Was ist ein Doppelspuroszilloskop? Definition Erklärung des Arbeitsprinzips und der Modi

Was ist ein Doppelspur-Oszilloskop?

Definition

Ein Doppelspur-Oszilloskop verwendet einen einzelnen Elektronenstrahl, um zwei separate Spuren zu erzeugen, die jeweils durch eine unabhängige Eingangsquelle abgelenkt werden. Um diese beiden Spuren zu erzeugen, verwendet es hauptsächlich zwei Betriebsmodi – den Wechselmodus und den Zerhackmodus –, die durch einen Schalter gesteuert werden.

Zweck eines Doppelspur-Oszilloskops

Bei der Analyse oder Untersuchung mehrerer elektronischer Schaltungen ist oft ein Vergleich ihrer Spannungseigenschaften entscheidend. Während man für solche Vergleiche mehrere Oszilloskope verwenden könnte, ist die Synchronisierung des Sweep-Auslöser jedes Geräts sehr herausfordernd. Ein Doppelspur-Oszilloskop löst dieses Problem, indem es mit einem einzelnen Elektronenstrahl zwei Spuren erzeugt, was eine bequeme und genaue gleichzeitige Analyse ermöglicht.

Blockschaltbild und Arbeitsprinzip eines Doppelspur-Oszilloskops

Das Blockschaltbild eines Doppelspur-Oszilloskops ist unten dargestellt:

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, verfügt das Oszilloskop über zwei unabhängige vertikale Eingangskanäle, die als A und B bezeichnet sind. Jede Eingabe wird separat in eine Vorverstärker- und Dämpfungsstufe eingespeist. Die Ausgänge dieser beiden Stufen werden dann an einen elektronischen Schalter weitergeleitet, der nur die Eingabe eines Kanals zur vertikalen Verstärkerstufe durchlässt. Das Schaltkreis enthält auch einen Trigger-Auswahl-Schalter, der das Auslösen über Kanal A, Kanal B oder ein extern angewendetes Signal ermöglicht.

Ein horizontaler Verstärker liefert Signale an den elektronischen Schalter, wobei die Quelle durch die Schalter S0 und S2 bestimmt wird – entweder der Sweep-Generator oder Kanal B. Diese Anordnung ermöglicht, dass vertikale Signale von Kanal A und horizontale Signale von Kanal B an das CRT gesendet werden, was den X-Y-Betrieb für präzise X-Y-Messungen ermöglicht.

Die Betriebsmodi des Oszilloskops werden über Frontpaneel-Steuerungen ausgewählt, die es den Benutzern ermöglichen, Spuren von Kanal A alleine, Kanal B alleine oder beide Kanäle gleichzeitig anzuzeigen. Wie bereits erwähnt, arbeiten Doppelspur-Oszilloskope in zwei wesentlichen Modi:

Wechselmodus

Wenn der Wechselmodus aktiviert ist, wechselt der elektronische Schalter zwischen den beiden Kanälen, wobei der Wechsel am Beginn jedes neuen Sweeps erfolgt. Die Umschaltfrequenz ist mit der Sweep-Frequenz synchronisiert, sodass die Spur jedes Kanals in separaten Sweeps angezeigt wird: die Spur von Kanal A erscheint im ersten Sweep, gefolgt von der Spur von Kanal B im nächsten.

Der Wechsel zwischen den Kanälen erfolgt während der Sweep-Rücklaufphase, wenn der Elektronenstrahl unsichtbar ist – dies verhindert sichtbare Störungen der Spuren. Dies führt dazu, dass ein vollständiges Sweep-Signal von einem vertikalen Kanal angezeigt wird, gefolgt von einem vollen Sweep vom anderen Kanal im nachfolgenden Zyklus.

Die Wellenformausgabe des Oszilloskops im Wechselmodus ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Dieser Modus bewahrt die korrekte Phasenbeziehung zwischen den Signalen von Kanal A und B. Er hat jedoch einen Nachteil: die Anzeige zeigt die beiden Signale als zeitversetzt, obwohl sie tatsächlich gleichzeitig sind. Darüber hinaus ist der Wechselmodus ungeeignet für die Anzeige von Niederfrequenzsignalen.

Zerhackmodus

Im Zerhackmodus wechselt der elektronische Schalter schnell zwischen den beiden Kanälen mehrmals während eines einzelnen Sweeps. Der Wechsel ist so schnell, dass selbst kleine Segmente jedes Signals angezeigt werden, was den Eindruck kontinuierlicher Spuren für beide Kanäle erzeugt. Die Wellenformanzeige im Zerhackmodus ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Im Zerhackmodus arbeitet der elektronische Schalter in einem freilaufenden Zustand mit hoher Frequenz (typischerweise 100 kHz bis 500 kHz), unabhängig von der Frequenz des Sweep-Generators. Dieses schnelle Wechseln stellt sicher, dass kleine Segmente von Signalen beider Kanäle ständig an den Verstärker übertragen werden.

Wenn die Zerhackfrequenz die horizontale Sweep-Frequenz überschreitet, fügen sich die zerkleinerten Segmente nahtlos auf dem CRT-Bildschirm zusammen, wodurch die ursprünglichen Wellenformen von Kanal A und B rekonstruiert werden. Im Gegensatz dazu zeigt die Anzeige Unstetigkeiten, wenn die Zerhackfrequenz niedriger als die Sweep-Frequenz ist – in solchen Fällen ist der Wechselmodus geeigneter. Doppelspur-Oszilloskope ermöglichen es den Benutzern, den gewünschten Betriebsmodus über eine Frontpaneel-Steuerung auszuwählen.