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Grundlagen der Signalspannung
Grundlagen der Signalspannung
Art der Signalspannung
Die folgende Beschreibung des HM1507-3 bezieht sich auf den
Analog-Oszilloskop-Betrieb. Siehe auch „Speicherbetrieb" .
Das Oszilloskop HM1507-3 erfasst im analogen Echtzeitbetrieb
praktisch alle sich periodisch wiederholenden Signalarten
(Wechselspannungen) mit Frequenzen bis mindestens 150MHz
(-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 Brummspannungen, ist
in jeder Hinsicht problemlos. Beim Messen ist ein ab ca. 70 MHz
zunehmender Messfehler zu berücksichtigen, der durch
Verstärkungsabfall bedingt ist. Bei ca. 110 MHz beträgt der Ab-
fall etwa 10%, der tatsächliche Spannungswert ist dann ca. 11%
größer als der angezeigte Wert. Wegen der differierenden Band-
breiten der Vertikalverstärker (-3dB zwischen 150 MHz und
170 MHz) ist der Messfehler nicht so exakt definierbar.
Bei sinusförmigen Vorgängen liegt die –6 dB Grenze für den
HM 1507-3 sogar bei 220 MHz. Die zeitliche Auflösung ist
unproblematisch.
Bei der Aufzeichnung rechteck- oder impulsartiger Signalspan-
nungen ist zu beachten, dass auch deren Oberwellenanteile
übertragen werden müssen. Die Folgefrequenz des Signals muss
deshalb wesentlich kleiner sein als die obere Grenzfrequenz des
Vertikalverstärkers. Bei der Auswertung solcher Signale ist die-
ser 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. 100 MHz und der kürzesten einstellbaren Ablenkzeit (5ns/
cm) alle 2 cm ein Kurvenzug geschrieben.
Für den wahlweisen Betrieb als Wechsel- oder Gleichspannungs-
verstärker hat jeder Vertikalverstärker-Eingang eine AC/DC-Taste
(DC = direct current; AC = alternating current). Mit Gleichstrom-
kopplung DC sollte nur bei vorgeschaltetem Tastteiler oder bei
sehr niedrigen Frequenzen gearbeitet werden bzw. wenn die
Erfassung des Gleichspannungsanteils der Signalspannung un-
bedingt erforderlich ist.
Bei der Aufzeichnung sehr niederfrequenter Impulse können bei
AC-Kopplung (Wechselstrom) des Vertikalverstärkers störende
Dachschrägen auftreten (AC-Grenzfrequenz ca. 1,6 Hz für –3 dB).
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-
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Kopplung geschalteten Messverstärkers ein entsprechend gro-
ßer Kondensator geschaltet werden. Dieser muss eine genü-
gend 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").
Größe der Signalspannung
In der allgemeinen Elektrotechnik bezieht man sich bei Wechsel-
spannungsangaben in der Regel auf den Effektivwert. Für Signal-
größen und Spannungsbezeichnungen in der Oszilloskopie wird
jedoch der V
-Wert (Volt-Spitze-Spitze) verwendet. Letzterer
ss
entspricht den wirklichen Potentialverhältnissen zwischen dem
positivsten und negativsten Punkt einer Spannung.
Will man eine auf dem Oszilloskopschirm aufgezeichnete sinus-
förmige 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 sinusförmi-
ge Spannungen den 2,83fachen 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 1mV
(Schirmbild) der Ablenkkoeffizient 1mV angezeigt wird und die
Feineinstellung kalibriert ist. Es können jedoch auch noch kleine-
re Signale aufgezeichnet werden. Die möglichen Ablenk-
koeffizienten sind in mV
ss
ße der angelegten Spannung ermittelt man durch Multiplikation
des eingestellten Ablenkkoeffizienten mit der abgelesenen ver-
tikalen Bildhöhe in cm. Wird mit Tastteiler 10:1 gearbeitet, ist
nochmals mit 10 zu multipilizieren.
Für Amplitudenmessungen muss sich die Feineinstellung in ih-
rer kalibrierten Stellung befinden. Unkalibriert kann die Ablenk-
empfindlichkeit mindestens bis zum Faktor 2,5:1 verringert wer-
den (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).
(±5%), wenn mit dem READOUT
ss
/cm oder V
/cm angegeben. Die Grö-
ss
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