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Die Grundlagen der Signalaufzeichnung
Art der Signalspannung
Das Oszilloskop HM504 erfaßt praktisch alle sich periodisch
wiederholenden Signalarten (Wechselspannungen) mit Frequen-
zen bis mindestens 50 MHz (-3dB) und Gleichspannungen.
Die Y-Meßverstärker sind so ausgelegt, daß die Übertragungs-
güte nicht durch eigenes Überschwingen beeinflußt wird.
Die Darstellung einfacher elektrischer Vorgänge, wie
sinusförmige HF- und NF-Signale oder netzfrequente Brumm-
spannungen, ist in jeder Hinsicht problemlos. Beim Messen ist
ein ab ca. 14MHz zunehmender Meßfehler zu berücksichtigen,
der durch Verstärkungsabfall bedingt ist. Bei ca. 30MHz be-
trägt der Abfall etwa 10%, der tatsächliche Spannungswert ist
dann ca. 11% größer als der angezeigte Wert. Wegen der dif-
ferierenden Bandbreiten der Y-Meßverstärker (-3dB zwischen
50MHz und 55MHz) ist der Meßfehler nicht so exakt definier-
bar.
Bei der Aufzeichnung rechteck- oder impulsartiger Signalspan-
nungen ist zu beachten, daß auch deren Oberwellenanteile
übertragen werden müssen. Die Folgefrequenz des Signals muß
deshalb wesentlich kleiner sein als die obere Grenzfrequenz
derY-Meßverstärker. Bei der Auswertung solcher Signale ist
dieser Sachverhalt zu berücksichtigen.
Schwieriger ist das Oszilloskopieren von Signalgemischen, be-
sonders dann, wenn darin keine mit der Folgefrequenz ständig
wiederkehrenden höheren Pegelwerte enthalten sind, auf die
getriggert werden kann. Dies ist z.B. bei Burst-Signalen der
Fall. Um auch dann ein gut getriggertes Bild zu erhalten, ist
u.U. eine Veränderung der HOLD OFF- Zeit erforderlich. Fern-
seh-Video-Signale (FBAS-Signale) sind mit Hilfe des aktiven TV-
Sync-Separators leicht triggerbar.
Die zeitliche Auflösung ist unproblematisch. Beispielsweise wird
bei ca. 40MHz und der kürzesten einstellbaren Ablenkzeit (10ns/
cm) alle 2,0cm ein Kurvenzug geschrieben.
Für den wahlweisen Betrieb als Wechsel- oder Gleichspannungs-
verstärker hat jeder Meßverstärker-Eingang eine AC/DC-Taste
(DC = direct current; AC = alternating current). Mit Gleichstrom-
kopplung DC sollte nur bei vorgeschaltetem Tastteiler oder bei
sehr niedrigen Frequenzen gearbeitet werden bzw. wenn die
Erfassung des Gleichspannungsanteils der Signalspannung un-
bedingt erforderlich ist.
Bei der Aufzeichnung sehr niederfrequenter Impulse können
bei AC-Kopplung (Wechselstrom) des Meßverstärkers stören-
de 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-Kopp-
lung vorzuziehen. Andernfalls muß vor den Eingang des auf
DC-Kopplung geschalteten Meßverstärkers ein entsprechend
großer Kondensator geschaltet werden. Dieser muß eine ge-
nügend große Spannungsfestigkeit besitzen. DC-Kopplung ist
auch für die Darstellung von Logik- und Impulssignalen zu emp-
fehlen, besonders dann, wenn sich dabei das Tastverhältnis
ständig ändert. Andernfalls wird sich das Bild bei jeder Ände-
rung auf- oder abwärts bewegen. Reine Gleichspannungen
können nur mit DC-Kopplung gemessen werden.
Die mit der AC/DC -Taste gewählte Eingangskopplung wird mit
dem READOUT (Schirmbild) angezeigt. Das = -Symbol zeigt
DC-Kopplung an, während AC-Kopplung mit dem
angezeigt wird (siehe "Bedienelemente und Readout").
Größe der Signalspannung
In der allgemeinen Elektrotechnik bezieht man sich bei
Wechselspannungsangaben in der Regel auf den Effektivwert.
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Für Signalgrößen und Spannungsbezeichnungen in der
Oszilloskopie wird jedoch der V
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 angegebene
sinusförmige Spannungen den 2,83fachen Potentialunter-
schied in V
Spannungsgrößen sind aus der nachfolgenden Abbildung er-
sichtlich.
Spannungswerte an einer Sinuskurve
V
= Effektivwert; V
eff
V
= Spitze-Spitze-Wert;
ss
V
= Momentanwert (zeitabhängig)
mom
Die minimal erforderliche Signalspannung am Y-Eingang für
ein 1 cm hohes Bild beträgt 1mV
READOUT (Schirmbild) der Ablenkkoeffizient 1mV angezeigt
wird und die Feineinstellung kalibriert ist. Es können jedoch
auch noch kleinere Signale aufgezeichnet werden. Die mögli-
chen Ablenkkoeffizienten sind in mV
geben. Die Größe der angelegten Spannung ermittelt man
durch Multiplikation des eingestellten Ablenkkoeffizienten mit
der abgelesenen vertikalen Bildhöhe in cm. Wird mit Tastteiler
10:1 gearbeitet, ist nochmals mit 10 zu multipilizieren.
Für Amplitudenmessungen muß sich die Feineinstellung in
ihrer kalibrierten Stellung befinden. Unkalibriert kann die Ab-
lenkempfindlichkeit mindestens bis zum Faktor 2,5:1 verrin-
gert werden (siehe "Bedienelemente und Readout"). So kann
jeder Zwischenwert innerhalb der 1-2-5 Abstufung des Teiler-
schalters eingestellt werden. Ohne Tastteiler sind damit Si-
gnale bis 400V
Feineinstellung 2,5:1).
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 errech-
nen:
~
-Symbol
Alle drei Werte sind jedoch nicht frei wählbar. Sie müssen
innerhalb folgender Grenzen liegen (Triggerschwelle, Ablese-
genauigkeit):
H zwischen 0,5cm und 8cm, möglichst 3,2cm und 8cm,
U zwischen 0,5mVss und 160V
A zwischen 1mV/cm und 20V/cm in 1-2-5 Teilung.
-Wert (Volt-Spitze-Spitze)
ss
haben. Die Beziehungen der verschiedenen
ss
= einfacher Spitzenwert;
s
(±5%), wenn mit dem
ss
/cm oder Vss/cm ange-
ss
darstellbar (Ablenkkoeffizient auf 20V/cm,
ss
,
ss
Änderungen vorbehalten
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