Suchen Sie nach dem richtigen Oszilloskop für Ihre Elektronik-Projekte oder Ihre beruflichen Vorhaben? Dieser Leitfaden bietet Ihnen eine klare Übersicht zur Auswahl des Oszilloskops, das Ihren Anforderungen am besten entspricht. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie ein erfahrener Ingenieur, ein Student oder ein Elektronikbastler sind. Wir gehen auf wichtige Parameter wie Bandbreite, Abtastrate und Anstiegszeit ein, um sicherzustellen, dass Sie eine fundierte Wahl treffen, die die Präzision und Effizienz Ihrer Messungen verbessert.
Wofür werden Oszilloskope verwendet?
Ein Oszilloskop, früher auch als Oszillograph (umgangssprachlich Scope, Oscope oder O-Scope) bezeichnet, ist ein Tischinstrument, das elektrische Signale grafisch darstellt und zeigt, wie sich diese Signale im Laufe der Zeit verändern. Sie werden von Ingenieuren zur Fehlersuche in Schaltungen und zur Überprüfung der Signalqualität verwendet. Die meisten Ingenieure verwenden ein digitales Oszilloskop, worauf wir uns hier konzentrieren werden. Digitale Oszilloskope erfassen und speichern Wellenformen, die die Spannung eines Signals, die Frequenz, den Anteil des Rauschens am Signal, die Verzerrung des Signals, den zeitlichen Abstand zwischen den Signalen und vieles mehr anzeigen.
Grundlegende Parameter für die Auswahl eines Oszilloskops
Bandbreite des Oszilloskops
Die Bandbreite ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die die höchste Frequenz bestimmt, die Ihr Oszilloskop genau messen kann. Sie ist ein wichtiger Faktor, der sowohl die Funktionalität als auch die Kosten des Oszilloskops beeinflusst.
Je höher die Bandbreite ist, desto genauer ist die Wiedergabe Ihres Signals, wie die Abbildung mit einem Signal zeigt, das mit einer Bandbreite von 250 MHz, 1 GHz und 4 GHz aufgezeichnet wurde.
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So können Sie Ihren Bandbreitenbedarf berechnen
Bei der Auswahl eines Oszilloskops empfiehlt es sich, die folgende Formel zu verwenden, um sicherzustellen, dass Sie die höchste Frequenzkomponente Ihres Signals abdecken:
Wenn Ihre höchste Signalfrequenz beispielsweise 20 MHz beträgt, sollten Sie ein Oszilloskop mit einer Bandbreite von mindestens 60 MHz wählen.
Oszilloskop-Anstiegszeit
Die Anstiegszeit ist für digitale Anwendungen von entscheidender Bedeutung, da sie die Fähigkeit des Oszilloskops angibt, schnelle Änderungen in einem Signal zu verfolgen.
Charakterisierung der Anstiegszeit eines digitalen Hochgeschwindigkeitssignals.
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Berechnen Sie die für Ihr Oszilloskop benötigte Anstiegszeit
Die Anstiegszeit des Oszilloskops sollte deutlich kürzer sein als die schnellste Anstiegszeit in Ihrem Signal. Verwenden Sie diese Formel, um ein geeignetes Oszilloskop zu finden:
Bei einem Signal mit einer Anstiegszeit von 4 ns sollte die Anstiegszeit des Oszilloskops weniger als 1,33 ns betragen.
Oszilloskop-Abtastrate
Die Abtastrate gibt an, wie häufig das Oszilloskop das Signal abtastet, welches einen Einfluss auf die Detailgenauigkeit der erfassten Wellenform hat.
Eine höhere Abtastrate sorgt für eine bessere Signalauflösung und stellt sicher, dass Sie intermittierende Ereignisse erkennen können.
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Bestimmen Sie die richtige Abtastrate für Ihr Oszilloskop
Für die Wahl einer angemessenen Abtastrate sollten Sie die folgende Richtlinie verwenden:
Für ein Signal mit einer maximalen Frequenz von 20 MHz sollten Sie ein Oszilloskop mit einer Abtastrate von mindestens 200 MS/s verwenden. Dies gewährleistet eine detaillierte Erfassung der Wellenform und erleichtert eine genaue Analyse.
Weitere Überlegungen zur Auswahl eines Oszilloskops
Kanaldichte eines Oszilloskops
Digitale Oszilloskope tasten analoge Kanäle ab, um sie zu speichern und anzuzeigen. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Kanäle, desto besser, wobei das Hinzufügen von Kanälen den Preis des Oszilloskops erhöht.
Ihre Anwendung bestimmt, ob Sie ein Oszilloskop mit zwei, vier, sechs oder sogar acht Analogkanälen benötigen. Mit zwei Kanälen können Sie beispielsweise den Eingang einer Komponente mit ihrem Ausgang vergleichen. Mit vier analogen Kanälen können Sie mehr Signale vergleichen und haben mehr Flexibilität bei der mathematischen Kombination von Kanälen (z. B. Multiplikation zur Ermittlung der Leistung oder Subtraktion für Differenzsignale). Oszilloskope mit sechs oder acht Kanälen ermöglichen die Analyse mehrerer Busse bei gleichzeitiger Anzeige von Spannungs- oder Stromsignalen in einer leistungsbezogenen Umgebung.
Ein Mixed-Signal-Oszilloskop fügt digitale Timing-Kanäle hinzu, die hohe oder niedrige Zustände anzeigen und zusammen als Bussignalform dargestellt werden können. Unabhängig davon, wofür Sie sich entscheiden, sollten alle Kanäle einen großen Bereich, Linearität, Verstärkungsgenauigkeit, Ebenheit und Widerstand gegen statische Entladung aufweisen.
Einige Geräte teilen sich das Abtastsystem zwischen den Kanälen, um Kosten zu sparen. Aber Vorsicht: Die Anzahl der eingeschalteten Kanäle kann die Abtastrate verringern.
Kompatible Oszilloskop-Tastköpfe
Gute Messungen beginnen an der Tastkopfspitze. Oszilloskop und Tastkopf arbeiten als ein System zusammen, daher sollten Sie bei der Auswahl eines Oszilloskops auch die Tastköpfe berücksichtigen.
Bei der Durchführung von Messungen werden die Tastköpfe zu einem Teil des Stromkreises und verursachen eine ohmsche, kapazitive und induktive Belastung, die die Messung beeinträchtigt. Um diesen Effekt zu minimieren, ist es empfehlenswert, Tastköpfe zu verwenden, die für die Verwendung mit Ihrem Oszilloskop konzipiert sind.
Wählen Sie passive Tastköpfe, die eine ausreichende Bandbreite haben. Die Bandbreite des Tastkopfs sollte mit der des Oszilloskops übereinstimmen.
Eine breite Palette kompatibler Tastköpfe ermöglicht es Ihnen, Ihr Oszilloskop für mehr Anwendungen zu nutzen. Prüfen Sie vor dem Kauf, was für Ihr Oszilloskop verfügbar ist.
Passive Tastköpfe: Tastköpfe mit 10-facher Dämpfung stellen Ihrer Schaltung eine kontrollierte Impedanz und Kapazität zur Verfügung und sind für die meisten massebezogenen Messungen geeignet. Sie sind im Lieferumfang der meisten Oszilloskope enthalten – Sie benötigen einen für jeden Eingangskanal.
Hochspannungs-Differenzialtastköpfe: Mit Differenzialtastköpfen kann ein massebezogenes Oszilloskop sichere und genaue Schwebe- und Differenzmessungen durchführen. Jedes Labor sollte mindestens einen haben. Jedes Labor sollte mindestens einen haben.
Logiktastköpfe: Logiktastköpfe liefern digitale Signale an das vordere Ende eines Mixed-Signal-Oszilloskops. Sie umfassen „flying leads“ mit Zubehör, das für den Anschluss an kleine Testpunkte auf einer Leiterplatte vorgesehen ist.
Stromtastköpfe: Mit einem Stromtastkopf kann das Oszilloskop nicht nur Strom messen, sondern auch die momentane Leistung berechnen und anzeigen.
Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl des richtigen Tastkopfes? Sehen Sie sich unseren Leitfaden zur Tastkopf-Auswahl an
Triggerfähigkeiten eines Oszilloskops
Alle Oszilloskope bieten Flankentriggerung, die meisten auch Pulsweitentriggerung. Um Anomalien zu erfassen und die Aufzeichnungslänge des Oszilloskops optimal zu nutzen, sollten Sie nach einem Oszilloskop suchen, das eine erweiterte Triggerung für anspruchsvollere Signale bietet.
Je mehr Triggeroptionen zur Verfügung stehen, desto vielseitiger ist der Anwendungsbereich (und desto schneller kommen Sie der Ursache eines Problems auf die Spur):
- Digital-/Impuls-Trigger: Impulsbreite, Laufimpuls, Anstiegs-/Abfallzeit, Setup-and-Hold
- Logik-Triggerung
- Serielle Daten-Trigger: Designs für eingebettete Systeme verwenden sowohl serielle (I2C, SPI, CAN/LIN...) als auch parallele Busse.
- Video-Triggerung
Oszilloskop-Aufzeichnungslänge
Die Aufzeichnungslänge ist die Anzahl der Punkte in einer vollständigen Wellenformaufzeichnung. Ein Oszilloskop kann nur eine begrenzte Anzahl von Abtastwerten speichern, daher gilt im Allgemeinen: je größer die Aufzeichnungslänge, desto besser.
Erfasste Zeit = Aufzeichnungslänge/Abtastrate. Bei einer Aufzeichnungslänge von 1 M-Punkten und einer Abtastrate von 250 MS/s erfasst das Oszilloskop also 4 ms. Bei den heutigen Oszilloskopen können Sie die Aufzeichnungslänge wählen, um die für Ihre Anwendung erforderliche Detailgenauigkeit zu optimieren.
Ein gutes Basis-Oszilloskop speichert beispielsweise mehr als 2.000 Punkte, was für ein stabiles Sinussignal (das vielleicht 500 Punkte benötigt) mehr als ausreichend ist, während fortschrittlichere High-End-Oszilloskope bis zu 1 G-Punkte haben, was für die Arbeit mit seriellen Hochgeschwindigkeitsdatenanwendungen unerlässlich ist.
Oszilloskop-Wellenform-Erfassungsrate
Die Wellenform-Erfassungsrate, ausgedrückt in Wellenformen pro Sekunde (wfms/s), gibt an, wie schnell ein Oszilloskop Wellenformen erfasst. Die Wellenform-Erfassungsraten von Oszilloskopen sind sehr unterschiedlich, weshalb es wichtig ist, das richtige Gerät für Ihre Anwendung zu finden.
Oszilloskope mit hohen Erfassungsraten bieten einen deutlich besseren visuellen Einblick in das Signalverhalten und erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass das Oszilloskop transiente Anomalien wie Jitter, Runt-Pulse, Glitches und Übergangsfehler schnell erfasst.
Digitale Speicheroszilloskope (DSO) verwenden eine serielle Verarbeitungsarchitektur zur Erfassung von 10 bis 5.000 wfms/s. Einige DSOs verfügen über einen speziellen Modus, der mehrere Erfassungen in einem langen Speicher bündelt und so vorübergehend höhere Erfassungsraten für Wellenformen bietet, gefolgt von langen Totzeiten bei der Verarbeitung, die die Wahrscheinlichkeit der Erfassung seltener, intermittierender Ereignisse verringern.
Die meisten Digital-Phosphor-Oszilloskope (DPO) verwenden eine parallele Verarbeitungsarchitektur, um weitaus höhere Erfassungsraten zu erzielen. Einige DPOs können Millionen von Wellenformen in nur wenigen Sekunden erfassen, was die Wahrscheinlichkeit der Erfassung intermittierender und schwer fassbarer Ereignisse deutlich erhöht und es Ihnen ermöglicht, die Probleme in Ihrem Signal schneller zu erkennen.
Oszilloskop-Erweiterungsmöglichkeit
Wenn sich Ihre Anforderungen ändern, brauchen Sie ein Oszilloskop, das sich mit Anwendungsmodulen und Software-Updates an Ihre Bedürfnisse anpassen kann.
Wenn Sie die Funktionen Ihres Oszilloskops im Laufe der Zeit erweitern möchten, sollten Sie sicherstellen, dass Ihr Gerät alles hat, was Sie brauchen. Einige Oszilloskope bieten beispielsweise die folgenden Möglichkeiten:
- Hinzufügen von Speicher zu den Kanälen, um längere Aufzeichnungslängen zu analysieren
- Hinzufügen anwendungsspezifischer Messfunktionen
- Die Leistung des Oszilloskops mit einer breiten Palette von Tastköpfen und Modulen zu ergänzen
- Arbeiten mit beliebten Analyse- und Produktivitätsprogrammen von Drittanbietern
- Windows-kompatible Software
- Hinzufügen von Zubehör, wie Akkupacks und Rack-Halterungen
Konnektivität eines Oszilloskops
Nachdem Sie Ihre Oszilloskop-Messungen analysiert haben, müssen Sie Ihre Ergebnisse dokumentieren und weiterleiten. Die Konnektivität eines Oszilloskops bietet erweiterte Analysefunktionen und vereinfacht die Dokumentation und Weitergabe von Ergebnissen.
Je nach Oszilloskop haben Sie Zugriff auf Standardschnittstellen (GPIB, RS-232, USB und Ethernet), Netzwerkkommunikationsmodule oder erweiterte Funktionen, die Ihnen Folgendes ermöglichen:
- Erstellen, Bearbeiten und Freigeben von Dokumenten auf dem Oszilloskop, während Sie mit dem Gerät in Ihrer speziellen Umgebung arbeiten
- Zugriff auf Netzwerkdruck- und Dateifreigabe-Ressourcen
- Zugriff auf den Windows®-Desktop
- Analyse- und Dokumentationssoftware von Drittanbietern ausführen
- Verknüpfung mit Netzwerken
- Zugriff auf das Internet
- Senden und Empfangen von E-Mails
Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl eines Oszilloskops? Laden Sie unseren Leitfaden zur Auswahl eines Oszilloskops herunter oder wenden Sie sich an die Experten von Tektronix, um eine Demo anzufordern. Wenn Sie bereits wissen, welches Oszilloskop Sie kaufen möchten, dann fordern Sie noch heute ein Angebot von uns an.
