Ein Oszilloskop beantwortet eine Frage, die ein Multimeter nicht beantwortet: nicht welcher Wert anliegt, sondern was das Signal zwischen zwei Zeitpunkten getan hat. Das Gerät dieser Reihe ist die Messplatzausführung dieser Frage - zwei Kanäle, ein Bildschirm, der groß genug für den Vergleich ist, und genügend Speicher, um das Erfasste zu behalten.
Produktübersicht
Drei Modelle teilen Gehäuse, Display und Bedienlayout. Sie unterscheiden sich in der Bandbreite: 100, 150 und 200 MHz, bei gleichen zwei Kanälen, gleicher Aufzeichnungslänge und gleicher maximaler Abtastrate.
Die Frontblende ist konventionell aufgebaut: eine Spalte Menütasten neben dem Bildschirm, rechts die Blöcke für Vertikal, Horizontal und Trigger, darunter die zwei BNC-Eingänge. Wer schon an einem Tischoszilloskop gearbeitet hat, bedient das Gerät ohne Handbuch; die AUTO-Taste deckt den Fall ab, dass jemand es nicht hat.
Das Gehäuse hat etwa die Größe eines großen Buchs und wiegt rund drei Kilogramm. Es besitzt einen Tragebügel und Standfüße, was ein Messplatzgerät braucht, wenn es zwischen zwei Arbeitsplätzen geteilt wird.
So erfasst das Oszilloskop ein Signal
Der Eingang durchläuft ein Dämpfungsglied und einen Puffer und wird anschließend von einem Analog-Digital-Wandler mit bis zu einer Gigasample pro Sekunde abgetastet. Die Abtastwerte gelangen in einen Aufzeichnungsspeicher, und diese Aufzeichnung ist es, die das Gerät darstellt, vermisst und speichert.
Zwei Größen bestimmen, was sichtbar ist. Die Bandbreite legt die schnellste Flanke fest, die das Gerät wiedergeben kann: Ein Signal mit wesentlichem Anteil oberhalb der Bandbreite kommt gedämpft und verrundet an, unabhängig von der Abtastrate. Die Abtastrate bestimmt, wie fein die Aufzeichnung zeitlich gerastert ist. Der Speicher verbindet beides, denn bei gegebener Abtastrate deckt die Aufzeichnung eine feste Zeitspanne ab - eine längere Aufzeichnung bedeutet ein längeres Fenster in voller Auflösung.
Die Triggerung entscheidet, welcher Teil des Datenstroms behalten wird. Die Triggerschaltung beobachtet eine definierte Bedingung - eine Flanke, eine Pulsbreite, eine Steigung - , und die Erfassung wird um diesen Punkt herum gespeichert. Der Frequenzzähler arbeitet auf demselben Triggersignal, weshalb er ohne eigenen Messaufbau einen stabilen Wert liefert.
Die Messfunktion arbeitet auf der gespeicherten Aufzeichnung und nicht auf dem live anliegenden Signal. Deshalb lässt sich eine eingefrorene Erfassung vermessen, können Cursor gesetzt und Parameter nach dem Ereignis abgelesen werden, und deshalb ist die Aufzeichnung aufeinanderfolgender Bildschirmseiten nützlich: Die Auswertung kann warten, bis der Fehler gefunden ist.
Auswahl des passenden Modells
Die Bandbreite wird nach der schnellsten Flanke gewählt, nicht nach der Wiederholrate. Eine Faustregel verlangt ein Mehrfaches der Bandbreite der höchsten wesentlichen Frequenz im Signal, damit die Flanke wiedergegeben und nicht verrundet wird. Wo die Form der Flanke die Messgröße ist, ist mehr Bandbreite stets die sicherere Wahl.
Die Kanalzahl richtet sich danach, was gleichzeitig verglichen werden muss. Zwei Kanäle decken Eingang gegen Ausgang, Gate gegen Drain oder eine Spannung gegen einen aus einem Shunt abgeleiteten Strom ab. Ein dritter und vierter Kanal ändern die Geräteklasse und stehen in diesem Gehäuse nicht zur Verfügung.
Der Speicher wird nach dem Zeitfenster gewählt, das in voller Auflösung erfasst werden muss. Eine Schaltflanke zu betrachten und einen Anlaufvorgang zu betrachten sind verschiedene Anforderungen; bei der zweiten wird eine kurze Aufzeichnung sichtbar.
Die Anbindung wird zuletzt gewählt. Ein Messplatz, der Ergebnisse festhält, braucht den USB-Host für einen Speicherstick oder den USB-Device-Anschluss für einen Rechner; ein Messplatz, der Teile sortiert, braucht den Gut-/Schlecht-Ausgang, der hier nicht für jedes Modell angegeben ist.
Messgrenzen und Auswahlhinweise
Ein Tastkopf ist Teil der Messung und kein Zubehör. Ein umschaltbarer passiver Tastkopf belastet den Kreis in der Stellung 10:1 deutlich weniger als in der Stellung 1:1, schwächt das Signal aber ab, und bei hoher Frequenz muss seine eigene Kompensation gegen den Kalibrierausgang an der Frontblende abgeglichen werden. Ein nicht kompensierter Tastkopf erzeugt eine Rechteckwelle, die verrundet oder überhöht aussieht, und der Fehler wird leicht der Schaltung zugeschrieben.
Bandbreite und Abtastrate sind nicht austauschbar. Ein 100-MHz-Gerät mit 1 GSa/s Abtastrate liefert an seiner Bandbreitengrenze zehn Abtastwerte pro Periode; das genügt zum Betrachten, ist für die Messung der Anstiegszeit aber knapp. Wo die Flanke die Messgröße ist, zählt die Angabe zur Anstiegszeit mehr als die Bandbreite in der Überschrift.
Die Aufzeichnungslänge begrenzt langsame Signale. Bei langsamer Zeitbasis sinkt die Abtastrate, sofern der Speicher nicht tief genug ist, und die Spur kann zusammenhängend aussehen, während sie tatsächlich aus weit weniger Punkten rekonstruiert wird, als das Display vermuten lässt.
Schließlich misst das Gerät Spannung über der Zeit. Strom, Leistung und Impedanz werden daraus abgeleitet, mit einem Shunt, einem Tastkopf oder einer Rechenfunktion, und jede dieser Ableitungen bringt ihren eigenen Fehler ein. Ein Stromverlauf aus einer Stromzange ist nur so gut wie die Bandbreite der Zange und ihr angegebenes Übertragungsverhältnis.
Jeder der folgenden Werte stammt aus der Quelldokumentation. Ist ein Parameter im verfügbaren Material nicht angegeben, wird er als Angabe erforderlich gekennzeichnet statt geschätzt.
