dataTec Applikationsbericht "TEC DATES" | Teil 1: Verlässliche Signalaufnahme mit dem Oszilloskop

Applikationsschrift ::  Verlässliche Signalaufnahme mit dem Oszilloskop, Teil 1
Der Tastkopf ist der Flaschenhals bei einer Messung mit dem Oszilloskop.

Im ersten Teil stellen wir Ihnen vier von acht Grundregeln vor, um zuverlässige Messwerte zu erhalten.

Für verlässliche Messergebnisse entscheidet nicht nur die Wahl des Oszilloskops. Auch die passenden Tastköpfe sind wichtig. Ansonsten kommt es zu verzerrten oder irreführenden Messergebnissen.

Wir stellen Ihnen 8 Grundregeln vor, um möglichst zuverlässige Messwerte mit einem Oszilloskop und dem passenden Tastkopf zu erhalten.

Tipp 1: Ein Passiver oder aktiver Tastkopf?
Für allgemeine Anwendungen im unteren Frequenzbereich bis ca. 600 MHz sind passive Hochimpedanz-Tastköpfe mit ohmschen Eingangsteilern die Wahl. Die robusten und kostengünstigen Tastköpfe bieten einen weiten Dynamikbereich >300 V bei einem hohen Eingangswiderstand, um auch eine Anpassung an den hohen Eingangswiderstand des Oszilloskops zu erreichen. Sie haben zwar eine höhere kapazitive Last und bieten daher eine geringere Bandbreite wie die passiven Tastköpfe mit niederer Impedanz oder gar wie die aktiven Tastköpfe. Über alles betrachtet sind die hochohmigen passiven Tastköpfe für die meisten analogen und digitalen Signalen bis ca. 600 MHz zur Fehlersuche geeignet, sofern die zu betrachtenden Frequenzanteile <600 MHz liegen.

Für Anwendungen mit mehr als 600 MHz und einer höheren Messgenauigkeit sind aktive Tastköpfe vorzuziehen. Sie sind in der Anschaffung teurer als passive Tastköpe und ihre maximale Eingangsspannung ist limitiert.

Durch die geringere Eingangskapazität lassen sich genauere Messungen durchführen und sie geben daher bei schnellen Signalen mit hohen Frequenzanteilen ein genaueres Bild der Signalrealität wieder. Für die Signalaufnahme wurde im linken Teil des Bildes 1 der passive Tastkopf N2873A mit einer Bandbreite von 500 MHz verwendet, im rechten Bild ein Single-ended aktiver Tastkopf N2796A mit einer Bandbreite von 2 GHz.

Beide Kurven sehen gleich aus. Die grünen Kurven geben das Testpunkt-Signal wieder, wenn der jeweilige Tastkopf angeschlossen ist. In der linken Bildhälfte ist bereits die kapazitive Belastung spürbar. Die violette Kurve zeigt das mit den jeweiligen Tastköpfen gemessene Signal. Die Eingangsimpedanz (Widerstand, Kapazität und Induktivität) des passiven Tastkopfs belastet das Signal.

Auch wenn es den Anschein hat, dass der passive Tastkopf das zu messende Signal originalgetreu wiedergibt, so ist das Gegenteil der Fall: Die Anstiegszeit vergrößert sich auf 4 ns anstatt der erwarteten 600 ps. Hintergrund ist, dass durch die Eingangsimpedanz und die Bandbreite von 500 MHz des passiven Tastkopfs auf ein 583-MHz-Signal (=0,35 / 600 ps) [1] reduziert wird. Die parasitäre Kapazität und Induktivität führt am......

Erschienen Elektronik Praxis Nr. 8 vom 23.4.2015
Autor: Klaus Höing, Dipl.-Ing. | Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei dataTec