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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Abtastrate sollte ein 100MHz-Oszilloskop haben?


Autor: ist doch egal (Gast)
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Welche Abtastrate sollte ein 100MHz-Oszilloskop haben?

Autor: ist wirklich nicht egal (Gast)
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Ist nicht wirklich eine ernstgemeinte Frage? oder?

siehe http://www.gidf.de/abtastrate

Autor: Macron (Gast)
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Die Frage ist so schlecht nicht. Es gibt Oszilloskope mit 100 MHz analog 
Bandbreite und 100MS Abtastrate aber auch welche mir 300 MHz / 1GS.
Analoge Bandbreite kostet Geld, welches Verhältnis sinnvoll ist und wiso 
würde mich auch interressieren.

Autor: Nana (Gast)
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Macron schrieb:
> Es gibt Oszilloskope mit 100 MHz analog
> Bandbreite und 100MS Abtastrate

Nicht wirklich. Ware auch kaum nützlich. Für 100 MHz Bandbreite ist 1GS 
das Minimum.

Autor: Macron (Gast)
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Wiso es gibt wenige (oder keine ?) Oszilloskope deren Abtastrate 10x der 
Bandbreite ist. Das 10-fache Abtasten macht wenig Sinn, egal welche 
Eingangsignalform bei der maximalen Frequenz wird immer nur ein Sinus 
dargestellt. Um den dann 10-fach abzutasten wozu ?

Autor: ingo (Gast)
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Das Minimum für die Abtastrate sollte das Doppelte der Maximal im Signal 
vorkommenden Frequenz betragen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem
mfG ingo

Autor: Dieter (Gast)
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> Das 10-fache Abtasten macht wenig Sinn, egal welche
> Eingangsignalform bei der maximalen Frequenz wird immer nur ein Sinus
> dargestellt. Um den dann 10-fach abzutasten wozu ?
Die maximale Frequenz bei einem 100MHz-Oszilloskop sind aber nicht 
100MHz.
 Sondern die 100MHz werden um 3db gedämpft dargestellt  (nur noch 70% 
der Amplitude). Größere Frequenzen sind natürlich noch stärker gedämpft, 
das heisst aber nicht, dass diese überhaupt nicht mehr gemessen werden 
können.

Das ist der Unterschied zwischen Analogbandbreite und Abtastfrequenz. 
Die haben beide (physikalisch) NICHTS miteinander zu tun.

Autor: Erwin III. (Gast)
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Bravo! Jetzt treffen wieder die Praktiker auf die Theoretiker. Es wird 
Zeit für die Popkorn. Shannon - wie geil!

Autor: Fiedeo (Gast)
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> Welche Abtastrate sollte ein 100MHz-Oszilloskop haben?

Die, die Du Dir leisten kannst.

Autor: Nana (Gast)
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Dieter schrieb:
> Größere Frequenzen sind natürlich noch stärker gedämpft,
> das heisst aber nicht, dass diese überhaupt nicht mehr gemessen werden
> können.

Naja. Bei 100MHz und 1GS bleiben nur 10 Messpunkte für das Signal übrig, 
bei noch höheren Frequenzen noch weniger. Ob man da noch von "Messen" 
sprechen kann?

Autor: Macron (Gast)
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Das "Messen" hört schon viel früher auf, bei einem 100MHz Digital-Signal 
kommt nach dem Tastkopf und Eingangstufen des Oszilloskopes ein Signal 
am AD-Wamdler an das mit dem originalem nicht mehr viel gemeinsam hat. 
Dieses Signal dann 10-fach abzutasten ist wie sinnvoll ?

Autor: kein Theoretiker (Gast)
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Bei 100 Mhz und 200 MS gibt es bei jeder vollen Welle genau 2 
Messpunkte.
Damit ist das  Nyquist-Abtasttheorem gerade eben erfüllt. Aber aus nur 2 
Messpunkten kannst du unmöglich etwas über die Signalform sagen. Du 
kannst nochnichtmal sagen, ob es ein Sinus oder Rechteck Signal ist. 
Eine Abtastung von 10 Messpunkten pro durchlauf hat sich in der Praxis 
als Akzeptabel erwiesen.

Wenn ein Oszi 100 Mhz und 50MS hat, dann kann man davon nur abraten. Die 
maximale frequenz die es dann messen kann sind 25 Mhz.

>Welche Abtastrate sollte ein 100MHz-Oszilloskop haben?
1GS wenn du bei 100 Mhz das Signal noch erkennen willst

Autor: Stefan (Gast)
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> Sondern die 100MHz werden um 3db gedämpft dargestellt  (nur noch 70%
> der Amplitude)

Da würd mich ja mal folgendes Interessieren: Das Skope kennt ja die 
Frequenz und die Dämpfung, gibt es da so etwas wie eine Automatische 
Anpassung ?

Autor: Macron (Gast)
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Stefan schrieb:
> Da würd mich ja mal folgendes Interessieren: Das Skope kennt ja die
>
> Frequenz und die Dämpfung, gibt es da so etwas wie eine Automatische
>
> Anpassung ?

Da müsste das scope die Form des Eingangssignales kennen, sonst würde es 
einen Sinus zu einem Rechteck "anpassen".

Autor: Stefan (Gast)
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Also gilt die 3 db Dämpfung nur für Sinus Signale ?
Wie sieht dass denn bei Rechteck aus ? Steigt dann die Dämpfung aufgrund 
der höheren  Frequenz der Oberwellen ?

Autor: Dieter M. (Gast)
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Wenn bei einem Rechtecksignal höhere Frequenzanteile gedämpft werden, 
werden halt die Ecken immer mehr abgerundet. Die maximale Amplitude 
bleibt gleich, sofern die Grundfrequenz noch "ungedämpften" 
Frequenzbereich liegt.

Autor: Macron (Gast)
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Bei einem 100MHz Scope und einem 100MHz Rechteck ist die erste Oberwelle 
bereits so stark bedämpft das sie nicht mehr dargestellt wird.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Wer ein (billiges) 100-MHz-Oszi dazu benutzt 100 MHz-Rechtecksignale zu 
kontrollieren der braucht auch nicht jammern, das es die Signalzüge 
verschneidet.

Autor: A. K. (prx)
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Macron schrieb:

> Bei einem 100MHz Scope und einem 100MHz Rechteck ist die erste Oberwelle
> bereits so stark bedämpft das sie nicht mehr dargestellt wird.

Aber wohl nicht bei einem 50MHz Signal. Andererseits liegt diese 
Oberwelle jenseits der Shannon-Grenze einer Abtastung mit 200MHz, somit 
entstehen Abtastartefakte. Hier einfach nach Shannon den Faktor 2 
anzusetzen passt also nicht. Audio-Abtastung enthält deshalb 
entsprechend steilwandige Filter.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Leute

Schon mal was von Randomsampling Gehört?

Es ist nicht zwingend notwendig das die Abtastrate höher ist als die 
Bandbreite. Notwendig ist das nur im Singlemodebetrieb, oder zu 
Neudeutsch Einzelschussbetrieb. Im Normalfall, wenn man es mit 
repetierenden Signalen zu tun hat, kann man auch eine Kurve mehrmals 
nacheinander abtasten um sie verläßlich zu reproduzieren. Alle 
Digitalscopes machen das sobald die Ablenkzeit eine gewisse 
Schnelligkeit erreicht haben.
Es gibt andere Kriterien die mindestens eben so wichtig sind wie 
Abtastrate und Bandbreite. Das ist die Aktualisierungsrate des 
Bildschirmspeichers z.B. Gerade da wird bei den Lowcost DSO kräftig 
gespart.

Der HP54602 hat 150MHz Bandbreite aber nur 20 Megasamples/ Sek. und 
treotzdem funktioniert er.

Im übrigen gilt auch der Shannon heute noch. Man braucht nur 2 Punkte 
innerhalb einer Periode um das Signal vollständig abzubilden, solange 
ein ausreichend steiles Filter für die Aliasingprodukte vorhanden ist.

Ralph Berres

Autor: A. K. (prx)
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Ralph Berres schrieb:

> ein ausreichend steiles Filter für die Aliasingprodukte vorhanden ist.

Interessanterweise gibt Rigol beim 100MHz Modell mit 400/200MHz 
Abtastrate (1/2 Kanäle) für den One-Shot Modus eine Bandbreite von 80MHz 
an. Die 100MHz gelten offensichtlich nur für den EQT-Modus (den du als 
Randomsampling bezeichnest).

Bei den kastrierten Modellen (60/40/25MHz) gibt es diesen Unterschied 
nicht.

Autor: Thomas (Gast)
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Mit diesen Zahlen wird seitens der Hersteller oft Schindluder betrieben, 
weil der Laie sie nicht deuten kann.
Und Rigol... naja...

Ein 80MHz Sinus sähe bei dem Teil im one-Shot so aus wie im Anhang, und 
das auch nur im Einkanal-Betrieb.

Autor: abcd (Gast)
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Wie kann es sein, dass Markengeräte wie das HP 54501A eine so mikrige 
Abtastrate haben, wohingegen irgendwelche Chinaprodukte 1 oder 2 GSa/s 
haben? Dazu ist das HP 54501A noch vergleichsweise groß und schwer.

Autor: A. K. (prx)
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@Thomas: Eher nicht. In diesem Abtastbereich wird üblicherweise über 
sin(x)/x interpoliert. Nicht nur bei Rigol, die Big Names machen das 
auch. Bei Tek finde ich dazu auch die Formel für Rigols 80MHz Angabe, 
nämlich den Faktor 2,5: 
http://www2.tek.com/cmswpt/tidetails.lotr?ct=TI&cs...

Autor: Andreas K. (derandi)
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Ralph Berres schrieb:
> Das ist die Aktualisierungsrate des
> Bildschirmspeichers z.B. Gerade da wird bei den Lowcost DSO kräftig
> gespart.

Find ich auch wichtig, wenn mir statt 500 eben 5000 falsch abgetastete 
Wellenzüge dargestellt werden.
Bei geringer Abtastrate ist man darauf angewiesen was der 
Antialiasing-Filter des Oszis aus dem aufgenommenen Signal macht, und 
der kann auch nicht zaubern.
Beispiel:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Al...

Autor: A. K. (prx)
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abcd schrieb:

> Wie kann es sein, dass Markengeräte wie das HP 54501A eine so mikrige
> Abtastrate haben,

Wie kann es sein, dass ein Markengerät wie der IBM PC/XT mit mickrigen 
4,77MHz taktet, wo doch jede China-Billigschleuder mehr als 3GHz 
schafft?

Autor: abcd (Gast)
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>> Wie kann es sein, dass Markengeräte wie das HP 54501A eine so mikrige
>> Abtastrate haben,
>
>Wie kann es sein, dass ein Markengerät wie der IBM PC/XT mit mickrigen
>4,77MHz taktet, wo doch jede China-Billigschleuder mehr als 3GHz
>schafft?

Womit wir wieder mal die Bestätigung haben, dass es meist sinnvoller 
ist, ein neues Chinagerät als ein altes gebrauchtes Markengerät zu 
kaufen. Gilt nicht nur für Oszilloskope und IBM-Rechner.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Andreas K. schrieb:
> Find ich auch wichtig, wenn mir statt 500 eben 5000 falsch abgetastete
>
> Wellenzüge dargestellt werden.
>
> Bei geringer Abtastrate ist man darauf angewiesen was der
>
> Antialiasing-Filter des Oszis aus dem aufgenommenen Signal macht, und
>
> der kann auch nicht zaubern.

Klar mit den niedrigen Aktualisierungsraten ist der Scope lediglich zu 
über 90% der Zeit einfach blind, weil er zu beschäftigt ist 
Bildschirmdaten zu berechnen statt Daten zu sammeln.

Auserdem stelle ich fest, das du offensichtlich ausschließlich im 
Singlemodebetrieb arbeitest.

Das Beispielmit dem Sinus ist ein schlechtes Beispiel weil eine Sinus 
selten nur eine Periode als Signal ansteht.

Sicherlich ist es heute kein Problem mehr hohe Abtastraten zu 
realisieren, was vor 10 Jahren noch aufwendig war.
Aber man hatte schon vor 20 Jahren gute Digitalscopes gebaut, die den 
heutigen Henkelmännern durchaus das Wasser reichen können.

abcd schrieb:
>>> Wie kann es sein, dass Markengeräte wie das HP 54501A eine so mikrige
>
>>> Abtastrate haben,
>
>>
>
>>Wie kann es sein, dass ein Markengerät wie der IBM PC/XT mit mickrigen
>
>>4,77MHz taktet, wo doch jede China-Billigschleuder mehr als 3GHz
>
>>schafft?
>
>
>
> Womit wir wieder mal die Bestätigung haben, dass es meist sinnvoller
>
> ist, ein neues Chinagerät als ein altes gebrauchtes Markengerät zu
>
> kaufen. Gilt nicht nur für Oszilloskope und IBM-Rechner.

Ich würde vorschlagen schaue dir so ein Gerät erst mal an und arbeite 
damit, ehe du dir so ein Urteil erlaubst.

Viel Spass mit deinen Chinagerät mit 320*240 Bildpunkte.

Ich selbst ziehe mein HP54602 immer noch dem China Henkelmännern vor 
trotz nur 20Msamples. Das Agilent DSO6012 auf meinen Arbeitsplatz ist 
allerdings schon besser.

Ralph Berres

Autor: Andreas K. (derandi)
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Ralph Berres schrieb:
> Das Beispielmit dem Sinus ist ein schlechtes Beispiel weil eine Sinus
> selten nur eine Periode als Signal ansteht.

Nein, ist es nicht, du hast nur nicht begriffen was es darstellt.
Dieses Nyquist-Theorem gibts nicht weil jemand einfach mal gesagt hat, 
wir machen jetzt mindestens 2 Punkte/Wdh.

Random-Sampling is ja toll, aber wie bewertest du damit Jitter?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Auch das geht solange wie meist üblich das Triggersignal auf der 
analogen Ebene noch vor dem AD-Wandler erzeugt wird.

Die DSOs schalten normalerweise automatisch in den Randomsamplingmodus 
wenn es mit der Abtastrate zu eng wird. Es sei denn man schaltet den DSO 
in den Singlemodus. Und da macht es auch keinen Sinn Jitter beurteilen 
zu wollen. Im Randomsamplingmode wird der Jitter sehr wohl sichtbar.

Ralph Berres

Autor: A. K. (prx)
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Wir sollten mal versuchen, die Begriffe nicht mehr durcheinander zu 
bringen als nötig. Jitter in Oneshot ist natürlich Käse, aber in diesem 
Kontext wird auch nicht so sehr der Oneshot gemeint sein, als vielmehr 
das, was ich als Realtime-Mode kenne - dem Gegenspieler des 
Equivalent-Time-Mode.

Und im Realtime-Mode lässt sich Jitter wunderbar beurteilen - wenn das 
DSO eine kumulierende Darstellung hat, also den nächsten Trace ohne zu 
löschen über den alten drübermalt, dann wird ebendies deutlich 
hervorgehoben.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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A. K. schrieb:
> Und im Realtime-Mode lässt sich Jitter wunderbar beurteilen - wenn das
>
> DSO eine kumulierende Darstellung hat, also den nächsten Trace ohne zu
>
> löschen über den alten drübermalt, dann wird ebendies deutlich
>
> hervorgehoben.

Richtig aber genau da braucht man eine hohe Aktualisierungsrate des 
Bildschirmspeichers, weil es sonst passieren kann das der nächste 
Durchgang nicht erkannt wird sondern erst der übernächste.

Diese kumulierende Darstellung funktioniert übrigens auch im 
Randomsamplingmode.

Es ist schon ein Unterschied ob der DSO 4000 Bildpunkte/ Sek oder 1 
Millionen Bildpunkte / Sek aus dem Signal im Signalspeicher berechnen 
kann.

Solange man periodische Signale darstellt, spielt die Abtastrate eine 
untergeordnete Bedeutung. Für 100 MHz Bandbreite sind eigentlich selbst 
4 Gigasamples noch zu wenig weil in den DSO selten wirklich wirksame 
Aliasingfilter im Analogzweig sitzen. Denn diese würden die 
Gruppenlaufzeit des Analogteiles versauen, und das Signal mit deutlichen 
Einschwingvorgängen versauen. Das will ja auch keiner.

Ralph Berres

Autor: A. K. (prx)
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Ralph Berres schrieb:

> Richtig aber genau da braucht man eine hohe Aktualisierungsrate des
> Bildschirmspeichers, weil es sonst passieren kann das der nächste
> Durchgang nicht erkannt wird sondern erst der übernächste.

Korrekt. Wobei wir dann eigentlich bei den DPOs landen, denn es haben 
wohl alle bezahlbaren DSOs Pausen zwischen den Samples. Manche mehr, 
manche weniger. You get what you pay for.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Ich habe mich mal versucht in diese DPO Technologie einzulesen.

Dort habe ich gelesen das der Bildschirm auch nur 30mal / Sek 
aktualisiert wird. Wird dann der DPO Speicher wenigstens öfter 
aktualisiert?

Sonst sehe ich nämlich gegenüber dem DSO keine Vorteile.

Ralph Berres

Autor: A. K. (prx)
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Ralph Berres schrieb:

> Dort habe ich gelesen das der Bildschirm auch nur 30mal / Sek
> aktualisiert wird.

Na und? Kannst du schneller gucken als 30/s?

> Wird dann der DPO Speicher wenigstens öfter aktualisiert?

Das ist ja der Witz dran. Ich habe das auch nur kurz quergelesen, aber 
mein Eindruck war, dass diese Dinger versuchen, der Charakteristik des 
Nachleuchteffekts von Analogscopes nahe zu kommen, der bei der visuellen 
Bewertung von Effekten wie dem besagten Jitter recht dienlich ist. Also 
diesen Pseudophosphor 3-dimensional (=> Intensität) mit geballtem 
Aufwand in hohem Tempo digital aktualisieren. Ich las von mehreren 
100000 Traces/s.

Diese 30/s sind nur die visuelle Darstellung davon auf dem Display.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Naja dann vergleiche ich mal.

Also Der Agilent DSO6012 aktualisiert den Bildschirmspeicher soviel ich 
weis 500000 mal pro Sekunde, und gibt den Inhalt dann 60mal in der 
Sekunde an das Display übrigens 1024*768 Punkte Auflösung.
Er akkumuliert also 500000/Sek und gibt das 60mal in der Sekunde aus.
Übrigens Diese Intensitätsmodulation macht der DSO6012 auch.

Wenn ich das richtig sehe macht der Bildschirmspeicher im DSO6012 wohl 
das selbe wie bei Tektronix der DPO?

Vielleicht versteh ich ja was falsch was den DPO betrifft.

Ralph Berres

Autor: A. K. (prx)
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So tief stecke ich da auch nicht drin, zumal ich beruflich weitab vom 
Schuss bin und sowas ohnehin nie zu sehen kriegen werde. Und privat 
allenfalls dann, wenn die Chinesen sich dieses Themas annehmen und 
vielleicht auf die Idee kommen, einen vergleichsweise billigen 
PC-Grafikchip oder eine PS3 dafür einzuspannen. ;-)

Durchaus vorstellbar, dass der eine DPO nennt, was der andere in seine 
DSO Reihe eingemeindet. Vielleicht auch nur, weil er keine Lust hat, bei 
der Konkurrenz allein für diese Bezeichnung blechen zu müssen?

Autor: elektroniker (Gast)
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> Ich selbst ziehe mein HP54602 immer noch dem China Henkelmännern vor
> trotz nur 20Msamples

Das HP54602 geht ja noch. Aber mit dem HP54501A will ich wirklich nicht 
arbeiten, weil die Bedienung einfach unpraktisch ist. Ich brauche für 
gewisse Funktionen seperate Drehregler. Nur 20Msamples sind aber 
definitiv zu wenig. Da nutzt mir auch kein großer Bildschirm.

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
Datum:
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A. K. schrieb:
> Und privat allenfalls dann, wenn die Chinesen sich
> dieses Themas annehmen und
> vielleicht auf die Idee kommen, einen vergleichsweise billigen
> PC-Grafikchip oder eine PS3 dafür einzuspannen. ;-)

Tun die doch schon, z.b. der china DSO was ich gerade auf dem Tisch habe 
benutzt Samsung S3C2440 für UI (800x480 auflösung), die eingebaute 2D 
engine ist ausreichend, wahlweise 30-40-50 Frames/sec auf dem display 
mit nachleuchten 0.2sec bis 8.0sec als dot oder vector (im real, equ, 
peak und avg sampling mode). Ist zwar nicht vergleichbar mit analog 
scope (und vor allem nicht einem echtem DPO), aber für zuhause 
ausreichend.

zum vergleich (DSO single shot mit nachleuchten und analog PH3295A):
 - 90MHz rechteck
 - 1MHz sinus AM 30% + FM 100kHz

Man sieht zwar deutlich die unterschiede, denoch sollte es ausreichend 
gut sein um die modulation oder signalform zu erkennen.
Die 90MHz ist max. für ein rechteck signal, beim 1GS/s und 200MHz/-3db 
// ~260Mhz/-6db bandbreite wird mehr nicht drin sein.


Macron schrieb:
> Wiso es gibt wenige (oder keine ?) Oszilloskope deren Abtastrate 10x der
> Bandbreite ist.

ist das so ? Die meisten billig DSOs haben 10x bis 20x (aktuelle geräte 
und nicht die lagerbestände von 2008)

Autor: robin (Gast)
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Kann mal jemand Vergleichsbilder machen?

Wie sieht ein 90MHz-Rechteck auf einem analogen 100MHz-Oszilloskop aus 
und wie sieht das gleiche Signal auf einem DSO 100MHz mit 1Gs/s aus?

Autor: Chris (Gast)
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Hi zusammen,

kann ich mit nem 100Mhz und 100MS Oszi ein 10Mhz Rechtecksignal noch 
messen?
Also normalerweise nach dem oben geschriebenen schon.

Erkenne ich da noch "richtig" was?
Ich möchte zwar hauptsächlich die Spannung messen, aber dennoch wäre mal 
das Signal interessant.

grüße chris

Autor: Chris (Gast)
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PUSH!

Keiner ne Idee?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Chris schrieb:
> kann ich mit nem 100Mhz und 100MS Oszi ein 10Mhz Rechtecksignal noch
>
> messen?

Normalerweise schon. Was die 100Ms betrifft, arbeiten die meisten 
digitalen Scopes auf Grund der Ablenkzeit schon im Randomsamplemodus, 
welche bei sich periodisch wiederholende Signale dann schon genügend 
Samples holt, um die Kurve einwandfrei zu restaurieren. Selbst im 
Singlemode dürfte die Kurve noch brauchbar aussehen. Was die 
Grenzfrequenz des Analaogteiles betrifft, dürfte das auch noch 
ausreichen, auch wenn die Kanten schon etwas abgerundet sind.

Ralph Berres

Autor: Wolfram L. (amazon)
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Chris schrieb:
> kann ich mit nem 100Mhz und 100MS Oszi ein 10Mhz Rechtecksignal noch
> messen?

Hallo Chris,
also: Theoretisch kannst Du mit der doppelten Samplerate messen die der 
höchsten Eingangsfrequenz entspricht. Shannon..;-). Aber messen in Form 
von AD-Wandler und aufzeichen, ist was anderes als: "Zeig mir die 
Signalform auf dem Bildschirm". Denn Du schaust Dir ja in der Regel 
keine zyklischen Signale an die Du kennst ("oh ist der Sinus schön"), 
sondern willst die Anomalien und Kurvenform oder Spikes etc. wissen. Und 
da kann die Samplerate nicht hoch genug sein, zumindest für 
Digitalscopes. 2Gs/s sind für ein 100-300MHz Scope meist vorgesehen,aber 
eine richtig gute Darstellung für eine Signalform sieht man auf dem 
Bildschirm nur bei zyklischen Signalen, oder hohem Samplerate/Signalrate 
Verhältnis.

Autor: immerdasselbe (Gast)
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@Wolfram L. (amazon)

Guck mal aufs Datum, dürfte sich nach der Zeit wohl geklärt haben.

Autor: Rentner87 (Gast)
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Zeichne mal eine Rechtecksignalperiode (Tastverhältnis 1:1) und in 
gleichen Abständen 4 Punkte (Der 1. Punkt auf der Mitte der 
Anstiegsflanke. Der 2. auf Dachmitte, der 3. auf Mitte der fallenden 
Flanke und der 4. auf der Mitte der Pause des Pulses).

Danach die 4 Punkte linear verbinden und schon ist ein Dreieck 
erkennbar. D.h. die Information über die Signalform ist verloren 
gegangen, weil ein Rechtecksignal mindestens 10 Abtastpunkte pro 
Signalperiode benötigt. Andernfalls wird die Signalform verfälscht 
dargestellt. (Von den eigentlich erforderlichen mehreren Abtastungen auf 
den Flanken des Signals will ich gar nicht schreiben - da wird es noch 
teurer)

Bitte beachten: Das zuvor gemachte Beispiel bezieht sich auf 4 
Abtastungen pro Signalperiode. Mit 2,1 Abtastungen pro Signalperiode ist 
das Ergebnis noch weiter von der Realität (Rechteck) entfernt.

Anmerkung: Da Signal- und Abtastfrequenz nicht synchron sind ändert sich 
auch die Signaldarstellung. 2 Abtastungen auf dem Impulsdach und 2 
Abtastungen während der Pause ergeben z.B. ein Trapez.

Autor: Willi W. (Gast)
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ingo schrieb:
> Das Minimum für die Abtastrate sollte das Doppelte der Maximal im Signal
> vorkommenden Frequenz betragen:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem

Das ist ja richtig, aber die Bandbreite eines Verstärkers ist die 
Frequenz, die noch mit 71% Abschwächung durchkommt. Höherfrequente 
Signale sind durchaus enthalten, verstoßen dann gegen das Abtasttheorem 
und erscheinen infolgedessen mit Aliasing im abgetasteten Signal.

Autor: whocares (Gast)
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Ich habe noch eine Frage zum Thema.

Kann es sein das es für die Hersteller einfacher ist eine höhere 
Samplerate zu realisieren als einen ordentlichen Aliasing Filter im 
Analogbereich?

Autor: whocares (Gast)
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theoretisch braucht man ja nur eine Abtastrate von 2.5*Analogbandbreite 
bei sin(x)/x Interpolation.

Jedoch haben heutezutage schon 50Mhz Oszis 1GS/s Abtastrate. Deshalb 
meine obige Frage.

Autor: Jasch (Gast)
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whocares schrieb:

> Kann es sein das es für die Hersteller einfacher ist eine höhere
> Samplerate zu realisieren als einen ordentlichen Aliasing Filter im
> Analogbereich?

Ja, in gewissen Grenzen. Filter mit "guten" Eigenschaften sind 
nichttrivial, in den Frequenzbereichen jedenfalls.

> theoretisch braucht man ja nur eine Abtastrate von 2.5*Analogbandbreite
> bei sin(x)/x Interpolation.

Nein, wie kommst Du darauf? ;-)

> Jedoch haben heutezutage schon 50Mhz Oszis 1GS/s Abtastrate. Deshalb
> meine obige Frage.

Weil das besser ist. Im Prinzip ist das DSO umso besser je höher die 
Abtastrate, unabhängig von der Analogbandbreite, jenseits der 
1:10-Regel. Die Grenze setzt der Geldbeutel und das Gewissen der 
konstruierenden Ingenieure.

Es ist eigentlich ganz simpel: Nyquist gilt für Sinus-Signale und nur 
für Sinussignale. Wenn ich aber vorher sowieso schon weiss dass es ein 
Sinus ist - wieso sollte ich den ganzen Aufwand überhaupt noch treiben 
anstatt einfach den Effektivwert zu messen und damit (fast) alles zu 
wissen?

Die vielen Samplepunkte pro Periode (oder auch Nicht-Periode, soll es ja 
geben...) brauche ich ja genau um sehen zu können wie das Signal 
tatsächlich aussieht - was ich per Definition vorher nicht weiss.

Autor: Jasch (Gast)
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Jasch schrieb:
> Weil das besser ist. Im Prinzip ist das DSO umso besser je höher die
> Abtastrate, unabhängig von der Analogbandbreite, jenseits der
> 1:10-Regel. Die Grenze setzt der Geldbeutel und das Gewissen der
> konstruierenden Ingenieure.

Ach, ich sollte nicht so schnell Absenden drücken... :-(

Es gibt natürlich eine Grenze wo das aufhört: die maximal vielleicht 
sinnvolle Abtastrate ist da, wo das Signal wegen der begrenzten 
Bandbreite so weit gedämpft ist dass der AD-Wandler das sowieso nicht 
mehr auflösen kann.

Autor: Rentner87 (Gast)
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Jasch schrieb:
> Es ist eigentlich ganz simpel: Nyquist gilt für Sinus-Signale und nur
> für Sinussignale. Wenn ich aber vorher sowieso schon weiss dass es ein
> Sinus ist - wieso sollte ich den ganzen Aufwand überhaupt noch treiben
> anstatt einfach den Effektivwert zu messen und damit (fast) alles zu
> wissen?

Das ist genau der Punkt (siehe mein Posting vom 30.07.2011 19:28)! Und 
diese Signale lassen sich ohne Wandlerrauschen mit einem 
Analogoszilloskop in wesentlich besserer Darstellungsqualität anzeigen, 
wenn ihre Signalwiederholrate über 20 Hz liegt.

Digitaloszilloskope machen Sinn, wenn die Signalfrequenz unter 20 Hz 
liegt, eine Dokumentation ohne Fotografie erfolgen soll oder wenn es 
sich um nur einmalig auftretende Ereignisse (Transienten) handelt, die 
sich mit einem Analogoszilloskop ohne Fotografie nicht erfassen lassen.

Da 90% der Oszilloskopanwender keine Signale messen, die für 
Analogoszilloskope schlecht oder gar nicht darstellbar sind bzw. 
dokumentiert werden müssen, ist der Trend zum Digitaloszilloskop eine 
Fehlentwicklung, sofern die Baugröße des Oszilloskops keine Rolle 
spielt.

Autor: pit (Gast)
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Erwin III. schrieb:
> Bravo! Jetzt treffen wieder die Praktiker auf die Theoretiker. Es wird
> Zeit für die Popkorn. Shannon - wie geil!

:-DDDD

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Jasch schrieb:
> Es ist eigentlich ganz simpel: Nyquist gilt für Sinus-Signale und nur
>
> für Sinussignale. Wenn ich aber vorher sowieso schon weiss dass es ein
>
> Sinus ist - wieso sollte ich den ganzen Aufwand überhaupt noch treiben
>
> anstatt einfach den Effektivwert zu messen und damit (fast) alles zu
>
> wissen?
>
>
>
> Die vielen Samplepunkte pro Periode (oder auch Nicht-Periode, soll es ja
>
> geben...) brauche ich ja genau um sehen zu können wie das Signal
>
> tatsächlich aussieht - was ich per Definition vorher nicht weiss.

Ein Analaogscope mit 100MHz Grenzfrequenz, wird auch nur eine 
Rechtecksignal bis ca 10MHz darstellen können.

Wie weit man mit seiner Frequenz an die Nyquist Frequenz heranreichen 
darf, ohne Aliasingartefakte in Kauf nehmen zu müssen, hängt letztlich 
von der Flankensteilheit des Aliasingtiefpasses am Eingang ab.

Moderne Digitalscopes machen immer Randomsampling, wenn die Abtastrate 
nicht mehr ausreicht, um das Signal originalgetreu abzubilden.

So ist es z.B. durchaus möglich mit 20Msamples ein 150MHz Signal 
abzutasten, wie es die HP54602 Scopes eindrucksvoll zeigen.

Das Signal wird dann mehrfach abgetastet, wobei bei jeden Durchgang ein 
anderer Triggerpunkt gesetzt wird, und so aus vielen Punkten die Kurve 
wieder vollständig rekostruiert werden kann. Weil bei so hohen 
Frequenzen die Ablenkzeit entsprechend schnell ist, ist es auch kein 
Nachteil, das Signal mehrfach abzutasten, zumal es ohnehin nur bei 
periodischen Signalen klappt. Anders sieht es bei Einzelschusssignalen 
aus.

Es ist also nicht unbedingt ein Nachteil hohe Frequenzen mit scheinbar 
zu niedrigen Sampleraten abzutasten.

Im übrigen, die ganzen älteren vektoriellen Netzwerkanalyzer haben 
direkt am Eingang einen Sampler, welches mit relativ niedrigen 
Abtastraten im 20KHz Bereich arbeiten. Und trotzdem ist selbst bei 2GHz 
sowohl Pegel als auch Phasenlage extrem genau auf die 25KHz ZF 
abgebildet.

Ralph Berres

Autor: Jasch (Gast)
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Rentner87 schrieb:
> Jasch schrieb:
>> Es ist eigentlich ganz simpel: Nyquist gilt für Sinus-Signale und nur
>> für Sinussignale. Wenn ich aber vorher sowieso schon weiss dass es ein
>> Sinus ist - wieso sollte ich den ganzen Aufwand überhaupt noch treiben
>> anstatt einfach den Effektivwert zu messen und damit (fast) alles zu
>> wissen?
>
> Das ist genau der Punkt (siehe mein Posting vom 30.07.2011 19:28)! Und
> diese Signale lassen sich ohne Wandlerrauschen mit einem
> Analogoszilloskop in wesentlich besserer Darstellungsqualität anzeigen,
> wenn ihre Signalwiederholrate über 20 Hz liegt.

Zustimmung.

> Digitaloszilloskope machen Sinn, wenn die Signalfrequenz unter 20 Hz
> liegt, eine Dokumentation ohne Fotografie erfolgen soll oder wenn es
> sich um nur einmalig auftretende Ereignisse (Transienten) handelt, die
> sich mit einem Analogoszilloskop ohne Fotografie nicht erfassen lassen.

Keine Zustimmung, so ein DSO hat auch sonst noch ein paar nette 
Features, sogar die Billigteile.

> Da 90% der Oszilloskopanwender keine Signale messen, die für
> Analogoszilloskope schlecht oder gar nicht darstellbar sind bzw.
> dokumentiert werden müssen, ist der Trend zum Digitaloszilloskop eine
> Fehlentwicklung, sofern die Baugröße des Oszilloskops keine Rolle
> spielt.

a) keine Fehlentwicklung, siehe DSO-Features die ein analoges 
prinzipbedingt nicht haben kann

b) Baugröße spielt fast immer eine Rolle ;-)

Autor: Jasch (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Jasch schrieb:
>> Es ist eigentlich ganz simpel: Nyquist gilt für Sinus-Signale und nur
>> für Sinussignale. Wenn ich aber vorher sowieso schon weiss dass es ein
>> Sinus ist - wieso sollte ich den ganzen Aufwand überhaupt noch treiben
>> anstatt einfach den Effektivwert zu messen und damit (fast) alles zu
>> wissen?
>>
>> Die vielen Samplepunkte pro Periode (oder auch Nicht-Periode, soll es ja
>> geben...) brauche ich ja genau um sehen zu können wie das Signal
>> tatsächlich aussieht - was ich per Definition vorher nicht weiss.
>
> Ein Analaogscope mit 100MHz Grenzfrequenz, wird auch nur eine
> Rechtecksignal bis ca 10MHz darstellen können.

Richtig. Wobei, wenn der Benutzer die Sache mit der Bandbreite versteht 
wäre es immer noch im Vorteil - kein Aliasing, nur Dämpfung der höheren 
Harmonischen.

> Wie weit man mit seiner Frequenz an die Nyquist Frequenz heranreichen
> darf, ohne Aliasingartefakte in Kauf nehmen zu müssen, hängt letztlich
> von der Flankensteilheit des Aliasingtiefpasses am Eingang ab.

Ist zwar richtig, aber zumindest die Scopes bis wenige GHz haben wohl 
alle stinknormale 3dB-Filter. Sagt jedenfalls eine AppNote von Agilent 
AFAIR. Drum (und weil die Technik es inzwischen hergibt) halten die sich 
oft nahe an die 10:1-Regel.

> Moderne Digitalscopes machen immer Randomsampling, wenn die Abtastrate
> nicht mehr ausreicht, um das Signal originalgetreu abzubilden.

Du hast eindeutig viel teurere Scopes als die Mehrheit hier. ;-)

Mal abgesehen davon dass ich von solchen Tricks wenig halte, damit gibt 
man ja ein wichtiges Feature von DSOs auf - Singleshot.

> So ist es z.B. durchaus möglich mit 20Msamples ein 150MHz Signal
> abzutasten, wie es die HP54602 Scopes eindrucksvoll zeigen.

Ein sich identisch wiederholendes Signal, ja. Hilft oft, nicht immer. 
Rächt sich z.B. auch bei der FFT weil man noch mehr Fake-Signal-Anteile 
und Jitter vom Sampling hineinbekommt - billige Scopes machen eben nicht 
Randomsampling was technisch eher anspuchsvoll wäre.

[snip]
> Es ist also nicht unbedingt ein Nachteil hohe Frequenzen mit scheinbar
> zu niedrigen Sampleraten abzutasten.

Doch, in meinen Augen schon. Solange wir hier nicht über Monsterscopes 
mit zwei Dutzend GHz Bandbreite und entsprechenden Abtastraten reden 
hätte ich schon gern eine Abtastung ohne komplizierte Tricks.

Bei einem 100MHz- oder 200MHz-Teil wäre alles andere simpel 
inaktzeptabler Pfusch. Und bei einem DSO Single-Shot praktisch 
aufzugeben, uhh, wieso sollte jemand sowas kaufen?

> Im übrigen, die ganzen älteren vektoriellen Netzwerkanalyzer haben
> direkt am Eingang einen Sampler, welches mit relativ niedrigen
> Abtastraten im 20KHz Bereich arbeiten. Und trotzdem ist selbst bei 2GHz
> sowohl Pegel als auch Phasenlage extrem genau auf die 25KHz ZF
> abgebildet.

Keine Ahnung, kenne ich mich nicht mit aus.

Aber ich würde mal vermuten dass ein Scope und ein NWA ziemlich 
verschiedene Dinge tun...

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Jasch schrieb:
> billige Scopes machen eben nicht
>
> Randomsampling was technisch eher anspuchsvoll wäre.

Weis ich nicht, wie billige Scopes das machen. Fakt ist jedenfalls, das 
mein asbach uralter total veralteter HP54602 mit nur 20Msamples und 
150MHz Grenzfrequenz, eine viel sauberere Darstellung der Sinuskurven 
hinbekommt, als der ganze vernöstliche Fast Food Schrott für unter 500 
Euro. Selbst bei 150MHz die ich anlege, und selbst auch bei einen 15MHz 
Rechteck die ich anlege. Da nützen den Billig Scopes offenbar auch nicht 
die 1 oder gar 2 Gsamples, die oft auch nur getrixt sind ( vier zeitlich 
versetzte 250Msamples Wandler, die oft vom Timing und von der 
differenzellen Nichtliniearität nicht genau zusammenpassen.

Jasch schrieb:
> Aber ich würde mal vermuten dass ein Scope und ein NWA ziemlich
>
> verschiedene Dinge tun...

Tun sie auch. Der NVA ist eindeutig anspruchsvoller, was die Integrität 
der gesampelten Daten betrifft. Deswegen kostet so ein Teil ja auch oft 
soviel wie ein Einfamilienhaus.

Ralph Berres

Autor: Jasch (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Jasch schrieb:
>> billige Scopes machen eben nicht
>>
>> Randomsampling was technisch eher anspuchsvoll wäre.
>
> Weis ich nicht, wie billige Scopes das machen. Fakt ist jedenfalls, das
> mein asbach uralter total veralteter HP54602 mit nur 20Msamples und
> 150MHz Grenzfrequenz, eine viel sauberere Darstellung der Sinuskurven
> hinbekommt, als der ganze vernöstliche Fast Food Schrott für unter 500

Sicher dass da nix gemittelt wird? Ist bei der Samplingmethode doch 
implizit so?

Mit Mittelung sieht das Signal auch bei den billigen DSOs besser aus.

> Euro. Selbst bei 150MHz die ich anlege, und selbst auch bei einen 15MHz
> Rechteck die ich anlege. Da nützen den Billig Scopes offenbar auch nicht
> die 1 oder gar 2 Gsamples, die oft auch nur getrixt sind ( vier zeitlich
> versetzte 250Msamples Wandler, die oft vom Timing und von der
> differenzellen Nichtliniearität nicht genau zusammenpassen.

Das ist klar, für das Geld kann man auch kaum was anderes erwarten. Das 
muss der Nutzer natürlich verstanden haben.

Hihihi, es gibt bei Agilent Vergleiche mit, hmm war es Tek oder LeCroy, 
oder gar beide, wo deren eher mittel- bis hochpreisigem Oszi genau 
dieses Problem auch vorgeworfen wird.

Man ist halt nirgendwo mehr sicher... ;-)

> Jasch schrieb:
>> Aber ich würde mal vermuten dass ein Scope und ein NWA ziemlich
>>
>> verschiedene Dinge tun...
>
> Tun sie auch. Der NVA ist eindeutig anspruchsvoller, was die Integrität
> der gesampelten Daten betrifft. Deswegen kostet so ein Teil ja auch oft
> soviel wie ein Einfamilienhaus.

Aber er hat einen ganz entscheidenden Vorteil: er kennt per Definition 
das anliegende Eingangssignal, jedenfalls vor dem Netzwerk.

Würde ich schon für eine ziemlich wichtige Vereinfachung halten.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Ralph Berres schrieb:
> Moderne Digitalscopes machen immer Randomsampling, wenn die Abtastrate
> nicht mehr ausreicht, um das Signal originalgetreu abzubilden.

Bei den neuen *X DSOs von Agilent wurde die Äquivalenzzeitabtastung / 
Random Sampling wegrationalisiert - werden sich wohl hoffentlich was 
dabei gedacht haben...

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Jasch schrieb:
> Sicher dass da nix gemittelt wird? Ist bei der Samplingmethode doch
>
> implizit so?
>
>
>
> Mit Mittelung sieht das Signal auch bei den billigen DSOs besser aus.

Ja ich bin mir da sicher , das es sich bei meinen Scope um echtes 
Randomsampling handelt. Mitteln kann man zusätzlich auch noch mit der 
Average Funktion.

Jasch schrieb:
> Aber er hat einen ganz entscheidenden Vorteil: er kennt per Definition
>
> das anliegende Eingangssignal, jedenfalls vor dem Netzwerk.

Das einzige was definiert ist, sind die 50 Ohm Systemwiderstand.

Lukas K. schrieb:
> Bei den neuen *X DSOs von Agilent wurde die Äquivalenzzeitabtastung /
>
> Random Sampling wegrationalisiert - werden sich wohl hoffentlich was
>
> dabei gedacht haben...


Ist mir neu. Wie  machen diese X DSOs denn die hohen 
Ablenkgeschwindigkeiten? Das geht doch nur mit Randomsampling, bzw 
Mehrfachabtastung an verschiedene Stellen der Kurve.

Ralph Berres

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Ralph Berres schrieb:
> Ablenkgeschwindigkeiten? Das geht doch nur mit Randomsampling, bzw
> Mehrfachabtastung an verschiedene Stellen der Kurve.

Das ergibt sich doch automatisch, da Sampletakt und Eingangssignal idR. 
nicht in zeitlichem Zusammenhang stehen.
Man muss nur den  Triggerzeitpunkt ausreichend genau bestimmen (ob das 
immer noch mit nem analogen Interpolator so wie bei den HP564* gemacht 
wird)

Autor: Jasch (Gast)
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Ralph Berres schrieb:
> Jasch schrieb:
>> Aber er hat einen ganz entscheidenden Vorteil: er kennt per Definition
>>
>> das anliegende Eingangssignal, jedenfalls vor dem Netzwerk.
>
> Das einzige was definiert ist, sind die 50 Ohm Systemwiderstand.

Hmm, dann habe ich nicht verstanden was so ein Teil eigentlich macht.

Ich dachte der speist am Eingang des Netzwerks definierte Signale ein 
(die er also kennt) und misst was am Ausgang herauskommt - daraus 
berechnet er dann diverse Parameter des Netzwerks.

Ist das nicht so?

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Jasch schrieb:
> Ich dachte der speist am Eingang des Netzwerks definierte Signale ein
> (die er also kennt)

Der NWA kennt bestenfalls das Signal VOR dem eingebauten 50 Ohm 
(Abschluss)widerstand bzw. vor der Endstufe. Schon das Signal am Ausgang 
kann von dem Netzwerk beeinflusst werden. Im Extremfall reflektiert das 
Netzwerk die gesamte Leistung, die kommt dann wieder am Ausgang(!) des 
NWAs an. Auch das muss gemessen werden, um das Netzwerk zu 
charakterisieren.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Jasch schrieb:
> Hmm, dann habe ich nicht verstanden was so ein Teil eigentlich macht.
>
>
>
> Ich dachte der speist am Eingang des Netzwerks definierte Signale ein
>
> (die er also kennt) und misst was am Ausgang herauskommt - daraus
>
> berechnet er dann diverse Parameter des Netzwerks.
>
>
>
> Ist das nicht so?

Der Netzwerkanalyzer mist die, sowohl reale als auch imaginäre 
Abweichung des Eingangswiderstandes des nachfolgenden ( zu messenenden ) 
Netzwerkes von 50 Ohm. Also die Eingangsanpassung eines Netzwerkes.  Ein 
Zweiport NVA kann dann auch noch die Durchgangsdämpfung und die 
Ausgangsanpasung messen.

Weiterhin kann er aus den Messungen die Gruppenlaufzeit, den Phasengang, 
sogar die Bauteilekomponenten ( ob real oder parasitär ist egal ) 
einzeln errechnen und anzeigen. Viele NVA können sogar TDR, also aus der 
Laufzeit der Reflektionen den Ort einer Fehlanpassung in einen Netzwerk 
bestimmen.

Ralph Berres

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