Frequenzbegrenzung eines Oszilloskops

Oszilloskope sind nach dem Multimeter ein unglaublich nützliches Werkzeug in der Elektronik. Ohne einen Oszilloskop ist es ziemlich schwierig zu wissen, was in einem Schaltkreis passiert. Aber dieses Testgerät hat auch seine eigenen Grenzen. Um diese Begrenzung zu überwinden, muss man die schwächsten Glieder im System vollständig verstehen und auf die bestmögliche Weise dafür entschädigen. Das wichtigste Merkmal eines Oszilloskops ist die Bandbreite. Wie schnell es eine bestimmte Anzahl von analogen Proben pro Sekunde lesen kann, ist der Schlüsselfaktor für ein Oszilloskop. Lassen Sie uns zunächst verstehen, was Bandbreite ist. Viele von uns glauben, dass die maximal erlaubte Frequenz eines Oszilloskops die Bandbreite ist. Tatsächlich ist die Bandbreite eines Oszilloskops die Frequenz, bei der ein sinusförmiges Eingangssignal um 3 dB abgeschwächt wird, was 29,3% unter der wahren Amplitude des Signals liegt.

Das bedeutet, dass an dem Punkt der maximalen Nennfrequenz, die vom Instrument angezeigte Amplitude 70,7% der tatsächlichen Amplitude des Signals beträgt. Angenommen, bei der maximalen Frequenz beträgt die tatsächliche Amplitude 5V, aber sie wird auf dem Bildschirm als ~3,5V angezeigt.

Ein Oszilloskop mit einer Spezifikation von 1 GHz Bandbreite oder darunter zeigt eine gaußsche Antwort oder eine Tiefpassfrequenzantwort, die ein Drittel der -3 dB-Frequenz am Anfang und langsam bei höheren Frequenzen abfällt. Scopes mit einer Spezifikation größer als 1 GHz zeigen eine maximale flache Antwort mit einem schärferen Abfall nahe der -3dB-Frequenz. Die niedrigste Frequenz des Oszilloskops, bei der das Eingangssignal um 3 dB abgeschwächt wird, gilt als Bandbreite des Geräts. Ein Oszilloskop mit einer maximal flachen Antwort kann In-Band-Signale weniger abschwächen als verglichen mit einem Oszilloskop mit gaußscher Antwort und kann genauere Messungen an In-Band-Signalen durchführen.

Auf der anderen Seite dämpft ein Scope mit gaußscher Antwort Out-Band-Signale weniger im Vergleich zu einem Scope mit maximal flacher Antwort. Das bedeutet, dass solch ein Scope eine schnellere Anstiegszeit im Vergleich zu anderen Scopes mit gleicher Bandbreiten-Spezifikation hat. Die Anstiegszeitspezifikation eines Scopes steht in engem Zusammenhang mit seiner Bandbreite.
Ein Oszilloskop mit gaußscher Antwort hat eine Anstiegszeit von etwa 0,35/f BW basierend auf einem 10%- bis 90%-Kriterium. Ein Oszilloskop mit maximal flacher Antwort hat eine Anstiegszeit von etwa 0,4/f BW basierend auf der Schärfe der Frequenzabfallcharakteristik.

Sie müssen verstehen, dass die Anstiegszeit die schnellste Kantensteilheit ist, die vom Scope erzeugt werden kann, wenn das Eingangssignal eine theoretisch unendlich schnelle Anstiegszeit hat. Aber es ist unmöglich, den theoretischen Wert zu messen, daher ist es besser, den praktischen Wert zu berechnen.

Maßnahmen für genaue Messungen am Oszilloskop

1. Die wichtigste Sache, die Benutzer wissen müssen, ist die Bandbreitenbegrenzung des Scopes. Die Bandbreite des Oszilloskops sollte ausreichend breit sein, um die Frequenzen innerhalb des Signals zu erfassen und die Wellenform korrekt anzuzeigen.

2. Der mit dem Scope verwendete Sonde spielt eine wichtige Rolle für die Leistung des Geräts. Die Bandbreite des Oszilloskops sowie die des Probes sollten in der richtigen Kombination stehen. Der Einsatz einer falschen Oszilloskopsonde kann die Leistung der gesamten Testausrüstung beeinträchtigen.

3. Um Frequenz und Amplitude genau zu messen, sollten die Bandbreiten sowohl des Scopes als auch der angeschlossenen Sonde weit über dem Signal liegen, das Sie präzise erfassen möchten. Wenn zum Beispiel die erforderliche Genauigkeit der Amplitude ~1% beträgt, dann multiplizieren Sie die Faktorrate des Scopes mit 0,1x, das bedeutet, ein 100MHz-Scope kann 10MHz mit einem 1%-Fehler in der Amplitude erfassen.

4. Es muss darauf geachtet werden, dass das Scope korrekt getriggert wird, damit die resultierende Ansicht der Wellenform deutlicher wird.

5. Benutzer sollten sich beim Hochgeschwindigkeitsmessungen der Erdungsclips bewusst sein. Das Kabel des Clips produziert Induktivität und Schwingungen im Schaltkreis, was die Messungen beeinflusst.

6. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für analoge Scopes die Bandbreite mindestens dreimal höher als die höchste analoge Frequenz des Systems sein sollte. Für digitale Anwendungen sollte die Bandbreite des Scopes mindestens fünfmal höher als die schnellste Taktrate des Systems sein.

Erklärung: Respektiere das Original, gute Artikel sind teilen wert, falls es eine Verletzung gibt, bitte kontaktiere zur Löschung.