Größe Der Signalspannung - Hameg Instruments Hm604-3 Bedienungsanleitung

Bei der Aufzeichnung sehr niederfrequenter Impulse können
bei AC-Kopplung (Wechselstrom) des Vertikalverstärkers stö-
rende Dachschrägen auftreten (AC-Grenzfrequenz ca. 1,6Hz
für 3dB). In diesem Falle ist, wenn die Signalspannung nicht
mit einem hohen Gleichspannungspegel überlagert ist, die
DC-Kopplung vorzuziehen. Andernfalls muß vor den Eingang
des auf DC-Kopplung geschalteten Meßverstärkers ein ent-
sprechend großer Kondensator geschaltet werden. Dieser
muß eine genügend große Spannungsfestigkeit besitzen. DC-
Kopplung ist auch für die Darstellung von Logik- und Impuls-
signalen zu empfehlen, besonders dann, wenn sich dabei
das Tastverhältnis ständig ändert. Andernfalls wird sich das
Bild bei jeder Änderung auf- oder abwärts bewegen. Reine
Gleichspannungen können nur mit DC-Kopplung gemessen
werden.
Größe der Signalspannung
In der allgemeinen Elektrotechnik bezieht man sich bei
Wechselspannungsangaben in der Regel auf den Effektiv-
wert. Für Signalgrößen und Spannungsbezeichnungen in der
Oszilloskopie wird jedoch der Vss-Wert (Volt-Spitze-Spitze)
verwendet. Letzterer entspricht den wirklichen Potential-
verhältnissen zwischen dem positivsten und negativsten
Punkt einer Spannung.
Will man eine auf dem Oszilloskopschirm aufgezeichnete
sinusförmige Größe auf ihren Effektivwert umrechnen, muß
der sich in Vss ergebende Wert durch 2 x √2 = 2,83 dividiert
werden. Umgekehrt ist zu beachten, daß in Veff angegebe-
ne sinusförmige Spannungen den 2,83fachen Potentialunter-
schied in Vss haben. Die Beziehungen der verschiedenen
Spannungsgrößen sind aus der nachfolgenden Abbildung er-
sichtlich.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spannungswerte an einer Sinuskurve
Veff = Effektivwert; Vs = einfacher Spitzenwert;
Vss = Spitze-Spitze-Wert; Vmom = Momentanwert (zeitab-
hängig)
Die minimal erforderliche Signalspannung am Y-Eingang für
ein 1 cm hohes Bild beträgt 1mVss (±5%), wenn die 1mV
Ablenkkoeffizienten-Anzeige im VOLTS / DIV. - Feld leuchtet
und der Feinstell-Knopf (VAR. 2.5:1) sich in seiner kalibrier-
ten Stellung (Rechtsanschlag) befindet. Es können jedoch
auch noch kleinere Signale aufgezeichnet werden. Die mög-
lichen Ablenkkoeffizienten sind in mVss/cm oder Vss/cm an-
gegeben. Der eingestellte Ablenkkoeffizient wird mit einer
Leuchtdiode (LED) angezeigt. Die Größe der angelegten
Spannung ermittelt man durch Multiplikation des ein-
gestellten Ablenkkoeffizienten mit der abgelesenen ver-
tikalen Bildhöhe in cm. Wird mit Tastteiler 10:1 gearbeitet,
ist nochmals mit 10 zu multipilizieren. Für Amplituden-
messungen muß der Feinsteller am Eingangsteiler-
schalter in seiner kalibrierten Stellung stehen (Pfeil waa-
gerecht nach rechts zeigend). Wird der Feinstellknopf nach
links gedreht, verringert sich die Empfindlichkeit in jeder Teil-
erschalterstellung mindestens um den Faktor 2,5 und die
zuvor konstant leuchtende LED blinkt. So kann jeder
Zwischenwert innerhalb der 1-2-5 Abstufung eingestellt wer-
den. Bei direktem Anschluß an den Y-Eingang sind Signale
Änderungen vorbehalten
darstellbar (Teilerschalter auf 20V/cm, Feinsteller
bis 400V
ss
auf Linksanschlag).
Mit den Bezeichnungen
H = Höhe in cm des Schirmbildes,
U = Spannung in Vss des Signals am Y-Eingang,
A = Ablenkkoeffizient in V/cm (VOLTS / DIV.-Anzeige)
läßt sich aus gegebenen zwei Werten die dritte Größe er-
rechnen:
= ⋅
Alle drei Werte sind jedoch nicht frei wählbar. Sie müssen
beim HM604-3 innerhalb folgender Grenzen liegen
(Triggerschwelle, Ablesegenauigkeit):
H zwischen 0,5cm und 8cm, möglichst 3,2cm und 8cm,
U zwischen 1mV und 160V
ss
A zwischen 1mV/cm und 20V/cm in 1-2-5 Teilung.
Beispiele:
Eingest. Ablenkkoeffizient A = 50mV/cm
abgelesene Bildhöhe H = 4,6cm,
gesuchte Spannung U = 0,05x4,6 = 0,23Vss
Eingangsspannung U = 5V
eingestellter Ablenkkoeffizient A = 1V/cm,
gesuchte Bildhöhe H = 5:1 = 5cm
Signalspannung U = 230V
(Spannung >160V , mit Tastteiler 10:1 U = 65,1V
ss
gewünschte Bildhöhe H = mind. 3,2cm, max. 8cm,
maximaler Ablenkkoeffizient A = 65,1:3,2 = 20,3V/cm,
minimaler Ablenkkoeffizient A = 65,1:8 = 8,1V/cm,
einzustellender Ablenkkoeffizient A = 10V/cm
Die Spannung am Y-Eingang darf 400V (unabhängig von
der Polarität) nicht überschreiten. Ist das zu messende
Signal eine Wechselspannung die einer Gleichspannung über-
lagert ist (Mischspannung), beträgt der höchstzulässige Ge-
samtwert beider Spannungen (Gleichspannung und einfacher
Spitzenwert der Wechselspannung) ebenfalls + bzw. -400V
(siehe Abbildung). Wechselspannungen, deren Mittelwert Null
ist, dürfen maximal 800V
Beim Messen mit Tastteilern sind deren höhere Grenz-
werte nur dann maßgebend, wenn DC-Eingangs-
kopplung am Oszilloskop vorliegt.
Für Gleichspannungsmessungen bei AC-Eingangskopplung
gilt der niedrigere Grenzwert des Oszilloskopeingangs (400V).
Der aus dem Widerstand im Tastkopf und dem 1MΩ Ein-
gangswiderstand des
Spannungsteiler ist, durch den bei AC-Kopplung dazwischen
geschalteten Eingangs-Kopplungskondensator, für Gleich-
spannungen unwirksam. Gleichzeitig wird dann der Konden-
sator mit der ungeteilten Gleichspannung belastet. Bei Misch-
spannungen ist zu berücksichtigen, daß bei AC-Kopplung
deren Gleichspannungsanteil ebenfalls nicht geteilt wird,
während der Wechselspannungsanteil einer frequenz-
abhängigen Teilung unterliegt, die durch den kapazitiven Wi-
derstand des Koppelkondensators bedingt ist. Bei Frequen-
zen ≥40Hz kann vom Teilungsverhältnis des Tastteilers aus-
gegangen werden.
In Stellung GD wird der Signalweg direkt hinter dem Y-Ein-
gang aufgetrennt; dadurch ist der Spannungsteiler auch in
diesem Falle unwirksam. Dies gilt selbstverständlich für
Gleich- und Wechselspannungen.
Unter Berücksichtigung der zuvor erläuterten Bedingungen
können mit HAMEG-Tastteilern 10:1 Gleichspannungen bis
=
=
,
ss
0,05V/cm,
,
ss
x 2x√2 = 651V
eff ss
ss
betragen.
ss
Oszilloskops bestehende
),
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