. Dies hängt vielmehr von der Frequenz des zu messenden Signals ab. Ein Oszilloskop mit einer Nennbandbreite von 20 MHz kann durchaus Signale mit Frequenzen über 20 MHz erfassen. Dennoch werden Signale im Bereich von 20 MHz und höher aufgrund von Dämpfung merklich kleiner dargestellt und können auf der Zeitachse nicht mehr präzise aufgelöst werden. Wenn Sie Signale mit einer Frequenz von beispielsweise 50 MHz akkurat messen möchten, sollte der Eingang oder Kanal eine Bandbreite von mindestens 100 MHz aufweisen.
Für Anwendungen, bei denen überwiegend niederfrequente Signale im Bereich von unter einem MHz erfasst werden müssen, ist ein Oszilloskop mit 20 MHz völlig ausreichend. Es gilt zu bedenken, dass mit steigender Bandbreite auch der Gerätepreis ansteigt. Digital-Oszilloskope im GHz-Bereich (1000 MHz) mit sehr großem digitalen Speicher sind in der Regel eher für Entwicklungslabore und spezialisierte Anwendungen geeignet. Die Wahl der passenden Bandbreite hängt also eng mit den spezifischen Anforderungen Ihrer Messaufgaben zusammen.
Worum handelt es sich bei digitalen Speicheroszilloskopen?
Die Arbeitsweise eines Speicheroszilloskops basiert darauf, dass das ursprüngliche Eingangssignal zunächst verstärkt wird und dann mithilfe eines Analog-Digital-Wandlers in eine digitale Form umgewandelt wird. Diese digitale Repräsentation des Signals wird im internen Digital-Speicher des Oszilloskops gespeichert. Besonders bei hohen Eingangssignalen mit Frequenzen im Bereich von mehreren hundert MHz und den dazugehörigen Abtastraten entstehen beträchtliche Datenmengen, die eine entsprechend große Speicherkapazität erfordern.
Indem das Signal digitalisiert und im Speicher abgelegt wird, ermöglicht das Speicheroszilloskop die spätere detaillierte Analyse des Signals. Diese Datenverarbeitungsfunktion ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung von Signalen, die sich rasch ändern oder bei denen zeitkritische Ereignisse auftreten. Der interne Digital-Speicher erlaubt es, eine Vielzahl von Messungen aufzuzeichnen und später präzise zu analysieren, was insbesondere bei komplexen oder sich wiederholenden Signalverläufen von Nutzen ist.
