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Die Grundlagen des Signalaufzeichnung
Art der Signalspannung
Das Oszilloskop HM507 erfaßt praktisch alle sich periodisch
wiederholenden Signalarten (Wechselspannungen) mit
Frequenzen bis mindestens 50 MHz (-3dB) und
Gleichspannungen.
Die Y-Meßverstärker sind so ausgelegt, daß die
Übertragungsgüte nicht durch eigenes Überschwingen
beeinflußt wird.
Die Darstellung einfacher elektrischer Vorgänge, wie
sinusförmige HF- und NF-Signale oder netzfrequente
Brummspannungen, ist in jeder Hinsicht problemlos. Beim
Messen ist ein ab ca. 14MHz zunehmender Meßfehler zu
berücksichtigen, der durch Verstärkungsabfall bedingt ist. Bei
ca. 30MHz beträgt der Abfall etwa 10%, der tatsächliche
Spannungswert ist dann ca. 11% größer als der angezeigte
Wert. Wegen der differierenden Bandbreiten der Y-
Meßverstärker (-3dB zwischen 50MHz und 55MHz) ist der
Meßfehler nicht so exakt definierbar.
Bei der Aufzeichnung rechteck- oder impulsartiger
Signalspannungen ist zu beachten, daß auch deren
Oberwellenanteile übertragen werden müssen. Die
Folgefrequenz des Signals muß deshalb wesentlich kleiner
sein als die obere Grenzfrequenz der Y-Meßverstärker. 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
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 cm ein Kurvenzug geschrieben.
Für den wahlweisen Betrieb als Wechsel- oder
Gleichspannungsverstärker hat jeder Meßverstärker-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
Gleichspannungsanteils der Signalspannung unbedingt
erforderlich ist.
Bei der Aufzeichnung sehr niederfrequenter Impulse können
bei AC-Kopplung (Wechselstrom) des Meßverstärkers störende
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 entsprechend
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 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 ~ -
Symbol angezeigt wird (siehe "Bedienelemente und
Readout").
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Größe der Signalspannung
In der allgemeinen Elektrotechnik bezieht man sich bei
Wechselspannungsangaben in der Regel auf den Effektivwert.
Für Signalgrößen und Spannungsbezeichnungen in der
Oszilloskopie wird jedoch der Vss-Wert (Volt-Spitze-Spitze)
verwendet.
Letzterer
Potentialverhältnissen 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
Potentialunterschied in Vss haben. Die Beziehungen der
verschiedenen Spannungsgrößen sind aus der nachfolgenden
Abbildung ersichtlich.
Spannungswerte an einer Sinuskurve
V
= Effektivwert; Vs = einfacher Spitzenwert;
eff
V
= Spitze-Spitze-Wert;
ss
V
= Momentanwert (zeitabhängig)
mom
Die minimal erforderliche Signalspannung am Y-Eingang für
ein 1 cm hohes Bild beträgt 1mVss (±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 Ablenkkoeffizienten sind in mVss/cm oder Vss/cm
angegeben. Die Größe der angelegten Spannung ermittelt
man
durch
Multiplikation
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
Ablenkempfindlichkeit mindestens bis zum Faktor 2,5:1
verringert 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
errechnen:
Alle drei Werte sind jedoch nicht frei wählbar. Sie müssen
innerhalb folgender Grenzen liegen (Triggerschwelle,
Ablesegenauigkeit):
entspricht
den
wirklichen
den
2,83fachen
des
eingestellten
Änderungen vorbehalten
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