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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszillsokop Spezifikationen


Autor: Tim (Gast)
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moin,

in den Spezifikationen von Oszillsokopen lese ich was von maximalen 
Eingangsspannungen bei 1MOhm von um 200V aufwaerts. Heisst das, dass das 
Oszi das auch noch messen kann, dank interner Spannungsteiler, oder 
heisst das, das bis dahin der Eingangs noch nicht abraucht, der ADC aber 
schon lange voll aufgesteuert ist?
Wie gross ist denn so kleinste messabre Spannung bei heutigen Oszis? 
Quasi wieviel Volt/LSB? Wenn ich mir einige hispeed ADCs so anschaue 
haben die eine differenzielle Eingangsstufe und koennen zwischen +-1V 
messen. Bei 8bit habe ich also 2V/256=7.8mV. Reicht das nicht schon an 
Genauigkeit? Besser kann man das doch eh nicht vom Schirm ablesen. Dann 
braeuchte ein Oszi ja aber keinen internen Verstaerker, sondern nur 
einen Impedanzwandler? Oder teile ich die Eingangsspannung kuenstlich 
runter, um die Bandbreite zu erhoehen und kompensiere die verlorene 
Amplitude das durch einen hochfrequenten Verstaerker?

Danke Tim

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tim wrote:

> in den Spezifikationen von Oszillsokopen lese ich was von maximalen
> Eingangsspannungen bei 1MOhm von um 200V aufwaerts. Heisst das, dass das
> Oszi das auch noch messen kann, dank interner Spannungsteiler, oder
> heisst das, das bis dahin der Eingangs noch nicht abraucht, der ADC aber
> schon lange voll aufgesteuert ist?

Das heißt insbesondere erstmal, dass noch nichts abraucht.

Die minimale Ablenkempfindlichkeit erfährst du aus dem Manual, die
musst du dann multiplizieren mit der Anzahl der vertikalen Teilungen,
da sie stets als Spannung pro Teilstrich angegeben wird.  Bei mir
sind das bspw. 5 V/Teil bei 8 Teilen, das würde 40 V machen, die
er anzeigen kann.

Allerdings betreibt man einen Oszi in der Regel mit einem 10:1-
Tastkopf, dann sind es effektiv 10x so viel.

> Wie gross ist denn so kleinste messabre Spannung bei heutigen Oszis?

Siehe Manual, wird im Wesentlichen durch das Rauschen begrenzt, und
das wiederum ist bei großer Bandbreite höher.  Mein (nicht mehr ganz
neuer) Oszi misst bis 1 mV / Teil.

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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> in den Spezifikationen von Oszillsokopen lese ich was von maximalen
> Eingangsspannungen bei 1MOhm von um 200V aufwaerts. Heisst das, dass das
> Oszi das auch noch messen kann, dank interner Spannungsteiler, oder
> heisst das, das bis dahin der Eingangs noch nicht abraucht, der ADC aber
> schon lange voll aufgesteuert ist?

Es heißt erstmal, dass das Ding noch lebt (und du auch, wenn alle 
anderen Sicherheitsmaßnahmen eingehalten wurden).

Was messbar (ansehbar) ist bestimmen drei andere Werte, wenn wir mal 
Tastkopf-Teilerfaktoren ignorieren:

(1) Die Bildschirmhöhe in cm oder "div".

(2) Der vertikale Ablenkkoeffizient (in V/cm oder V/div) bestimmt wie 
viel vom Signal auf den Schirm passt.

(3) Der vertikale Gleichspannungs-Offset Bereich bestimmt wo man die 
Nullinie eines Signals hinlegen kann, also welcher Teil des Signals auf 
dem Schirm zu sehen ist.

Beispiel: Ein Oszilloskop mit 8 cm Bildschirmhöhe und maximal 20V/cm 
kann einen Bereich von 160V eines Signals darstellen. Legt man den 
Gleichspannungs-Offset auf -40V unter den Bildschirm, sieht man den 
Bereich 40V bis 200V. Kann das Oszilloskop aber zum Beispiele nur einen 
kleineren Offset, dann sind die 200V so nicht sichtbar zu machen.

> Wie gross ist denn so kleinste messabre Spannung bei heutigen Oszis?

Hach, das ist eine gute Frage. Die DSOs haben den Nachteil, dass sie (je 
nach Wandlertechnik unterschiedlich) rauschen. Ein Signal, dass der 
A/D-Wandler theoretisch noch auflösen könnte, geht dabei im Rauschen 
unter. Hinzu kommen dann die Tastköpfe, wie man sie mit der Schaltung 
verbindet und was man sich so als "Schmutz" damit einfängt.

Der kleinste vertikale Ablenkungskoeffizient (z.B. 1mV/cm oder 2mV/cm) 
sagt daher alleine wenig über die kleinste messbare Spannung. Habe man 
z.B. 0,5mV Rauschen, dann zappelt es bei 2mV/cm lustig auf dem Schirm, 
ein 0,2mV Signal würde man jedoch nicht beurteilen können. Bei 
periodischen Signalen kann mann es dann z.B. mit Mittelwertbildung 
versuchen, nur ist das nicht ganz koscher.

Als Anhaltspunkt, gibt der Hersteller keine Rauschwerte an, sollte man 
damit rechnen, dass der kleinste vertikale Ablenkungskoeffizient eher 
für den Popo ist.

> Besser kann man das doch eh nicht vom Schirm ablesen.

Was man vom Schirm ablesen kann hängt bei DSOs nur davon ab, wie stark 
die Software die Daten der A/D-Wandlung skaliert. Was von dem was man 
sieht "echtes Signal" ist, hängt ansonsten nur von der A/D-Wandlung ab.

Zum Aufbau von Eingangsstufen moderner DSOs muss ich gestehen, dass ich 
mir die noch nie angesehen habe. Heutzutage ist das auch schwieriger, da 
die Zeiten vorbei sind, zu denen es zu Oszilloskopen immer den 
Schaltplan gab.

Autor: Tim (Gast)
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Das mit dem Rauschen wuerde erklaeren, wieso die Oszis an der Uni die 
Bandbreite vermindern, wenn man vertikal voll reinzoomt.
Ich entnehme deinen Ausfuehrungen, dass du ein analog-Oszi hast. Ich 
ueberlege mir ob ich mir nich ein low-end Oszi selbst basteln soll. Da 
versuche ich festzustellen, welche Teiler und Verstaerkung so sinnvoll 
waeren. Da es digital ist muss ich da ja quasi in V/LSB rechnen. Ein 
analoges Oszi hat ja sowas nicht. Da hoert sich eine minimale Aufloesung 
von 1mV schon seeehhr fein an. Wenn ich auch was in der region haben 
wollte braeuchte man ja einen Verstaerker mit etwa Faktor 10, und das 
fuer grosse Bandbreiten.

Tim

Autor: Tim (Gast)
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danke erstmal fuer die Antworten. Frage mich beim Thema Rauschen, ob 1mV 
Signal noch messbar waeren oder schon im Rauschen untergehen. Bei mir 
sollte es ja ein DSO werden. Ich habe ein paar Schaltplaene von einem 
PM3055 online gefunden. Aber das ist auch analog und was aelter. aut 
www.bitscope.com gibt es Schaltplaene zu deren PC Oszis. Die wirken aber 
so "simpel", dass ich mich frage, ob man damit echt die versprochenen 
100MHz Bandbreite hinbekommt.

Gruesse, Tim

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tim wrote:

> danke erstmal fuer die Antworten. Frage mich beim Thema Rauschen, ob 1mV
> Signal noch messbar waeren oder schon im Rauschen untergehen.

Naja, ,,richtige'' DSOs haben da noch ein paar Tricks.  Ich habe gerade
mal versucht, die minimale Ausgangsspannung meines Sinusgenerators bei
1 kHz anzusehen.  Die ist mit 500 µV[eff] angegeben.  Pur auf den
1-mV/Teil- oder 2-mV/Teil-Bereich des Oszis (150 MHz Bandbreite) gegeben
ist das wirklich nur noch Rauschen.  Wenn ich jedoch die Bandbreiten-
begrenzung im Y-Verstärker aktiviere und die Mittelwertbildung beim
Sampling, dann kann ich das Signal schon noch so gut erkennen, dass
selbst die RMS-Messung noch Werte im Bereich von 500 µV ergibt.

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