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Die Grundlagen der Signalaufzeichnung
Art der Signalspannung
Die Oszilloskope HM1004-3 und HM1505-3 erfassen prak-
tisch alle sich periodisch wiederholenden Signalarten
(Wechselspannungen) mit Frequenzen bis mindestens
100MHz (-3dB) beim HM1004-3 (HM1505-3: 150 MHz (-3dB))
und Gleichspannungen.
Der Vertikalverstärker ist 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. 40 MHz (HM1505-3: ca. 70 MHz) zunehmender
Meßfehler zu berücksichtigen, der durch Verstärkungsabfall
bedingt ist. Bei ca. 80 MHz (HM1505-3: ca. 110 MHz) beträgt
der Abfall etwa 10%, der tatsächliche Spannungswert ist
dann ca. 11% größer als der angezeigte Wert. Wegen der
differierenden Bandbreiten der Vertikalverstärker (-3dB zwi-
schen 100 MHz und 140 MHz; HM1505-3: -3dB zwischen 150
MHz und 170 MHz) ist der Meßfehler nicht so exakt definier-
bar.
Bei sinusförmigen Vorgängen liegt die -6dB Grenze für
den HM1004-3 sogar bei 160 MHz, beim HM1505-3 bei
220 MHz. Die zeitliche Auflösung ist unproblematisch.
Bei der Aufzeichnung rechteck- oder impulsartiger Signals-
pannungen ist zu beachten, daß auch deren Oberwellenan-
teile übertragen werden müssen. Die Folgefrequenz des
Signals muß deshalb wesentlich kleiner sein als die obere
Grenzfrequenz des Vertikalverstärkers. Bei der Auswertung
solcher Signale ist dieser Sachverhalt zu berücksichtigen.
Schwieriger ist das Oszilloskopieren von Signalgemischen,
besonders 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.
Fernseh-Video-Signale (FBAS-Signale) sind mit Hilfe des akti-
ven TV-Sync-Separators leicht triggerbar.
Die zeitliche Auflösung ist unproblematisch. Beispielsweise
wird bei ca. 100MHz und der kürzesten einstellbaren Ablenk-
zeit (5ns/cm) alle 2cm ein Kurvenzug geschrieben.
Für den wahlweisen Betrieb als Wechsel- oder Gleich-
spannungsverstärker hat jeder Vertikalverstärker-Eingang eine
AC/DC-Taste (DC = direct current; AC = alternating current).
Mit Gleichstromkopplung DC sollte nur bei vorgeschaltetem
Tastteiler oder bei sehr niedrigen Frequenzen gearbeitet
werden bzw. wenn die Erfassung des Gleichspannungsan-
teils der Signalspannung unbedingt erforderlich ist.
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
Impulssignalen 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 ge-
messen werden.
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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 ~ -
Symbol angezeigt wird (siehe "Bedienelemente und Read-
out").
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 Uss ergebende Wert durch 2 x √2 = 2,83 dividiert
werden. Umgekehrt ist zu beachten, daß in Veff angegebene
sinusförmige Spannungen den 2,83fachen Potential unter-
schied in Vss haben. Die Beziehungen der verschiedenen
Spannungsgrößen sind aus der nachfolgenden Abbildung
ersichtlich.
Spannungswerte an einer Sinuskurve
V eff = Effektivwert; Vs = einfacher Spitzenwert;
V ss = Spitze-Spitze-Wert;
V mom = Momentanwert (zeitabhängig)
Die minimal erforderliche Signalspannung am Y-Eingang für ein
1cm hohes Bild beträgt 1mV ss (±5%), wenn mit dem READOUT
(Schirmbild) der Ablenkkoeffizient 1mV angezeigt wird und die
Feineinstellung kalibriert ist. Es können jedoch auch noch
kleinere Signale aufgezeichnet werden. Die möglichen Ablenk-
koeffizienten sind in mV ss /cm oder V ss /cm angegeben. Die
Größe der angelegten Spannung ermittelt man durch Multipli-
kation des eingestellten Ablenkkoeffizienten mit der abgelese-
nen vertikalen Bildhöhe in cm. Wird mit Tastteiler 10:1 gearbei-
tet, ist nochmals mit 10 zu multiplizieren.
Für Amplitudenmessungen muß sich die Fein-Einstellung in
ihrer kalibrierten Stellung befinden. Unkalibriert kann die
Ablenkempfindlichkeit mindestens bis zum Faktor 2,5:1 ver-
ringert werden (siehe "Bedienelemente und Readout"). So
kann jeder Zwischenwert innerhalb der 1-2-5 Abstufung des
Teilerschalters eingestellt werden. Ohne Tastteiler sind damit
Signale bis 400Vss darstellbar (Ablenkkoeffizient auf 20V/cm,
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:
Änderungen vorbehalten
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