ET 2 - Oszilloskop_aw161004

Hochschule Niederrhein
Fachbereich Elektrotechnik
und Informatik
Praktikum Elektrotechnik
Versuch
Oszilloskop 1 u. 2
ET-Version 11.10.16 Rt/Wh/Hau
Namen
Gruppe
Korrekturen
Schluss-Testat
.............................................
.............................................
1. Einführung
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•
1.1
Der ET-Oszilloskopversuch findet an zwei Praktikumsterminen statt.
Die Vorbereitungsaufgaben im Kap. 2 sind zum ersten der zwei Termine zu lösen.
Beim ersten Termin bearbeiten Sie die Durchführungsaufgaben aus Kapitel 3 soweit
wie mit den Betreuern abgesprochen (bzw. soweit Sie kommen).
Die restlichen Aufgaben bleiben für den zweiten Termin.
Bis spätestens zwei Wochen nach dem ersten Termin müssen die gelösten Auswertungsaufgaben (Kapitel 4) beim zuständigen Dozenten abgegeben werden.
Nutzen Sie die Zeit um die Dokumentation Ihrer Ergebnisse zum ersten Teil der Durchführungsaufgaben, falls notwendig, zu überarbeiten.
Die Unternummerierung in den Kapiteln 1 bis 4 entspricht jeweils gleichen Inhalten. So
gehören z.B. die Unterpunkte 1.4.4 und 3.4.4 thematisch zueinander.
Das Oszilloskop TDS1001B der Firma Tektronix
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Die einfachen Oszilloskope der Firma Tektronix unterscheiden sich in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Bedienungselemente oft nur geringfügig. Hier werden die Bedienungselemente des Gerätes TDS 1001B wiedergegeben. Am Ende des Vordruckes befindet sich 34
eine Kurzbeschreibung dazu. Ausführlichere Informationen finden Sie in der elektronischen 35
Hilfefunktion (13) des Gerätes. Die im Text in Klammern genannten Ziffern beziehen sich
auf die unten abgebildete Bezeichnung und die Kurzbeschreibung.
36
37
38
Bild 1
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Die Erläuterungen zu den einzelnen Punkten finden Sie auf der letzten Seite.
ET - Oszilloskop - S. 1
Oszilloskope dienen zur Anzeige zeitlich veränderlicher, meist periodischer Signale. Dargestellt wird in der Regel die Spannung als Funktion der Zeit. Oszilloskope werden in analoger und in digitaler Bauweise hergestellt. Die analoge Bauweise ist heute vorwiegend bei
sehr schnellen Messgeräten vorzufinden. Diese Geräte enthalten analoge Verstärker mit
hohen Grenzfrequenzen und stellen die Signale auf Bildschirmen von Elektronenstrahlröhren dar.
Digitale Oszilloskope besitzen einen analogen Eingangskreis, der die Mess-Signale verstärkt und mit einer bestimmten Anzahl von Werten pro Sekunde (Abtastrate) digitalisiert.
Im Anschluss daran verhalten die Geräte sich wie Rechner. Die Messwerte werden gespeichert und nach Wunsch in unterschiedlicher Weise auf dem Bildschirm in Pixelgraphik dargestellt. Im Unterschied zu gewöhnlichen Rechnern sind Gehäuse und Software ausschließlich auf die Oszilloskop-Funktion abgestimmt. Äußerlich sieht das Gerät auf der
Frontseite einem herkömmlichen analogen ähnlich. Allerdings sind die einzelnen Bedienelemente anders ausgeführt. Die Drehknöpfe haben keinen Anschlag, können also beliebig
weit in beide Richtungen gedreht werden. Deshalb kann man auch an der Winkelposition
dieser Drehknöpfe nichts ablesen. Die zugehörigen Werte werden auf dem Bildschirm dargestellt, meist am unteren Rand. Die Tasten haben keine Einrastfunktion. Ob sie gedrückt
wurden oder nicht, kann man nur an der Menuführung am rechten Rand auf dem Bildschirm
erkennen, teilweise auch am unteren oder oberen Rand.
Der Rechner kann neben den reinen Messfunktionen auch einige mathematische Aufgaben bewältigen. Die gemessenen Werte können als „normal“ abgetastete Werte, als Spitzensignale oder als Mittelwerte dargestellt werden. Nach Drücken der Taste Erfassung
(„ACQUIRE“ - 11) erscheint am rechten Bildschirmrand ein Menu, das die Anwahl dieser
Optionen ermöglicht. Die Einstellung „Spitzenwerte“ sorgt dafür, dass kurze Impulse (Glitches von mindestens 10ns Breite) auch dann dargestellt werden, wenn sie zwischen zwei
Abtastzeitpunkten auftreten und bei normaler Abtastung verschwinden würden. Das Signal
sieht dann allerdings stärker verrauscht aus. Auf dem Bildschirm werden 2500 Punkte dargestellt. Die erforderlichen Messpunkte werden mit einer Abtastrate von 500 Millionen Werten pro Sekunde erfasst. Wenn auf dem Bildschirm weniger als 1250ns dargestellt werden,
liegen zu wenige Messpunkte vor. Dann interpoliert der Rechner die dazwischen liegenden
Punkte.
Auch die Signaldarstellung wird durch den Prozessor beeinflusst. Während bei analogen
Oszilloskopen mit Elektronenstrahlröhren die chemisch-physikalischen Eigenschaften der
Leuchtschicht für die Nachleuchtdauer des dargestellten Signals verantwortlich sind, ist
hier ausschließlich die Software zuständig, um einen Punkt auf dem Bildschirm hell oder
dunkel darzustellen. In der Standardeinstellung bleibt ein Punkt so lange sichtbar, bis er
durch einen neuen Messdurchgang ersetzt wird. Über die Taste „Display“ (10) wird ein
Bildschirmmenu aufgerufen, das die Option „Nachleuchten“ enthält. Mit dieser Funktion
wird die Leuchtschicht in gewisser Weise simuliert. Einstellbar sind eine bis fünf Sekunden
und unendlich. (Der letztgenannte Wert ist nicht wörtlich zu nehmen, denn der Hersteller
übernimmt keine Garantie für unendlich lange Zeit.) Wer die Leuchtschichten der Elektronenstrahlröhren noch kennt, wird einen Qualitätsunterschied im Nachleuchteffekt feststellen. Die Hersteller versuchen dies durch erweiterte Softwarefunktionen auszugleichen. So
gibt es bei hochwertigen Geräten Farbdisplays mit „Digital Phosphor“- Funktionen.
ET - Oszilloskop - S. 2
Triggerung (Bedienungselemente 34 und 35 sowie 29, 32 und 33)
Die Triggerung sorgt bei periodischen Signalen für ein stehendes
Bild. Dazu wird in der Regel vom eingehenden Signal ein bestimmter
Punkt gewählt, zum Beispiel eine feste Spannung auf einer ansteigenden Flanke, und die Darstellung auf dem Bildschirm beginnt immer wieder an dieser Stelle. Auf diese Weise entsteht der Eindruck
eines stehenden Bildes. Die Position dieses Trigger(zeit)punktes
kann verstellt werden und wird durch einen kleinen schwarzen Pfeil
am oberen Bildrand markiert. (Siehe Abbildung) Neben der Messspannung selber kann
aber auch eine andere Quelle als Triggersignal verwendet werden (externe Triggerung)
oder die Netzfrequenz. Über Filter (Trigger-„Kopplung“) kann der zur Triggerung verwendete Signalanteil festgelegt werden. Für Servicezwecke an Fernsehgeräten sind besondere „Video“-Trigger-Modi einstellbar (früher einmal wurden defekte Fernseher repariert;
aus Pietät hat man diese Funktion beibehalten). Üblich ist heute die automatische Triggerfunktion („Modus Auto“).
(Trigger-)Quelle (Trigger-)Kopplung (Trigger-)Typ Flankenwahl (Trigger-)Level (Trigger-)Modus
CH1
CH1
AC
CH2
CH2
DC
EXT
TRIG
Ext
Noise reject
Ext/5
HF reject
Netz
NF reject
Netzanschluss
Flanke
Flanke
Positiv/Negativ
Modus
Auto/Norm
Video
Weiterverarbeitung zur Triggerung
von Videosignalen
Impuls
Weiterverarbeitung zur Triggerung
von Impulssignalen
Triggersignal zur
Erzeugung des
Triggerimpulses
Bild 3
Die Wahl der abgebildeten Wege des Triggersignals erfolgt über ein Software-Menu am
rechten Bildschirmrand, das mit der Taste „TRIG MENU“ (35) aktiviert wird.
(Trigger-)Quelle
- Interne Triggerung: Triggerquelle „CH1“ oder „CH2“
Das Messsignal von CH1 oder CH2 wird auch als Triggerquelle benutzt. Die Trennung
der Signalwege erfolgt im Oszilloskop (intern). Für die meisten Messungen wird diese
Möglichkeit verwendet. Bei einem sehr kleinen Messsignal (kleiner 5mm oder etwa
1/2DIV) ist die interne Triggerung nicht mehr zuverlässig.
- Externe Triggerung: Triggerquelle „EXT“.
Nicht das Messsignal, sondern ein zusätzliches Signal dient zur Triggerung. Es muss in
einem ganzzahligen Verhältnis zur Messfrequenz stehen und wird an die Buchse „EXT
TRIG“ (30) angeschlossen. Bei der Triggerquelle „EXT/5“ (1) wird das extern zugeführte
Triggersignal vor der Verarbeitung um den Faktor 5 abgeschwächt.
- Netztriggerung: Triggerquelle „Netz“
Das Triggersignal wird dem Netztransformator (50Hz) entnommen. Diese Triggerung
sollte gewählt werden, wenn das Messsignal die gleiche Frequenz oder ein ganzzahlig
Vielfaches der Netzfrequenz enthält, beispielsweise bei der Brummspannungsmessung
(Kapitel 3.6).
ET - Oszilloskop - S. 3
(Triggersignal-)Kopplung
- AC (Wechselspannung
Ein sehr großer Gleichspannungsanteil kann die Triggerung stören. Er wird durch die
Kopplung AC abgetrennt. Signale unter 10Hz werden bei der Triggerung gedämpft.
- DC (Gleichspannung)
Hier tragen sowohl Gleich- als auch Wechselspannungssignale zur Triggerung bei.
- Noise reject (Rauschunterdrückung)
Sie vermindert die Empfindlichkeit der Triggerstufe gegenüber dem Störrauschen im
Triggersignal. Sie soll vermeiden, dass das Oszilloskop auf Störrauschen triggert.
- HF reject (Hochfrequenzunterdrückung
Sie dämpft Triggersignalanteile über 80kHz, lässt niederfrequente Anteile zur Triggerung
zu und soll Fehltriggerungen durch ungewünschte HF-Anteile vermeiden.
- NF reject (Niederfrequenzunterdrückung)
Sie sperrt bei der Triggerung den Gleichanteil und dämpft niederfrequente Anteile unter
300Hz. So sollen bei der Messung höherfrequenter Signale Triggerstörungen durch niederfrequente Signalanteile vermieden werden.
(Trigger-)Typ
- Flanke
Die Triggerart Flanke ermöglicht es auf die ansteigende oder abfallende Flanke eines
Messsignals zu triggern, wenn ein bestimmter Triggerpegel durchlaufen wird.
- Video
Die Triggerart Video wird benutzt um Videosignale darzustellen.
- Impuls
Die Triggerart Impuls(-breite) wird benutzt um verzerrte Impulse zu triggern bzw. genauer zu untersuchen.
Flankenwahl
Die ansteigende (positive) oder die abfallende (negative) Flanke kann zur Triggerung benutzt werden.
Triggerlevel (34)
Mit dem Einsteller Triggerlevel wird der Spannungswert (Pegel) eingestellt, bei dessen Erreichen eine Triggerung ausgelöst wird. Die Auslösung bzw. Triggerung kann an jeder
gleichmäßigen Stelle einer Signalflanke erfolgen.
Modus
- Automatische Triggerung (Modus: Auto)
Diese Triggerart kann fast immer angewendet werden. Sie stellt „automatisch“ auch Signale dar, wenn keine gültigen Trigger-Ereignisse vorliegen. Bei langsam veränderlichen
Signalen (mehr als 100 ms/DIV oder eine Sekunde für die Bildschirmbreite) wird die
Darstellung auf den „Abtastmodus“ (Rollmodus) umgestellt. Das Signal wird von links
nach rechts mit den neuen Messwerten überschrieben, eine Triggerung findet nicht mehr
statt. Um auch noch bei sehr kleinen Signalfrequenzen ein stehendes Bild zu erhalten
ist eine Umschaltung auf die Normaltriggerung notwendig.
ET - Oszilloskop - S. 4
- Normaltriggerung (Modus: Normal)
Bei Normaltriggerung statt der Automatischen Triggerung wird kein Bild angezeigt, wenn
kein Trigger-Ereignis festgestellt wurde. Der Modus „Normal“ aktualisiert die angezeigten Signale nur, wenn das Oszilloskop eine gültige Triggerbedingung erkennt. Es zeigt
solange die alten Signale an, bis sie durch neue ersetzt werden. Die Normaltriggerung
führt oft auch dann noch zum Erfolg, wenn die Automatische Triggerung (z.B. bei sehr
kleinen Frequenzen) kein stehendes Bild mehr ermöglicht.
Triggereinstellungen im Horizontal-Menu (29, 32 und 33)
Mit dem Einsteller „HORIZONTAL POSITION“ (29) lässt sich der Zeitpunkt für die Triggerauslösung auf dem Bildschirm verschieben und mit der Taste „SET TO ZERO“ (32) wieder
in die dafür übliche Bildschirmmitte zurücksetzen. Bei analogen Oszilloskopen liegt der
Triggerzeitpunkt standardmäßig am linken Bildschirmrand.
In der heutigen Zeit liegen oft „digitale“ Signale vor. Natürlich sind dies immer Analogspannungen, die beispielsweise als Bitraten interpretiert werden. Solche Daten sind meist periodisch, aber in besonderer Weise. Die Periodizität drückt sich in digitalen Worten aus. Das
bedeutet, dass sich ein Muster von Start- und Stop-Bits wiederholt, dazwischen aber wechselnde Datenbits zu finden sind. Für diese Fälle existiert im Horizontalmenü (33) die Trigger-Holdoff-Funktion, die über viele Triggerpunkte hinwegsieht und erst nach einer eingestellten Zeit die nächste Triggerbedingung wahrnimmt.
1.2
Amplitudenmessung
Zur Amplitudenmessung stehen drei Methoden zur Verfügung: Zunächst die „Klassische“
Amplitudenmessung, bei der die „Kästchen“ (als „DIV“ bezeichnet) vom niedrigsten zum
höchsten Wert abgezählt werden. Das Verfahren ist ungenau und wenig komfortabel, hat
aber den Vorteil, dass es immer angewandt werden kann. Der Y-Ablenkkoeffizient muss
zunächst ermittelt werden. Dazu wird die Vorbereitungsaufgabe 2.2 gestellt. Bei den hier
eingesetzten Oszilloskopen gibt es zwei weitere Möglichkeiten, weil die interne Software
die Messergebnisse bearbeiten kann. Man kann auf dem Bildschirm horizontale Hilfslinien
darstellen, die „Cursor“. Die Software gibt die Position der beiden Cursor und ihre Differenz
auf dem rechten Bildschirmteil – dem „menu“ – an. Die dritte Möglichkeit öffnet sich mit der
Taste „MEASURE“ (9). Im Menufeld lassen sich bequem verschiedene Typen von Spannungen, aber auch Frequenzen und Zeitwerte ermitteln.
1.3
Frequenzmessung
Zur Frequenzmessung stehen ebenfalls diese drei Methoden zur Verfügung. Die CursorLinien stehen jetzt jedoch senkrecht, so dass sich Zeitintervalle und damit auch Frequenzen messen lassen.
ET - Oszilloskop - S. 5
1.4
Messungen am Vierpol aus Kondensator und Widerstand
Um die Eigenschaften elektronischer Schaltungen zu beurteilen, werden Eingangs- und
Ausgangsignal bezüglich ihrer Frequenzabhängigkeit auf Amplitudenverlauf und Phasenverschiebung untersucht. Dabei ist die Untersuchung der Phasenlage besonders kritisch.
Ein häufiger Fehler bei der Ermittlung der Phasenverschiebung entsteht bei der Vorzeichenbestimmung. Deshalb führen wir eine spezielle Betrachtung zum Vorzeichen durch.
1.4.4 Phasendifferenzmessung bei verschobener Nullposition (29)
Eine Möglichkeit, die Genauigkeit bei der Phasendifferenzmessung zu verbessern, bietet
die Verschiebung des Triggerzeitpunktes aus der Mitte an den linken Rand des Bildschirmes. Der Ausschnitt nach dem Triggerzeitpunkt lässt sich so über eine längere Strecke
darstellen und genauer ablesen. Allerdings hat diese Methode einen unangenehmen Nachteil, den wir im Praktikum untersuchen.
1.4.5 Phasendifferenzmessung mit dem Horizontal-Zoom
Weiter lässt sich die Genauigkeit bei der Phasendifferenzmessung durch die Zoom-Funktion im Horizontal-Menü (33) verbessern. Sie ermöglicht es, kleine Ausschnitte deutlich
gespreizt darzustellen. Zur Wahl des „Zoombereich(s)“ wird am unteren Bildschirmrand
neben der Angabe zur Hauptzeitbasis „M“ auch noch die Angabe zur Fensterzeitbasis „W“
(für Window“) für den zu dehnenden Abschnitt eingeblendet.
1.4.6 Fehleranzeigen bei der Nutzung des Messmenüs
Werden Signalausschnitte auf dem Bildschirm zu groß oder zu klein dargestellt, so kann
es zu fehlerhaften bzw. unsicheren Anzeigewerten im Messmenü (9) kommen oder es wird
nichts angezeigt. Wir betrachten einige Fehlermeldungen, die wir gezielt provozieren.
1.5
Messung der Rechteckanstiegszeit
Die Bestimmung der Rechteckanstiegszeit dient dazu, die Qualität von Impulsen und. der
zur Verarbeitung der Impulse zum Einsatz kommenden Komponenten zu untersuchen.
Rechtecksignale spielen eine zunehmende Rolle in der Signalverarbeitung. Sie lernen hier,
ein Merkmal der Qualität solcher Signale zu messen.
1.6
Brummspannungsmessung
Die Brummspannung ist eine Mischspannung, deren Gleichanteil über die DC-Eingangskopplung und deren Wechselanteil über die AC-Eingangskopplung gemessen wird. Sinngemäß kann dies Verfahren für alle derartigen Mischsignale angewandt werden.
ET - Oszilloskop - S. 6
1.7
X-Y-Betrieb am Beispiel einer Zenerdiode
Abweichend von der zeitabhängigen Darstellung können Zweikanaloszilloskope auch die
eine Spannung als Funktion der anderen darstellen. Bei analogen Geräten war hierfür eine
geeignete elektrische Schaltung erforderlich. Im digitalen Oszilloskop wird durch Anwahl
eines bestimmten Menupunktes die Darstellung der gespeicherten Daten von der x(t)- und
y(t)-Version auf die x(y)-Version, also auf einen anderen Programm-Unterpunkt umgestellt.
Dies geschieht über die Taste „DISPLAY“ (10) und den Bildschirm-Menupunkt „Format“
(1). In diesem Modus werden nur eine Million Punkte pro Sekunde erfasst. Die Signale
müssen deshalb eine obere Grenzfrequenz von 500kHz unterschreiten. Zur Aufnahme des
Signals für die x-Ablenkung dient CH1(23).
1.8
Messungen in Netzwerken
In Netzwerken sollen häufig mehrere Spannungen gemessen werden. Bei Wechselspannungssignalen ist dabei die richtige Erfassung der Phase wichtig. Der Einkanalbetrieb ist
geeignet, wenn nur ein einzelnes Signal untersucht werden soll und der Zusammenhang
zu einem anderen Signal nicht interessiert. Der Zweikanalbetrieb wird benutzt, wenn der
zeitliche Zusammenhang verschiedener Signale wichtig ist.
Die Phasendifferenzmessung (Kapitel 3.4.2) ist ein typisches Beispiel.
Beim späteren Versuch „Gleichrichterschaltungen“ dient der Zweikanalbetrieb dazu, den
Zusammenhang mehrerer Signale in einer Schaltung zu untersuchen. Wenn mehr als zwei
Signale untersucht werden sollen, bietet die oben angesprochene Speicherfunktion eine
Möglichkeit dazu. Dann ist die richtige Wahl des Triggerzeitpunktes von entscheidender
Bedeutung. Man muss ein geeignetes Signal als externe Triggerquelle wählen. Dabei darf
kein Kurzschluss im Netzwerk durch die gemeinsamen Masseanschlüsse der Kanäle entstehen, auch nicht durch den Anschluss des Triggersignals.
Bei der Benutzung des Oszilloskops ist zu bedenken, dass die Masseanschlüsse an der
Frontseite des Gerätes mit dem Schutzleiter des Netzkabels verbunden sind. Wenn nun an
einer Schaltung gemessen werden soll, die ebenfalls geerdet ist, so kann es leicht zu Kurzschlüssen kommen. Neben Fehlmessungen können dabei Geräteschäden auftreten. Unbedingt muss darauf geachtet werden, ob und an welchen Stellen einer Messschaltung die
Masse der Oszilloskopmessleitung angeschlossen werden darf. Als gemeinsamer Massepunkt für CH1 und CH2 kommt im Prinzip jeder Punkt in einer Schaltung infrage, der auf
Nullpotenzial liegt, also jeder Punkt, an den man ohne Beeinträchtigung von Schaltung und
Funktion den Schutzleiter der Spannungsversorgung anschließen darf. Falls keiner der beiden Messpunkte, zwischen denen die Spannung gemessen werden soll, auf Nullpotenzial
liegt und somit das Oszilloskop-Massekabel nicht angeschlossen werden darf, muss die
Differenzspannungsmessung angewendet werden. Die Subtraktion der Kanäle erfolgt im
Mathematik-Menu (24).
1.9
Triggerfunktionen
Sie haben bereits eine Menge über die Triggerung gelesen. Dabei ging es um die Grundlagen, aber auch um spezielle Maßnahmen für einige Messverfahren. Damit aber nicht
genug: Es gibt noch eine Reihe spezieller Möglichkeiten, die in diesem Kapitel angesproET - Oszilloskop - S. 7
chen werden. Eine Besonderheit stellt die Triggerung eines Einzelvorganges dar. Das Oszilloskop erfasst ein einzelnes Signal und hält dann an. Diese Funktion ist geeignet, um
einmalig und nicht periodisch auftretende Spannungsverläufe zu erfassen, z.B. Einschaltvorgänge.
Sollen Signale mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig auf dem Oszilloskop dargestellt werden, so ist nicht jedes zur störungsfreien Triggerung geeignet. Inzwischen sind
neuere Oszilloskope, wie das im Versuch benutzte Gerät, so „intelligent“, dass sie nach
Betätigung der Taste „AUTOSET“(14) (Siehe Kapitel 3.14) die richtige Triggerquelle selber
finden. Bei älteren Geräten muss der Benutzer manuell wählen.
Die meisten Triggerfunktionen sind im Triggermenü (35) zu finden. Auf Ausnahmen wird
im Text hingewiesen.
1.10 Darstellung von mehr als zwei Signalen
Obwohl es sich bei dem Oszilloskop TDS 1001B nur um ein Zweikanaloszilloskop handelt,
können mit Hilfe von zwei internen Speicherplätzen(„Ref A“, „Ref B“) bis zu vier Signalverläufe gleichzeitig dargestellt werden. Allerdings lassen sich nur zwei der Signalverläufe –
die nicht abgespeicherten – kontinuierlich darstellen. Die abgespeicherten Verläufe lassen
sich in ihrer Größe und Lage nicht mehr verändern.
Werden mehrere Spannungsverläufe in einem Diagramm dokumentiert, so müssen die einzelnen Kurven durch Legendenfelder mit Beschriftung so gekennzeichnet sein, dass eine
Unterscheidung möglich ist.
1.11 Die Eingangssignalankopplungen AC und DC (21 + 28)
Sie haben bereits beim Thema „Brummspannungsmessung“ gelesen, dass eine DC- und
eine AC-Eingangskopplung existieren. Der Eingangsverstärker ist ein Gleichspannungsverstärker, das heißt, seine untere Grenzfrequenz ist null. Dies bezeichnet man als DCKopplung (Direct Current). Man kann auch eine Kapazität in Reihe schalten, die keine
Gleichanteile passieren lässt: AC (Alternating Current). Die obere Grenzfrequenz des Eingangsverstärkers wird in den Datenblättern und meist auf dem Gehäuse des Gerätes angegeben. Sie beträgt bei unseren Geräten 40MHz. Bei digitalen Geräten ist die Beachtung
der oberen Grenzfrequenz in Zusammenhang mit der Abtastrate besonders wichtig. Während man bei analogen Geräten eine Signalabschwächung bei Überschreitung der Grenzfrequenz feststellt, stellen digitale Oszilloskope möglicherweise völlig verfälschte Signale
dar (Aliasing). Dabei ist zu unterscheiden zwischen der weiterhin analogen Grenzfrequenz
des Eingangsverstärkers und der Samplingrate, die beim TDS 1001B 500 MS/s beträgt,
das sind 500 Millionen Abtastwerte je Sekunde.
Die hier verwendeten Oszilloskope haben einen Eingangswiderstand von 1MΩ parallel zu
20pF. Manche Oszilloskope haben umschaltbare Eingangsimpedanzen. Zur Anpassung
an die Messobjekte kann man Tastköpfe einsetzen, die eine Impedanzwandlung und eine
Spannungs- oder Stromteilung vornehmen.
Die Wahl der Ankopplung erfolgt im Vertikalmenü von CH1 (21) und CH2 (28): Zur Auswahl
stehen die Möglichkeiten AC, DC und GD.
ET - Oszilloskop - S. 8
In der Stellung DC werden alle Signalanteile
übertragen. Mit eingeschaltetem Kondensator
(AC) wird der Gleichanteil unterdrückt. Hierdurch treten bei niedrigen Frequenzen SignalDC
weiter zum EinY-Eingang
gangsverstärker verformungen auf. Die Stellung AC ist nur zu
GD
CH1 (23)
benutzen, wenn ein unerwünschter GleichspanCH2 (27)
nungswert vorhanden ist und nicht auf dem
Bildschirm dargestellt werden soll.
Dies wird im Versuch bei der Brummspannungsmessung gezeigt. Außerdem kommt die
AC-Messsignalankopplung in diesem Versuch zum Einsatz, wenn der kleine Gleichspannungsanteil des hier verwendeten Funktionsgenerators stört, insbesondere bei der Phasendifferenzmessung. Als Nachteil der AC-Ankopplung kann es jedoch zu einer Verformung des Messsignals kommen. (Siehe Kapitel 3.11)
AC
Abgesehen von solchen Sonderfällen sollten Sie immer die DC-Messsignalankopplung benutzen.
1.12
Der Tastkopfeinsatz beim Oszilloskop
Der Tastkopf ist eine Hilfsvorrichtung, die den Anschluss des Oszilloskops an das Messobjekt erleichtern soll.
Damit das zu messende Signal durch den Tastkopf nicht verfälscht wird, sollte er einen
möglichst hohen Eingangswiderstand aufweisen und muss vor jedem Gebrauch passend
zum benutzten Oszilloskop abgeglichen werden.
Er ist relativ empfindlich und sollte mit Fingerspitzengefühl benutzt werden.
Cv
ue Oszilloskop
Ri
Rv
ue Tast-
~
Messobjekt
Tastkopf
Rm Cm
RLeitung ≈ 0Ω
CLeitung
Koaxialleitung
Tastkopf
Eingangsimpedanz Osziloskop
Bild 5
Passive Tastköpfe werden üblicherweise so ausgeführt, dass sie mit der Eingangsimpedanz des Oszilloskops (Rm║Cm) einen frequenzkompensierten Spannungsteiler bilden,
der auch die Kabeleigenschaften berücksichtigt.
Im Tastkopf befindet sich deshalb der Widerstand Rv und dazu parallel der variable Kompensationskondensator Cv mit dem sich der Tastkopf an die Eingangskapazität Cm des
Oszilloskops anpassen lässt.
Beim im ET-Labor benutzten Oszilloskop Tektronix TDS 1001B beträgt die Eingangsimpedanz Rm=1MΩ║Cm=20pF.
Man erhält beim Tastkopf einen Eingangswiderstand von 10MΩ (gegenüber 1MΩ beim
Oszilloskop selber), wenn das Verhältnis Rv/Rm = 9 gewählt wird. In diesem Fall können
mit dem Oszilloskop - unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten - bis zum Faktor
10 höhere Spannungen gemessen werden als ohne Tastkopf.
Allerdings ist zu beachten, dass die gemessenen Spannungen vom Oszilloskop um den
Faktor 10 zu klein angezeigt werden. Es lässt sich deshalb in den Kanalmenüs (21 + 28)
ET - Oszilloskop - S. 9
der verwendete Tastkopftyp anmelden, damit die angezeigte Spannung mit der tatsächlichen übereinstimmt. Im vorgenannten Fall wäre einzustellen: „Tastkopf 10X Spannung“.
Der Tastkopf arbeitet optimal, wenn nach dem Abgleich die Bedingung Rm*Cm = Rv*Cv erfüllt ist.
1.13
Das Mathematische Menü (24)
Die Taste „MATH MENU“ ruft ein Programm auf, das die Addition oder Subtraktion der
Daten in den verschiedenen Kanälen ermöglicht. Zusätzlich sind Multiplikation und Fouriertransformation möglich. Am linken Bildschirmrand für bei Aktivierung ein „M“ (Mathematics) eingeblendet.
1.14
Die Funktion Autorange (5)
Die auch bei vielen digitalen Multimetern verfügbare automatische Bereichseinstellung (Autorange) erleichtert das Arbeiten bei sich häufig ändernden Signalgrößen. Wahlweise wird
die Empfindlichkeit des Oszilloskops in x- oder in y-Richtung automatisch so gewählt, dass
die dargestellten Spannungsverläufe nicht zu groß oder zu klein dargestellt werden.
1.15
Die Funktion Autoset (14)
Während in der Anfangszeit der Entwicklung die Darstellung der Bilder besondere Vorkenntnisse und Erfahrungen erforderte, gibt es heute die „Autoset“-Taste. Mit ihr wird ein
Programm gestartet, das Frequenz und Amplitude des eingehenden Signals bestimmt und
die entsprechenden Einstellungen zur Messwerterfassung automatisch vornimmt. Allerdings werden dabei Einstellungen, die man vielleicht schon durchgeführt hat, wieder auf
Standardwerte zurückgesetzt. Man sollte daher diese Funktion mit Bedacht wählen.
1.16
Abspeichern auf USB-Stick
An der Vorderseite des Oszilloskops befindet sich eine USB-Schnittstelle (17), an die ein
USB-Stick mit maximal 64GB Speicherplatz zur Datenspeicherung angeschlossen werden
kann.
Es können Bildschirmdarstellungen, Signaldaten und Setupdaten (Oszilloskopeinstellungen) gespeichert bzw. abgerufen sowie die damit zusammenhängende Dateiverwaltung
vorgenommen werden.
1.17
Dienstprogrammmenü UTILITY (6)
Im Dienstprogrammmenü UTILITY können verschiedene Hilfedienste abgerufen werden.
ET - Oszilloskop - S. 10
2.
Vorbereitung
2.1
Die Vorbereitung muss schriftlich zu Hause erfolgen und wird überprüft. Die Nummerierung der Unterpunkte in den Kapiteln 1 (Einleitung), 2 (Vorbereitung),
3 (Durchführung) und 4 (Auswertung) entspricht jeweils gleichen Inhalten.
Lesen Sie deshalb zunächst die Anleitung bis zum Ende durch.
2.2
Amplitudenmessung
2.2.0
Was bedeuten die Bezeichnungen „VS“, „VSS“ und „DIV“?
2.2.1.
Geben Sie eine Formel für û in Abhängigkeit von A und h an. Benutzen Sie hierzu
Bild 10 im Kapitel 3.2.1.
2.2.2
Erläutern Sie die Bedeutung des Wortes „Cursor“.
2.2.3
Die Einsteller (22, 26) für die Empfindlichkeit der Y-Eingänge haben die Einheit
VOLTS/DIV. Erläutern Sie die Bedeutung. Die auf dem Bildschirm dazu eingeblendeten Zahlenwerte sind mit "V" und "mV" bezeichnet. Sind diese Bezeichnungen korrekt?
2.3
Frequenzmessung
Bei Benutzung des Cursors im Zeitbereich können Sie im Cursormenü T als „Δt“
ablesen. Warum erfolgt die Angabe mit dem Symbol „Δ“? Gilt dann f = 1/Δt?
2.4
Vierpolmessung
2.4.1
Machen Sie sich mit der Farbringcodierung für Widerstände vertraut.
2.4.2
Welchem Phasenwinkel entspricht eine Einheit (1DIV, etwa 1cm) bei der Einstellung „1ms/DIV" bei der Frequenz 100Hz?
2.4.3
Die Angaben für v und L in den Abbildungen zu Punkt 3.4.2 enthalten Pfeile mit
zwei Spitzen und haben deshalb kein Vorzeichen. Ergibt sich zwischen U1 und U2
eine positive oder negative Phasenverschiebung?
2.5
Warum bestimmt man die Anstiegszeit aus den mittleren 80% des Übergangs?
Könnte man nicht besser die vollen 100% ausnutzen? Beachten Sie hierzu die
Abbildung zu Messung 3.5.
2.6
Die Gleichspannung wird bei der Eingangskopplung AC „unterdrückt".
Wo bleibt sie?
2.7
Welcher Anschluss am Oszilloskop dient beim X-Y-Betrieb zur Aufnahme des
Signals für die (waagerechte) x-Ablenkung?
2.8
Zeichnen Sie in die Schaltskizze zu 3.8.1 Bezugspfeile für alle Spannungen ein
und stellen Sie die Maschengleichung für die Spannung an R3 auf. Warum brauchen Sie die Phasenlage bei den Messungen nicht zu berücksichtigen?
ET - Oszilloskop - S. 11
2.9.2
Nennen Sie ein anderes Beispiel als den Einschaltvorgang für ein einmaliges oder
ein nicht periodisches Signal. Markieren Sie im Frontbild auf Seite 1 alle Elemente
farbig, die mit der Triggerung zu tun haben. Sie können dazu die tabellarische
Funktionsübersicht am Ende des Vordrucks zu Hilfe nehmen.
2.10
Sie haben zwei Signale gespeichert. Bei der Betrachtung der weiteren Signale
erkennen Sie, dass die gewählte Zeitachse ungeeignet ist und Sie die Zeitbasis
umschalten müssen. Können Sie das einfach tun oder müssen Sie besondere
Maßnahmen treffen?
2.11
Wann sollte die DC- und wann die AC-Messsignalankopplung gewählt werden?
Welche Fehler können bei AC-Ankopplung auftreten?
2.12
Warum muss bei Inbetriebnahme des Oszilloskops geprüft werden, ob in den
zwei Kanalmenüs (21 + 28) die Teilung für Tastköpfe auf „1X“ eingestellt worden
ist? (Siehe dick gedruckter Hinweis im Kapitel 3.1.2)
Einschub Messleitung BNC-Stecker – Laborstecker
Im ET-Labor stehen zum Anschluss des Oszilloskops Koaxialmessleitungen zur Verfügung. Nachfolgend sehen Sie den Typ BNC-Stecker – Laborstecker („Bananenstecker“).
Der schwarze Stecker ist über das Abschirmungsgeflecht des Koaxialkabels (gestrichelt
gezeichnet) mit dem Bajonettverschluss des BNC-Steckers verbunden. Er soll die Masse
des Messaufbaus (Kapitel 3.4 Bild 12), gekennzeichnet durch das Symbol ⊥ im Schaltbild,
mit dem Oszilloskop verbinden. Das eigentliche Messsignal wird dem Oszilloskop über den
Signalleiter im Inneren des runden Koaxialkabels mit Hilfe des roten Steckers zugeführt.
Bajonettverschluss
Signalleiter
BNC-Stecker
Schwarzer Stecker
Masseanschluss
Abschirmung
mit Kabelmantel
Roter Stecker
Signalanschluss
Koaxialkabel
Bild 6
ET - Oszilloskop - S. 12
3.
Versuchsdurchführung
3.0
Protokoll
•
•
Es genügt ein Protokoll pro Gruppe.
Füllen Sie die die Antwortfelder gut lesbar mit Bleistift aus.
3.1
Einleitung
Als Funktionsgenerator kommt ein Gerät der Firma Thurlby Thandar Instruments (TTi) zum
Einsatz. Für die Studenten der Elektrotechnik (ET) wird beim zweiten Oszilloskop-Versuchstermin für einige Aufgaben anstelle des TTi-Generators ein HoNino-Board als Funktionsgenerator genutzt. Die Studenten der Mechatronik (GEM1) benutzen bei diesen Aufgaben den TTi-Generator. Zu den Aufgaben finden Sie getrennte Spalten „Mit HoNino“(für
ET1) und „Ohne HoHino“(für GEM1).
Benötigte Ausstattung:
• Oszilloskop
• Funktionsgenerator (TTi)
• Netzgerät (für den 2. Oszilloskop-Versuchstermin)
• Transformator im grauen Kunststoffgehäuse (für den 2. Oszilloskop-Versuchstermin)
• Versuchsaufbau „Oszilloskop“ (im grauen Kunststoffgehäuse)
• Versuchsaufbau mit Plexiglasboden (beide im mittleren Schrank rechts)
• 2 Koaxialmessleitungen BNC – mit je 2 Laborsteckern 4mm (siehe vorige Seite)
• 1 Koaxialmessleitung BNC – BNC mit angelötetem T-Stück
• 2 Messleitungen (0,5m) Laborstecker – Laborstecker 4mm
• Nur für ET-Studenten: HoNino-Funktionsgenerator mit SMA-Kabel (sollte beim 2. Oszilloskoptermin bereits auf Ihrem Tisch liegen)
3.1.1 Hinweise zur Benutzung des Funktionsgenerators
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Der Netzschalter des Gerätes befindet sich oberhalb der Netzbuchse auf der Gehäuserückseite.
Bei senkrechter Stellung der Markierung des Amplitudeneinstellers („Amplitude“) liefert
der Generator an seiner Ausgangsbuchse „MAIN OUT“ eine Spannung von etwa
10VSS.
Da es sich um ein recht einfaches Gerät handelt, kann das Ausgangssignal einen unerwünschten Gleichspannungsanteil (Offset) aufweisen, der zu einer Verschiebung der
Bildschirmdarstellung auf dem Oszilloskop in y-Richtung führt. Der Gleichspannungsanteil kann bei Bedarf am „DC Offset“-Einsteller des Generators minimiert werden.
Zur Einstellung der Signalfrequenz muss am Wahlschalter („Range Multiplier“) ein passender Bereich (1Hz – 10Hz – 100Hz usw. bis 10MHz) eingestellt werden. Mit dem
„Frequency“-Einsteller lässt sich im gewählten Bereich die Frequenz um den Faktor
0,2….2,0 stufenlos variieren. Im Bereich „1kHz“ z.B. sind also Frequenzen von
200Hz….2kHz einstellbar.
Da die Skalierung des Frequenzeinstellers recht ungenau ist, müssen Sie die Feineinstellung mit dem Oszilloskop kontrollieren.
ET - Oszilloskop - S. 13
3.1.2 Vorbereitende Einstellungen an Oszilloskop und Funktionsgenerator
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Schalten Sie das Oszilloskop mit dem Netzschalter (0) ein. Nach Durchführung des
Selbsttests ist das Gerät nach etwa einer Minute betriebsbereit.
Das jeweils aktivierte Menü bzw. die Funktion wird rechts oben im Display eingeblendet.
Bringen Sie das Gerät durch Betätigung der Taste „DEFAULT SETUP“ (12) in die
werksseitige Grundeinstellung.
Das „DEFAULT SETUP“ sollte ansonsten nur aktiviert werden, wenn das Gerät (von
Vorbenutzern) stark verstellt wurde. Während der Versuchsdurchführung ist die Betätigung zu vermeiden, da sinnvolle Voreinstellungen gelöscht werden.
Bei der Grundeinstellung wird standardmäßig die Benutzung eines (Spannungs) Tastkopfes mit der Abschwächungseinstellung 10fach vorausgesetzt. Da hier
im Praktikum ohne Tastköpfe und nur mit einfachen Messleitungen gearbeitet
wird, müssen Sie die Abschwächung abschalten, da sonst die gemessenen
Spannungen um den Faktor 10 zu groß angezeigt werden.
Aktivieren Sie zu dem Zweck das CH1-Menü (21) und betätigen Sie die Optionstaste
(1) neben dem eingeblendeten Menüfeld „Tastkopf“. Wählen Sie mit dem Mehrfunktionsknopf (3) die „Teilung“ „1X“.
Wiederholen Sie diese Einstellung für CH2 (28).
Mit den Menütasten von CH1 (21) und CH2 (28) können sie den jeweiligen Kanal einund ausschalten. Ist ein Kanal eingeschaltet, so wird am linken Rand des Displays ein
Marker (Pfeil) mit entsprechender Kanalbezeichnung eingeblendet.
Schalten Sie CH2 ab und sorgen Sie dafür, dass (nur) CH1 eingeschaltet ist, also dort
eine „1“ eingeblendet ist. (Siehe Abbildung)
Bringen Sie den noch ausgeschalteten Funktionsgenerator in die Grundeinstellung:
Der Schiebeschalter unter dem Einsteller für die Symmetrie („Symmetry“) sollte in der
Stellung „Off“ stehen. Alle übrigen stufenlos drehbaren Einstellknöpfe sollen mit ihren
Markierungen nach oben zeigen (halb aufgedreht) sein.
Wählen Sie ein sinusförmiges Ausgangssignal „Function“ → „Sine“ und den Frequenzbereich 1kHz.
Verbinden Sie den Hauptausgang des Funktionsgenerators („MAIN OUT“) mit CH1 des
Oszilloskops (23).
Schalten Sie den Generator ein – der Netzschalter befindet sich auf der Rückseite
oberhalb der Netzbuchse – und variieren Sie am Oszilloskop den Y-Ablenkkoeffizienten von CH1 (22) und den Zeitkoeffizienten (31), bis auf dem Display gut zwei Perioden
des Sinussignals erscheinen.
Wählen Sie den Y-Ablenkkoeffizienten (immer) so, dass die Messkurve möglichst groß
abgebildet wird, jedoch nicht oben und unten über den Rand hinausgeht.
Bedenken Sie: Kleine Bilder verursachen große Messfehler!
Wählen Sie im Menü von CH1 (21) mit der oberen Optionstaste (1) die MesssignalKopplung „Ground“. Jetzt ist das Messsignal an der Eingangsbuchse von CH1 (23)
vom Y-Eingangsverstärker (siehe Bild Kapitel 1.11) getrennt worden. Es wird nur noch
eine Linie entsprechend 0 Volt, die so genannte Nulllinie angezeigt.
Variieren Sie den Einsteller für die Vertikalposition von CH1 (20).
Sie können damit die Lage der Nulllinie in y-Richtung ändern. Am
1
unteren Rand des Displays wird während der Betätigung des Einstellers die Vertikalposition eingeblendet. Der Kanalmarker zeigt
ET - Oszilloskop - S. 14
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mit seiner Spitze genau auf die Nulllinie. Er zeigt also, wo auf dem Bildschirm für den
entsprechenden Kanal 0Volt liegt.
Positionieren Sie den Marker bzw. die Nulllinie genau auf die mittlere vertikale Rasterlinie des Displays.
Wenn Sie die Vertikalposition verstellen, wird am unteren Bildschirmrand die Lage der
Nulllinie bezogen auf die Bildschirmmitte eingeblendet.
Welche Information wird eingeblendet, während Sie die Nulllinie in der Bildschirmmitte
positionieren?
Antwort:………....………………………….……………………………….
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Verbinden Sie das Messsignal wieder mit dem Y-Eingangsverstärker, indem Sie die
Messsignal-„Kopplung DC“ (21, 1) aktivieren.
Mittels des eingeblendeten Kanalmarkers und der Positionseinblendung können Sie
die Nulllinie auch positionieren, ohne das Messsignal durch „Kopplung Ground“ vorher
abzuschalten.
Falls das Signal jetzt nicht genau symmetrisch zur X-Achse, also nicht genau in der
Mitte des Bildschirms liegt, so liegt die Ursache dafür im Gleichspannungsanteil des
Funktionsgenerators. Minimieren sie ihn bei Bedarf mit dem Offset-Einsteller („DC Offset“).
3.1.3 Einstellung des Triggerzeitpunktes
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Am oberen Rand des Bildschirmrasterfeldes befindet sich ein weiterer Marker, ein nach unten zeigender Pfeil. Er zeigt die horizontale Triggerposition bzw. den Zeitpunkt t = 0, bei dem eine Triggerung ausgelöst wird.
Der Marker lässt sich mit dem Einsteller „HORIZONTAL
POSITION“ (29) verschieben.
Normalerweise sollte er immer genau in der Bildschirmmitte positioniert sein. (Siehe auch Kapitel 3.4.4)
3.1.4 Einstellung des Triggerpegels
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Sie können mit dem Triggerpegel („TRIGGERLEVEL“ (34)) ihr
Messsignal auf einen bestimmten Startwert für t = 0 positionieren.
Der Marker (Pfeil) am rechten Rand des Rasterfeldes zeigt die
Höhe des Pegels, bei dem die Triggerung ausgelöst wird.
Die Anzeige neben der unteren rechten Ecke des Rasterfeldes
zeigt den Triggerpegel als Spannungswert an.
Variieren Sie den Triggerpegel. Was passiert, wenn der Triggerpegel größer als der
positive oder kleiner als der negative Spitzenwert des Messsignals eingestellt wird?
ET - Oszilloskop - S. 15
Antwort:…………….............………………………………………………
……..…………………………………...............................................
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Mit der Taste „SET TO 50%“ (36) können Sie den Triggerpegel ungefähr auf die vertikale Mitte des Triggersignals setzen.
Stellen Sie den Triggerpegel nun so ein, dass der Nulldurchgang der Sinuskurve genau
in der Mitte des Rasterfeldes bei t = 0 (im Koordinatenursprung) liegt. (Siehe Abbildung)
Wenn Sie die Lage des Markers (Pfeil) mit dem eben eingestellten Nulldurchgang vergleichen, sehen Sie, dass es einen kleinen Versatz (Unterschied) gibt. Orientieren Sie
sich deshalb bei der Einstellung immer an der richtigen Kurvenlage (Nulldurchgang)
und sehen Sie den Marker eher als Orientierungshilfe, die Ihnen zeigt, ob der Triggerpegel zu groß oder zu klein eingestellt ist.
Variieren Sie den Einsteller für den Zeitkoeffizienten (31). Welcher Punkt der Sinuskurve bleibt trotz Änderung des Zeitkoeffizienten immer stabil an derselben Stelle?
Antwort:…………….............………………………………………………
......................................................................................................
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Wählen Sie wieder den Zeitkoeffizienten bei dem etwa zwei Perioden des Messsignals
dargestellt werden.
3.1.5 Triggerflankenwahl
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Schalten Sie im Trigger-Menü (35) von „Flanke: Positiv“ auf „Flanke: Negativ“ um.
Beachten Sie das geänderte Flankensymbol unten rechts auf dem Bildschirm.
Was ändert sich an der Signaldarstellung?
Antwort:…………………………………………………………………..…
……………………………………………………………………………..
....……………………..………………………………………………..…
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Schalten Sie wieder auf die positive Flanke zurück.
ET - Oszilloskop - S. 16
3.1.6 Unterschied zwischen Triggerflankenwahl und Invertierung
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Schalten Sie im Vertikalmenü von CH1 (21) die „Invertierung“ „Ein“.
Sieht die Bildschirmdarstellung nicht genauso aus wie eben bei der Umschaltung auf
die negative Flanke? Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Funktionen?
Um den Unterschied zu erkennen, können Sie den Funktionsgenerator auf ein rechteckförmiges Signal („Square“) umschalten und mit dem aktivierten „Symmetry“-Einsteller – Schiebeschalter auf „On“ – ein Signal einstellen, dessen Halbwellen unterschiedlich breit sind.
Antwort:……………..............……………………………………………
……..…………………………………................................................
........................................................................................................
........................................................................................................
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Korrigieren Sie falls nötig Ihre Antwort im Kapitel 3.1.5.
Schalten Sie abschließend den Generator wieder auf ein Sinussignal um und bringen
Sie den Schiebeschalter am Symmetrieeinsteller wieder in die Position „Off“.
Die Invertierung soll abgeschaltet und die positive Triggerflanke aktiviert sein.
3.2 Amplitudenmessung
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Stellen Sie das Ausgangssignal des Funktionsgenerators auf etwa 10VSS und 500HzSinusspannung ein. Siehe Hinweise zum Generator im Kapitel 3.1.1.
Wählen Sie den Zeitkoeffizienten (31) so, dass gut zwei Perioden des Signals dargestellt werden.
ET - Oszilloskop - S. 17
3.2.1 Klassische Amplitudenmessung
û = Amplitude ≙ VS
h = Höhe in DIV
DIV = Ein Kästchen im Messraster des
Bildschirms.
A = Y-Ablenkkoeffizient in V/DIV ablesbar unten links auf dem Display. Allerdings fehlt dort das „/DIV“.
û
h
1 DIV
Teilstrichabstand
Bild 10
A
Welcher Spannung entspricht der Abstand zwischen zwei kurzen waagerechten Markierungen („Teilstrichabstand“) auf der mittleren senkrechten Linie bei dem Ablenkkoeffizienten, den Sie eingestellt haben? (Siehe Bild 10)
A = _____V/DIV.
Teilstrichabstand = _________V
Bestimmen Sie durch Abzählen der Kästchen auf dem Bildschirm die Strecke h. Berechnen
Sie mit der in Aufgabe 2.2.1 aufgestellten Formel û:
h = _____DIV.
A = _____V/DIV.
û = _____V
Dieses Verfahren ist nicht sehr komfortabel. Bei älteren Oszilloskopen gibt es dazu aber in
der Regel keine Alternative.
3.2.2 Amplitudenmessung mit der Cursor-Funktion
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Aktivieren Sie das CURSOR-Menü (8).
Wählen Sie den „Typ“ „Amplitude“.
Mit dem Mehrfunktionsdrehknopf (3) lassen sich nun die zwei eingeblendeten Cursorlinien getrennt verschieben.
Mit den Optionstasten (1) können Sie wählen, ob „Cursor 1“ oder „Cursor 2“ bewegt
werden soll.
Positionieren Sie die Cursorlinien so oberhalb und unterhalb der Messkurve, dass die
Strecke „h“ möglichst genau erfasst wird.
Im Menüfeld „ΔV“ können Sie direkt die Spannung in VSS able- û = ______V
sen und daraus û bestimmen.
ET - Oszilloskop - S. 18
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Woran erkennt man, dass in einem Menü der Mehrfunktionsdrehknopf (3) zur Einstellung bestimmter Funktionen benutzt werden kann? Finden Sie es durch Probieren heraus!
Antwort:………....………………………….………………………………
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Schalten Sie die Cursorfunktion wieder ab.
3.2.3 Amplitudenmessung mit dem Messmenü
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Aktivieren Sie das Messmenü „MEASURE“ (9).
Drücken Sie eine der fünf Optionstasten (1) im Menüfeld „Messung“.
Sie können nun die Quelle wählen, auf die sich die Messung beziehen soll. Im Moment
ist das der CH1.
Unter „Typ“ stehen verschiedene Messfunktionen zur Verfügung. Mit dem Mehrfunktionsknopf (3) oder auch über die Optionstaste „Typ“ (1) sind sie wählbar.
Tragen Sie die zur Verfügung stehenden Messfunktionen in die Tabelle ein.
Im Messmenü zur Verfügung stehende Messfunktionen
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
(Anmerkung: Zur Bestimmung von Effektivwerten ist die Messfunktion Zyklus-Effektivwert „ZEff.wert“ sinnvoll, weil
dann der Effektivwert immer über eine ganze Zahl von Perioden ermittelt wird.)
•
Bestimmen Sie erneut û.
û = ______V
Das Ergebnis dieser Spannungsmessung ist von den drei Methoden das genaueste. Begründen Sie, warum:
Antwort:…………….............……………………………………….……
……..…………………………………................................................
ET - Oszilloskop - S. 19
3.3 Frequenzmessung
f = 1/T; Frequenz in Hz
T = Zeit für eine Periode (Periodendauer)
L = Länge einer Welle (Periodenlänge in
DIV)
DIV = Ein Kästchen im Messraster des
Bildschirms.
M = Zeitkoeffizient (z.B. in ms/DIV); in
der Mitte des unteren Bildschirmrandes
ablesbar, allerdings fehlt dort das „/DIV“.
L
Bild 11
M
Stellen Sie das Ausgangssignal des Funktionsgenerators wie bei Aufgabe 3.2 auf ein Sinussignal mit etwa 10VSS und 500Hz ein.
3.3.1 Klassische Frequenzmessung
Welcher Zeit entspricht der Abstand zweier Teilstriche (kurze senkrechte Markierungen auf
der mittleren waagerechten Linie) beim eingestellten Zeitkoeffizienten?
M = _____ ....s/DIV
Teilstrichabstand = _________ ....s
Bestimmen Sie durch Abzählen der Kästchen auf dem Bildschirm die Strecke L. Lesen Sie
sie über möglichst viele Kästchen ab. Notieren Sie zusätzlich die vorgehend definierten
Kenngrößen T und f zu dieser Messung:
L = _____DIV.
T = _____ ....sec.
f = _____Hz
Auch dieses klassische Verfahren ist wenig komfortabel, jedoch auch ohne Messfunktionen
im Gerät anwendbar.
ET - Oszilloskop - S. 20
3.3.2 Frequenzmessung mit der Cursor-Funktion
Bestimmen Sie analog zu Aufgabe 3.2.2 die Frequenz mittels der Cursorfunktion. Im Cursormenü können Sie T als „Δt“ und f als „1/Δt“ direkt ablesen (und notieren).
T = _____ ....sec.
f = _____Hz
Schalten Sie die Cursorfunktion wieder ab.
3.3.3 Frequenzmessung mit dem Messmenü
Aktivieren Sie im Messmenü „Measure“(9) für CH1 (analog zu Aufgabe 3.2.3) zusätzlich zu
der Messfunktion USS die Messfunktionen f und T. Für später können Sie auch schon ein
weiteres Messfenster mit der Messfunktion USS für die „Quelle CH2“ einstellen. Notieren
Sie die Werte für T und f.
T = _____.....sec.
f = _____Hz
3.3.4 Die Triggerfrequenz
Wie Sie vielleicht schon bemerkt haben, wird auch unten rechts im Display ein Frequenzwert eingeblendet. Bei diesem Wert handelt es sich um die Triggerfrequenz, die fast immer
mit der Messsignalfrequenz identisch ist. In den meisten Fällen kommen Sie damit schnell
und bequem an Ihre Signalfrequenz. Allerdings setzt sie bei Frequenzen unter 10Hz aus
und kann in Sonderfällen (im Impulsbreiten-Triggermodus) niedriger als die Messsignalfrequenz sein. Notieren Sie hier den abgelesenen Wert:
f = ___________ Hz
3.4. Vierpol aus Kondensator und Widerstand
Welchen Wert hat der Widerstand R
(gemäß der Farbringcodierung) im
Versuchsaufbau mit Plexiglasboden?
Frequenzgenerator
R = ……… kΩ Toleranz:± …...%
ET - Oszilloskop - S. 21
~ U1
R
U2
C
Bild 12
3.4.1 Amplitudenmessung am Vierpol
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Bauen Sie vorstehende Schaltung (Bild 12) auf.
Achten Sie auf die richtige Wahl der Masseanschlüsse bei den Messkabeln! Siehe
„Einschub Messleitung BNC-Stecker – Laborstecker“ (Bild 6 nach Kapitel 2).
Falls Sie Probleme im Umgang mit den Koaxialmesskabeln haben, so lesen Sie sich
die Hinweise dort durch.
Schließen Sie das Signal U1 an CH1 (23) und U2 an CH2 (27) an.
Stellen Sie für beide Kanäle (21 + 28) die Messsignal-Kopplung „AC“ (1) ein, um den
Gleichanteil des Generators zu unterdrücken.
Wählen Sie als Eingangsspannung U1 ein Sinussignal mit 10VSS und f = 100Hz. Bei
der Einstellung hilft Ihnen die Messfunktion (9) des Oszilloskops.
Schalten Sie das Oszilloskop so um (21 + 28), dass nur U2 dargestellt wird.
Achten Sie auf eine möglichst hohe Auflösung der dargestellten Signale, um den Ablesefehler zu minimieren: Großes Bild ►Kleiner Fehler. Es sollten also nicht zu viele
Perioden abgebildet sein (Zeitkoeffizient (31)).
Stellen sie die Signalamplituden so groß wie möglich dar (Y-Ablenkkoeffizienten 22 +
26).
Bestimmen Sie die Spannungswerte von û2, zu den vorgegebenen Frequenzen. Zwei
berechnete Werte sind zur Kontrolle angegeben. Abweichungen sind aufgrund von
Bauteiltoleranzen und Ableseungenauigkeiten zu erwarten.
Da die Amplituden von U2 bei mit steigenden Frequenzwerten immer kleiner werden,
müssen entsprechend hohe Y-Empfindlichkeiten (26) für eine möglichst große Signaldarstellung gewählt werden.
Dadurch können allerdings überlagerte Störungen (z.B. durch elektromagnetische Felder und Rauschen) in Form eines breiteren Strahlverlaufes sichtbar werden.
Wählen Sie im Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) anstelle der „Normale(n) Abtastung“
die Mittelwertabtastung. Hierzu muss die Optionstaste „Mittelwert“(1) betätigt werden. Für die Anzeige wird dann über mehrere Messzyklen ein Mittelwert gebildet. Die
Darstellung erscheint „sauberer“ und die über das Messmenü (9) dargestellten Größen
schwanken weniger. Nachteil: Eine Mittelung über zahlreiche Messungen führt zu einer
etwas trägeren Anzeige. Ein guter Kompromiss ist „Mittelwert(e) 16“.
f / Hz
M
A(U2)
û2
Kontrollwerte
100
....s/DIV
V/DIV
ca. 4,9V
1.000
....s/DIV
V/DIV
----
3.000
....s/DIV
.....V/DIV
ca. 1,7V
10.000
....s/DIV
.....V/DIV
----
Die Ablenkkoeffizienten M (31) und A (22 + 26) lesen Sie am unteren Rand des Displays
ab.
Lassen Sie die Schaltung für die folgenden Aufgaben aufgebaut.
ET - Oszilloskop - S. 22
3.4.2 Phasendifferenzmessung im Zweikanalbetrieb
U1
U2
V
(Δt)
L
(T)
Bild 13
Phasenmessung zwischen zwei Signalen
φ = (v/L)·360 Grad
φ = (Δt/T)·360 Grad
φ = Δt·f·360 Grad
= Phasenverschiebung zwischen U1 (hier
Bezugssignal) und U2
v = Horizontalabstand (Verschiebung) der
Nulldurchgänge in DIV
Δt = Horizontalabstand in Sek.
L = Periodenlänge in DIV
T = Periodendauer in Sek.
f = Frequenz in Hz
M = Zeitkoeffizient (z.B. in ms/DIV); ist in der
Mitte des unteren Bildschirmrandes ablesbar, allerdings fehlt dort „/DIV“.
Es wird dieselbe Schaltung wie bei der vorangegangenen Aufgabe benutzt.
• Wählen Sie die Generatorfrequenz 800Hz (10VSS).
• Stellen Sie U1 und U2 gleichzeitig auf dem Bildschirm dar (21 + 28).
• Legen Sie mit den Einstellern für die Vertikalposition (20 + 25) beide horizontale Nulllinien genau in die Schirmmitte, damit die Strecke v richtig abgelesen werden kann. Dies
entspricht der am unteren Rand eingeblendeten Position von „0 divs“).
• Die Messsignal-„Kopplung“ für CH1 (21) und CH2 (28) sollte auf „AC“ stehen, um einen
eventuell störenden Gleichanteil aus dem Generator zu unterdrücken.
• Wählen Sie im Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) anstelle der „Normale(n) Abtastung“
die Mittelwertabtastung über 4 Messzyklen. Hierzu müssen die zwei Optionstasten (1)
für „Mittelwert“ und „Mittelwerte 4“ betätigt werden.
• Stellen Sie die Frequenzen am Generator ein. (Kontrolle mit dem Oszilloskop.)
• Bestimmen Sie die Phasenverschiebungen.
• Die Messungen zur Bestimmung der Phasenverschiebung φ sind relativ ungenau,
wenn der Horizontalabstand der Nulldurchgänge v als sehr kurze Strecke auf dem Bildschirm dargestellt und abgelesen wird. Sinnvoll ist es deshalb, diesen Abstand im gedehnten Zustand über möglichst viele DIV und direkt als Zeitabschnitt Δt zu bestimmen.
• Ermitteln Sie die Werte für Δt mittels der Cursor-Funktion (8). Die eine Cursor-Linie
soll dabei immer bei t = 0 genau im Ursprung in der Bildschirmmitte positioniert
sein und dort stehen bleiben. Bei den weiteren Messungen muss dann nur noch die
zweite Cursor-Linie bewegt werden.
Δt
φ/ Grad
f / Hz
M
800
….s/DIV.
ca. – 33°
2.000
….s/DIV.
----
4.000
….s/DIV.
ca. – 70°
10.000
….s/DIV.
----
ET - Oszilloskop - S. 23
Kontrollwerte
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•
Als kleiner Nachteil fällt hier auf, dass für die zwei Cursorlinien keine unterschiedlichen
Quellen wählbar sind sondern immer nur eine gemeinsame. (Beide auf CH1 oder beide
auf CH2)
Achten Sie bei der Darstellung darauf, welches der beiden Signal bei t = 0 seinen Nulldurchgang hat.
3.4.3 Das Vorzeichen bei der Phasendifferenzmessung
Bei Bestimmung der Phasenverschiebung φ ist außer dem Wert für Δt auch das Vorzeichen
wichtig. Betrachten Sie nochmals das Oszilloskopbild für f = 1kHz. Dazu genügt es, wenn
Sie am Funktionsgenerator den Bereichswahlschalter auf „1kHz“ stellen.
Die U2 ist gegenüber dem Bezugssignal (Triggersignal) U1 zeitlich gesehen nacheilend.
Oder anders gesagt: Die ansteigende (positive) Flanke von U2 schneidet die Zeitachse
später als die positive Flanke U1. Das ist im mathematischen Sinne eine negative Phasenverschiebung.
Eselsbrücke: Kommt etwas zu spät, so ist das negativ.
Aufgabe: Bitte ergänzen Sie Ihre Ergebnisse für φ in der Tabelle zu Kapitel 3.4.2 mit dem
richtigen Vorzeichen.
•
•
•
•
Aktivieren Sie das Triggermenü (35).
Schalten Sie die Trigger-„Quelle“ von „CH1“ auf „CH2“ um.
Mit dem Mehrfunktionsdrehknopf (3) können Sie leicht (mehrmals) zwischen „CH1“ und
„CH2“ hin- und herschalten.
Sollte beim Umschalten die Triggerung aussetzten - laufendes Bild - so können Sie
den außerhalb des Signalbereiches liegenden Triggerpegel durch Betätigung der Taste
„SET TO 50%“ (36) wieder zurückholen.
Was geschieht mit der Darstellung auf dem Bildschirm, wenn auf die Trigger-Quelle „CH2“
umgeschaltet wird?
Antwort:…………….............………………………………………………
……………………………………………………………………………
…………..………………………………….......................................
Welche Auswirkung hat das auf das Vorzeichen der Phasenverschiebung?
Antwort:…………….............………………………………………………
……………………………………………………………………………
Schalten Sie wieder auf die Trigger-Quelle „CH1“ zurück.
Beachten Sie, dass die Triggerquelle auch unten rechts im Display eingeblendet wird.
ET - Oszilloskop - S. 24
3.4.4 Phasendifferenzmessung bei verschobener Nullposition
Am oberen Rand des Bildschirmrasterfeldes befindet sich der Marker
(Pfeil), der die Triggerposition bzw. den Zeitpunkt t = 0 anzeigt. Er sollte
normalerweise immer in der horizontalen Mitte des Bildschirms positioniert sein. Will man jedoch einen Signalabschnitt genauer untersuchen
oder den Zeitabschnitt Δt über eine noch größere Strecke darstellen,
so kann eine Verschiebung des Markers sinnvoll sein.
Was kann passieren, wenn der Zeitpunkt t = 0 nicht in der Mitte des Bildschirms festgelegt
ist? Führen Sie dazu folgende Aufgabe durch:
•
•
•
•
Wählen Sie als Signalfrequenz ca. 12kHz (10VSS).
Verschieben Sie den Marker (Pfeil) um 4DIV (Kästchen) nach links. Benutzen Sie dazu
den Einsteller „HORIZONTAL POSITION“ (29)
Am oberen rechten Rand wird die Verschiebung bezogen auf die Bildschirmmitte hinter
der Bezeichnung „M Pos“ eingeblendet.
Was passiert, wenn Sie den Zeitabschnitt Δt mit dem Zeitkoeffizienteneinsteller (31)
weiter spreizen? Achten Sie auf die Lage des Pfeils. Wo liegt jetzt der Nulldurchgang
des Bezugssignals U1?
Antwort:........................................................................................
..................................................................................................
Was ist zu tun, bevor der gespreizte Zeitabschnitt Δt abgelesen werden kann?
Antwort:........................................................................................
..................................................................................................
Die verschobene Nullposition ist also nur bei Einzelmessungen sinnvoll oder wenn der Zeitkoeffizient konstant gehalten werden kann.
Die verschobene Nullposition ist nicht sinnvoll, wenn während der Messungen mit wechselnden Zeitkoeffizienten (31) gearbeitet wird.
Bringen Sie den Marker wieder in die Normalposition in Bildschirmmitte. Das ist bequem
mit der Taste „SET TO ZERO“ (32) möglich.
ET - Oszilloskop - S. 25
3.4.5 Phasendifferenzmessung mit dem Horizontal-Zoom
Eine Möglichkeit, die Genauigkeit bei der Phasendifferenzmessung zu verbessern, bietet
die Zoom-Funktion im Horizontal-Menü. Sie ermöglicht es, kleine Ausschnitte deutlich gespreizt darzustellen.
•
•
•
Stellen Sie nochmals die Frequenz 150Hz (10VSS) ein.
Wählen Sie im Horizontal-Menü (33) die Funktion „Zoombereich“ (1).
Mit dem Zeitkoeffizienteneinsteller (31) können Sie jetzt das Zoom-Fenster (markiert
durch zwei gestrichelte senkrechte Hilfslinien) in seiner Größe wählen.
Welche zusätzliche Information wird unten am Bildschirmrand eingeblendet und was bedeutet sie?
Antwort:…………….............……………………………………………
………………………………………………………………………….
…………..……………………………………………………………
•
•
•
•
Mit dem Einsteller für die Horizontalposition (29) können Sie das (nicht zu groß) vorgewählte Zoomfenster auf den zu vergrößernden Ausschnitt verschieben.
Durch den Befehl „Dehnen“ (1) erhalten Sie einen groß gezoomten Ausschnitt, der mittels der Cursor-Funktion ausgewertet werden kann.
Bestimmen Sie zur Kontrolle erneut die Phasenf / Hz
Δt / μs
φ / Grad
verschiebung φ (Vorzeichen?)
150
Schalten Sie die Zoom-Funktion durch Betätigung der Optionstaste „Hauptzeitbasis“(1) wieder ab.
ET - Oszilloskop - S. 26
3.4.6 Fehleranzeigen bei der Nutzung des Messmenüs
•
•
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•
Benutzen Sie als Eingangssignal U1 weiterhin einen 150Hz-Sinus mit 10VSS.
Stellen Sie nur U2 auf CH2 dar. (Messschaltung wie bei 3.4)
Wählen Sie im Messmenü (9) für CH2 die Messgrößen Effektivspannung („ZEff.wert“)
und „Freq(uenz)“.
Überprüfen Sie, mit welcher Fehlermeldung das Oszilloskop im Messmenü reagiert,
wenn Sie
1. den Spannungsverlauf in vertikaler Richtung (26) so klein wie möglich einstellen.
2. den Spannungsverlauf so groß einstellen, dass er in vertikaler Richtung (oben und
unten) deutlich über den Rand heraus geht.
3. den Zeitkoeffizienten (31) so wählen, dass deutlich weniger als eine Periode auf
dem Bildschirm dargestellt wird.
Antwort:…………….............……………………………………………
………………………………………………………………………….
…………..……..…………………………….....................................
......................................................................................................
3.4.7 Fehlmessung bei ungünstiger Auflösung
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Stellen Sie (nur das) Eingangssignal U1 (150Hz-Sinus mit 10VSS) auf CH1 dar.
Wählen Sie den kleinstmöglichen Zeitkoeffizienten (31) bzw. die größtmögliche Empfindlichkeit mit M = 5ns/DIV ein.
Bei dieser zu hohen Auflösung wird der Sinussverlauf so stark gespreizt, dass auf dem
Bildschirm nur noch ein winziger Ausschnitt davon als waagerechte Linie erscheint.
Ungünstig gewählte Empfindlichkeiten gehören zu den häufigsten Darstellungsfehlern
beim Oszilloskop.
Prüfen Sie deshalb immer anhand der Einblendungen am unteren Bildschirmrand ob die eingestellten Ablenkkoeffizienten (22, 26, 31) zum Messsignal passen.
Beispiele:
Wenn Sie eine Spannung im Millivoltbereich erwarten ist ein Y-Ablenkkoeffizient von
5V/DIV ungeeignet.
Ein Zeitkoeffizient von 10μs/DIV passt nicht zu einem 50Hz-Signal mit ihrer Periodendauer T = 20ms.
Verringern Sie die Empfindlichkeit (31), bis wieder ungefähr eine Periode des Messsignals dargestellt wird.
ET - Oszilloskop - S. 27
3.5
Messung der Rechteckanstiegszeit
Mit HoNino:
Ohne HoNino:
Mit dem HoNino-Funktionsgenerator kann
ein (unipolares) Rechtecksignal erzeugt
werden. Wir wollen die Flankenanstiegszeit
dieses Signals bestimmen.
• Verbinden Sie den Ausgang des HoNino-DAU-Shields über den SMABNC-Adapter mit CH1 (23) des Oszilloskops.
• Verschieben Sie die Lage der Nulllinie
mit der Y-Position (20) in die untere
Bildschirmhälfte.
• Wählen Sie die Eingangs-“Kopplung“
„DC“ (21, 1) und einen Y-Ablenkkoeffizienten von 1V/DIV.
• Aktivieren Sie im Erfassungsmenü
„ACQUIRE“ (11) die Mittelwertabtastung über 16 Messzyklen („Mittewert(e)
16“), damit das Signal weniger verrauscht dargestellt wird.
• Stellen Sie mit Hilfe des Potis auf dem
DAU-Shield möglichst genau eine Frequenz von 1 kHz ein.
• Ändern Sie im CH1-Menü (21) den vertikalen Skalenfaktor Volts/DIV von
„Grob“ in „Fein“. Der Y-Koeffizient (22)
ist nun feinstufig einstellbar.
• Stellen Sie ihn so ein, dass das Rechtecksignal genau 5 DIV hoch abgebildet
wird.
• Variieren Sie die Nulllinie mit der Y-Position (20) bis das Rechtecksignal genau in der (vertikalen) Mitte des Bildschirms liegt.
• Spreizen Sie die Darstellung durch
Wahl des Zeitkoeffizienten (31) M =
50ns/DIV.
Der Funktionsgenerator hat einen zweiten
Ausgang („AUX OUT“) an dem ein unipolares Rechteck zur Verfügung steht, dass
z.B. zur externen Triggerung benutzt werden kann. Wir wollen die Flankenanstiegszeit dieses Signals bestimmen.
• Verbinden Sie den „AUX OUT“- Ausgang des Generators mit CH1 (23) des
Oszilloskops.
• Verschieben Sie die Lage der Nulllinie
mit der Y-Position (20) in die untere
Bildschirmhälfte.
• Wählen Sie die Eingangs-“Kopplung“
„DC“ (21, 1) und einen Y-Ablenkkoeffizienten von 1V/DIV.
• Aktivieren Sie im Erfassungsmenü
„ACQUIRE“ (11) die Mittelwertabtastung über 16 Messzyklen („Mittewert(e)
16“), damit das Signal weniger verrauscht dargestellt wird.
• Stellen Sie am Generator eine Frequenz von 1 kHz ein.
• Ändern Sie im CH1-Menü (21) den vertikalen Skalenfaktor Volts/DIV von
„Grob“ in „Fein“. Der Y-Koeffizient (22)
ist nun feinstufig einstellbar.
• Stellen Sie ihn so ein, dass das Rechtecksignal genau 5 DIV hoch abgebildet
wird.
• Variieren Sie die Nulllinie mit der Y-Position (20) bis das Rechtecksignal genau in der (vertikalen) Mitte des Bildschirms liegt.
• Spreizen Sie die Darstellung durch
Wahl des Zeitkoeffizienten (31) M =
10ns/DIV.
•
Bestimmen Sie mittels der Cursorfunktion (8) die Flankenanstiegszeit tr zwischen den
Werten für 10% und 90% gemäß nachstehender Abbildung.
Mit Cursorfunktion: tr = ________ .....s
ET - Oszilloskop - S. 28
•
Überprüfen Sie Ihr Ergebnis mit der Messfunktion „Anstiegszeit“ im Messmenü (9).
Mit Messfunktion: tr = ________ .....s
•
Stellen Sie den Y-Ablenkkoeffizienteneinsteller wieder auf „Grob.“
100%
80%
Bild 15
ET - Oszilloskop - S. 29
3.6
Brummspannungsmessung
Messsignal
Erzeugt das fehlerhafte Netzteil eines Radiogerätes
einen zu großen Wechselanteil zusätzlich zur gewünschten Gleichspannung, so kann es zu Brummstörungen bei der Tonwiedergabe kommen. Man
spricht deshalb auch von Brummspannung.
Zeit
Mit HoNino:
HoNino
Ohne HoNino:
AC / DC
Generator
AC / DC
Wir simulieren hier mit dem HoNino-Funktionsgenerator als Wechselspannungsquelle
und einer nachgeschalteten Einweggleichrichterschaltung (im grauen Kunststoffgehäuse) ein fehlerhaftes Netzteil. Sie sollen
dabei das erwünschte Nutzsignal (die
Gleichspannung) und den unerwünschten
Störanteil (die Brummspannung) messen.
Wir simulieren hier mit dem Funktionsgenerator als Wechselspannungsquelle und einer nach geschalteten Einweggleichrichterschaltung (im grauen Kunststoffgehäuse)
ein fehlerhaftes Netzteil. Sie sollen dabei
das erwünschte Nutzsignal (die Gleichspannung) und den unerwünschten Störanteil (die Brummspannung) messen.
Schließen Sie zuerst nur den HoNino ans
Oszilloskop an und stellen Sie eine 50HzSinusspannung ein.
Verbinden Sie nun den HoNino mit dem
Eingang der Messschaltung, die sich im
grauen Kunststoffgehäuse befindet.
Schließen Sie zuerst nur den Funktionsgenerator ans Oszilloskop an und stellen Sie
eine 50Hz-Sinusspannung von mit 14VSS
ein. Benutzen Sie den Ausgang „MAIN
OUT“.
Verbinden Sie nun den voreingestellten
Generator mit dem Eingang der Messschaltung, die sich im grauen Kunststoffgehäuse befindet.
Messung der Gleichspannung (DC) am Ausgang:
•
•
•
•
Schließen Sie das Oszilloskop mit CH1 (23) an den Ausgang der Schaltung an.
Legen Sie die Nulllinie so fest, dass die Gleichspannung auf dem Bildschirm über möglichst viele Kästchen dargestellt werden kann (20).
Schalten Sie die Messsignalankopplung (21, 1) auf DC.
Wählen Sie den Y-Ablenkoeffizienten für CH1 (22) so, dass die Verschiebung der Linie
möglichst groß dargestellt wird.
ET - Oszilloskop - S. 30
•
Zur Bestimmung des Gleichspannungswertes können Sie hier die Messfunktion „Mittelwert“ benutzen (9, 1)
Wie groß ist der Gleichspannungswert?
U_= _________ V
Mit welchem Gerät werden Gleichspannungen (ohne Wechselanteil) ansonsten übli- Antwort:…………………………
cherweise gemessen?
Messung des Wechselspannungsanteils (AC) am Ausgang:
•
•
•
•
•
•
Schalten Sie die Messsignalankopplung (21, 1) auf AC.
Legen Sie die Nulllinie sinnvoll fest (20).
Variieren Sie die Koeffizienteneinsteller (22 + 31) bis der periodische Brummspannungsverlauf möglichst groß erscheint. Da die Spannung klein ist, muss die Y-Empfindlichkeit (22) relativ hoch eingestellt werden. (Siehe Merksatz bei 3.4.7)
Sollte die Triggerung nicht funktionieren (laufendes Bild), so können Sie den außerhalb
des Signalbereiches liegenden Triggerpegel durch Betätigung der Taste „SET TO
50%“ (36) wieder zurückholen.
Eventuell auftretende Fehltriggerungen (Doppelbilder) lassen sich vermeiden, indem
Sie im Triggermenü (35) die Kopplung „HF reject“ wählen.
Der Spannungsverlauf ist recht stark verrauscht. Sie haben ja bereits das Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) kennen gelernt. Mit der Mittlung über 16 Mittelwerte lässt sich
die Darstellung verbessern, und die Messwerte sind stabiler.
Wie groß ist der Wechselspannungswert
Brummspannung)?
UBr =________ mVss
(der
Beachten Sie bitte, dass die beiden letzten Aufgaben mehrmals genutzte ACMesssignalankopplung nur für Sonderfälle gedacht ist. Sie kann zu Verformungen der dargestellten Signale und zu fehlerhaften Messergebnissen führen. (siehe Kapitel 3.11) Prüfen
Sie deshalb vor jeder Messung, ob die richtige Messsignalankopplung (normalerweise DC)
eingestellt ist.
ET - Oszilloskop - S. 31
3.7
X-Y-Betrieb am Beispiel einer Zenerdiode
Die Zenerdiode dient zur Stabilisierung und Begrenzung von (Gleich-)
Spannungen. Genauere Informationen über Aufbau, Funktion und Anwendung erhalten Sie in der Vorlesung oder aus Fachbüchern.
I/A
Anode
Zenerdiode
I
U
AK
Kathode
UZ
UAK/V
UF
Bild 18: Zenerdiode: Kennlinie und Schaltbild
CH1 (X)
Um die Zenerspannung UZ und die
Flussspannung UF zu bestimmen, legt
man Tangenten an die nahezu linearen Abschnitte der von der X-Achse
abzweigenden Kennlinienteile. Aus
den Schnittpunkten dieser Tangenten
mit der X-Achse – siehe Kennlinienabbildung – ergeben sich die Spannungswerte für UZ und UF.
Ströme können mit einem Oszilloskop
nicht gemessen werden. Mit einem in
Reihe geschalteten Widerstand muss
der Strom deshalb in eine proportionale Spannung umgewandelt werden.
D
~
Transformator
390Ω
Masse (COM)
R1
CH2 (Y)
Da die Diode ohnehin einen Vorwiderstand benötigt, ist hier kein zusätzlicher Widerstand zur Messspannungsgewinnung erforderlich.
• Benutzen Sie als Spannungsquelle
den Transformator im grauen KunstBild 19
stoffgehäuse. Wählen Sie entweder
die zwei benachbarten Ausgangsbuchsen links oder rechts im Gehäuse.
Bauen Sie die Schaltung gemäß Bild 19 auf. Widerstand und Diode befinden sich im
Versuchsaufbau mit dem grauen Kunststoffgehäuse. Die Spannung an der Zenerdiode ist mit CH1 (21) zu verbinden.
Schließen Sie den Transformator über die BNC-Buchse im Aufbau an.
Wählen Sie im Triggermenü (35) die „DC“-Triggersignal-„Kopplung“ und in den Kanalmenüs (21 + 28) die „DC“-Messsignal-„Kopplung“.
Aktivieren Sie für CH1 2V/DIV (22) für CH2 5V/DIV (26)
Stellen Sie das Signal an CH2 invertiert dar: „Invertierung“: „Ein“ (28, 1).
An welcher Einblendung außerhalb des Kanalmenüs kann man erkennen, dass bei
diesem Kanal die Invertierung eingeschaltet ist?
Messschaltung zur Darstellung der
Kennlinie i= f (u) einer Zenerdiode
•
•
•
•
•
•
Antwort:...............................................................................................
•
Schalten Sie im Menü „DISPLAY“ (10) unter „Format“ vom „YT“-Betrieb auf den „XY“Betrieb um.
ET - Oszilloskop - S. 32
•
•
Den Koordinatenursprung der Kennliniendarstellung können Sie mit den Positionseinstellern (20 + 25) und den beim Drehen am unteren Bildschirmrand eingeblendeten
Positionsangaben festlegen.
Fällt Ihnen dabei ein Gerätefehler auf? Sie müssen diese Frage nicht beantworten.
Antwort:.............................................................................................
......................................................................................................
•
•
•
•
Die Cursor-Funktion steht im XY-Betrieb nicht zur Verfügung.
Stellen Sie die Wahlschalter für die Ablenkkoeffizienten (22 + 26) so empfindlich ein,
dass Sie die gesuchten Spannungen UZ und UF über möglichst große Strecken auf
dem Bildschirm ablesen können.
Nehmen Sie dabei Tangenten an, wie sie in der vorstehenden Z-Diodenkennlinie eingezeichnet sind.
Überprüfen Sie unbedingt, bevor Sie die Spannungswerte notieren, wo auf dem Bildschirm der Koordinatenursprung liegt bzw. an welcher Stelle der X-Achse 0 Volt liegt.
Welche Werte haben Sie für die Zenerspannung UZ und die Durchlassspannung UF ermittelt?
UZ = ____ _
Notieren Sie für die Auswertung (Kapitel 4) die
gewählten X-Ablenkkoeffizienten in V/DIV:
UF = ____ _
Für UZ: …………….
Für UF: ………..…...
Haben die Bedienungselemente der Triggerung Einfluss auf die Messung? Probieren Sie
das bitte aus.
Antwort:
□ Ja
□ Nein
Schalten Sie nach dieser Aufgabe den X-Y-Betrieb (10) bitte wieder ab.
ET - Oszilloskop - S. 33
3.8
Messungen in Netzwerken
In diesem Kapitel üben Sie den richtigen Anschluss der Messleitungen in elektronischen
Schaltungen. Es ist eine Vorbereitung für den späteren Versuch „Gleichrichterschaltungen“.
3.8.1 Netzwerk mit drei Widerständen
•
•
Der Versuchsaufbau mit Plexiglasboden enthält nebenstehend skizzierte
Messschaltung mit den drei Widerständen R3, R4 und R5.
~
Verbinden Sie den Transformator (im
grauen Kunststoffgehäuse) über die BNC
– (Koaxial –) Buchse im Messaufbau mit Transformator
der Schaltung gemäß Bild 20.
R3
R4
R5
Bild 20
3.8.1.1 Messungen im Einkanalbetrieb mit Transformator
Schalten Sie das Oszilloskop auf Einkanalbetrieb (Messung nur mit Kanal 1). Messen und
notieren Sie nacheinander die vier in der Messschaltung auftretenden Spannungen. Die
Spannungseinheit steht bereits in der Kopfzeile.
Betriebsart
UTransformator / VSS
X
Einkanal
Einkanal
Einkanal
Einkanal
UR3 / VSS UR4 / VSS UR5 / VSS
X
X
X
X
X
ET - Oszilloskop - S. 34
X
X
X
X
X
X
3.8.1.2 Messungen im Zweikanalbetrieb mit Transformator
Messen Sie nun gleichzeitig mit Kanal 1 und 2 gemäß den Vorgaben der Tabelle jeweils
zwei der Spannungen.
Achtung: Vermeiden Sie falsche Masseverbindungen, indem Sie zu Beginn jeder
Messung mit Hilfe des Schaltbildes den richtigen Anschluss für die Oszilloskopmasse festlegen. Der Punkt muss immer dort liegen, wo beide Bauteile zusammen
geschaltet sind und so ein gemeinsames Potential haben.
Betriebsart UTransformator / VSS
UR3 / VSS
UR4 / VSS
UR5 / VSS
X
X
X
Zweikanal
Zweikanal
Zweikanal
Zweikanal
X
X
X
X
X
Könnte man auch die Spannungskombination UTransformator und UR4 im Zweikanalbetrieb
ohne Funktionsbeeinträchtigung gleichzeitig messen?
Antwort:………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………...
3.8.1.3 Messungen im Einkanalbetrieb mit Funktionsgenerator
Was ist zu beachten, wenn man anstelle des Transformators
den Funktionsgenerator als Spannungsquelle einsetzt? Die
Außenseiten der (BNC-) Buchsen des Generators sind genau wie die beim Oszilloskop mit dem Schutzleiter des Netzkabels verbunden und somit geerdet. Das wird im Schaltbild
durch ein Erdsymbol links unten angedeutet. (Siehe Bild 21)
R3
~
R4
R5
Funktionsgenerator
Bild 21
Warum kann man die Spannung an R3 ohne Funktionsbeeinträchtigung der Schaltung nicht
messen?
Antwort:…………….............………………………………………………
…………………………………………………………………………….
…………..…………………………………............................................
..........................................................................................................
ET - Oszilloskop - S. 35
3.8.1.4 Differenzspannungsmessung
Da die Ausgangsbuchse des Funktionsgenerators „potenzialbehaftet“, d.h. geerdet ist, kommt
für den Anschluss der Oszilloskop-Masse nur
noch ein gemeinsamer Masseanschluss mit dem
Generator infrage. (Bild 22)
Möchte man trotzdem die Spannung an R3 richtig
messen, so müsste man die sog. „Differenzspannungs-Messmethode“ nutzen.
Die Oszilloskop-Masse benötigt dann keinen
Kontakt mehr zum Widerstand R3.
Gemessen wird die Differenzspannung UDiff aus
der Spannung UCH1 minus der Spannung UCH2.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CH1
R3
CH2
UDiff
~
R4
R5
Masse Oszilloskop
Masse Funktionsgenerator
Bild 22
Schalten Sie den Transformator ab und entfernen Sie ihn aus der Versuchsschaltung.
Stellen Sie den Funktionsgenerator im Leerlauf auf 14VSS Sinusspannung und 1000Hz
ein.
Schließen Sie den Funktionsgenerator an die BNC-Buchse im Aufbau und das Oszilloskop gemäß Bild 22 an.
Beachten Sie, dass alle Massepunkte an einem gemeinsamen Punkt liegen.
Legen Sie den Verlauf des Signals an CH1 in die obere Bildschirmhälfte, den von CH2
in die untere Bildschirmhälfte.
Aktivieren Sie im Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) die Mittelwertabtastung über 16
Messzyklen („Mittelwert(e) 16“). Die Signale sind dann weniger verrauscht.
Bilden Sie nun die mathematische Differenz, indem Sie im „MATH MENU“(24) die Subtraktion wählen → „Operation -“.
Als „Quelle(n)“ ist „CH1 – CH2“ zu wählen.
Nach Betätigung der Taste „Position“(1) kann mit dem Mehrfunktionsdrehknopf (3) die
vertikale Lage des Differenzsignals variiert werden.
Nach Betätigung der Taste „Vertikale Skala“(1) kann die vertikale Größe des Differenzsignals variiert werden.
Um per Messmenü (9) die Spannung des Differenzsignals zu bestimmen dient jetzt als
„Quelle“ „Math“ (und als „Typ“ wie gewohnt „USS“).
Wie groß ist die die Spannung UR3 in dieser Schaltung?
UR3 = _______VSS
Woran können Sie auf dem Bildschirm (außerhalb des eingeblendeten Menüfensters) erkennen, dass eine mathematische Funktion aktiviert wurde?
Tipp: Beachten Sie den linken Bildschirmrand.
Antwort:………………………………………………………………………
Wenn in der Praxis potenzialfrei gemessen werden muss, kommen oft sog. „Differenz-Tastköpfe“ zum Einsatz. Ein spezieller Trennverstärker entkoppelt darin die Oszilloskopmasse
galvanisch vom Messobjekt.
Die mathematische Funktion lässt sich abschalten, indem Sie die Taste „MATH MENU“
(24) erneut betätigen.
ET - Oszilloskop - S. 36
3.8.1.5 Vergleich der Ergebnisse
•
•
•
3.9
Vergleichen Sie die Ergebnisse, die Sie unter 3.8.1.1 (Einkanalbetrieb), 3.8.1.2 (Zweikanalbetrieb) und 3.8.1.4 (Differenzspannungsmessung) bestimmt haben.
Stimmen die Einzelergebnisse – sieht man von kleinen Messungenauigkeiten ab –
überein? Falls nicht, so suchen Sie bitte die Fehlerursache. Beachten Sie, dass bei
der Messung mit dem Funktionsgenerator (3.8.1.4) nur eine etwa halb so große
Eingangsspannung benutzt wurde.
Haben Sie beachtet, dass überall bereits die Einheit VSS steht? Sie darf deshalb nicht
in den Ergebniszellen wiederholt werden. „V“ darf dort schon gar nicht stehen, da diese
Angabe bei Wechselspannungen den Effektivwert bezeichnet.
Triggerung
3.9.1 Triggerfunktionen
Mit HoNino:
Ohne HoNino:
•
•
•
•
•
Schließen Sie den HoNino+DAUShield mit seinem Ausgang an CH1
(23) an.
Wählen Sie eine 2kHz-Sinusspannung. Es genügt wenn Sie die Frequenz bis auf ca. +/-100Hz genau einstellen (Messmenü (9)).
Die Sinusfunktion wird bei dieser Frequenz auf Grund der Signalerzeugung
mittels Arduino-DDS nur noch recht
grob angenähert.
Stellen Sie zwei Perioden des Signals
dar und justieren Sie den Triggerpegel
(34) und die Vertikalposition (20) so,
dass der Spannungsverlauf mit ansteigender Flanke bei t = 0 in der Bildschirmmitte genau 2.5V aufweist
(siehe Abbildung).
•
•
•
Schließen Sie den Funktionsgenerator
mit seinem Ausgang an CH1 (23) an.
Wählen Sie eine 20kHz-Sinusspannung
mit 3VSS.
Justieren Sie den Triggerpegel (34) so,
dass der Spannungsverlauf mit ansteigender Flanke bei t = 0 in der Bildschirmmitte genau 0V aufweist. (Siehe Abbildung)
Aktivieren Sie beim Oszilloskop im Triggermenü (35) den „Typ Flanke“.
Bestimmen Sie durch Abzählen der Signalstufen („Treppen“) und mittels der gemessenen Signalfrequenz die Abtastfrequenz 𝑓𝑓𝑠𝑠 des HoNino-Signalgenerators, indem Sie die Zahl der Stufen pro Signalperiode mit der Signalfrequenz multiplizieren.
ET - Oszilloskop - S. 37
𝑓𝑓𝑠𝑠 = ____ ___
•
Aktivieren Sie beim Oszilloskop im Triggermenü (35) den „Typ Flanke“.
Welche Trigger-„Quelle(n)“ sind wählbar?
Wählbare Trigger-„Quellen“
Zur Verbesserung der Darstellungsqualität kann das zur Triggerung benutzte Messsignal
vor der Einkopplung in die Triggerstufe über verschiedenartige Filter geführt werden. Welche Arten der Trigger-„Kopplung“ stehen zur Verfügung? Beschreiben Sie stichwortartig
deren Merkmale in folgender Tabelle. Benutzen Sie zur Beantwortung die Hilfefunktion(13).
Bezeichnung der
Triggerkopplung
……………..
……………..
……………..
……………..
……………..
Merkmal
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
Welche Funktion hat die Taste „SET TO 50%“ (36)? Informationen dazu finden Sie (ebenfalls) im Hilfemenü unter dem Eintrag „Triggerpegel“. Probieren Sie die Funktion der Taste
aus, nachdem Sie vorher den Triggerpegel (34) soweit verstellen, bis die Triggerung aussetzt und das Bild „läuft“.
Antwort:..........................................................................................
....................................................................................................
ET - Oszilloskop - S. 38
3.9.2 Triggerung eines Einzelvorganges
Die Einzeltriggerung ermöglicht die Erfassung von einmalig auftretenden (nicht periodischen) Vorgängen, z.B. bei Einschaltvorgängen.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Stellen Sie eine 200Hz-Sinusspannung mit 3VSS auf CH1 des Oszilloskops dar.
Wählen Sie im Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) den Abtasttyp „Spitzenwert“ und im
Triggermenü (35) die „positive Flanke“ sowie die (Trigger-)„Kopplung“ „DC“.
Stellen Sie den Y-Ablenkkoezffizienten (22) auf 1V/DIV und den Zeitkoeffizienten (31)
auf 2,5ms/DIV ein.
Schalten Sie den Funktionsgenerator an seinem Netzschalter (auf der Rückseite) ab.
Betätigen Sie am Oszilloskop die Taste „SINGLE SEQ“ (15) zur Vorbereitung einer
Einzeltriggerung.
Am oberen Bildschirmrand wird durch die Einblendung von „Ready“ die Messbereitschaft des Oszilloskops signalisiert.
Schalten Sie nun den Funktionsgenerator wieder ein.
Das Oszilloskop speichert automatisch den Einschaltsignalverlauf des Funktionsgenerators.
Am oberen Bildschirmrand wird durch die Einblendung von „Acq Complete“ (Acquisition = Datenerfassung) der Abschluss des Erfassungsvorganges bestätigt.
Sie können erkennen, wie sich das Ausgangssignal des Generators nach dem Einschalten entwickelt hat.
Durch Betätigung der Taste „RUN/STOP“ (16) gelangen Sie zurück in den kontinuierlichen Triggermodus.
3.9.3 Triggerung mit Netzfrequenz
Was für ein Signal wird dargestellt, wenn man an die
Messleitung zum Oszilloskop nur einen Kondensator
anschließt?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
UCH1
C
Schalten Sie den Funktionsgenerator ab.
Bild 24
Verbinden Sie einen der Kondensatoren im Versuchsaufbau mit Plexiglasboden mit dem Oszilloskop. (Bild 24)
Bringen Sie die Spannung am Kondensator auf CH1 zur Darstellung.
Wählen Sie im Erfassungsmenü „ACQUIRE“ (11) die „Normale Abtastung“.
Stellen Sie den Zeitkoeffizienten (31) auf 5ms/DIV und den Spannungsverlauf so groß
wie möglich dar (22).
Sollte die Darstellung „laufen“, so sollten Sie den Triggerlevel (34) sinnvoll einstellen.
Es erscheint eine recht stark gestörte und etwas unstabil getriggerte Darstellung einer
sinusförmigen Spannung.
Schalten Sie im Triggermenü (35) auf die „Quelle“ „Netz“ um.
Die Signaldarstellung wird stabiler getriggert abgebildet, da nun das ungestörte Netzsignal des Oszilloskops zur Triggerung benutzt wird und in dem gemessenen Signal
offensichtlich netzfrequente Anteile enthalten sind.
Sollte Ihr Messsignal trotz maximaler Messempfindlichkeit sehr klein erscheinen, so
können Sie einen Finger als zusätzliche Antenne ins Spiel bringen und den roten Messleitungsstecker (am Kondensator) berühren.
ET - Oszilloskop - S. 39
Welche Frequenz hat das Messsignal?
•
•
•
•
f = ____ __
Mögliche Quellen für das gemessene Signal können Störfelder der verwendeten Geräte (Netzteile) oder die Elektroinstallation im Raum sein.
Trennen Sie den Kondensator C von der Messleitung.
Die Amplitude des gemessenen Signals nimmt zu, da die Bedämpfung durch den Kondensator entfällt.
An den Zerklüftungen erkennen Sie, dass das Signal weitere (höherfrequente) Störanteile enthält.
Die Triggerung mit Netzfrequenz ist nur dann sinnvoll und liefert nur dann eine stabile Triggerung, wenn das gemessene Signal mit der Netzfrequenz synchron ist.
Typische Anwendung: Messungen an Netzteilen bzw. (Netz-) Gleichrichterschaltungen.
(Siehe ET-Versuch „Gleichrichterschaltungen“ im nächsten Semester.)
ET - Oszilloskop - S. 40
3.9.4 Triggerung bei mehreren (verschiedenfrequenten) Signalen
In dem grauen Kunststoffgehäuse „Oszilloskop“ befindet sich eine so genannte „Triggermessschaltung“. Sie basiert auf einem Frequenzteiler-Baustein. Die Frequenz des Eingangssignals wird von einem Ausgang zum nächsten jeweils halbiert. Eine Eingangsfrequenz von 1kHz führt am Ausgang A1 zu 500Hz, am Ausgang A2 zu 250Hz usw. Zur Spannungsversorgung der Triggermessschaltung wird das Labornetzgerät im grauen Metallgehäuse verwendet, s.u.
Mit HoNino:
Ohne HoNino:
•
•
•
•
•
•
•
•
Stellen Sie vor Beginn der eigentlichen
Messung den HoNino-Signalgenerator
mit Hilfe des Oszilloskops (Triggerquelle:
CH1 (35)) ein auf:
Rechtecksignal 1kHz, (Ausgangsspannung ca. 5VSS)
•
Stellen Sie vor Beginn der eigentlichen Messung den Funktionsgenerator mit Hilfe des Oszilloskops (Triggerquelle: CH1 (35)) ein auf:
Rechtecksignal 1kHz, Ausgangsspannung: 5VSS
Schließen Sie den so voreingestellten Generator an die koaxiale Eingangsbuchse der
Triggermessschaltung an.
Stellen Sie das Netzgerät im Leerlauf auf 20V Gleichspannung ein und drehen Sie den
Einsteller für die Strombegrenzung („Current“) etwa eine halbe Drehung nach rechts.
Beachten Sie die Polarität der Spannungsversorgung.
Schließen Sie das Netzgerät an die Versorgungsspannungsklemmen der Triggermessschaltung an.
Achten Sie auf die richtige Wahl des Masseanschlusses der Oszilloskopmessleitungen.
Netzgerät
+
+
A1
A2
A3
Generator
Koaxialkabel
CH1(23)
zum Oszilloskop
CH2(27)
A4
Bild 25
•
•
•
•
Aktivieren Sie für beide Oszilloskopkanäle (21 + 28) die „DC“-Messsignalkopplung.
Wählen Sie im Triggermenü (35) die Triggerung auf die negative (abfallende) Flanke
(„Flanke: Negativ“).
Stellen Sie den Spannungsverlauf an der Ausgangsbuchse A1 auf CH1 in der oberen
Bildschirmhälfte dar.
Stellen Sie den Spannungsverlauf an der Ausgangsbuchse A4 auf CH2 in der unteren
Bildschirmhälfte dar.
ET - Oszilloskop - S. 41
Gelingt es Ihnen, beide Spannungsverläufe gleichzeitig stabil (getriggert) darzustellen?
Achten Sie auf die sinnvolle Einstellung des Triggerlevels (35).
Falls nein, auf welches der zwei Signale haben Sie getriggert? Beachten Sie die unten
rechts im Display eingeblendete Triggersignalquelle (CH1 ? / CH2 ?).
•
•
•
•
Schalten Sie im Kanalmenü (35) auf den anderen Kanal als „Quelle“ um.
Über die unten rechts ebenfalls eingeblendete Triggerfrequenz können Sie bei der Gelegenheit gleich die Frequenzen der zwei SigTriggerquelle A1(CH1) A4(CH2)
nale A1 und A4 bestimmen.
Auf welches der zwei Signale muss getriggert f/Hz
werden, damit beide Signale gleichzeitig stö- Triggerung störungsfrei?
rungsfrei dargestellt werden?
Variieren Sie den Zeitkoeffizienten (31). Die Aussage soll auch für andere Zeitkoeffizienten eindeutig sein.
Im Laufe der Jahre ist die Triggertechnik der Oszilloskope immer leistungsfähiger geworden. Neuere Geräte liefern oft auch unter schwierigen Triggerbedingungen stabile Darstellungen. Allerdings gibt es, was auch vorangehendes Beispiel zeigt, Grenzen: Bei der
gleichzeitigen Darstellung synchroner Signale mit unterschiedlichen Frequenzen muss
eventuell das Triggersignal gewechselt werden.
Es gilt die Regel:
Als Triggersignal ist immer das Signal mit der niedrigsten / höchsten Frequenz geeignet. (Nichtzutreffendes bitte streichen!)
Inzwischen sind neuere Oszilloskope, wie das hier benutzte Gerät, so „intelligent“, dass sie
nach Betätigung der Taste „AUTOSET“ (14) (Siehe Kapitel 3.14) die richtige Triggerquelle
selber finden. Bei älteren Geräten muss der Benutzer aber manuell wählen.
Lassen Sie Schaltung für die folgende Aufgabe aufgebaut.
ET - Oszilloskop - S. 42
3.10 Darstellung von mehreren Signalen (mit HoNino und ohne HoNino)
Für die Abspeicherung von zwei zusätzlichen Spannungsverläufen stehen bei dem Oszilloskop die zwei internen, nicht flüchtigen Speicherplätze „Ref(erenz) A“ und „Ref(erenz) B“
zur Verfügung. Sie ermöglichen, dass insgesamt vier Spannungsverläufe gleichzeitig darstellbar sind.
Stellen Sie das Oszilloskop wie folgt ein:
• Wählen Sie gemäß der Regel aus Kapitel 3.9.4 als Triggerquelle das Signal, das für
die stabil getriggerte Darstellung aller Ausgänge (A1-A2-A3-A4) geeignet ist (35, 1).
• Schließen Sie es an CH2 (27) an und positionieren Sie es am unteren Bildschirmrand
(25). (Siehe Abbildung)
• Es soll (weiterhin) auf die negative Flanke (35, 1) getriggert werden.
• Y-Ablenkkoeffizienten (22 + 26) → 5V/DIV
• Zeitkoeffizient (31) → 2,5ms/DIV
• Schließen Sie das Signal A1 an CH1 an und positionieren Sie seine Nulllinie auf 2DIV.
vom oberen Bildschirmrand (20).
• Rufen Sie das Menü „SAVE/RECALL“ (7) auf und wählen Sie darin
1. „Aktion“ „Signal Speichern“,
2. Speichern in „Ref“,
3. „Quelle CH1“,
4. „In Ref A“ und geben Sie abschließend den
5. Befehl „Speichern“.
• Im „REF-MENU“(4) kann unter „Ref A“ der vorher abgespeicherte Signalverlauf mit der
Wahl von „Ein“ sichtbar gemacht werden.
• Wenn Sie nun die Y-Position von CH1 um zwei DIV nach unten
verschieben, müsste der gespeicherte Verlauf sichtbar werden.
• Legen Sie anschließend den Verlauf von A2 in Referenz B ab und
lassen Sie sich auch diesen gespeicherten Spannungsverlauf anzeigen.
• Wiederum zwei DIV tiefer können Sie abschließend den Verlauf Anordnungsbeispiel für
die Spannungsverläufe
von A3 darstellen.
• Lassen Sie sich von den Betreuern die Richtigkeit der Darstellung auf dem Oszilloskop bestätigen.
• Werden mehrere Kurven in einem Diagramm dargestellt, so ist eine Kennzeichnung
zwecks Unterscheidbarkeit unverzichtbar. Es besteht z.B. die Möglichkeit bei der anschießenden Weiterverarbeitung des Diagramms mit einem Programm zur Textverarbeitung beschriftbare Legenden zur Kennzeichnung einzufügen. Sie könnten aber
auch einen Ausdruck per Hand beschriften.
ET - Oszilloskop - S. 43
3.11 Die Eingangssignalankopplungen AC und DC
Mit HoNino:
Ohne HoNino:
Legt man an den Eingang des Oszilloskops
(23, 27) bei der Messsignal-„Kopplung AC“
(21, 28, 1) die Rechteckspannung UE aus
dem HoNino-Signalgenerator, so erhält
man auf dem Bildschirm die Darstellung der
internen Spannung Ui(AC).
In der Schalterstellung AC wird der Koppelkondensator C im Oszilloskop in Reihe zum
Messsignal geschaltet.
RE (=1MΩ) ist der Eingangswiderstand des
Oszilloskops.
Legt man an den Eingang des Oszilloskops
(23, 27) bei der Messsignal-„Kopplung AC“
(21, 28, 1) eine Rechteckspannung UE aus
dem Funktionsgenerator, so erhält man auf
dem Bildschirm die Darstellung der internen
Spannung Ui(AC).
In der Schalterstellung AC wird der Koppelkondensator C im Oszilloskop in Reihe zum
Messsignal geschaltet.
RE (=1MΩ) ist der Eingangswiderstand des
Oszilloskops.
• Legen Sie bei Eingangskopplung „DC“
eine Rechteckspannung (50Hz, 5VSS) an
den CH1 (23) des Oszilloskops.
•
•
C
UE
Legen Sie bei Eingangskopplung „DC“
eine Rechteckspannung (50Hz, 10VSS)
an den CH1 (23) des Oszilloskops.
Minimieren Sie bei Bedarf den Funktionsgenerator-„Offset“.
DC
AC
OszilloskopRE
eingang (23,
27)
DC
C
Ui
UE
AC
OszilloskopRE
eingang
(23, 27)
Ui
UE=Ui(DC)
UE= Ui(DC)
Uss
U0
t
t
0
Ui(AC)
Ui(AC)
U01
U02
Uss
t
U01
U02
U0
Bild 27
Bild 27
Ist die Spannung Ui auf dem Bildschirm bei der
Antwort:……………………….
„DC“-Kopplung rechteckförmig?
ET - Oszilloskop - S. 44
t
•
•
•
•
•
•
Legen Sie die Nulllinie fest und
Ablenk-koeffiAblesefehler
zienten
U
=………..V
0
messen Sie U0 und T. Schätzen
Sie
die dazugehörigen Ablesefehler
ab,
so wie es bei der Auswertung im T = ...........ms ±………ms …...ms/DIV
Kapitel 4 einleitend beschrieben
ist.
Wählen Sie die Kopplung „AC“.
U01= .............V ±………..V …….V/DIV
Notieren Sie mit Hilfe der Cursorfunktion (8) die Werte für U01 und
U02, ablesbar in den Menüfenstern U02= .............V ±………..V …….V/DIV
„Cursor 1“ bzw. „Cursor 2“.
Schätzen Sie deren Fehler eben- C = ...........nF
falls ab.
Die Kapazität des im Oszilloskop eingebauten Koppelkondensators C lässt sich mit
nebenstehender Formel bestimmen. Laut Hersteller hat die Kapazität einen Wert von
22nF.
T
Wie groß ist die Kapazität, die Sie aus den geC =
messenen Werten berechnen können?
2 R E ln (U 01 / U 02 )
Berechnung:
Wie lässt sich die Signalverformung („Dachschräge“) bei der AC-Messsignalankopplung
erklären?
Antwort:…….….............……..……….………………………………...
………………………………………………………………………….
…………..…………………………….………..................................
Die folgenden Kapitel 12 bis 17 stellen weitere Optionen dar, die in Absprache mit den Dozenten gewählt werden können. Ansonsten ist die
Durchführung zum Versuch hier zu Ende.
ET - Oszilloskop - S. 45
3.12 Der Tastkopfeinsatz beim Oszilloskop
3.12.1 Die manuelle Tastkopfkompensation
Bei Bedarf wird Ihnen für die Durchführung dieser Aufgabe von den Betreuern ein Tastkopf mit Abstimmbesteck (kleiner Kunststoffschraubendreher) zur Verfügung gestellt.
•
•
•
•
•
Schließen Sie den Tastkopf an CH1 (23) und an die Prüflaschen PROBE COMP (19)
an. Kontaktieren Sie auch den Masseanschluss mit der Krokodilklemme.
Stellen Sie die Tastkopfabschwächung im Kanalmenü (21) und am Tastkopf selber
(Schiebeschalter) auf jeweils 10-fach ein.
Überprüfen Sie das über den Tastkopf gemessene 5V/1kHz-Signal auf dem Bildschirm.
Variieren Sie mit Hilfe des Abstimmbestecks die Einstellung des Kompensationskondensators, der je nach Tastkopftyp im Tastkopfgehäuse oder auch im dazugehörigen
BNC-Stecker eingelassen ist.
Die Justierung ist einwandfrei, wenn das Rechtecksignal aus der Prüfsignallasche
(19) auf dem Bildschirm rechteckförmig (gemäß Bild 28 – Verlauf 1) dargestellt wird.
Verlauf 1 - Justierung einwandfrei
Verlauf 2 – unterkompensiert (Cv zu klein eingestellt)
Verlauf 3 – überkompensiert (Cv zu groß eingestellt)
Bild 28 Testsignaldarstellung mittels Tastkopf auf dem Bildschirm
3.12.2 Assistent zur Tastkopfüberprüfung
Überprüfen Sie die Tastkopffunktion mittels des Tastkopf-Assistenten.
•
•
•
•
Schließen Sie den Tastkopf wie oben beschrieben an das Oszilloskop an.
Verstellen Sie den Kompensationskondensator Cv.
Betätigen Sie Taste PROBE CHECK (18) und folgen Sie den Anweisungen auf dem
Bildschirm.
Wenn der Tastkopf richtig angeschlossen und entsprechend den Anweisungen eingestellt wurde, erscheint am unteren Bildschirmrand die Meldung „Tastkopfüberprüfung
auf CH1 in Ordnung“.
ET - Oszilloskop - S. 46
3.13 Das Mathematische Menü (24)
Welche mathematischen Operationen stehen im „MATH MENU“ zur Verfügung?
Verfügbare mathematischen Operationen
Die mathematische Funktion lässt sich abschalten, indem Sie die Taste „MATH MENU“
(24) erneut betätigen.
3.14
•
•
•
•
•
Die Funktion Autorange
Schließen Sie den Funktionsgenerator an CH1 (23) an.
Stellen Sie unter Nutzung des Oszilloskop-Messmenüs (9) ein Sinussignal mit 100Hz
und 1VSS ein. Für diese relativ kleine Spannung wird am Funktionsgenerator die Abschwächungsfunktion (Attenuation) benötigt. Bringen Sie rechts unten am Gerät einen
der Dämpfungs-Schiebeschalter in die Position „-20dB“.
Betätigen Sie am Oszilloskop die Taste „AUTORANGE“ (5).
Vergrößern Sie nun die Ausgangs-„Amplitude“ des Funktionsgenerators langsam, bis
das
Maximum
erreicht
ist
(und
auch
die
Ausgangsabschwächung
„-20dB“ wieder abgeschaltet ist). Minimieren Sie die Amplitude erneut.
Beobachten Sie beim Vergrößern / Verkleinern der Amplitude die Darstellung auf dem
Bildschirm des Oszilloskops. Was passiert?
Antwort:........................................................................................
………………………..……………………………………………
•
•
•
•
•
Überprüfen Sie, ob die Autorangefunktion noch eingeschaltet ist. (Leuchtende LED neben der Taste „AUTORANGE“.)
Verändern Sie nun die Frequenz des Generators in dekadischen Schritten
(100Hz→1kHz→10kHz→100kHz→1MHz), indem Sie den Bereichswahlschalter nacheinander zu größeren Werten hin umschalten.
Beobachten Sie dabei erneut das Oszilloskop.
Nette Spielerei, nicht wahr? Wenn die Betreuer Sie darauf hinweisen, dass Ihre Bildschirmdarstellung zu klein ist, brauchen Sie jetzt nur noch eine Taste zu drücken. Aber
Vorsicht, die Funktion hat auch einen Nachteil!
Bei Bedarf können Sie die Autorange-Funktion auch wahlweise nur für die vertikale
oder die horizontale Richtung benutzen.
Nachteil:
Wird im Zweikanalbetrieb die Autorange-Funktion (5) aktiviert, so legt das Oszilloskop
zwangsweise die eine Kurve in die obere Bildschirmhälfte, die andere in die untere. Das ist
ET - Oszilloskop - S. 47
ungünstig, wenn man z.B. zur Phasendifferenzmessung beide Spannungsverläufe auf eine
gemeinsame Nulllinie festgelegt hatte.
Bei allen Messhilfen, die ein modernes Oszilloskop anbietet, kommt man weiterhin nicht
ohne manuelle Bedienung und praktisches Grundwissen aus.
3.15
Die Funktion Autoset
Die „AUTOSET“-Taste (14), oft auch verächtlich Idiotentaste genannt, ist kein Allheilmittel
zur Lösung aller Bedienungsprobleme beim Oszilloskop. Sie hilft aber bei vielen Standardproblemen, um schnell zu einem ersten Ergebnis zu kommen. Allerdings sind dann meistens doch noch weitere (manuelle) Eingriffe notwendig, bis Ergebnis und Darstellung so
sind wie gewünscht. Im ungünstigsten Fall verliert man jedoch bei Betätigung der AutosetTaste wünschenswerte Voreinstellungen. Das kann insbesondere bei älteren Geräten der
Fall sein, deren Autoset-Funktion noch nicht so sehr perfektioniert war und mehr einer
Default-Funktion entsprach. Nicht umsonst findet man im „AUTO-SETUP“ eine Taste (1)
zum rückgängig machen.
Sie sollten sich nicht bei jedem kleinen Bedienungsproblem gleich die Autosettaste
betätigen. Überlegen Sie stattdessen was an der Darstellung stört und welche Funktion helfen könnte.
3.16
Datenspeicherung auf USB-Stick
Über die auf der Oszilloskoprückseite eingebaute USB-Geräteschnittstelle können mittels
der vom Hersteller für das Gerät zur Verfügung gestellten Kommunikationsoftware „OpenChoice“ Bilder zur Weiterverarbeitung auf den PC übertragen werden.
Über die auf der Gerätevorderseite befindliche USB-Buchse (17) können sehr einfach Bilder auch direkt auf einen USB-Stick übertragen werden. Das Oszilloskop unterstützt
Flash-Laufwerke mit einer Speicherkapazität von max. 64GB.
Vorgehensweise:
• Schließen Sie einen Datenstick mit an.
• Es erfolgt eine etwas zeitaufwendige Überprüfung des Datensticks. (Geduld!)
• Öffnen Sie das „SAVE/RECALL“-Menü (7)
• Wählen Sie die „Aktion“ „Bild speichern“.
• Es ist das „Dateiformat“ wählbar (z.B. JPEG oder BMP)
• Durch den Befehl „Speichern“ können Sie die Bildschirmdarstellung abspeichern.
• Das damit in einer Datei gesicherte Bild können Sie problemlos z.B. in ein Textdokument einfügen und so Ihre Messergebnisse dokumentieren.
Das Oszilloskop bietet aber auch noch weitergehende Dokumentationsmöglichkeiten. In
der Hilfefunktion (13) wird beschrieben, wie Sie die Taste „PRINT“ (2) so programmieren
können, dass mit der Funktion „Alle als Datei speichern“ nicht nur die Bildschirmdarstellung
sondern auch die Datenpunkte aller angezeigten Signale als CSV-Datei und selbst die bei
der Messung benutzten Geräteeinstellungen („Setup“-Einstellungen) gespeichert werden
können.
ET - Oszilloskop - S. 48
Die gespeicherten Datenpunkte (2500 Stück pro Signal) erlauben eine Weiterverarbeitung
unter einem Tabellenkalkulationsprogramm und ermöglichen hoch aufgelöste Darstellungen, die deutlich besser sind als die Darstellungen auf dem Bildschirm.
3.17 Dienstprogrammmenü Utility
Im Dienstprogrammmenü „UTILITY“ (6) können folgende Hilfedienste abgerufen werden:
1. Der „Systemstatus“ ermöglicht einen Überblick über alle gewählten Geräteeinstellungen.
2. Unter den „Optionen“ geht es u. a. um Druckereinrichtung, Datums- bzw. Uhrzeiteinstellung und Fehlerprotokoll.
3. Die „Selbstkalibrierung“ ermöglicht die Anpassung des Gerätes an die Umgebungstemperatur und optimiert die Messgenauigkeit.
4. Unter „Datei Dienstprogr.“ können Verzeichnisse und Dateien eines angeschlossenen
USB-Flash-Laufwerks verwaltet werden.
5. „Language“ ermöglicht die Sprachenwahl.
Aufgabe: Schauen Sie sich die unter dem „Systemstatus“ aufgelisteten Geräteeinstellungen an.
Sie verlassen das Dienstprogrammmenü durch Betätigung einer beliebigen (anderen) Menütaste im Hauptbedienungsfeld.
ET - Oszilloskop - S. 49
4.
Versuchsauswertung
Die Lösungen zu diesen Aufgaben sind bis spätestens zwei Wochen nach dem ersten Oszilloskoptermin beim zuständigen Dozenten abzugeben. Ausgenommen sind Aufgaben, zu
denen Sie die zugehörigen Messungen noch nicht durchgeführt haben.
Hinweis zu den Aufgaben 4.2.1, 4.3.1 und 4.4:
Für diese Aufgaben ist zuerst die Messunsicherheit (Ablesegenauigkeit) am Bildschirmraster in Bruchteilen einer Bildschirmteilung (in DIV-Einheiten) zu bestimmen.
Überlegen Sie sich dazu, wie groß der Abstand zweier Punkte auf dem Bildschirm sein
darf, so dass Sie sie gerade noch eindeutig und sicher unterscheiden können.
Um eine bestimmte Strecke auf dem Bildschirm auszumessen und um bei der Fehlerermittlung auf der sicheren Seite zu sein, muss diese Ableseungenauigkeit noch mit dem
Faktor 2 multipliziert werden, da der Ablesefehler einmal am Anfang und einmal am Ende
einer Strecke auftreten kann.
4.2.1
Der Y-Ablenkkoeffizient (22) soll auf 1V/DIV eingestellt sein. Geben Sie den absoluten Fehler in Volt an.
4.2.2
Wie groß ist der Fehler bei Benutzung der Cursor?
4.3.1
Der Zeitkoeffizient (31) soll auf 2,5ms/DIV eingestellt sein. Geben Sie den absoluten Fehler an, wenn die Frequenz 100Hz gemessen wird.
4.4
Die Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen (f=150Hz) wird bei einem Zeitkoeffizienten (31) von 1ms/DIV gemessen. Geben Sie den absoluten Fehler in
Grad an.
4.5
Zur Messung der Anstiegszeit wird der Zeitkoeffizient M auf 10ns/DIV eingestellt.
Abgelesen werden die Cursorpositionen im Cursormenü. Wie genau haben Sie
die Cursor positionieren können? Wie groß ist der absolute Fehler des Wertes für
die Anstiegszeit?
4.6
Wie groß ist der Gleichanteil der gemessen Spannung
a) bei der Messsignalankopplung DC (21, 1)?
b) bei der Messsignalankopplung AC (21, 1)?
c) Wie groß ist bei b) die Spannung am Koppelkondensator?
4.7
Wie genau lassen sich UZ und UF ablesen? Bestimmen Sie den absoluten und
den relativen Fehler.
ET - Oszilloskop - S. 50
ET-Hilfsblatt Dokumentation von Oszilloskopbildern
Das Oszilloskop ist über eine USB-Schnittstelle mit dem Arbeitsplatzrechner verbunden.
Die dem Oszilloskop beim Kauf beiliegende Kommunikationssoftware „OpenChoice“ ermöglicht eine Übertragung der Bildschirmdarstellungen vom Oszilloskop zum PC. Diese
einfache Software ermöglicht das Ausdrucken der Darstellungen vom Oszilloskop über den
PC.
Das Programm startet normalerweise automatisch gut 30 Sekunden nach dem Einschalten
des Oszilloskops. Bei Problem lässt es sich aber auch manuell starten.
Vorgehensweise zum manuellen Start des Programms
•
•
•
•
•
OpenChoice-Icon „Tek“ auf Taskleiste anklicken.
„Gerät auswählen“ auf Menüoberfläche anklicken.
Gefundenes Geräteverbindung „USB…...“ anklicken. => schwarze Markierung
„Identifizieren“ anklicken => Anzeige: TDS 1001B.
„OK“ anklicken.
Vorgehensweise zur Übertragung der Darstellung auf dem Oszilloskop zum PC
•
•
•
„Bildschirmerfassung“ auswählen. (Ist normalerweise automatisch aktiviert.)
„Bildschirm abrufen“ anklicken.
Bild erscheint auf Monitor.
_______________________________________________________________
optional:
• „Hinweis ändern“ anklicken.
• Es lässt sich nun bei Bedarf eine passende Beschriftung inklusive Aufgabennummer
eingeben.
_______________________________________________________________
•
„In Zwischenablage kopieren“ anklicken.
Weiterverarbeitung
•
•
•
Unter dem Textverarbeitungsprogramm „Word“ können Sie mehrere Bilder auf eine
Seite einfügen und ausdrucken.
Rechte Maustaste => „Einfügeoptionen“ => Einfügen
Sie können das Bild unter Word in der Größe ändern, geeignete Unterschriften,
Hinweise und Legenden (zur Kennzeichnung mehrerer Kurven in einem Diagramm)
einfügen.
ET - Oszilloskop - S. 51
Funktionsübersicht zum Oszilloskop Tektronix TDS 1001B
Element
Funktion
0) Netzschalter
1) Optionstasten Menüabhängig.
2) PRINT
Daten können auf USB-Stick abgespeichert
oder auf PictBridge-kompatiblen Druckern
ausgegeben werden.
3) Mehrfunktions- Menüabhängig. Dient z.B. zur Cursorpositidrehknopf
onierung, Wahl der Messfunktion und Triggerquelle.
4) REF MENU
Gespeicherte Referenzsignale lassen sich
ein- und ausblenden.
5) AUTO-RANGE Automatische Messbereichswahl (vertikal
und/oder horizontal). Bei Aktivierung leuchtet LED.
6) UTILITY
Aktiviert Menü Dienstprogramm (Systemstatus, Drucker- und Uhrzeiteinstellung,
Fehlerprotokoll, Selbstkalibrierung, Sprachenwahl)
7) SAVE/RECALL Aktiviert das Menü Speichern/Abrufen. Es
können Signalverläufe und Grundeinstellungen abgespeichert werden.
8) CURSOR
Im Cursor-Menü können Cursorquelle
(CH1, CH2, Math. Menü) und Cursortyp
(Zeit, Amplitude) eingestellt werden.
9) MEASURE
Im Messmenü können Quelle (CH1, CH2,
Math. Menü) und Typ (div. Spannungen und
Zeiten) gewählt werden.
10 DISPLAY
Im Anzeigemenü lassen sich z.B. einstellen:
Interpolierende Darstellung, Nachleuchten,
Format (X-Y, Y(t)).
11) “ACQUIRE“
Im Erfassungsmenü können verschiedene
Abtastungsmodi gewählt werden um z.B.
durch Rauschen gestörte Signalverläufe
besser darzustellen.
12) DEFAULT
SETUP
Bringt Gerät in werksseitige Grundeinstellung.
13) HELP
Ruft Hilfefunktion auf.
14) AUTOSET
Bringt Oszilloskop bei vielen (aber nicht allen) Messungen in eine sinnvolle Voreinstellung
20) VERTICAL
POSITION
(CH1)
Es lässt sich die vertikale Lage des Signals
von CH1 verschieben und damit auch die
Nulllinie festlegen.
21) CH1 MENU
Über das Vertikalmenü von CH1 lassen sich
z.B.
die
Eingangskopplung
(„AC/DC/Ground“), das Teilerverhältnis des
Tastkopfs und die Invertierung aktivieren.
22) VOLTS/DIV
(CH1)
Einsteller dient zur Wahl des Y-Ablenkkoeffizienten bzw. des kalibrierten Skalenfaktors („VOLTS/DIV“) von CH1.
23) CH1
BNC-Eingangsbuchse zum Anschluss des
Messsignals an CH1.
24) MATH MENU Im mathematischen Menü können die Operationen “+“, “-“, “x “ und die schnelle Fourier-Transformation (FFT) aktiviert werden.
25) VERTICAL
POSITION
(CH2)
Es lässt sich die vertikale Lage des Signals
von CH2 verschieben und damit auch die
Nulllinie festlegen.
26) VOLTS/DIV
(CH2)
Einsteller dient zur Wahl des Y-Ablenkkoeffizienten bzw. des kalibrierten Skalenfaktors („VOLTS/DIV“) von CH2.
27) CH2
BNC-Eingangsbuchse zum Anschluss des
Messsignals an CH2.
28) CH2 MENU
Über das Vertikalmenü von CH2 lassen sich
z.B.
die
Eingangskopplung
(„AC/DC/Ground“), das Teilerverhältnis des
Tastkopfs und die Invertierung aktivieren.
29) HORIZONTALPOSITION
Dient zur Einstellung der horizontalen Position beider Kanäle.
30) EXT TRIG
Eingang für die externe Triggerung.
31) SEC/DIV
Dient zur Wahl des Zeitkoeffizienten bzw.
des horizontalen Skalenfaktors (Zeit/DIV).
32) SET TO ZERO Setzt die Horizontalposition von t = 0 in die
Bildschirmmitte.
33) HORIZ MENU Im Horizontal-Menü lässt sich eine Zoomfunktion und der Trigger-Holdoff einstellen.
34) TRIGGER
LEVEL
Legt den Triggerpegel fest, bei dem eine
Triggerung ausgelöst wird.
35) TRIG MENU
Im Triggermenü lassen sich wählen: Typ
(Flanke, Video, Impuls), Triggerquelle
(CH1, CH2, Extern, Netz), Flanke
(pos./neg.), Modus (Auto/Normal) und
Kopplung (welche Triggersignalanteile der
Triggerstufe zugeführt werden sollen).
36) SET TO 50%
Triggerpegel wird auf die vertikale Mitte des
Triggersignals gesetzt.
15) SINGLE SEQ Das Oszilloskop erfasst ein einzelnes (kurzzeitig) auftretendes Ereignis (z.B. einen Einschaltvorgang) automatisch.
16) RUN/STOP
Das Oszilloskop erfasst Signaldaten automatisch und speichert sie dann ab.
17) USB Flash
Drive
Anschluss für USB-Stick (max. 64GB)
18) PROBE
CHECK
Mit der Taste Tastkopfüberprüfung lassen
sich Spannungstastköpfe überprüfen.
19) PROBE
COMP
Anschlusslaschen
fung.
zur
Tastkopfüberprü-
37) FORCE TRIG Kann bei speziellen Triggerproblemen, z.B.
bei der Erfassung von Einzelereignissen
helfen.
38) TRIG VIEW
ET - Oszilloskop - S. 52
Zeigt welche Auswirkungen die Triggersignalankopplung auf die (externe) Triggerung
hat.