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Snubber

2021-08-04T15:05:07Z

Elmo64: /* Weblinks */

== Einleitung ==

Ein Snubber (engl. für Dämpfer) ist eine Schaltung, welche an Schaltelementen auftretende Belastungen durch schnelle Schaltvorgänge vermindert. Immer, wenn ein Schwingkreis - also eine Schaltungsanordnung aus mindestens einem L und mindestens einem C - vorhanden ist, besteht die Gefahr einer nicht erwünschten Schwingung. Eine Schwingung entsteht durch Anregung dieses Schwingkreises z. B. durch einen Schaltvorgang. Um die Amplitude dieser Schwingung, etwa einen Schaltvorgang bei induktiver Last, zu bedämpfen kann ein Snubber eingesetzt werden. Damit werden sowohl kabelgebundene Störungen, als auch eine Abstrahlung ([[EMV]]) wirksam unterdrückt. Die Folge mangelnder Entstörung reicht vom gestörten Radioempfang bis zur Zerstörung des Schalters. Bei Solid State Relais oder Triacs/Thyristoren ist ein Snubber besonders zu empfehlen (bei induktiver Last sogar Pflicht), da diese sonst bei zu schnell steigender Spannung ohne anliegenden Schaltstrom durchschalten können.

Ein angeregter Schwingkreis schwingt mit seiner Resonanzfrequenz gemäß der Thomsonschen Schwingungsgleichung:

<math>f = \frac{1}{2\pi\sqrt{L\cdot C}}</math>

Die abzubauende Energie errechnet sich aus:

<math> E = \frac{1}{2} L \cdot I^2</math> oder <math> E = \frac{1}{2} C \cdot U^2</math>

Wenn keine genaueren Angaben zur Last vorliegen, sind 47-100Ω (1W, kein Drahtwiderstand) und 47-100nF (X2!) gute Standardwerte für Snubber bei Triacs oder Relais, die 230V Lasten schalten.

== Dimensionierung ==

Um die Amplitude dieser Resonanzschwingung zu verändern = zu bedämpfen, kann ein Widerstand parallel (oder in Reihe) zum Schwingkreis geschaltet werden.
Es gibt viele verschiedene Auslegungsrichtlinien für Snubber, und eigentlich erfüllen alle ihren Zweck.
Im Folgenden wird ein Snubberdesign beschrieben, das man als "Resonanzmethode" bezeichnet.

===Leistungsanpassung===
Leistungsanpassung erreicht man wenn der Dämpfungswiderstand der Impedanz des LC-Schwingkreises entspricht.

====Berechnung des Snubber-Widerstandes====
Der Wert des Parallelwiderstandes im Verhältnis zum imaginären Widerstand des Schwingkreises definiert die Stärke der Dämpfung.
Ist der Widerstand zu klein, sind die Verluste im Widerstand groß, ist der Widerstand zu groß, ist die Dämpfung nicht ausreichend.

Der Snubberwiderstand berechnet sich wie folgt:
<math>R_{sn} = \sqrt{\frac{L}{C}}</math>

Der ohmsche Widerstand dämpft (von parasitären Einflüsse abgesehen) über den gesamten Frequenzbereich und erzeugt damit bei DC hauptsächlich Verluste. Um dies zu vermeiden wird ein Kondensator in Reihe zum Widerstand geschaltet, der im Bereich der Resonanzfrequenz des zu bedämpfenden Schwingkreises niederohmig genug sein muß.

====Berechnung des Snubber-Kondensators====

<math>C_{sn} = 10 \cdot \frac{ \sqrt{L \cdot C}}{R_{sn}},</math>

wobei <math>L</math> und <math>C</math> die Resonanzfrequenz bestimmenden Parameter sind. Dies berechnet sich aus der "Thomsonsche Schwingungsgleichung". <math>R_{sn}</math> eingesetzt für <math>\sqrt{\frac{L}{C}}</math>, umgestellt nach <math>C_{sn}</math>, für <math>f</math> wird <math>\frac{1}{2\pi \sqrt{L \cdot C}}</math> eingesetzt.

'''ACHTUNG:'''
# Für den Kondensator ist bei Netzanwendung aus Sicherheitsgründen ein '''X2''' Typ erforderlich. (Zu Testzwecken - und NUR dafür, denn diese ungeeigneten Kondensatoren WERDEN irgendwann durchschlagen und üblicherweise ist Feuer, meist am Serienwiderstand, die Folge (!) - ist notfalls eine Serienschaltung von 2x 630V Typen mit doppelter Kapazität kurzfristig ausreichend).
# Bei höheren Schaltfrequenzen als ein paar hundert Hertz ist ein impulsfester - bzw. ein spezieller Snubber - Kondensator anzuraten. <math>C_{sn}</math> muß über <math>R_{sn}</math> und den restlichen Leistungskreis entladen werden, bevor die nächste Schaltperiode beginnt, d.h. <math>5 \cdot R_{sn} \cdot c_{sn} < \frac{1}{f}</math>.
# Für Neondrosseln mit normaler Vorschaltdrossel ist <math>R_{sn} = 10\,\mathrm{k\Omega}</math> ein sinnvoller Wert, da der LC Schwingkreis (großes L aus Vorschaltdrossel) sonst nicht genug bedämpft ist.

====Verlustleistung im Snubber-Widerstand====
Die Verluste im Widerstand errechnen sich zu

<math>P = 2 \cdot \frac{1}{2} \cdot C_{sn} \cdot U_{Netz}^2 \cdot f_{schalt} = C_{sn} \cdot U_{Netz}^2 \cdot f_{schalt}</math>

und sind damit stark abhängig vom Wert des Kondensators.

====Dämpfungsfaktor====
Der erreichte Dämpfungsfaktor - der sich idealerweise im Bereich von 0,5 bewegen sollte (siehe oben) - kann wie folgt berechnet werden:

<math>p = \frac{1}{2}R \cdot \sqrt{\frac{C}{L}}</math>

===Beispiel TRIAC===
Wenn ein [[TRIAC]] im leitenden Zustand ist, endet der Stromfluß erst dann, wenn der fließende Laststrom unter den Haltestrom fällt bzw. durch Null geht. Bei einer induktiven Last ist der Strom-Nulldurchgang erst nach dem Spannungs-Nulldurchgang.
Diese Phasenverschiebung hängt vom induktiven Anteil der Last ab. Je größer die Phasenverschiebung ist, desto später schaltet der Triac ab und desto höher ist die INVERTIERTE Spannung.
Beim Abschalten findet jetzt also eine SEHR SCHNELLE Spannungsänderung statt.
Triacs erlauben nur ein recht kleines dU/dt, eine Überschreitung führt dazu, daß der Triac gleich wieder zündet. Dieser Vorgang - "Über-Kopf" Zündung genannt - führt über kurz oder lang zur Zerstörung des Triacs und wird durch eine passende RC-Beschaltung am Triac verhindert. Neuere Triacs („snubberless“-Typen) sind in der Lage, diesen Spannungsanstieg auch ohne RC-Glied zu bewältigen.

Bild folgt

Bei rein ohmschen Lasten ist ein Snubber nicht zwingend erforderlich.
Absolute Sicherheit - ob ein Snubber notwendig ist oder nicht - erhält man nur, wenn die Schaltflanke auf dem Oszi keine größeren Überschwinger bzw. Schwingungen aufweist.

==Snubberless==
Ist ein eingetragenes Markenzeichen von ST (siehe Reihen BTA16-600BW, BTA16-600CW)
Bei anderen Herstellern daher häufig mit dem Beisatz "Alternistor Triac (3 Quadrants)" zu finden.
- Littlefuse z.B. (mit Q8016LH4 "H" steht dort für die Alternistor Reihen)
- WeEn (ehemals NXP) labeln unter "High Commutation" ("Hi-Com") (BTA316-800B0,127 "series B0")

===Mögliche Anordnung eines Snubbers===

Über dem Schalter:
T
---
----+------------o o-------+---- Last----
| Schalter |
| |
| |
| ___ || |
+---|___|---------||---+
||
R
C

Oder über der Last:

T
---
-------o o-----+------ Last-----------+------
Schalter | |
| |
| |
| ___ || |
+---|___|---------||---+
||
R
C

Erstere Möglichkeit hat den Vorteil, dass der Strom beim Abschalten zunächst den Weg über den Snubber nimmt und daher nur langsam stoppt. Es werden also weniger Störungen erzeugt, denn das Abschalten erfolgt nicht abrupt.
Der Nachteil dieser Schaltung ist allerdings, dass bei Wechselspannung der Kondensator einen Blindwiderstand darstellt, der auch bei ausgeschaltetem Schalter einen Stromfluss ermöglicht. Bei 100Ω und 100nF hätte dieser Schalter eine Impedanz von etwa 31,8kOhm. Bei 230V fließen hier also ein paar mA in die Last, was bei einigen Lasten ein periodischen Starten ermöglicht, wie z. B. bei Energiesparlampen die alle paar Sekunden kurz aufblitzen, oder Schaltnetzteile.

Bei der zweiten Möglichkeit wird der Stromfluss vom Schalter hart unterbrochen, er erzeugt also mehr Störungen als bei der ersten Variante. Der Snubber hat hier nur die Aufgabe bei induktiven Lasten die darin gespeicherte Energie zu vernichten und so den Abschaltfunken beim Relais zu minimieren. Dafür ist im abgeschalteten Zustand der Stromfluss auch wirklich komplett unterbrochen.

==Zusammenfassung==
# R_sn berechnen, den nächst größeren Widerstand wählen. Verluste im Widerstand berechnen, Leistung des Widerstandes auswählen. Achtung: Die Spannungsfestigkeit der 1/4W oder 1/2W Typen ist normalerweise '''nicht''' für Netzspannung geeignet. Als Abhilfe können zwei oder mehrere Bauteile in Serie geschaltet werden.
# C_sn berechnen, den nächst kleineren Kondensator wählen.
# Snubber aufbauen und mit kürzest möglichen Anschlußdrähten DIREKT an den Triac schalten.
# Ein zusätzlicher Varistor 410V..460V z. B. S10K460 über den TRIAC schafft die nötige Sicherheit gegen Überspannungspeaks.
# Bei induktiven Lasten eine Drossel in Reihe zum Triac schalten (10µH..47µH) um hochfrequente Anteile zu unterdrücken und damit vom Stromnetz fernzuhalten. Achtung auf die Stromtragfähigkeit. Stabkerndrosseln sind wegen der hohen Streufelder nicht zu empfehlen.
# Ein [https://www.mikrocontroller.net/attachment/517232/Relais_snubber.pdf Diagramm] sowie [http://www.mikrocontroller.net/topic/124131#1132893 Forumsbeitrag] zur einfachen und schnellen Snubberdimensionierung

== Weblinks ==

* [http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25.1 Weitere Informationen in der DSE-FAQ]
* [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1048-D.PDF Application Note von ON Semiconductor]
* [http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/phasecnt.htm Hilfreiche Erklärung]
* [https://web.archive.org/web/20111031011711/http://www.ridleyengineering.com/snubber.htm Entwicklungshilfe für Snubber], web.archive.org, englisch

[[Kategorie:Leistungselektronik]]

Relais mit Logik ansteuern

2021-08-04T15:04:06Z

Elmo64: /* Links */

== Einleitung ==

Häufig sollen mit µC-Schaltungen "größere Dinge bewegt werden", das heißt ein höherer Laststrom oder Netzspannung geschaltet werden. Dieser Artikel soll dem Anfänger dabei helfen, typische Probleme zu umgehen. Die hier für Relais aufgeführten Maßnahmen sollen natürlich sinngemäß auch bei anderen induktiven Lasten in Betracht gezogen werden.

== Schaltstufen ==

Wenn normale Bauelemente zum Einsatz kommen sollen, endet man erfahrungsgemäß bei Schaltungen, bei denen mit der Logikspannung ein [[Transistor | Bipolartransistor]] oder [[FET | MOSFET]] im Schaltbetrieb angesteuert wird und damit die in der Regel höhere Betriebsspannung der Relaisspule geschaltet wird.

=== Schaltstufe für kleine Lasten ===

[[bild:relais_npn.png | framed | ohne| Schaltstufe für kleine Lasten mit NPN-Bipolartransistor (links) oder N-Channel-MOSFET (rechts) als ''Low-Side''-Schalter]]

Links im Bild ist die Ansteuerung mit einem NPN-Bipolartransistor gezeigt. Hier wird mit einem Steuersignal durch den Vorwiderstand der Steuerstrom erzeugt, der den Transistor Q2 durchschaltet. Die maximal schaltbare Spannung hängt von dem Transistor ab, bei höheren Lastströmen ist darauf zu achten, dass möglicherweise der Steuerstrom nicht mehr hoch genug ist um den Laststrom sicher zu schalten. Deshalb ist die Stromverstärkung des Transistors zu beachten. Voll durchgesteuert oder voll gesperrt sind die Lieblingszustände des Schalttransistors, bei unvollständiger Ansteuerung (Linearbetrieb) fällt am Transistor eine erhöhte Verlustleistung ab.

{| class="wikitable" style="width:30em; text-align:center"
! Schaltstrom [mA]
! Transistor
! Steuer- spannung [V]
! R2 [Ω]
|-
| rowspan="2" | 500
| rowspan="2" | BC337 (THT)
| 5 || 470
|-
|3,3 || 270
|-
| rowspan="2" | 100
| rowspan="2" | BC846 (SMD)
| 5 || 2,2k
|-
| 3,3 || 1,3k
|}

Werden andere Transistoren eingesetzt oder muss für das Relais mehr oder weniger Strom zur Verfügung gestellt werden, dann findet sich hier die Berechnung des [[Basiswiderstand]]s.

Rechts im Bild wird das Relais mit einem N-Channel MOSFET gesteuert. Der Vorteil ist hier der wesentlich geringere Steuerstrom im statischen HIGH Zustand (praktisch Null). Wichtig ist hier R1. Dieser Pull-Down-Widerstand sorgt dafür, dass der MOSFET sicher sperrt wenn der steuernde [[Mikrocontroller]] sich im Reset befindet oder gerade programmiert wird. Dann sind nämlich die IO-Pins als Eingänge geschaltet und das Gate des MOSFET würde "in der Luft hängen" (engl. float). R1 verhindert das. Der Wert von R1 kann je nach Anwendung variieren. Üblich sind auch 10k, um den Eingang gegen Störeinstrahlungen zu festigen.

{| class="wikitable" style="width:30em; text-align:center"
! Schaltstrom [mA]
! Transistor
! Steuer- spannung [V]
|-
| 300
| BS170 (THT)
| 5-10
|-
| 200
| BSS138 (SMD)
| 3,3-10
|-
| 5000 (*1)
| IRLZ34N (THT)
| 5-10
|}

(*1) maximaler Strom ohne [[Kühlkörper]]; mit Kühlkörper bis ca. 20A

Um Relais vom PC aus zu schalten gibt es diverse Relais-Karten, aber es geht auch direkt mit dem Parallelport um ein 5 V-Relais mit 110 Ohm Spulenwiderstand anzusteuern, mit dem man bis zu 230 V / 10 A schalten kann. Dafür reichen die acht Daten-Pins vom Parallelport, zusammengeschaltet mit 75 Ohm-Widerständen.

=== Schaltstufe für große Lasten ===

Bei großen zu schaltenden Leistungen kommt daher oft vor dem Schalttransistor/FET ein Treiber zum Einsatz. Große MOSFETs brauchen meist 10-15V Gatespannung um voll durchzusteuern, deshalb wird ein [[Pegelwandler]] bzw. [[Treiber]] benötigt und wir haben etwas Mehrstufiges. Ausnahmen sind sogenannte [https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Gate-Source_Threshold_Voltage ''Logic Level MOSFETs''], welche schon mit 4,5V praktisch voll durchgesteuert sind. Diese können direkt von 5V Logikausgängen betrieben und somit wie im vorherigen Kapitel angeschlossen werden, wie man in diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/246449#2519459 Forumsbeitrag] sehen kann. Entsprechende Typen findet man im Artikel [[MOSFET-Übersicht]]. Diese direkte Ansteuerung per CMOS-Ausgang reicht dann sogar für niedrige PWM-Frequenzen von vielleicht 100Hz und noch etwas mehr.

[[bild:relais_mosfet.png | framed | ohne| Schaltstufe mit N-Channel MOSFET als ''Low-Side''-Schalter für große Lasten]]

Zu beachten ist hier, daß durch den Treiber eine Invertierung stattfindet, d.h. ist der Steuereingang HIGH ist der MOSFET gesperrt und die Last wird nicht von Strom durchflossen. R2 ist die [[Basiswiderstand | Basisstrombegrenzung]], er wird so gewählt daß der Transistor gerade so übersteuert wird um sicherzugehen daß er komplett und schnell durchgesteuert wird. R3 begrenzt den Kollektorstrom des Treibertransistors, wenn dieser leitet, das Gate des MOSFET Q2 liegt dann auf 0V. Wenn er nicht leitet wird über R3 das Gate des MOSFET geladen und dieser ist dann leitend ([[Ausgangsstufen_Logik-ICs#Open_Collector | Open Collector]]). Die hier gezeigte Schaltung kann bis zu 30A schalten, allerdings braucht der MOSFET Q2 ab ca. 5A einen [[Kühlkörper]]. Die Versorgungsspannung VCC kann 10V bis 20V betragen.

'''Achtung!''' Diese Schaltung ist nur für langsame Ansteuerung mit ein paar hundert Hertz geeignet. [[PWM]] mit Frequenzen von 1kHz und höher ist damit nicht möglich, da die erste Schaltstufe dafür viel zu langsam ist. Der Leistungstransistor kann nicht schnell ein und aus geschaltet werden, dadurch befindet er sich während der Umschaltung im Linearbetrieb und erzeugt viel Verlustleistung (=Wärme). Für höherfrequente PWM muss ein schneller [[Mosfet-Übersicht#Mosfet-Treiber | MOSFET-Treiber]] eingesetzt werden.

Gemeinsam ist diesen Schaltungen allerdings, daß sie sich prima für ohmsche Lasten eignen, aber bei induktiven Lasten gerne Probleme bereiten:

* Die Logikschaltung stürzt beim Schalten gelegentlich oder immer ab, insbesondere beim Abschalten
* Bauteile verabschieden sich beim ersten Schalten oder nach einigen problemlosen Schaltvorgängen
* sonstiges unreproduzierbares Verhalten.

== Entstörung ==

Das Hauptproblem ist die Gegeninduktionsspannung der Spule, eine Eigenschaft die in Schaltnetzteilen erwünscht sein mag, mit ihren u.U. mehreren hundert Volt im Logiksystem sich aber eher schädlich auswirkt. Beim Abschalten von Induktivitäten bricht deren Magnetfeld zusammen. Die im Magnetfeld gespeicherte Energie kann nicht einfach verschwinden. Damit wird die Induktivität zur Energiequelle, welche sehr hohe Spannungen erzeugen kann (Prinzip der Zündspule).

Diese Störungen können durch Schaltungsergänzungen gemildert oder beseitigt werden.

=== Freilaufdiode ===

In den obigen Bildern ist die Freilaufdiode als D1 und D2 sichtbar. Dieses Bauteil ist ein absolutes '''Muss''' bei induktiven Lasten wie Relais, Motoren etc. Teilweise in Relais schon eingebaut, handelt es sich um eine [[Diode]], die für die Betriebsspannung in Sperrrichtung eingebaut ist. Mit ihr wird die Selbstinduktionsspannung der induktiven Last im Abschaltmoment kurzgeschlossen. Sie sollte mindestens die Versorgungsspannung als Sperrspannung verkraften — eine Reserve von 20 % tut preislich nicht weh. Der zulässige Spitzendurchlassstrom der Diode muss mindestens dem Betriebsstrom des Relais entsprechen. Die Dauerstrombelastbarkeit darf auch geringer ausfallen, da übliche Relaisanwendungen nur mit geringen Frequenzen schalten (einige Hertz). Eine kleine 1N4148 (Nachfolger der 1N914) kann für bis zu 1 A eingesetzt werden. Allerdings lohnen sicht derartige Tricksereien kaum noch, da Dioden sehr billig sind. Wer auf Nummer sicher gehen will nimmt eine Diode, deren Nennstrom größer oder gleich dem Relaisstrom ist.

Einfache Gleichrichterdioden wie z. B. 1N400x sind hier entgegen der oft gehörten Meinung ausreichend, es müssen '''keine''' schnellen Schaltdioden verwendet werden. Denn entscheidend für die Freilaufdiode ist die Einschaltzeit (forward recovery time), und die ist auch bei einer langsamen Diode sehr klein (einige Nanosekunden). Eine umfassende Erklärung findet man auf [http://www.cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm dieser Seite]. '''Achtung!''' Das gilt nur für Relais, da diese nicht sehr oft schalten (wenige Hz) und am Ende des Schaltvorgangs der Strom durch die Diode auf Null abgesunken ist. In einer Anwendung mit [[PWM]] und hohen Frequenzen im kHz-Bereich müssen schnelle Schaltdioden verwendet werden. Hier ist der Strom am Ende des Schaltvorgangs nicht Null, sondern meistens relativ hoch. Schaltet dann die Diode von Flußrichtung in Sperrichtung, kommt die Reverse Recovery Time zum tragen (<math>t_{rr}</math>). Ist sie sehr hoch, wird viel Verlustwärme in der Diode erzeugt, was sowohl die Schaltung als auch die Diode zerstören kann.

Gelegentlich sieht man auch Dioden in Sperrichtung über die Schaltstrecke (Kollektor-Emitter, Source-Drain), die machen sowas ähnliches. Das klappt aber nur bei Halb-und Vollbrücken! Einfache Emitterschaltungen wie sie hier gezeigt sind brauchen eine Diode antiparallel zum Relais!

Fehler aufgrund „vergessener“ Freilaufdioden können extrem tückisch sein! Transistoren versagen dann ''manchmal'' komplett und gehen am nächsten Tag wieder. Oder ihre Stromverstärkung nimmt unmerklich ab und das Relais zieht nur „halb“ an. Sicherheitshalber sollte man in solchen Fällen die Transistoren auswechseln und vernichten, auch wenn noch keine Fehlfunktion festgestellt wurde.

[[bild:relais_z-diode.png | framed | Freilaufdiode plus Z-Diode für kurze Abschaltzeiten — das Relais darf hierbei ''keine'' interne Diode haben, wie im Schaltbild angegeben]]

Wenn ein schnelles Abschalten des Relais gewünscht ist, wie zum Beispiel beim Schalten hoher Ströme, sind andere Maßnahmen besser geeignet, um die Selbstinduktionspannung sicher zu begrenzen. Dazu nutzt man in Reihe zur Freilaufdiode eine [[Diode#Z-Diode | Z-Diode]], deren Durchbruchspannung (Z-Spannung) als Richtwert ungefähr der Nennspannung des Relais entsprechen sollte. Dadurch klingt der Spulenstrom wesentlich schneller ab, das Relais fällt schneller ab und der Lichtbogen an den Kontakten wird schneller unterbrochen. Die Kontaktlebensdauer steigt signifikant, ebenso werden weniger Störungen erzeugt. Allerdings ist dieser Effekt immer wieder Thema von Diskussionen im Forum. Nicht bei allen Relais und unter allen Bedinungen bewirkt die Z-Diode ein deutlich schelleres Abschalten des Relais und deutlich erhöhte Kontaktlebensdauer. Die Masse der Relais dieser Welt haben nur einfache Freilaufdioden, das ist meistens ausreichend. Zu beachten ist dabei, dass der Schalttransistor die Summe aus Betriebsspannung und Z-Spannung als Sperrspannung <math>U_{CE}</math> bzw. <math>U_{DS}</math> aushalten muss.

<math>U_{CE, max} \geqq Vcc+U_Z</math>

Genaueres findet sich im Abschnitt [[#Links | Links]].

Eine andere Möglichkeit der Überspannungsbegrenzung für den Transistor ist eine Zener-Diode über die Kollektor-Emitter-Strecke (ohne Illustration). Deren Zenerspannung darf (knapp) so hoch wie UCEmax sein. Auch hier sorgt eine höhere Zener- als Betriebsspannung für ein schnelles Abfallen des Relais, mit dem Nachteil, dass der Abklingstrom von der Speisespannung gezapft wird. Von Vorteil bei dieser Variante ist, dass diese Diode auch bei Offenen Kollektorausgängen „vorsorglich“ beschaltet werden kann, ohne auf die (bei der Konstruktion noch unbekannte oder entfernungsmäßig weit weg liegende) Speisespannung des Relais zugreifen zu müssen. ''Die Freilaufdiode wird nicht benötigt.''

Die kurzzeitige Strombelastung der Zenerdiode entspricht dem Last- also dem Relaisstrom. Deren Verlustleistung spielt bei geringer Schaltfrequenz nur eine untergeordnete Rolle. An Stelle der Zenerdiode kann auch eine Supressordiode oder ein Varistor verwendet werden. Freilaufdioden sind mit Abstand die billigste Methode der Überspannungsbegrenzung.

{{Clear}}

=== Entkopplung der Versorgungsspannungen ===

Es schadet in der Regel nicht die Spannungsversorgung für die Logikschaltung gut zu stabilisieren und zu filtern. Die Schaltstufe kann oft mit eher "rohen" Spannungen betrieben werden, also direkt vom Glättungskondensator des Gleichrichters. Allerdings kann etwas Filterung da auch nicht schaden, um Störspannungen durch die Schaltstufe nicht ungedämpft weiterzugeben.

=== Spannungsbegrenzung ===

Parallel zur Schaltstrecke und/oder parallel zur Last können anstelle der Diode Varistoren angeschlossen werden, welche die Spannung am Bauteil begrenzen. Dabei muss beachtet werden, dass die maximal zulässige Kollektor- bzw. Drainspannung nicht überschritten wird. Betriebsspannung und Induktionsspannung der Relaisspule liegen in Reihe, sodass gilt

<math>\!\ U_{CE,max} \geqq VCC + V_{Varistor}</math>

Suppressordioden eignen sich auch, sie schalten etwas schneller, können aber AFAIK nicht soviel Pulsleistung aufnehmen.

=== Löschglieder ===

[[bild:relais_snubber.png| framed | Löschglied zur Störungsverminderung über einem Relaiskontakt]]

Im Englischen [[Snubber]] Network genannt. Durch eine Beschaltung der Schaltkontakte des Relais mit einem RC-Serienglied werden hochfrequente Überschwingeffekte beim Schalten gedämpft. Snubberglieder sind fast immer sinnvoll. Prinzipiell kann man sagen, dass der Widerstand Rs hochfrequente Anteile dämpft und der Kondensator dafür sorgt, dass dieser Vorgang beim Umschalten erfolgen kann. Bei Anschluß einer Wechselspannungsquelle stellt sich jedoch ein kontinuierlicher Stromfluss über die Kapazität ein. Deshalb werden diese Glieder parallel zum induktiven Verbraucher (Elektromotor, Drossel, Relaisspule...) und somit in Reihe zur Spannungsversorgung und dem Öffner angebracht. Wichtig ist dabei, dass der Widerstand ausreichend dimensioniert ist, um die auftretende Verlustleistung auszuhalten. Ebenso muss der Kondensator eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweisen, bei Netzspannung sollten es mindestens 400V sein. Außerdem muss man recht große Mindestabstände zwischen den Steuerkontakten und den 230V Schaltkontakten einhalten, wie in den Artikeln [[Leiterbahnabstände]] und [[Leiterbahnbreite]] beschrieben ist.
{{Clear}}

== Logikschaltungen mit Relais ==

Wenngleich Relais heute oft per Mikrocontroller und Transistoren angesteuert werden und die Schaltlogik in der Software steckt, so gibt es dennoch immer mal wieder Fälle, in denen man auf reine Relaislogik zurückgreifen möchte. Die Gründe dafür sind z.B. robuster Aufbau, Stromversorgung, Bauteillogistik etc.

=== Selbsthaltung ===

[[bild:relais_selbsthaltung.png| framed | Selbsthaltung]]

Eine oft genutzte Schaltung ist die [http://de.wikipedia.org/wiki/Selbsthaltefunktion Selbsthaltung]. Dabei wird durch den Taster S2 das Relais erstmalig mit Strom versorgt und zieht an. Der Strom kann jetzt auch über den Schließer von K1 fließen, auch wenn der Taster wieder losgelassen wird. Das Relais hält sich selbst. Mit einem Druck auf S1 wird der Strom unterbrochen, K1 fällt wieder ab. Solche Schaltungen werden z.B. in Maschinen eingesetzt, wo nur mittels Tastendruck ein Start möglich sein soll. Fällt der Strom aus oder muss eine schnelle Notabschaltung gemacht werden, so geht das Relais aus und bleibt auch aus, auch wenn der Strom wieder eingeschaltet wird.

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=== Selbstunterbrecher ===

[[bild:relais_selbstunterbrecher_2.png| framed | Selbstunterbrecher]]

Eine noch einfachere Schaltung ist der Selbstunterbrecher. Er ist ein elektromechanischer Oszillator. Wird die Versorgungsspannung eingeschaltet, so zieht K1 an. Dabei unterbricht es seinen eigenen Stromfluß und fällt wieder ab. Rein statisch betrachtet klingt das wie ein Widerspruch. Praktisch und dynamisch betrachtet funktioniert es aber, da die mechanische Trägkeit des Kontaktes und der Hebelmechanik nicht sofort reagiert. Wie schnell das Relais "flattert" hängt in erster Linie von der Masse der Schaltkontakte und der Rückstellfeder ab. Beispiele findet man [http://www.mikrocontroller.net/topic/198373#1947466 hier]. So ein rasselndes Relais erzeugt durch den Schaltfunken am Kontakt aus einiges an Störungen. Diese Schaltung findet man in allen einfachen elektromechanischen Klingeln, sie ist auch als [http://de.wikipedia.org/wiki/Wagnerscher_Hammer Wagnerscher Hammer] bekannt.

Ferner kann diese Schaltung - bedingt durch die hohen (Selbst-)Induktionsspannungen - auch zum Testen von Glimmlampen verwendet werden. Hierzu wird die Schutzdiode durch die zu Testende Glimmlampe ersetzt.
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=== Umschaltung per Taster ===

Will man mit einem Taster ein Relais mit jedem Tastendruck zwischen Ein und Aus wechseln lassen (engl. to toggle, umschalten), so kann man das mit der nachfolgenden Schaltung tun. Sie benötigt nur zwei Relais mit einem Wechselkontakt sowie einen Taster mit Wechselkontakt. Hat man den nicht, kann man ihn durch einen einfachen Taster ersetzen, der dann ein drittes Relais mit Wechselkontakt schaltet. Als dritte Möglichkeit kann ein Taster mit getrenntem Öffner und Schließer verwendet werden. Wesentliche Eigenschaft der Schaltung ist, dass bei Ausfall der Stromversorgung immer wieder der Ausgangszustand eingenommen wird.

[[bild:Relais_toggle_animation.gif| framed | Umschaltung per Tastendruck]]

Und so funktioniert das Ganze
* Ausgangszustand: K1 und K2 sind ohne Strom, die Kontakte liegen wie im Schaltplan, da kein Strom über K1 oder S1 zu den Relais fließen kann
* Taster S1 wird gedrückt: Über S1 und K2 wird Spannung an die Spule von K1 gelegt, der Kontakt von K1 schließt
* Taster S1 wird losgelassen, d.h. ein paar Millisekunden hängt der Schaltkontakt in der Luft, der Strom fließt über K1 und K2 weiter and K1 (Selbsthaltung)
* Taster S1 erreicht Ruheposition, jetzt fließt Strom über die Kontakte K1, S1 und D1 und D2 an die Spulen von K1 und K2, wodurch der Kontakt K2 öffnet. K1 bekommt nun nur noch über K1, S1 und D1 Strom.
* S1 wird zum 2. Mal gedrückt und hängt sehr kurz in der Luft. Die Selbsthaltung über K1, S1 und D1 wird unterbrochen, K1 fällt ab, dadurch öffnet K1. K2 würde nun auch abfallen. Tut es aber nicht, da die Umschaltung sehr schnell geht. Und hier liegt der "Trick" der Schaltung. '''Die Umschaltung von S1 muss schneller sein als die Abfallzeit der Relais K1 plus K2!'''
* S1 schaltet komplett um, die Selbsthaltung für K2 läuft nun über S1, K2. K1 fällt ab, da es weder über K2 noch über D1 versorgt wird.
* S1 wird wieder losgelassen und erreicht wieder die Ruheposition, die Selbsthaltung für K2 wird unterbrochen und K2 fällt ab.

Wie man sieht schaltet K1 immer dann, wenn die Taste gedrückt wird und K2 immer dann, wenn die Taste losgelassen wird. Je nach gewünschter Funktion kann man das Signal für weitere Schaltfunktionen an der Spule für K1 oder K2 abgreifen.

==== Version mit einem D-Flip-Flop====

[[Datei:toggle.png | thumb | 500px | Umschalten des Relais mittels D-FlipFlop]]

Hat man keine zwei Relais oder nicht den Platz um ein zweites Relais einzusetzen, kann man das Umschalten auch mit Hilfe eines D-[[FlipFlop]]s realisieren.

Funktion:
* Im Ruhemodus liegt der Ausgang Q auf LOW, Q negiert auf High
* Wird auf den Takteingang von IC1A eine steigende Flanke gelegt, wird der Highpegel vom Eingang übernommen, Q ist High, der MOSFET steuert durch und läßt das Relais anziehen, Q negiert ist Low.
* Bei der nächsten positiven Taktflanke wird der Pegel des negierten Ausgangs wieder übernommen, jetzt Low, und der Ausgang wird wieder auf Low geschaltet.

Wird ein Taster verwendet muss dieser unbedingt [[Entprellung|entprellt]] werden. Hier im Beispiel durch das RC-Glied und der genügend trägen CMOS-Logik. Ein 4017 — nicht aber ein Standard-4013 — hat [[Schmitt-Trigger]]-Verhalten am Takteingang, welcher die Entprellung wirkungsvoll unterstützt. Durch die Nutzung der alten, bis zu 15 V einsetzbaren 4000er Logikserie spart man sich eine zusätzliche 5-V-Stromversorgung. Außerdem kann man jeden normalen MOSFET direkt ansteuern, ein Logic-Level-Typ ist nicht nötig. Der IC enthält zwei D-FlipFlops, womit man die Funktion zweifach aufbauen kann. Alternativ kann man die Schaltung aus diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/196590?goto=new#1926072 Forumsbetrag] nutzen.

Im Gegensatz zum folgenden Stromstoßrelais hat dieses Flipflop kein Speicherverhalten bei Stromausfall. Bei Stromzuschaltung steht das Flipflop zufällig oder kann per Set- oder Reset-Eingang definiert belegt werden.
Heutzutage ist Speicherverhalten (sowie Entprellung) mit einem ''Mikrocontroller mit EEPROM'' billiger als via Stützbatterie oder einem echten Stromstoßrelais (= mechanischer Speicher) zu erreichen!

{{clear}}

=== Stromstoßrelais ===

[[Datei:Stromstoss_bistabil.png | thumb | right | 500px| Nachgebildetes Stromstossrelais ]]

In der Installationstechnik für Gebäude wird man meist auf ein Stromstoßrelais zurückgreifen, dort wird die Umschaltung meist über die Mechanik im Relais erreicht. Dann reicht auch ein einfacher Schließer als Taster. Diese Relais benötigen nur zum Umschalten Strom und halten dabei den Schaltzustand auch bei Stromausfall.

Diese Funktion kann man aber auch mit zwei bistabilen und einem monostabilen Relais nachbilden. Die Schaltung ist sehr ähnlich zum Vorgänger. Zwei bistabile Relais mit jeweils einer Spule zum Setzen und Rücksetzen schalten wechselseitig um. Jeweils ein Kontakt von K1 und K2 steht zur freien Verfügung. Die Energie zum Schalten von K2 wird im Kondensator C1 gespeichert, welcher im Moment des Loslassens des Taster S1 über die Kontakte K3 und K1 das Relais K2 kurzzeitig mit Strom versorgt. Die Schaltung benötig somit nur zum Umschalten Strom. Der Widerstand R1 begrenzt den Ladestrom von C1 auf erträgliche Werte. Bei der Entladung von C1 fließt der Strom hauptsächlich über D7, damit kann die Energie von C1 besser ausgenutzt werden. Für die Dimensionierung für R1 und C1 gilt.

<math>R1 \sim \frac{R_{Spule}}{5}</math>

<math>C1 \sim \frac{5 \cdot t_{Schalt}}{R_{Spule}}</math>

* <math>\!\, R_{Spule}</math> : Spulenwiderstand von K2
* <math>\!\, t_{Schalt}</math> : Schaltzeit von K2

== Siehe auch ==

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/147610#new Forumsbeitrag]: Toggle mit Relais
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/91229?goto=new#new Forumsbeitrag]: Einmal drücken ein, nochmal drücken aus (Toggeln per Relais)
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/217912#2175374 Forumsbeitrag]: Erklärung des Entregungswiderstands bei bistabilen Relais
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/193291 Forumsbeitrag]: Fachbegriffe bei Relais
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/196590?goto=new#1926072 Forumsbeitrag] Toggleschaltung mit zwei Invertern
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/289861#3083276 Forumsbeitrag]: Quizzmaster für 4 Spieler komplett mit Relais
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/372156#4205430 Forumsbeitrag]: Energie einer Spule zurückgewinnen
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/453346?page=single#5455102 Forumsbeitrag]: Freilaufdiode auf Platine platzieren?

== Links ==

* [http://de.wikipedia.org/wiki/Relais Relais] bei Wikipedia
* [https://web.archive.org/web/20111031011711/http://www.ridleyengineering.com/snubber.htm Entwicklungshilfe für Snubber], web.archive.org, englisch
* [http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=srchrtrv&DocNm=13C3264_AppNote&DocType=CS&DocLang=EN Coil Suppression Can Reduce Relay Life] (pdf)
* [http://www.te.com/commerce/DocumentDelivery/DDEController?Action=srchrtrv&DocNm=13C3311_AppNote&DocType=CS&DocLang=EN The application of relay coil suppression with DC relays] (PDF) (ursprünglich [http://www.kilovac.com/appnotes/app_pdfs/13c3311.pdf hier])
* [http://www.panasonic-electric-works.at/pewat/de/downloads/ds_x61_de_relay_technical_information.pdf Technische Informationen zu Relais], Panasonic (PDF)
* [http://www.cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm Diode Turn-on/off Time and Relay Snubbing], englisch
* [https://www.phoenixcontact.com/assets/downloads_ed/global/web_dwl_technical_info/105396_de_00.pdf Grundlagen der Relaistechnik und der Solid-State-Relaistechnik (phoenixcontact)], Deutsch

[[Kategorie:Grundlagen]]

Transistor

2019-10-17T21:12:14Z

Elmo64: Formatierung

Kunstwort aus "transfer resistor", was etwa so viel bedeutet wie "übertragener [[Widerstand]]".

In den 1950-ern als praktische Anwendung des [[Halbleiter]]-Effekts erfundenes "solid state" Schalt- und Verstärkerelement, welches sehr klein ist, ohne bewegte Teile auskommt (anders als ein klassisches Relais) und keine energiefressende Heizung benötigt (anders als eine Röhre).

Vom "bipolaren Transistor" (PNP, NPN) weiterentwickelt zum "Feldeffekt-Transistor" ([[FET]]), der heute - gefertigt mit einem preiswerten Verfahren unter Verwendung von Metall-Oxid-Schichten (MOS) - ein wesentliches Element integrierter Schaltkreise (ICs, integrated circuits) darstellt, und damit natürlich auch von [[Mikrocontroller]]n, um die es in diesem Wiki hauptsächlich geht (bzw. gehen sollte).

== Schaltzeichen ==
https://electronicsclub.info/images/transbce.gif

* E: Emitter
* B: Basis
* C: Collector

In ASCII Schaltplänen sehen Transistoren so aus:
<pre>
|> |/
NPN |> oder -| oder -|
|\ |>

|< |/
PNP: |< oder -| oder -|
|\ |<
</pre>

Um zu erkennen, ob ein NPN oder PNP Transistor im Schaltplan verwendet wird, gibt es Eselsbrücken:
*Für Dichter: '''Tut der Pfeil der Basis weh, handelt's sich um PNP.'''
*Für Praktiker: '''PNP heisst "Pfeil Nach Platte"'''.
*Mit Dialekt: '''NPN "'naus, Pfeil, 'naus"'''.
*..und für Gleichberechtigungsverfechter: '''NPN means "Not Pointing iN"'''.

JFET: [[Bild:Transistor_JFET.png]]

MOSFET: [[Bild:Transistor_MOSFET.png]]

* S: Source
* G: Gate
* D: Drain

Eigentlich haben MOSFETs noch einen vierten Anschluss namens Bulk. Der ist aber nur bei Spezialtypen als Pin herausgeführt. Im Normalfall kann man ihn vergessen, da er nicht gesondert beschaltet werden muss, er ist praktisch und auch im Symbol mit Source verbunden.

'''Achtung:''' Die NPN/PNP Eselsbrücken funktionieren bei FETs nicht, denn bei einem P-Kanal FET zeigt der Pfeil weg vom FET!
Ein Bipolartransistor, im Englischen als bipolar junction transistor (BJT) bezeichnet, ist ein Transistor, bei dem Ladungsträger – negativ geladene Elektronen und positiv geladene Defektelektronen – zum Stromtransport durch den Bipolartransistor beitragen. Der BJT wird mittels eines elektrischen Stroms gesteuert und wird zum Schalten und Verstärken von Signalen ohne mechanisch bewegte Teile eingesetzt.

Bipolare Leistungstransistoren sind für das Schalten und Verstärken von Signalen höherer Stromstärken und Spannungen ausgelegt.

== Typbezeichnungen ==

Neben den Typbezeichnungen wie 2Nxxxx, TIPxxx, MJxxx, MJExx gibt es noch die in Europa geläufigere Kennzeichnung bestehend aus zwei Buchstaben und drei Ziffern. Die diversen Kennzeichnungsmöglichkeiten sind in einem eigenen Artikel ([[Kennzeichnung von Halbleitern]]) zusammengefasst.

== Kenndaten/Parameter ==

Im [http://www.mikrocontroller.net/topic/197676#1938546 Beitrag: Transistorparameter Erklärung] sind Links zu Erläuterungen spezieller Kürzel.

== Transistor Grundschaltungen ==

Generell gilt, dass Strom vom Kollektor zum Emitter nur dann fließen kann, wenn die Basis positiver (NPN) bzw. negativer (PNP) wird als der Emitter. Dabei darf die Basis nicht direkt mit Vcc (NPN) oder GND (PNP) verbunden werden, da der Basisstrom sonst zu gross wird. Es muss jeweils ein geeigneter Basiswiderstand (R_Basis) gewählt werden.

'''Weitere Links:'''
* Artikel [[Basiswiderstand]]
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm Transistor Grundschaltungen im ElKo]
* [http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Transistor Transistor bei RoboterNetz.de]

Es gibt drei Grundschaltungen. Der Name beschreibt den Anschluss, welcher sich auf einem festen Potential (Spannung) befindet. Die beiden anderen Anschlüsse haben bedingt durch die Schaltung ein veränderliches Potential.

=== Kollektorschaltung (Emitterfolger)===

'''Anwendung:'''
* Impedanzwandler
* Darlington-Schaltung
* Schalter

'''Eigenschaften:'''
* Keine Phasendrehung
* Hohe Stromverstärkung
* Keine Spannungsverstärkung

'''Beispiel: Transistor als Schalter'''

* NPN: Kollektor mit Vcc verbinden, Last an Emitter
* PNP: Kollektor mit GND verbinden, Last an Emitter

In diesem Fall regelt der Transistor die Spannungen am Emitter, daher wird die Last am Emitter angeschlossen. Die Spannung am Emitter entspricht immer der an der Basis minus 0,6V, sie folgt der Basisspannung, deswegen auch der Name Emitterfolger. Daher ist diese Schaltung nicht geeignet, um 12V mit 5V zu schalten.

{|
|-
| [[Bild:NPN_Collector.gif | framed | center | NPN Transistor in Kollektorschaltung]]
|| [[Bild:PNP_Collector.gif | framed | center | PNP Transistor in Kollektorschaltung]]
|}
* NPN: Wird <math>R_{Poti}</math> (Spannungsteiler) erhöht, '''steigt''' die Spannung <math>U_{Last}</math> letztlich bis auf VCC-0,6V (Basis-Emitter-Übergang).
* PNP: Wird <math>R_{Poti}</math> (Spannungsteiler) erhöht, '''sinkt''' Spannung an <math>U_{Last}</math> letztlich bis auf 0,6V (Basis-Emitter-Übergang).

'''Weitere Links:'''
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204133.htm Kollektorschaltung im ElKo]

=== Emitterschaltung ===

Die Emitterschaltung bietet hohe Spannungs- und Stromverstärkung.

'''Anwendung:'''
* NF- und HF-Verstärker
* Leistungsverstärker
* Transistor als Schalter

'''Eigenschaften:'''
* Phasendrehung 180°
* Hohe Spannungsverstärkung
* Hohe Stromverstärkung

'''Beispiel: Transistor als Schalter'''

Die Last liegt am Kollektor. Der Strom durch den Schalter oder an U_Schalt steuert den Strom zwischen Kollektor und Emitter. Wird der Schalter geschlossen, fließt ein Strom.

[[Bild:NPN_Schalter.gif | framed | center | NPN Transistor als Schalter]]
<pre>
___ ___
Vcc/+ o-----------------------+ Vcc/+ o-----------------------+
| |
___ |< U_schalt (-) ___ |< PNP
+------|___|---| PNP o------------|___|----|
| R_Basis |\ R_Basis |\
Schalter \ | |
| ___ | ___ |
GND/- o------+------|___|-----+ GND/- o-------------|___|-----+
R_Last R_Last

</pre>

'''Weitere Links:'''
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm Emitterschaltung im ElKo]

=== Basisschaltung ===

Die Basisschaltung findet sich vor allem in Eingangsstufen in der HF-Technik. Im Schaltbetrieb wird sie praktisch nur zur [[Pegelwandler#STEP-UP: 5V -> 9..15V | Pegelwandlung]] für nachfolgende Stufen verwendet.

'''Eigenschaften:'''
* Geringe Eingangsimpedanz
* Keine Phasenverschiebung
* Hohe Bandbreite

'''Weitere Links:'''
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205081.htm Basisschaltung im ElKo

== FAQ aus dem Forum ==

=== PNP/NPN als Schalter, wohin mit der Last? ===
Für viele einfache Anwendungen kann man sich merken: '''Bei Schaltanwendungen darf der Basisstrom nicht durch die Last fließen'''. Normalerweise kommt dabei die Emitterschaltung zum Einsatz, die Last kommt also an den Kollektor.

<pre>
Vcc o-------------+ Vcc o-----------+
| |
.-. An: GND ___ |<
| | R_Last o---|___|--| PNP
'-' Aus: Vcc |\
| |
An: Vcc ___ |/ .-.
o---|___|----| NPN | | R_Last
Aus: GND |> '-'
| |
GND o-------------+ GND o-----------+
</pre>

Siehe [[Basiswiderstand]] zur Berechnung des notwendigen Basiswiderstandes bei gegebener Last R_Last für einen Transistor als Schalter.

Siehe auch Threads im Forum:
* http://www.mikrocontroller.net/topic/58567
* http://www.mikrocontroller.net/topic/119841
* oder im [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm Elektronik-Kompendium-Forum]

=== Wie kann ich mit 5V vom Mikrocontroller 12V und mehr schalten? ===
Schau mal hier:
* Wikiartikel [[Pegelwandler]]
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/bausatz_pegelwandler-mit-transistoren.htm Pegelwandler im ElKo]
* [http://dl6gl.de/grundlagen/schalten-mit-transistoren schalten-mit-transistoren]

oder in diesen Threads:
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/17899 Transistor als Schalter]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/14437 Vcc schalten mit MOSFET]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/29830 Schalten mit PNP-Transistor]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/104027 Transistorschalter für Versorgungsspannung]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/104951#921417 7-50V strombegrenzt schalten]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/103116#900247 P-Kanal MOSFET ansteuern]
*[https://www.mikrocontroller.net/topic/383039#4367479 5V/15mA mit 3,3V schalten]
*[https://www.mikrocontroller.net/topic/401317#4638354 High Side Treiber mit Ladungspumpe]
*[https://www.mikrocontroller.net/topic/347885?goto=3855574#3855574 minus -12V mit 3,3V schalten]

Bei der Kollektor-Schaltung entspricht die Spannung am Emitter immer der an der Basis, daher ist sie nur bedingt geeignet. Zum Schalten können die folgenden Emitter-Schaltungen verwendet werden. Achtung: In der zweiten davon arbeitet T1 in Basisschaltung.

Schalten gegen GND

<pre>
+12V o------------------------+
|
.-.
( X )
'-'
|
___ |/ T1,NPN
uC PIN o---|___|-----| BC547
R2,4K7 |>
|
GND o---------o--------------+
</pre>

Schalten gegen +12V

<pre>
+12V o--------------+----------------------+
| |
| ____ |< T2, PNP
+--|____|----+--------| BC557
R1,4K7 | |\
|/T1,NPN |
Vcc/+5V o--------------| BC547 |
|> |
___ | .-.
uC PIN o-----|___|------+ ( X )
R2,4K7 '-'
|
GND o----------o--------------------------+
</pre>

=== Transistor an µC ohne Vorwiderstand ===

Normalerweise sind IO Pins vom µC nicht in der Lage, große Ströme zu treiben, beim AVR maximal ~20mA. Für einen kleinen Transistor ist das immer noch zu viel und es wäre auch Stromverschwendung.

Deshalb kann man den IO-Pin des AVRs einfach als Tristate Eingang einstellen (Portpin als Eingang und Pullup deaktivieren), damit kein Basisstrom fließt.

Aktiviert man nun den internen Pullup-Widerstand des AVRs, agiert dieser als Basisvorwiderstand, und es fließt nur ein geringer Basisstrom (die Pullups eines AVRs liegen irgendwo bei 50k bis 100k Ohm - siehe Datenblatt).

Nur sollte man bei kleinen Transistoren aufpassen, dass man den Portpin in der Software nie als aktiven Ausgang schaltet.

Wenn der verwendete µC zuschaltbare Pulldown-Widerstände an seinen Pins besitzt, kann man das gleiche auch mit einem PNP-Transistor machen (natürlich nur den Pulldown aktivieren).

Eine Anwendung wären z. B. Nixie-Röhren-Kathodentreiber (geringe Stromverstärkung nötig).

=== Wann bipolare (NPN/PNP) und wann FETs (insbesonders, wenn LEDs im Spiel sind)?===
Oft sind bipolare Transistoren (NPN/PNP) schon ausreichend, vor allem wenn "normale" LEDs (20mA) verwendet werden. FETs sind u.a. dann gut, wenn mit geringen Eingangsströmen hohe Ausgangsströme (über 300 mA) geschaltet werden sollen, also bei den Power-LEDs (Luxeon...).

Ein Grenzfall: 500mA/5V schalten, siehe http://www.mikrocontroller.net/topic/62327.

=== Wieso gehen bei einer Multiplex-Anzeige mit Schieberegister 74HC595 und (Darlington-)Transistor als Zeilentreiber die LED nicht ganz aus? ===
Das liegt an der '''Miller-Kapazität''' des übersteuerten (Darlington-)Transistors. Der braucht erst mal einige 10µs, um zu sperren. Du mußt also erstmal beide Zeilen ausschalten, dann etwas warten und dann die nächste Zeile an. Oder Du ersetzt die Darlington durch P-FETs. [http://www.mikrocontroller.net/topic/132545]

=== Wie steuert man ein Relais? ===
Normalerweise verwendet man zur Ansteuerung von Relais NPN-Transistoren in Emitterschaltung. Freilaufdiode nicht vergessen!

Siehe auch:
* [[Relais mit Logik ansteuern]]
* [http://www.mikrocontroller.net/attachment/22023/Relaisanteuerung.png Schaltbilder aus dem Forum]

=== Was ist die Spannung <math>U_{BE\_sat}</math> (lt. Datenblatt max. 1,2V)? ===
Bekanntlich verhält sich die Basis-Emitter Strecke eines Transistors wie eine Diode und <math>U_{BE\_sat}</math> ist die bei maximal zulässigem Basisstrom anliegende Vorwärtsspannung.

=== Was bewirkt ein Kondensator (100µF-1nF) parallel zur Basis-Emitter-Strecke nach Masse? ===
Er wirkt mit dem Basisvorwiderstand als RC-Tiefpass. Damit wird der Transistor eigentlich nicht mehr als Schalter, sondern als Linearregler betrieben. Manche Verstärker-Schaltungen sind, gerade bei hohen Lasten, sehr schwingfreudig. Deswegen ist bei PWM so ein C nicht sinnvoll.

=== Gibt es einen IC, der wie mehrere Transistoren funktioniert? ===

Gibt es! Beispielsweise der '''ULN2803''' ist ein 8-fach Darlington Transistor Array mit [[Ausgangsstufen_Logik-ICs#Open_Collector|Open-Collector Ausgang]]. Damit lässt sich z. B. ein Leistungstreiber zur Ansteuerung von Schrittmotoren, Relais und anderen induktiven Lasten aufbauen.

=== Gibt es ein Transistor-Array wie ULN28xx, das gegen Vcc schaltet? ===

Such mal nach UDN29xx, z. B. UDN2981, UDN2987 ...

Allegro hat zwischenzeitlich seinen Source-Treiber umbenannt. Die Bauteile heißen jetzt A2981, A2982 usw... Die Datenblätter sind identisch geblieben.

Nachteil eines Darlington-Source-Treibers ist die hohe Sättigungsspannung (VceSat) von typisch 1,2 V. Die Eingangsspannung sollte dementsprechend höher ausgelegt werden oder gleich ein Source-Treiber mit MOSFET-Transistoren gewählt werden (z.B. Infineon ProFETs).

=== Wann setzt man einen MOSFET, Bipolartransistor, IGBT oder Thyristor ein? ===
siehe [[Leistungselektronik]]

Die Summe allen Übels ist konstant. Man muss wissen, welches Bauteil sich wofür besonders eignet.

====[[FET | MOSFET]]====

Vorteile
* Bei niedrigen Spannungen <100V sehr gut geeignet, <200V gut geeignet, sehr geringe R_DS-ON Widerstände möglich (einstelliger mOhm-Bereich)
* Hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich
* Geringe An- und Ausschaltverluste
* Statisch praktisch leistungslos steuerbar
* Bodydiode kann als Freilaufdiode in H-Brücken verwendet werden
* 2. Durchbruch bei Überschreiten der max. Drain-Source Sperrspannung zerstört das Bauteil nicht, wenn der Strom sowie die Energie begrenzt werden. (Verhalten wie [[Diode | Z-Diode]])

Nachteile
*Antiparallele Diode (Bodydiode) ist in nahezu allen MOSFETs unvermeidlich, daduch Sperren nur in einer Polarität möglich, Stromfluss über den MOSFET aber in beiden Richtungen möglich (Inversbetrieb, Synchrongleichrichter)
* Bei Sperrspannungen >100V deutlich steigende Einschaltwiderstände (R_DS-ON)
* Schnelles Umschalten erfordert hohe Lade-und Entladeströme ([[MOSFET-Übersicht#Mosfet-Treiber|MOSFET-Treiber]])
* Leitverluste quadratisch proportional zum Strom, Pv = I²*R_DS-ON

====[[Transistor | Bipolartransistor]]====

Vorteile
* Hohe Spannungsfestigkeiten möglich, bis zu 2000V
* Sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten möglich
* Leitverluste etwa linear proportional zum Strom und Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung, Pv = I * Uce-sat, U_CEC-sat typ 0,1...2.5 V

Nachteile
* Stromgesteuert, damit wird immer eine gewisse Ansteuerleistung benötigt
* Bei grossen Kollektorströmen nimmt die Stromverstärkung deutlich ab, dann wird ein großer Basisstrom benötigt
* 2. Durchbruch bei Überschreiten der max. Kollektor-Emitter Sperrspannung zerstört das Bauteil

====[[IGBT]]====

Vorteile
* Hohe Spannungsfestigkeiten möglich, bis zu 6600V, in üblichen Bauformen bis ca 1700V gut verfügbar
* Statisch praktisch leistungslos steuerbar
* Mit oder ohne antiparallele Diode zur Kollektor-Emitter-Strecke verfügbar
* Leitverluste linear proportional zum Strom und Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung, Pv = I * Uce-sat, U_CE-sat typ. 2V

Nachteile
* Nur mäßige Schaltfrequenzen möglich (typ. <30..50kHz)
* Schnelles Umschalten erfordert hohe Lade-und Entladeströme ([[MOSFET-Übersicht#Mosfet-Treiber|MOSFET-Treiber]])
* 2. Durchbruch bei Überschreiten der max. Kollektor-Emitter Sperrspannung zerstört das Bauteil

====[[TRIAC]]/Thyristor====

Vorteile:
* Sehr hohe Spannungsfestigkeiten möglich (800V...mehrere kV, Thyristoren bis 12kV)
* Mit kurzen Pulsen einschaltbar, danach Selbsthaltung des Stromflusses
* Leitverluste linear proportional zum Strom, Pv = I * Uak, Uak typ. 0,8...1,5 V

Nachteile
* Auf niedrige Schaltfrequenzen beschränkt (kHz-Bereich, Schaltzeit im Bereich von µs)
* Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes muss begrenzt werden, sonst kommt es zu Bauteilschäden
* Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung muss begrenzt werden, sonst kommt es zum ungewollten Zünden
* Stromfluss kann nicht ausgeschaltet werden, damit meist nur Einsatz an Wechselspannung

{| class="wikitable"
|-
! Bauteil || optimales Einsatzgebiet || Kommentar
|-
| MOSFET || 0..200V, 0..500A || im Kleinspannungsbereich meist die beste Wahl als Schalter
|-
| Bipolartransistor || 0..1000V, 0..10A || wird mehr und mehr von MOSFETs verdrängt
|-
| IGBT || 200..1700V, 0..500A || optimal für hohe Spannungen und hohe Ströme
|-
| Triac/Thyristor || 230V, 400V, 680V, bis mehrere kV, 0..100A || meist für Wechselspannung, im Pulsbetrieb einige kA. Thyristoren bis 1000A im Dauerbetrieb (Scheibenzelle)
|}

=== Wie finde ich den richtigen Transistor für eine LED-Ansteuerung? ===

Quelle: Beiträge [http://www.mikrocontroller.net/topic/157763#1493623] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/157763#1494972] von yalu

Um am Anfang wenigstens ein bisschen den Durchblick im Transistordschungel zu behalten, kannst du folgendermaßen vorgehen:

'''Nomenklatur'''

Nach der amerikanischen Nomenklatur beginnen die Transistornamen meist mit 2N (z. B. 2N2222 oder 2N3055) und nach der japanischen mit 2S (z. B. 2SC1815). Für den Anfang kann man sich auf europäische Transistoren beschränken, da es diese in ausreichender Auswahl gibt und die Bezeichnungen relativ gut den Transistortyp wiedergeben:

Der erste Buchstabe bezeichnet das Halbleitermaterial (A=Germanium, B=Silizium). Germaniumtransistoren werden heute nur noch selten verwendet.

Der zweite Buchstabe steht für den Einsatzzweck (C=Universal, D=hohe Leistung, F=Hochfrequenz, U=hohe Spannung).

So ist also ein ACxxx ein Germaniumuniversaltransistor und ein BDxxx ein Siliziumleistungstransistor.

'''Auswahl'''

Wenn du dich für einen Grundtyp entschieden hast (für die LED ist ein BC-Typ das Richtige), gehst du auf die Webseite eines Elektronikhändlers (Reichelt, Kessler usw.), schlägst die Seite mit den BC-Transistoren auf. Da gibt es natürlich sehr viele davon, und du brauchst jetzt eine
Suchreihenfolge. Als erstes Auswahlkriterium nimmst du den Preis, denn:

* Zuviel Geld hast wahrscheinlich nicht einmal du.
* Billig ist meist das, was in großen Stückzahlen hergestellt wird. Was für die Masse gut ist, ist (zumindest in diesem Fall) meist auch für dich gut.
* Was billig und damit in Massen verkauft wird, bekommst du auch bei anderen Händlern und auch noch in 10 Jahren. Das ist wichtig, wenn deine Schaltung irgendwann einmal in Serie gefertigt werden soll.

Gleich als nächstes überlegst du, ob du einen NPN- oder einen PNP-Typ brauchst. Das ergibt sich aus der Anordnung der Bauteile in deiner Schaltung. Hast du die Möglichkeit, die Schaltung wahlweise für einen NPN- oder einen PNP-Typ auszulegen, wählst du die Variante mit dem NPN-Typ. Um einfach eine LED über einen Mikrocontroller einzuschalten, ist i.Allg. ein NPN-Typ in Emitterschaltung richtig.

Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Befestigungstechnik: Wenn dir die SMD-Löterei etwas suspekt ist, lässt du die entsprechenden Modelle erst einmal alle außen vor. Ein typisches Nicht-SMD-Gehäuse für Universaltransistoren ist TO-92. Es gibt im Internet bebilderte Listen mit den einzelnen Gehäuseformen ([[IC-Gehäuseformen#Weblinks]])

Wenn du jetzt also bei Reichelt die BC-Transistoren nach Preis aufsteigend sortiert hast, siehst du erst einen Schwung SMD-Tranistoren. Dann kommen ein paar Transistoren im TO-92-Gehäuse, die sind aber PNP. Etwas weiter unten kommt der erste NPN-Transistor in TO-92, nämlich der BC547C. Netterweise stehen gleich ein paar Eckdaten dabei:

<pre>
BC547C 45V 0,1A 0,5W
</pre>

Die 45V sind die maximale Kollektor-Emitter-Spannung, in deinem Fall also die Spannung, die du maximal schalten kannst. Da die LED bei Weitem keine 45V braucht und deine Versorgungsspannung eher in der Gegend von 5V liegt, bist du auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

Deine LED wird typisch mit 20mA (max. 30mA) betrieben. Der BC547C kann 100mA, also ist auch hier noch Luft.

Zur maximalen Verlustleistung (0,5W): Wenn deine LED eingeschaltet ist, fließen bspw. 20mA. Ist der Transistor voll durchgesteuert (in Sättigung) beträgt die Kollektor-Emitter-Spannung bei diesem geringen Strom typischerweise zwischen 0,1V und 0,2V (Genaueres steht im Datenblatt). Am Transistor wird also maximal die Leistung 20mA·0,2V=4mW in Wärme umgesetzt. Bis zu 500mW dürfen es sein, also ebenfalls ok.

Nachdem du den Transistor in engere Auswahl gezogen hast, lohnt sich auf jeden Fall ein Blick ins Datenblatt. Aus den Tabellen und Diagrammen erfährst du bspw., wie hoch der Basisstrom sein muss, um den Kollektorstrom von mindestens 20mA bei ausreichend geringer CE-Spannung bereitzustellen. Dort ist auch erklärt warum es einen BC547A, BC547B und BC547C gibt. Der letzte Buchstabe gibt nämlich die Stromverstärkungsklasse an. Da eine hohe Stromverstärkung meist wünschenswert ist und in diesem Fall keinen Aufpreis kostet, ziehst du den BC547C den anderen beiden vor.

Da in deiner Anwendung HF- und Rauschverhalten keine Rolle spielen, bist du schon am Ziel angelangt.

Würde deine LED 100mA statt 20mA benötigen, wären die max. 100mA des BC547 etwas knapp bemessen. Du blätterst also in der Reichelt-Liste weiter und stößt auf den BC337-40 mit 45V, 0,5A und 0,525W. Das ist genau das, wonach du suchst. Bei diesem Transistor sind die Stromverstärkungsklassen durch die Endungen -16, -25 und -40 gekennzeichnet. Es wäre ja auch
zu einfach, wenn immer nur A, B und C verwendet würde ;-)

Bei Strömen ab etwa 500mA kommt man an die Grenze der Leistungsfähigkeit der BC-Typen. Dann geht es weiter mit BD. Der BD135 geht bspw. schon bis 1,5A. Das Problem bei solchen größeren Transistoren: Die Stromverstärkung ist nicht besonders hoch, so dass irgendwann der Mikrocontroller nicht mehr den benötigten Basisstrom liefern kann. Dann muss dem großen Transistor ein kleiner vorangeschaltet werden, um den erhöhten Basisstrom bereitszustellen. Man kann diese Kombination von zwei Transistoren auch fertig als Darlington-Transistor kaufen, von denen ebenfalls einige in der BD-Reihe zu finden sind (z. B. BD647). Ein Transistortyp, der sich sehr gut zum Schalten höherer Ströme eignet, ist der [[FET | MOSFET]].

Wie schon oben angedeutet: Wenn die 30-80V die die meisten BC- und BD-Transistoren abkönnen, nicht ausreichen, suchst du weiter bei BU.

Steigst du in die HF-Technik ein, sind BF-Transistoren eher das Richtige, wobei bei HF-Anwendungen die Auswahl der Transistoren nicht mehr das Schwierigste ist ;-)

'''Und wie geht's weiter?'''

Man könnte natürlich noch viel mehr zu diesem Thema schreiben. Ich hoffe aber, dass das Geschriebene dir wenigstens grob zeigt, wie man bei nicht allzu speziellem Anforderungen relativ schnell zu einem gewünschten Transistortyp kommt, der nicht nur die technischen Anforderungen erfüllt, sondern auch leicht beschaffbar ist.

Werden die Anforderungen spezieller, helfen oft die Selektionstabellen auf den Webseiten der einschlägigen Hersteller weiter. Auch Händler wie Farnell haben teilweise ganz gute Auswahlwerkzeuge.

Wenn du dich intensiv mit Elektronik beschäftigst, wirst du wahrscheinlich noch viele Schaltungen von Leuten zu Gesicht bekommen, die vielleicht schon etwas weiter fortgeschritten sind. Dabei wirst du immer wieder auf bestimmte Standardtypen von Transistoren (und auch anderen Bauteilen wie Operationsverstärker u.ä.) stoßen und sehen, welche [[Standardbauelemente]] "man" üblicherweise für bestimmte Anwendungen einsetzt. Mit der Zeit setzt sich dann eine Auswahl von bspw. 10 oder 20 verschiedenen Transistoren und 5 bis 10 verschiedenen OpAmps im Kopf fest, von denen man die wesentlichen Parameter auswendig kennt, so dass man ohne aufwendige Suche eine schnelle Auswahl treffen kann. Auch hier in der Artikelsammlung gibt es eine solche [[Transistor-Übersicht]].

=== Wo ist die Antwort auf meine Frage? ===

Vielleicht im Forum? Falls du sie da findest, dann pack das ganze doch hier rein.

[http://www.mikrocontroller.net/topic/165580 Gegen Vcc oder GND schalten]

== Siehe auch ==
* [[Basiswiderstand]]
* [[Transistor-Übersicht]]
* [[AVR_Transistortester]] - neu (Weiterentwickelt von Karl-Heinz Kübbeler)
* [[AVR-Transistortester]] - alte (von Markus Frejek)
* [[Leistungselektronik]]

== Gehäusebauformen von Transistoren ==

=== TO-92 ===
Ein kleiner Aufsatz über TO-92 Transistorgehäuse und Footprints findet sich unter: [[Media:TO-92-Gehaeuse_RevB2.pdf]].

== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/transistor "Transistor" bei Wikipedia]
* [http://www.elektronik-kompendium.de www.elektronik-kompendium.de]
** [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm Elko/Transistor]
* http://www.elektronikinfo.de/strom/bipolartransistoren.htm
* http://www.ferromel.de/tronic_1870.htm
* [http://www.DieElektronikerseite.de Die Elektronikerseite] Lehrgang: Der Transistor - Ein Tausendsassa
* [http://www.infoplease.com/encyclopedia/science/transistor-types-transistors.html Transistortypen]
* [http://electronics-electrical.exportersindia.com/electronic-components/transistors.htm Transistoren Industrieunternehmen Geschäftsauflistungen]

[[Category:Bauteile]]
[[Category:Grundlagen]]

Oszilloskop

2019-09-23T20:43:30Z

Elmo64: /* Vergleichstabelle PC-Zusätze */

Ein '''Oszilloskop''' dient zur grafischen Darstellung des Spannungsverlaufs eines oder mehrerer elektrischer Signale in einem einstellbaren Zeitfenster. Es ist das wichtigste Werkzeug der Elektrotechniker.

== Anfragen bezüglich Kaufberatung im Forum ==

=== Kritik an den Anfragen ===
Im Forum finden sich regelmäßig Anfragen nach individueller Beratung zum Oszilloskopkauf. Die Anzahl solcher Oszilloskop-Threads hat schon lange die 1000 überschritten. Sie sind langweilig, eine Qual und oft unnütz - besonders dann, wenn sich der Fragesteller offenbar nicht mit den Grundlagen eines Oszilloskops und den wichtigsten Kennzahlen bekanntgemacht hat oder nicht einmal weiß, was er überhaupt messen will. Auch, wenn ein Fragesteller ein paar Grundlagen besitzt, hat er anscheinend meistens keine Lust, verständlich darzustellen, was er genau will und lässt sich stattdessen umständlich befragen.

Den meisten regelmäßigen Forumbenutzern ist daher gründlich die Lust an Oszilloskop-Threads vergangen. Dort "diskutieren" eigentlich nur noch Trolle und anonyme Gäste, die oft genug nur Werbung über Billigangebote über die x-te Ausgabe einer billigen, als Oszilloskop bezeichneten Plastikkiste, einem super tollen eBay-Schnäppchen oder angeblicher asiatischer Wundertüten.

==== Links für Anfänger ====
Wer sich ernsthafte Beratung wünscht und eine "sanfte" Einführung in das Thema sucht, kann sich die englischsprachige YouTube-Videos von AfroTechMods anschauen:

[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials]

Dazu passt auch sein Tutorial über Funktionsgeneratoren:
[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial].

===Maßgeschneidert?===
Besonders die immer wiederkehrende Forderung, dass es unbedingt das maßgeschneiderte Oszilloskop zum Superpreis genau für den Fragesteller geben muss, ist sinnlos. Wer mit diesem Anspruch kommt, der wird enttäuscht werden. Das gibt es nicht, und gute Oszilloskope kosten Geld, da qualitativ hochwertige Geräte keine Massenware sind. Lediglich billige Geräte werden in grosser Zahl hergestellt und sind entsprechend preiswert, diese sind jedoch für anspruchsvolle Anwender meist untauglich, da genau an den wichtigen Dingen gespart und nur auf Optik gesetzt wird.

=== Gebrauchte Oszilloskope ===
Wer wenig Erfahrung mit Elektronikreparaturen hat, sollte sehr vorsichtig sein und den Markt gut beobachten.

Bei Gebrauchtware gibts stets das Risiko, ein defektes oder verbasteltes Gerät von Privat zu erwerben, deshalb sollte sich ein Käufer vorher die Rückgabemöglichkeit schriftlich zusichern lassen. Vom Kauf auf reinen Kleinanzeigenplattformen, wo der Verkäufer keinerlei Identitätsprüfung unterzogen wird, ist immer abzuraten.

Vorsicht ist auch bei gewieften Formulierungen geboten, die einen Totalschaden nur umschreiben, so wie z.B. "Dachbodenfund", "Keine Ahnung davon", "Keine Möglichkeit zu testen" oder "Funktioniert, aber aus rechtlichen Gründen (Garantie) als defekt für Bastler".

Häufig sind angebotene Geräte auch ehemalige "Fernseh"-Oszis, d.h. sie stammen aus der Zeit, als noch Bildröhren-TVs repariert wurden. Ihr Einsatzbereich endet i.d.R. bei mit 10-20 Mhz Bandbreite, mehr war zur TV-Reparatur nicht notwendig. Solche Geräte sind heutzutage kaum brauchbar wenn man einmal mehr als NF und niedere HF untersuchen will.

Es gibt kaum einen Markt für Topgeräte. Gute gebrauchte Geräte gibt es z.B. auf Fachbörsen für Funk und Elektronik, auch geben professionelle Gebrauchthändler Gewährleistung oder Garantie - allerdings oft zu derart überhöhten Preisen, dass ein Neukauf attraktiver ist.

Will man wirklich ein geeignetes Gebrauchtgerät finden, so muß man vorher seine Anforderungen formulieren:

* Welche Signale werde ich untersuchen? Die höchste denkbare Frequenz *3 bestimmt die Bandbreite
* Wieviele Kanäle brauche ich? Selbst ein I2c benötigt zwei Kanäle zur Beobachtung, ein SPI mindestens 3.
* Muß ich Messungen dokumentieren? Nein, dann reicht ein vielleicht ein gebrauchtes HP 54xxx, sehr gute Geräte gehen bis 4 Kanäle, 500MHz Bandbreite und 1Gs/s. Ja, dann sollte eine USB- (Treiber aktuell verfügbar?) oder LAN-Schnittstelle existieren.

Historische Exportmöglichkeiten wie RS232-Schnittstelle oder Floppy-Drive sollte man sich aber nur antun, wenn man wirklich sicher ist, auch in 5 Jahren diese noch verwenden zu können.

Mit den entsprechenden Kenntnissen und Erfahrung konnten aber schon viele Geräte wiederbelebt werden.

=== Erfahrungen? ===
Eine Vorgehensweise, von der man auch abraten muss, ist die Frage nach Erfahrungen anderer Mitglieder! Die meisten Antworten kommen von Trollen und Posern, die eigentlich keine Ahnung haben. Die einen wollen als anonymer Gast mal wieder trollen, die anderen wollen nur mitteilen, dass Funkamateure sowieso die besseren Menschen sind. Andere wiederum haben "zufällig" gerade *das* richtige Oszilloskop zu verkaufen. Dann gibt es noch die, die sich ihr eigenes Oszilloskop schönreden wollen, ihren Vorurteilen oder ihrem Fetisch frönen. Zum Beispiel

* ''Kauf ja kein Gerät aus Asien!''
* ''Unter LeCroy|Agilent|Yokogawa|Tektronix geht gar nichts!''
* ''Nur Gebrauchtgeräte lohnen sich!''

Hinweise wie ''mein vor 30 Jahren gekauftes Markengerät funktioniert noch heute tadellos'' sind ebenfalls ziemlich sinnlos. Der Hersteller wird dieses Gerät gar nicht mehr anbieten und er wird schon gar nicht mehr mit der gleichen Qualität fertigen, wie vor 30 Jahren. Dazu ist der Kostendruck zu hoch und Technologien haben sich geändert. Selten sind die neuen Technologien heute so robust, wie die vor 30 Jahren.

Als Unerfahrener kann man daher aus den Antworten nicht herauslesen, ob sie wirklich auf Erfahrung beruhen. Man braucht also gewissermassen selbst Erfahrung, um die Erfahrungsberichte anderer richtig einzuordnen.

Ein anderer Aspekt aus alten Threads ist, dass viele Fragesteller die Erfahrungen gar nicht zur Kenntnis nehmen wollen, wenn sie der eigenen Wunschvorstellung widersprechen. So etwas nennt man beratungsresistent. Da stellt sich schon mal heraus, dass der Fragesteller schon längst ein Gerät bestellt hat und jetzt gebauchpinselt werden will. Eine Zeitverschwendung für alle.

Erfahrungen mit eigenen Geräten lassen bedingt den Schluss zu, welche
Marken grundsätzlich empfehlenswert sind, weil dort gegebenenfalls mehr auf Qualität geachtet wird.

=== Zusatzkosten beim Kauf im Ausland ===

Siehe Hauptartikel [[Zoll und Abgaben]].

Beim Kauf eines scheinbar preisgünstigen Gerätes im Ausland ist zu beachten, dass hier neben Versandkosten noch [[Zoll und Abgaben]] fällig werden. Ein ''PC-basierten Messinstrument mit Oszilloskopfunktion'' für US$ 719,- aus Taiwan kostet dann letztendlich 875,- €, die sich so zusammensetzen:
* Umrechnung in Euro (und Zollveranschlagung): 650,- €
* Umsatzsteuer: 123,- €
* Zollgebühren: 60,- €
* Versand und Bankgebühren: 44,- €

Der Preis unterscheidet sich am Ende kaum noch vom dem des lokalen Händlers. Aber der gibt auch noch Garantie, so dass ein Defekt nicht zum Totalverlust wird.

===Spielzeuge aller Art===
[[Datei:Karikatur oscilloscope sale.jpg|thumb|left|240px|Preisgünstiges "Spitzenoszilloskop" 5Gs]]
Vor allem auf online-Börsen tauchen in jüngster Zeit immer öfter seltsam günstige Geräte auf: Offensichtlich scheint es gerade Mode zu sein, einen schwachbrüstigen Analog-Digital-Konverter hinter eine eher zufällig gewählte, krumme analoge Eingangsschaltung zu klemmen und an einen Mikrocontroller mit Grafik-LCD anzuschließen, um es als digitales Speicheroszilloskop (DSO) zum Sonderpreis zu verkaufen.

Je nach Hersteller wird so ein Gerät komplett ohne Gehäuse geliefert, was mit Hinblick auf die Funktion und auch die Sicherheit sehr fragwürdig ist, oder es kommt in einem lustig aufgemachten Plastikgehäuse in MP3-Player-Format daher, das auch keine großartige Isolation bietet. Hinzu kommen Eindruck-schindende Namen und Logos, die Modernität und Qualität suggerieren sollen, oft noch unterstrichen durch die Assoziierung mit Open-Source und pseudo-Hacker / Maker Bewegungen.
{{Absatz}}

Im Vergleich zu richtigen Oszilloskopen sind dies leider nur Spielzeuge - Unsichere Spielzeuge! Es nervt auch, diese Dinger immer wieder im Forum des Besten "seit der Erfindung von geschnitten Brot" vorgestellt zu bekommen. Ein Blick auf die technischen Daten dieser "Oszilloskope" (sofern die Daten überhaupt angegeben werden) reicht nämlich, um festzustellen, dass man ein Spielzeug vor sich hat. Schön für den, der spielen will, schlecht für den, der sicher messen will.

Ebenso verrät ein Blick auf die Schaltung des Analogeingangs, ob man Qualität vor sich hat. Fehlende Spannungsfestigkeit und fehlende Frequenzkompensation des Eingangsverstärkers sind sichere Zeichen für Schund. Wenn es eine Verbindung zum PC gibt, aber diese nicht isoliert ist, ist das ein weiteres Zeichen für Scheinqualität.

In [http://welecw2000a.sourceforge.net/docs/Hardware/GW_Instek_GDS-1152A.pdf] kann man das Innenleben eines richtigen DSO bewundern. Man vergleiche dies mit den Innenleben der Spielzeug-"DSO"s.

Ein anderes, sicheres Zeichen eines Spielzeug-"DSOs" ist es, wenn irgendein Ding aus Abgreifklemmen und Klinkenstecker als "Tastkopf" mitgeliefert wird oder die Buchse für den Tastkopf aus einer Klinkenbuchse oder ähnlicher Niederfrequenz-Anschlusstechnik besteht.

Auffällig ist bei diesen Spielzeugen auch, dass sie vehement von typischen Fanboys verteidigt werden. Nicht mit technischem Argumenten, sondern mit Aussagen wie "aber ist billig", "aber ist cool", "aber enthält doch einen Arduino".

Wer ein Oszilloskop haben möchte, mit dem man wirklich messen kann, sollte sich das Geld für ein Spielzeug-"DSO" sparen.

== Funktion von Oszilloskopen ==
=== Was wird gemessen? ===
Oszilloskope zeigen oft einen Spannungsverlauf über einen kurzen, für das menschliche Auge in Realzeit nicht erfassbaren Zeitraum an. Je hochwertiger das Oszilloskop, desto kürzer ist dieser Zeitraum, beziehungsweise desto schneller darf sich das Signal ändern. Spitzengeräte können Perioden von wenigen Nanosekunden im gesamten sichtbaren Bildbereich darstellen, in welchem auch noch in Teilabschnitte hineingezoomt werden kann. Maßgeblich ist dafür ein manuell oder automatisch erzeugter Startzeitpunkt, der sogenannten Trigger.

Mitunter werden aber auch sich sehr langsam ändernde Spannungsverläufe gezielt angezeigt, um Veränderungen von einem Trigger zum nächsten zusammenfassend darstellen zu können. Durch das Überschreiben der Kurven sind auch geringste Änderungen gut erkennbar. Die Darstellung ist der bei Herzmonitoren vergleichbar.

Andere Größen, zum Beispiel Ströme, Drücke und Magnetfelder lassen sich anzeigen, wenn man zusätzlich entsprechende Wandler einsetzt, um aus den Größen zuvor eine Spannung zu erzeugen.

=== Was wird dargestellt? ===

Den Eingang für eine Spannung bezeichnet man bei einem Oszilloskop als Kanal. Die an den Kanälen anliegenden Spannungen können einzeln oder gemeinsam angezeigt werden. Bei Mehrkanal-Oszilloskopen kann man üblicherweise auch eine Spannung über eine Spannung darstellen (XY-Modus), womit Übertragungskennlinien von Bauteilen dargestellt werden können.

Zusätzlich bieten moderne Oszilloskope die Möglichkeit, sich gewisse Kenngrößen der Spannungsverläufe anzeigen zu lassen. Gängige Werte sind zum Beispiel die Anzeige von Spitzenspannung und Effektivwert einer Spannung, Frequenz/Periodendauer, Anstiegs- und Abfallzeiten, Tastverhältnis und so weiter. Darüber hinaus bieten gute Oszilloskope Positionsmarken (Cursor), mit denen man, durch eine Linie dargestellt, auf dem Bildschirm Positionen im Spannungsverlauf markieren kann. Zur Position zugehörige Werte (Zeit oder Spannung), sowie die Differenz dieser Werte zwischen zwei Positionsmarken können abgelesen werden.

Besonders [[#Digitale_Tischoszilloskope|digitale Oszilloskope]] können relativ viele unterschiedliche Kenngrößen anzeigen, da sich viele dieser Größen mit einfachen Algorithmen aus den vom Oszilloskop im Speicher erfassten Daten berechnen lassen. Ebenso sind einfache mathematische Operationen möglich, etwa eine diskrete Fourier-Transformation oder die Summe oder Differenz der Spannungsverläufe von zwei Kanälen. Oszilloskope der Oberklasse bieten darüber hinaus ausgeklügelte Möglichkeiten der Signalanalyse.

Für spezielle Anwendungen finden sich in manchen Oszilloskopen besondere Messfunktionen. Zum Beispiel go/no-go (heißt meistens pass/fail) Messungen, mit denen eine Spannungsverlauf mit einem vorgegebenen Verlauf verglichen wird. Entspricht der Spannungsverlauf hinreichend dem vorgegebenen Verlauf wird ein "go" (oder pass = alles ist OK) Signal über einen externen Ausgang ausgegeben. Weicht der Verlauf zu stark ab ein "no go" (fail = Spannung stimmt nicht) Signal.

Bereits in der Unterklasse digitaler Oszilloskope ist heutzutage eine PC-Schnittstelle üblich. Beim Kauf sollte man darauf achten, dass das Protokoll der Schnittstelle dokumentiert ist. Sonst ist man auf proprietäre PC-Software des Herstellers angewiesen. Bei Oszilloskopen der Unterklasse wird zwar häufig kostenlos PC-Software mitgeliefert, doch leider sind diese Programme durchgehend von erschreckend schlechter Qualität. Bei Oszilloskopen der Oberklasse lassen sich die Hersteller ihre PC-Software gerne zusätzlich sehr teuer bezahlen.

== Analoge Oszilloskope ==
=== Allgemeines ===
[[Bild:Oszilloskop.png|thumb|right|300px|Hybrides Analog/Digital Oszilloskop]]
Bei analogen Oszilloskopen wird das darzustellende Signal nach der Verstärkung direkt zur Ablenkung eines Elektronenstrahls verwendet.

Brauchbare analoge Oszilloskope findet man oft schon für ca. 50 Euro bei Online-Auktionen und Kleinanzeigenmärkten. Für 200-400 Euro bekommt man dort recht gute Profigeräte<ref>Ein Gerät, welches mit dem Attribut ''Profigerät'' beworben wird, ist normalerweise keins.</ref> mit 60-200 MHz Bandbreite. Brauchbare Neugeräte fangen bei 600 Euro an. Der Oszilloskopmarkt wird von einigen wenigen Marken dominiert. Im höherpreisigen Segment sind es vor allem HP (Agilent) und Tektronix, sowie Yokogawa und Lecroy. Hameg (Rohde & Schwarz) ist vor allem im mittleren Segment (500-1500 Euro) weit verbreitet. Man findet sie oft in Schule und Ausbildung. Preislich darunter finden sich diverse asiatische oder gelegentlich noch osteuropäische Hersteller von Analogoszilloskopen. Häufig treten diese Hersteller nicht unter eigenem Namen auf, sondern bieten ihre Geräte als OEM-Produkte an.

Ganz einfache Geräte verfügen nur über einen Kanal<ref>Es gibt, beziehungsweise gab, nochmals einfachere Geräte, nämlich solche ohne Trigger. Die Zeiten solcher Gerät sind allerdings seit rund 50 Jahren vorbei. Daher sollte man den fehlenden Trigger nur bei historischen Gebrauchtgeräten finden.</ref>. Damit ist es nicht möglich, zwei Signale in zeitliche Beziehung zu setzen. Dies ist jedoch oft wichtig. Deshalb verfügen heutzutage auch einfache Geräte meist über zwei Kanäle.

=== Bandbreite ===

Die '''Bandbreite''' gibt Auskunft, welche Signal-Frequenzen das Oszilloskop noch verarbeiten kann. Bei angegebener Bandbreite fällt die Verstärkung des Oszilloskops um 3dB ab, ein Sinussignal wird dann nur noch mit ca. 70% der wahren Amplitude angezeigt. Um Signalverläufe noch vernünftig interpretieren zu können, kann man grob sagen, dass man Signale bis 1/10 der Bandbreite dargestellt bekommt. Ein Rechtecksignal nahe der Bandbreite würde z. B. nur noch als Sinus dargestellt werden <ref>Häufig wird von Anfängern bei der Bandbreitenbetrachtung vergessen, dass ein Rechtecksignal nicht aus einer einzigen Sinusschwingung der Frequenz f, sondern aus einer theoretisch unendlichen Summe von Signalen der Frequenzen f, 3 * f, 5 * f ... besteht. Für eine vernünftige Darstellung eines Rechtecksignals sollte die Oszilloskopbandbreite so groß sein, dass zumindest die ersten paar Oberwellen nicht zu stark gedämpft werden. Aus dieser Betrachtung ergeben sich Faustformeln, wie die, dass die Bandbreite eines Oszilloskops zehnmal (oder dreimal, oder fünfmal, je nachdem wie genau man messen möchte) größer sein sollte als die Grundfrequenz des Rechtecks.</ref>.

Beim Messen von Digitalsignalen ist man meist an der '''Anstiegszeit''' interessiert. Die Anstiegszeit gibt an, wie lange ein Rechtecksignal von 10-90% benötigt. Die Anstiegszeit des Oszilloskops gibt an, welche Anstiegszeit dargestellt wird, wenn man ein nahezu ideales Rechtecksignal mit annähernd Null Anstiegszeit anlegen würde. Man kann die Anstiegszeit direkt aus der Bandbreite berechnen.

<math>t_{Osc} = \frac{0.35}{B}</math>

* <math>\!\, t_{Osc}</math> : Anstiegszeit des Oszilloskops in Sekunden (s)
* <math>\!\, B</math> : Bandbreite in Hertz (Hz)

Legt man ein reales Rechtecksignal an das Oszilloskop an, dann wird die Anzeige umso mehr verfälscht, je näher die Anstiegszeit des Eingangssignals der Anstiegszeit des Oszilloskops kommt. Dabei gilt folgender Zusammenhang.

<math>t_S = \sqrt{t_{ges}^2-t_{Osc}^2}</math>

* <math>\!\, t_S</math>: Anstiegszeit des Eingangssignals
* <math>\!\, t_{ges}</math>: Angezeigte Anstiegszeit auf dem Oszilloskop
* <math>\!\, t_{Osc}</math>: Anstiegszeit des Oszilloskops

Bei analogen Oszilloskopen ist die Bandbreite gegeben durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers sowie die Signaldarstellung, also die Qualität des Ablenkverstärkers.

=== Tastköpfe richtig benutzen ===

Wenn man wirklich schnelle Signale messen will, spielt auch die Bandbreite des verwendeten Tastkopfes eine wichtige Rolle. Näheres dazu findet man [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm hier]. Aber der beste Tastkopf nützt nichts, wenn man ihn falsch anschließt. Für schnelle Messung jenseits von ein paar MHz nutzt man praktisch immer 10:1 Tastköpfe mit 10 MOhm Eingangswiderstand und ca. 8-15pF Eingangskapazität. Je nach Typ erreicht man damit Bandbreiten von 100-500MHz. Danach muss man aber auch den Tastkopf richtig anschließen. Der mitgelieferte Masseanschluß mit Krokodilklemme ist zwar praktisch, für viele hochfrequente Messungen aber unbrauchbar. Ein Rechtecksignal damit zu messen ergibt dann oft starke Überschwinger, welche real aber gar nicht vorhanden sind, sondern durch die zu lange, induktive Masseleitung im Zusammenspiel mit der Eingangskapazität verursacht werden. Das sieht man z.B. [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975754 hier], den Messaufbau sieht man [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975896 hier].

Für saubere, hochfrequente Messungen muss man die Masseanbindung so kurz wie möglich machen. Dafür haben die Tastköpfe oft ein kleines Zusatzteil, eine Massefeder, beigelegt (engl. [http://www.mikrocontroller.net/attachment/27280/groundspring.png ground spring]). Damit kann man die Masse auf kürzestem Wege anschließen und erhält ein sauberes Messergebnis wie man in diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975931 Forumsbeitrag] sieht. Eine sehr gute Einführung zum Thema Tastköpfe und deren richtige Nutzung gibt es [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | hier]] von [http://www.tek.com Tektronix] (engl.). Das gilt auch für stark gestörte Umgebungen, wie z.B. in einem Schaltnetzteil. Die Grundfrequenzen sind relativ niedrig, so im Bereich 50-1000 kHz, die Schaltflanken sind aber meist recht schnell, im Bereich von 10-500ns. Die dabei geschalteten hohen Ströme und Spannungen erzeugen starke magnetische und elektrische Wechselfelder, welche sehr gern und einfach in Tastköpfe einkoppeln. Um zu prüfen, ob ein Signal echt oder nur eine eingekoppelte Störung ist, macht man eine 0V Messung. D.h. man legt die Tastkopfspitze auf Masse (GND), ohne den mechanischen Aufbau nennenswert zu verändern. Wenn keine Störung einkoppelt, mißt man erwartungsgemäß 0V, alles andere sind eingekoppelte Störungen. Diese muss man durch eine verbesserte Tastkopfanbindung minimieren (Massefeder, anderer Massepunkt, Abschirmung, Klappferrite auf Tastkopfleitung am Oszi gegen Gleichtaktstörungen etc.) Eine Massefeder bzw. das passende Gegenstück für die Spitze des Tastkopfes kann man sich leicht aus 0,5mm Blankdraht selber wicklen, wie man auf diesem [https://www.mikrocontroller.net/attachment/410800/Tastkopf.jpg Bild] sieht. Die vollprofessionelle Version davon sind einlötbare [https://www.mikrocontroller.net/attachment/412457/socket.jpeg Sockel], in welche der Tastkopf gesteckt werden kann. Diese haben durch ihren koaxialen Aufbau noch bessere Schirmwirkung und HF-Eigenschaften.

Wenn es dann in den Bereich 100MHz++ geht, wird man schnell auf einen aktiven Tastkopf oder einen passiven Z0-Tastkopf wechseln wollen. Warum das so ist, ist in diesem [http://www.signalintegrity.com/Pubs/straight/probes.htm Artikel] (engl.) erklärt.

===Terminierung bei DC-Messung===
Schliesst man an den hochomigen Messeingang eines Oszilloskopes eine Koaxialleitung mit 50 Ohm Impedanz direkt an, um irgendwo direkt zu messen, so muss diese möglichst dicht am Oszilloskop mit 50 Ohm terminiert werden, um Reflexionen und Phantomsignale zu vermeiden. Wird aber direkt mit 50 Ohm terminiert, so führt das zu einer starken Belastung der Quelle und des Terminierungswiderstandes. Insbesondere dann, wenn man z.B. auf einem DC-Pegel eine Welligkeit messen möchte. Die Gleichspannung liegt in diesem Falle direkt am Terminierungswiderstand an. Das ist oft nicht tolerierbar, da dann ein u.U. hoher Gleichstrom durch den Widerstand abfließt, die Quelle belastet und selber heiß wird.. Aus diesem Grunde muss der Terminierungswiderstand mit einem schnellen, keramischen Kondensator entkoppelt werden. Siehe Bild.
[[Bild:DC-Messadapter.svg|thumb|300px|DC-Messadapter mit 50 Ohm Terminierung]]
Achtung, die Anordnung hat einen Frequenzgang. Es ist gegebenenfalls zu überlegen, ob der Frequenzgang noch toleriert werden kann. Gegebenenfalls ist der Kondensator entsprechend zu ändern. Auf ausreichende Spannungsfestigkeit achten!
An den 4mm Klemmen kann über einen 2k2 ohm Widerstand ein Digitalmultimeter angeschlossen werden. Der 2k2 Widerstand beeinflusst die Messung mit einem hochomigen Digitalmultimeter fast nicht, verhindert aber das verstärkte Einkoppeln von Störungen über die Messleitungen in das Oszilloskop.

Eine Platine für eine solche kapazitiv entkoppelte 50 Ohm Terminierung als [http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD KiCad] Projekt findet sich hier: [[Media:DC-50Ohm_Terminierung_RevE_25Mar2015.zip]] Gerber Files und ein Schaltplan in PDF sind im Projekt vorhanden, es kann also auch ohne KiCad verwendet werden.

=== Triggerung ===

Oszilloskope unterscheiden sich oft stark in den Triggerungsmöglichkeiten. Bei guten Geräten kann man z. B. die Triggerung variabel verzögern. Erst dadurch wird es möglich, dass man sich Signale genauer anschauen kann, die zeitlich weit hinter einem Triggerereignis kommen. Eine weitere Funktion bei höherklassigen Oszilloskopen ist eine zweite Zeitbasis. Mit dieser kann man in einen Ausschnitt des Messsignals hereinzoomen<ref>Die zweite Zeitbasis steuert einen zweiten Strahl (ähnlich wie einen separaten Kanal), der das gleiche Eingangssignal erhält. Die zweite Zeitbasis wird auf eine höhere Horizontalfrequenz eingestellt als die erste. Zusammen mit einer horizontalen Verschiebung der Darstellung kann man nun Ausschnitte des Signals durchfahren und vergrößert betrachten.</ref>.

Mit Analog-Oszilloskopen kann man sich hauptsächlich periodische Signalverläufe anschauen, also solche, die zeitlich immer wiederkehrend sind. Denn nur so kann ein Signal immer wieder auf den Schirm "geschrieben" werden und erscheint als stehendes Bild. Aperiodische Signale, wie z. B. auf Datenübertragungsleitungen, sind damit nicht darstellbar. Sie laufen mit einem Strahldurchgang über den Schirm. In dieser kurzen Zeit ist es jedoch nur selten möglich, sie visuell aufzunehmen. Mit einer Digitalkamera kann man solche Signalverläufe mitunter trotzdem einfangen. Früher sehr hochpreisige, heute nicht mehr übliche Analog-Oszilloskope hatten eine eingebaute Speichermöglichkeit (Speicherröhre) für einmalige Signale. Diese Klasse von Analog-Oszilloskopen wurde durch digitale Speicheroszilloskope (DSOs) abgelöst.

Manche Analog-Oszilloskope bieten eine Möglichkeit, die Triggerung nur zu einem definiertem Zeitpunkt anzustoßen, somit kann auch der Anlaufstrom eines Motors mit einem Analog-Oszilloskop dargestellt werden.

=== Analoge Speicheroszilloskope ===
Inzwischen eher selten sind analoge Speicheroszilloskope anzutreffen. Diese speichern im Gegensatz zu digitalen Speicheroszilloskopen nicht das Signal selbst, sondern das Bild auf der Röhre. Dies wird mit speziellen speichernden Bildröhren erreicht. Je nach Typ kann es mehrere getrennt betreibbare Bereiche geben, um beispielsweise 2 Bilder eines Signales zu unterschiedlichen Zeitpunkten darstellen zu können (z.B. Tektronix 549).

Einige wenige dieser Oszilloskope waren sogar in der Lage, das aufgezeichnete Bild auf Papier auszugeben (z.B. "HP Model 175A" mit Modul 1784A).

=== Vergleichstabelle Analogoszilloskope ===

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Neugeräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="analogoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Bandbreite [MHz]
! Röhre [cm]
! Bemerkungen
|-
| generisches 10 MHz Oszilloskop unter Bezeichnungen wie C1-94, S1-94, OS10, AO-610, [http://www.ett-online.de/html/de/werkstatt/oszilloskope/digitale-oszilloskope/oszilloskop-mccheck-st16b-1-kanal-10-mhz/article-4-55152-459045509045501590.html ST16B], CS10, GOS-310, 72-6602, HUC70, CS1010 [http://www.conrad.de/ce/de/product/122413/VOLTCRAFT-6102-Analoges-1-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-10-MHz VC 610/2]
| Diverse. Wer der Originalhersteller war oder ist ist nicht mehr festzustellen.
| ab 180
| 1
| 10
| 4 − 4,8 × 6
| Seit Jahrzehnten von vielen No-Name Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen im Angebot. Wenig empfehlenswert für µC-Arbeiten.
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/129.html Atten AT7328], CS-4128 und Andere.
| Atten
| ab 280
| 2
| 20
| 8 × 10
|
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/128.html Atten AT7340], [http://www.conrad.de/ce/de/product/122421/VOLTCRAFT-VC-630-2-Analoges-2-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-bis-30-MHz/?ref=category&rt=category&rb=1 VC 630-2] und Andere.
| Atten
| ab 480
| 2
| 40/30 Voltcraft
| 8 × 10
|
|-
|}

== Digitale Speicheroszilloskope ==
=== Allgemein ===

[[Bild:tektronix.jpg|thumb|right|300px|Digitales Speicheroszilloskop vom Anfang des Jahrtausends]]
Ein digitales Speicheroszilloskop (englisch DSO, '''D'''igital '''S'''torage '''O'''scilloscope) digitalisiert das Eingangssignal mit einem Analog-Digital-Wandler und legt die Werte in einem Speicher ab. Damit ist die Bandbreite nur durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers gegeben. Der Vorteil der Speicherung ist, dass man auf diese Weise Momentaufnahmen eines Signals machen und damit einmalige (transiente) Ereignisse (Spikes, Datenübertragungen) erkennen und darstellen kann, was besonders bei digitalen Schaltungen, z. B. mit Mikrocontrollern, sehr nützlich ist. Weiterhin lässt sich das Signal "vermessen" (z. B. um die Baudrate einer Datenübertragung zu bestimmen), man kann die Frequenz und den Effektivwert anzeigen lassen, das Frequenzspektrum, und je nach Modell noch vieles mehr. Das Signal wird in S/W oder Farbe auf einem LCD dargestellt, lässt sich aber oft auch über einen angeschlossenen Drucker ausdrucken oder an den PC übermitteln.

Der wichtigste Parameter bei digitalen Oszilloskopen ist die '''Abtastrate''', die angibt, mit welcher Rate das Eingangssignal digitalisiert wird. Um ein Signal mit einer gegebenen Frequenz ausreichend genau in Phase und Amplitudenverlauf darstellen zu können, sollte es mindestens mit der 10-fachen Frequenz abgetastet werden. Nur dann lassen sich in der Regel die interessanten Details in einem Signal erkennen. Für eine genaue Analyse analoger Signale, um z.B. die Güte einer Flanke oder Überschwinger beurteilen zu kjönnen, ist sogar ein Faktor von 25 bis 40 anzuraten<ref>Dieser Anhaltswert liegt nochmals weit über der Nyquist-Frequenz (zweifache Grenzfrequenz), ist aber nötig, um Abweichungen von der idealen Signalform zu sehen - z.B. bei Rechecksignalen. Die zehnfache Abtastfrequenz bedeutete, dass man nur 10 Messpunkte pro Signalperiode hat, was in einer 1:1 Darstellung auf dem Bildschirm gerade eben 10 nebeneinander liegenden Pixeln entspräche, was in der Regel sehr wenig ist, um ein Signal zu beurteilen.</ref> Wichtig ist in dem Zusammenhang auch die analoge Bandbreite des Oszilloskops. Ein gutes Verhältnis ist wäre eine mindestens 4-6 fache Überabstastung im Bezug auf die Bandbreite je Kanal, also z.B. 1Gsps für einen Zweikanaler mit 100MHz Bandbreite - besser 2Gsps. Damit wären dann Signale bis etwa 10 MHz ausreichend genau darstellbar.

Außerdem sind die '''Speichertiefe''' und die '''Wandler-Auflösung''' interessant. Ein Oszilloskop, das mit acht Bit Auflösung abtastet und 2000*8 Bit Speicher hat, kann 2000 Samples abspeichern, was einer Darstellung von 2000*256 Pixeln entspricht. Acht Bit Auflösung ist heutzutage ein gängiger Wert, auch wenn er niedrig erscheint. Ein normales Oszilloskop ist kein Präzisionsmessgerät und acht Bit sind für die Darstellung auf den Displays normaler Oszilloskope ausreichend.

Bei der Wandlung und Speicherung gibt es unterschiedliche Verfahren: Ehemals günstige Oszilloskope wie die TDS1000-Serie von Tektronix verwenden '''CCD-Speicher''' (Eimerkettenspeicher, ein analoges Schieberegister); die Messwerte werden erst gespeichert, und dann digitalisiert. Nachteile dieser Vorgehensweise sind ein stärkeres Rauschen, die begrenzte Speichertiefe und Totzeiten, während der keine Eingangswerte aufgenommen werden. Diese entstehen, da das Wandeln aller Werte aus dem analogen Zwischenspeicher länger dauert als die Zeit zum Füllen dieses Speichers. Deshalb muss das Gerät bis zum Abschluss der Wandlung warten, bevor es den Speicher erneut füllt.

Früher wandelten nur teurere Modelle in Echtzeit mit schnellen Flash-[[AD-Wandler]]n und speicherten die Messwerte direkt in einem schnellen RAM. Die Speichertiefe ist dabei praktisch unbegrenzt, allerdings sind Wandler sehr teuer, die mehrere GS/s schaffen. Durch einen Trick (mehrere verschachtelte langsame AD-Wandler) setzen sich AD-Wandler bei günstigen Modellen durch. Oszilloskope, die diesen Trick verwenden, erkennt man daran, dass die Abtastfrequenz mit der Anzahl der aktivierten Kanäle sinkt. Zum Beispiel, findet man Vierkanaloszilloskop mit vier Wandlern à 250 MS/s, die bei Benutzung nur eines Kanals 1 GS/s für diesen Kanal erreichen, bei Benutzung von zwei Kanäle 500 MS/s pro Kanal und bei Benutzung von drei oder vier Kanälen 250 MS/s pro Kanal.

In den richtig schnellen Geräten (mehrere GHz Samplerate) ist ein ähnlicher Trick üblich. Dort sind in den verwendeten Wandlerschaltkreisen eine größere Anzahl Sample-and-Hold-Stufen und AD-Wandler integriert. Die Eingangsspannung wird dann zeitversetzt in den Sample-and-Hold-Stufen gespeichert und von den im Vergleich zur Samplerate langsameren AD-Wandlern umgesetzt. Die Ausgangslogik sorgt dann dafür, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise sind unterschiedliche elektrische Eigenschaften der parallelen Wandlerstufen.

Natürlich spielt der Verwendungszweck eine entscheidende Rolle bei der Auswahl. Auf dem Labortisch, wo meist nur kleine Spannungen mit einem gemeinsamen Massebezug vorkommen, werden andere Anforderungen an ein Oszilloskop gestellt, als z. B. im Servicebereich für Industriesteuerungsanlagen, Automatisierungstechnik, usw. Dort sind weniger hohe Abtastraten wichtig, sondern eher eine größere Anzahl Eingangskanäle, die galvanisch voneinander getrennt sind, Spannungsfestigkeit bis min. 500 Volt, sowie speziell bei Störungsanalysen, die Möglichkeit, komplexe Triggermuster einzustellen, und eine integrierte große Festplatte, um einzelne Ereignisse automatisiert über lange Zeiträume hinweg festhalten zu können. Ein Beispiel für so ein hochwertiges Gerät ist ein Yokogawa Scopecorder (DL708). Allerdings sind bei solchen Geräten die Preise nach oben hin offen.

=== Digitale Tischoszilloskope ===
==== Allgemeines ====

DSO Tischoszilloskope sind die klassischen, in sich abgeschlossenen Geräte, die in der Gestaltung analogen Oszilloskopen ähneln. Daneben gibt es zum Beispiel auch PC DSOs. Viele Tischgeräte sind bereits so klein (geringe Tiefe) und leicht, dass sie zu Recht als tragbare Geräte bezeichnet werden. Beim Neukauf eines Oszilloskops sind diese Geräte die interessantesten.

Mittlerweile ist es üblich, dass man bereits bei Einsteigermodellen eingebaute USB oder RS-232 Schnittstellen findet und eine (häufig sehr simple) Windows-Software zur Bedienung vom PC aus oder zumindest zum Auslesen von Daten auf den PC. Ebenfalls häufig sind USB oder ähnliche Schnittstellen für USB-Memorysticks oder Speicherkarten zum Speichern von Messwerten, Screenshots und Konfigurationen. Ironischerweise sind Schnittstellen und Windows-Software bei Markengeräten häufig gesondert zu erwerben, während sie bei eher unbekannten Marken kostenlos mitgeliefert werden, wenn auch die Qualität der kostenlosen Software häufig zu wünschen übrig lässt.

Beispiele für günstige Einstiegsmodelle unter 600 Euro sind einige, aber nicht alle, Geräte von Rigol, Hantek, Owon, Siglent oder Atten. Für relativ wenig Geld erhält man für einfache Anwendungen ein brauchbares Oszilloskop mit ein paar Highlights aber auch auffälligen Einschränkungen und Fehlern in der Hard- und Software. Viel oder überhaupt Service kann man von diesen Firmen für sein Geld meist nicht erwarten.

Geräte bspw. von [http://www.instek.com/ Instek] sind etwas teurer. Geräte aus der GDS-1000A oder GDS-1000U Serie dürften zum Einstieg interessant sein, oder mittlerweile die modernere Serie DS2000 von Rigol,
bzw SDS2000 Serie von Siglent.

Ein weiteres Beispiel für ein Einstiegsmodell war das [http://www.tek.com/site/ps/0,,40-15314-INTRO_EN,00.html TDS1002] von Tektronix (ca. 1200 Euro). Dazu muss man allerdings sagen, dass Tektronix die aktuelle Entwicklung etwas verschlafen hat. Der nur 2 kByte große Speicher ist nicht mehr zeitgemäß. Geräte der [http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-33575.0&cc=DE&lc=ger&pageMode=OV Agilent InfiniiVision 2000X Serie] beginnen in einem ähnlichen Preisbereich aber mit wesentlich mehr Features.

Sind 4 Kanäle gewünscht, aber das Budget begrenzt, lohnt sich ein Blick auf die DS1000'''Z''' Serie von Rigol.

==== Vergleichstabelle digitale Tischoszilloskope ====

;Wichtiger Hinweis:Diese und andere Tabellen werden gelegentlich von Freiwilligen auf den aktuellen Stand gebracht. Das heißt, sie können veraltet sein.

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn. 
Anmerkung: Für Viele Modelle aus dieser Tabelle gibt es bereits Nachfolgemodelle. 
 
Legende: 
opt.: optional, kostenpflichige Erweiterung (Hardware und/oder Software) 

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="digitaloszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="70" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.conrad.de/ce/de/product/122485/VOLTCRAFT-Vorteilsset-DSO-1062D-2-Kanal-Oszilloskop-Digitales-Speicheroszilloskop-Bandbreite-60-MHz-inkl-2-Tastkoepf DSO5062D]
| [http://www.conrad.de/ Conrad]
| 329.-
| 2
| 500/1000
| 60
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Gleiche Hardware wie das Hantek DSO5062B und leicht modifizierte Software.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/en/ProductDetail_3_3.html DSO5000B Series]
| [http://www.hantek.com.cn/en/index.html Hantek]
| ab 290$ (eBay + Zoll!)
| 2
| 500/1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Mit 60MHz beliebt, da es einen Hack auf 200 MHz gibt. Ebenso diverse Hacks an der Hardware. Auch als Tekway oder Protek im Handel.
|-
| MSO5000D serie
| Hantek
|
| 2
| 1G
| 60/ 100/ 200
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| 2CH +16 Logik weitgehend baugleich mit DSO5000B Serie
|-
|-
| DSO3062A
| Agilent
| 800
| 2
| 500
| 60
| 8
| 4k
| 320x240, 5.7"
| •USB Device •USB Host (modul)
| weitgehend baugleich mit Rigol DS5000
|-
| InfiniiVision 2000 X Serie
| Agilent
| 950 - 2600 (MSO)
| 2/4
| 1 G/Kanal. Bei Benutzung der Hälfte aller Kanäle 2G/Kanal
| 70/ 100/ 200
| 8
| 100k
| 800x480, 8.5"
| •USB Device •USB Host 2x
| Markengeräte mit exzellentem Preis-Leistungs-Verhältnis. Software-Aufrüstbar (Funktionsgenerator, Protokoll-Dekoder, usw.)
|-
| [http://%5Bhttp://www.owon.com.hk/products.asp?ParentID=57&SortID=87 OWON XDS--A(+) '''•12-bit:''' 3062 A(+) 3102 A(+) '''•14-bit:''' 3202 A(+)]
| [http://www.owon.com.hk/main.asp L I L L I P U T ----------------- ( - OWON - ) ®]
| 430.. bis 720€ 
 
~1350€
| 2
| 1 GS/s
| 60 100 200
| 12 12 14
| 40M 
| 800x600 
 
8" Touch-screen 
(3062A(+): ohne Touchscreen)
| •USBx2 •LAN •WiFi •VGA/AV 
•• A+ : incl. •2ch-FG •Multimeter •DataLogger
| •LabView komp. 
•LiIon-Akku opt. •Bus-Decoder opt. 
 
'''•Echtes Glimpse-Of-Nirvana Teil'''
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000e/ Rigol DS1000E Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 285
| 2
| 1000/500 (1/2 Kanäle)
| 50/ 100
| 8
| 1M
| 320x240, 5.7”
| •USB Device •USB Host •RS-232
| optional 16-Kanal Logikanalysator = DS1052D (DS1102D). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1052E per Software auf ein DS1102E umrüsten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000z/ Rigol DS1000Z Series]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 360
| 4
| 1000/500 /250 (1/2/4 Kanäle)
| 50/ 70/ 100
| 8
| 12M (24M opt.)
| 800x480, 7"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| optionaler dualer Funktionsgenerator 25Mhz (DS1000Z'''-S'''). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1054Z/DS1074Z per Software auf ein DS1104Z umrüsten und den gesamten Funktionsumfang freischalten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds2000/ DS2000 Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| 845 - 1640
| 2
| 2 GS/s
| 70/ 100/ 200/ 300
| 8
| 14M 56M (opt.)
| 800x480, 8"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| Per Kauflizenz jeweils freischaltbar sind 56M, serielle Dekoder, weitere Trigger. Lassen sich alle über generierte Serial freischalten und sogar auf Topmodel DS2202 (200MHz) upgraden, da identische (gute) Hardware u. Lieferumfang - keine Hardwaremodifikation nötig. Dank LXI (offene Spezifikation) gute Softwareanbindung. Vertikalauflösung ab 0,5mV/Div!
|-
| [http://www.siglent.com/ens/pdxx.aspx?id=25&T=2&tid=1/ SDS2000 Serie]
| [http://www.siglent.com/ENs/index.aspx/ Siglent]
| 850 - 2700
| 2/ 4
| 2 GS/s
| 70/ 100/ 200/ 300
| 8
| 28M
| 800x480, 8"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI) •PASS/FAIL
| 110.000wrfms/s, seqmentierter Speicher! (dann bis 300.000wrfms/s, HRES Erfassung mit höherer vertikaler Auflösung, Per Kauflizenz jeweils freischaltbar sind serielle Bus-Dekoder, MSO Option, Funktionsgeneratorausgang Dank LXI gute Softwareanbindung.
|-
| [http://www.owon.com.hk/products.asp?ParentID=57&SortID=66 Owon SDS Serie]
| [http://www.owon.com.hk/main.asp Owon]
| 260€ (5032E) - 1100€ (9302)
| 2
| 250/125 - 3.2/1.6 G
| 30/ 60/ 70/ 100/ 125/ 200/ 300
| 8
| 10M/Kanal (5032E 10k/Kanal)
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA (opt.) ''oder'' •RS-232 (opt.)(nicht -E)
| Akkubetrieb optional (nicht -E)
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=46 GW Instek GDS-1000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 350 - 550 (Conrad: 475 - 950)
| 2
| 250
| 25/ 40/ 60/ 100
| 8
| 4k
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| Von Conrad teurer als DSO-4000 Serie erhältlich. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=42 GW Instek GDS-1000'''A''' Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 500 - ?
| 2
| bis 1GS/s
| 60/ 100/ 150
| 8
| bis 2M
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="35" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=34 GW Instek GDS-2000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 850 - 1800
| 2/4
| 1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| max. 5000 (alle Kanäle benutzt) / 25000 (ein Kanal in Benutzung)
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •USB Host 2x •RS-232
| Weitgehend baugleich mit Conrad Voltcraft DSO-8000 Serie. Vier-Kanal Versionen haben keinen externen Trigger und weniger Trigger-Funktionen. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| TDS-1002B
| Tektronix
| 1100
| 2
| 1000
| 60
| 8
| 2.5k
| 320x240
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host
| verhältnismäßig starkes Rauschen, siehe Text oben
|-
| [http://teledynelecroy.com/oscilloscope/oscilloscopeseries.aspx?mseries=50 WaveJet 3xx]
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 2800..8000 (brutto)
| 2/4
| 1000/2000
| 100/ 200/ 350/ 500
| 8
| 500k
| 640x480, 7.5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| verfügbar z. B. bei Farnell
|-
| WaveAce Serie
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 1000 - 3500
| 2
| 250 - 2000
| 60 - 300
| 8
| 4k - 8k
| 320x240
| •USB Device •USB Host •RS-232(?)
| Daten beziehen sich etvl. auf nicht mehr erhälltliche Serie (bitte überprüfen)
|-
| [http://www.dlm2000.de DLM20XX]
| YOKOGAWA
| 3300..8000 (brutto)
| 2 oder 4 (3+1) wobei 1 wahlweise 8Kanal Digital ist
| 2500 (1250)
| 200/ 350/ 500
| 8
| 12,5MPts
| 1024x768, 8.4"
| •USB Device •USB Host 2x •LAN (opt.) •RGB Video
| Vertrieb vom Hersteller direkt!
|-
| [http://www.uni-trend.com/UT2025B.html UNI-T UT2025B] / Voltcraft DSO-1022 M
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 290 - 356
| 2
| 250
| 25
| 8
| 512k/Kanal<ref name="unit">Uni-Ts Angaben zur Speichertiefe sind mit Vorsicht zu genießen. Seit Jahren wirbelt die Firma mit Begriffen wie ''memory length'', '' memory depth'', ''recording length'' und ''saving depth'' herum - jeweils mit unterschiedlichen Werten für das gleiche Oszilloskop. Dabei vermeidet Uni-T Begriffsdefinitionen zu geben. Im Zweifelsfall sollte man mit dem kleinsten Wert aller Angaben rechnen.</ref>
| 320x240 (Monochrom)
| •USB Device •USB Host •RS-232 •LAN (opt.)
| Als UT2025'''C''' mit Farbdisplay. UT2000 Serie 25-200MHz, 2CH 250MSa/s bis 1GSa/s wenig Rauschen
|-
| [http://www.uni-trend.com/UTD2052CEL.html UTD2052CEL]
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 369,-
| 2
| 1000
| 50
| 8
| 2x600k ''recording length''; 25k ''saving depth'' ein Kanal; 12,5k ''memory depth'' zwei Kanäle<ref name="unit" />
| 400x240 (effektiv)
| •USB Host
| Displayauflösung beträgt 800x480, der Displaycontroller faßt jedoch immer 2x2 Pixel zusammen (Menü nimmt relativ viel Platz auf dem Bildschirm ein)
|-
| [http://www.rohde-schwarz.de/de/Produkte/messtechnik-testsysteme/oszilloskope/HMO1002-%7C-Kerndaten-%7C-4-%7C-11696.html HMO1002]
| [http://www.rohde-schwarz.de/ Rohde & Schwarz]
| 950 - 1190
| 2
| 1000
| 50-100
| 8
| 2x 500 kSample
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| Umfangreiche Zusatzfunktionen wie Mustergenerator, Frequenzgenerator, 2-Kanal DVM, Frequenzzähler, Komponententester und 8 Kanal MSO Opt.
|-
| [http://value.rohde-schwarz.com/vi/value/oscilloscopes/r-srhmo1202-digital-oscilloscope.html/ HMO1202]
| [http://www.rohde-schwarz.de/ Rohde & Schwarz]
| -
| 2
| 2GSA 2x1GSA
| 100 200 300
| 8
| 2Mpoints 2x 1Mpoints
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| Optionen für I2C, RS232, UART, CAN, LIN serielle Busanalyse, Umfangreiche Zusatzfunktionen wie Mustergenerator, Frequenzgenerator, 2-Kanal DVM, Frequenzzähler, Komponententester und 8 Kanal MSO Opt.
|-
| [http://www.peaktech.de/produktdetails/kategorie/digital-oszilloskope/produkt/p-1265.html PT 1265]
| [http://www.PEAKTECH.de Peaktech]
| ca. 290
| 2
| 125 (1CH) 125 (2CH)
| 30
| 8
| 10k pro Kanal
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA
| Optional: Akkupack 4000 mA
|}

Weitere Marken, die gelegentlich auf dem deutschen Markt auftauchen, häufig über eBay, sind

* GAOtek
* Hangzhou Jingce (JC)
* Tonghui
* Ypioneer
* Jiangsu Lvyang
* Siglent (Zweitmarke von Atten)

Über deren Qualität hört man wenig oder gar nichts.

=== PC-Oszilloskope ===
==== PC-Zusätze ====
===== Allgemeines & Beachtenswertes =====

PC-Oszilloskope / PC-Zusätze sind im Prinzip digitale Speicheroszilloskope, mit der Besonderheit, dass sie die Daten nicht selbst anzeigen, sondern an einen PC übermitteln. Beim Kauf eines PC-Oszilloskops sollte man besonders vorsichtig sein, da viele Angebote irreführende Informationen enthalten. Sehr beliebt ist z. B. die Werbung mit der Analogbandbreite, also die Bandbreite die der Analogteil der Schaltung (Eingangsverstärker) verarbeiten kann. Wenn hier 100 MHz angegeben sind bedeutet das aber nicht, dass sich auch wirklich Signale bis 100 MHz darstellen lassen; wenn der Wandler nur mit 40 MS/s abtastet ist das Oszilloskop gerade noch bis 4 MHz verwendbar. Ebenso sollte man nur die Echtzeit- oder Realtime-Abtastrate beachten, eine manchmal ebenfalls angegebene "Äquivalent-Abtastrate" ist nur bei periodischen Signalen zu gebrauchen und damit im Umfeld von Mikrocontrollern meist wertlos.

Die Wahl zwischen einem Tischoszilloskop und einem PC-Zusatz ist nicht nur eine Geld-, Leistungs- oder Qualitätsfrage. Ein Tischgerät lässt sich anders bedienen (echte Knöpfe, sicherer Stand) und belegt nicht den PC oder Laptop. Erfahrene Entwickler ziehen ein separates Gerät einem PC-Zusatz vor. Zum Teil ist dies eine Generationsfrage.

Hinzu kommt, dass billige PC-Oszilloskope meist keine galvanische Trennung an ihrer USB-Schnittstelle besitzen. Ein Fehler bei einer Messung kann daher nicht nur das Oszilloskop, sondern gleich den PC mit beschädigen. Das gleiche Problem kann man übrigens auch bei einfachen Tischoszilloskopen mit PC-Schnittstelle haben. Allerdings kann man Tischgeräte auch ohne die PC-Verbindung betreiben, PC-Oszilloskope nicht.

Gelegentlich wird geraten, das Oszilloskop, egal ob Tischgerät oder PC-Zusatz, immer über einen "self powered" USB-Hub (einer mit eigenem Netzteil) mit dem PC zu verbinden. Ob ein solcher Hub als Schutzmaßnahme geeignet ist, besonders zum Personenschutz, sei dahingestellt. Schaden sollte er nicht.

Besonders zu beachten ist die PC-Software. Nicht nur, ob sie zum Zeitpunkt des Kaufs wenigstens grundsätzlichen Ansprüchen genügt, sondern auch, ob der Hersteller vermutlich willens und in der Lage ist, die Software über viele Jahre zu warten. Stichwort Investitionssicherheit. Ohne Wartung kann eine Inkompatibilität in der Software zum nächste Windows Service-Pack oder zur nächste Windows-Version das Gerät völlig entwerten.

Leider ist es so, dass es fast keine freie [[Oszilloskop#Software|Oszilloskopsoftware]] gibt. Die Protokolle zwischen Oszilloskop-Vorsätzen und Computer sind meist proprietär, und selten hat sich ein Entwickler freier Software die Mühe gemacht, ein Protokoll zu entschlüsseln. Noch seltener ist es, dass auf dieser Basis eine brauchbare oder gar gute Software geschrieben wurde. So ist ein Ausweichen auf freie Software kaum möglich, sollte der Hersteller die Wartung aufgeben. Man ist im Normalfall auf Gedeih und Verderb dem Hersteller ausgeliefert.

===== Vergleichstabelle PC-Zusätze =====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

Alle hier gelisteten Geräte haben einen USB-Anschluss.
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="pczusatzoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="25" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Bemerkungen
|-
| [http://www.elandigitalsystems.com/support/usbtmfaq/software.php USBscope50]
| Elan Digital Systems / dt. Vertrieb Hacker
| 249
| 1 (-4)
| 50 / 1000
| 10 / 75
| 8
| 3k pro Kanal
| CAT II, 300V galv. Trennung zu USB, OpenSource SDK, Java, Linux, LabView
|-
| PicoScope 2104
| Pico Technology
| 180
| 1
| 50
| 10
| 8
| 8K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2105
| Pico Technology
| 235
| 1
| 100
| 25
| 8
| 24K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2204A
| Pico Technology
| 165
| 2
| 100
| 10
| 8 - 12
| 8K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2205A
| Pico Technology
| 255
| 2
| 200
| 25
| 8 - 12
| 16K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2206A
| Pico Technology
| 429
| 2
| 500
| 50
| 8 - 12
| 32K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2207A
| Pico Technology
| 548
| 2
| 1000
| 100
| 8 - 12
| 40K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| P 1280
| Peaktech
| 329
| 2
| 250
| 60
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1285
| Peaktech
| 389
| 2
| 500
| 100
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1290
| Peaktech
| 197
| 2
| 100
| 25
| 8
| 5k
| 400VSS galv. Trennung zu USB
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=62 DSO-2090 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| 1 Kanal: 100 / 2 Kanäle: 50
| 40
| 8
| 1 Kanal: 64K / 2 Kanäle: 32K
| Wenige Vorteile gegenüber einem Tischgerät. Analogbandbreite bei der Samplingrate nicht ausnutzbar. Kleiner Eingangsspannungsbereich. Unter diversen anderen Namen erhältlich.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=63 DSO-2150 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| max. 150
| 60
| 8
| 10K-32K/Kanal
| .
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=64 DSO-2250 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 220
| 2
| max. 250
| 100
| 8
| 10K-512K/Kanal
| .
|-
| Mephisto Scope 1 (UM202)
| Meilhaus
| 333
| 2
| 1
| 2
| 16
| 256K
| 5 in 1,
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Voltmeter,
Datenlogger analog und digital,
Digital-I/O
|-
| MSO-19
| Link Instruments Inc.
| 172
| 1
| 200
| 60
| ??
| 1K
|
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Pattern Generator,
TDR
|-
|VDS1022I
|Owon
| ca 80
| 2
| 100
| 25
| 8
| 5k
| USB galv. getrennt, auch verkauft als Peaktech 1290?
|}

==== Soundkarten-Oszilloskope ====
[[Bild:Soundoszi.JPG|thumb|right|300px|Soundkarten Oszilloskop]]
Wem ein wirklich einfaches Oszilloskop für kleine Frequenzen (bis etwa 20 kHz) ausreicht, bspw. um die Kommunikation am I2C-Bus zu analysieren, kann dazu die Soundkarte des PC benutzen.
Allerdings eignet sich eine Soundkarte nicht dazu, Gleichspannungen zu messen, zu niederfrequente Signale können daher nicht damit erfasst werden: Im Screenshot nebenan erkennt man das z. B. an der fallenden Gerade am Schluss (obwohl der tatsächliche Signalpegel konstant oben bleibt). Auch ist hier besondere Vorsicht geboten, da Soundkarten nur für geringe Spannungen ausgelegt sind und bei einer zu hohen Eingangsspannung möglicherweise der ganze PC beschädigt wird. Daher ist eine Vorschaltung mit Spannungsbegrenzung (ca 0,7V) nötig.

Der Vorteil der Soundkartennutzung ist, dass es sich dank des PCs um eine Art Speicheroszilloskop handelt und die Daten zum Beispiel in Excel analysiert werden können.

* [http://www.scheidig.de/Deutsch/Download/SpekOszi/info.htm Hardy u. Karola Scheidig] verschiedene Programme zum Messen mit der Soundkarte.
* [http://www.sillanumsoft.org/ Visual Analyser] von Alfredo Accattatis und der University of Rome Tor Vergata, "Donateware"
* [http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en Soundcard Oscilloscope für Windows] von Christian Zeitnitz, kostenlos für Privatanwendung
* [http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html Spectrum Lab von DL4YHF]
* [http://w5big.com/spectrogram.htm Spectrogram] von R.S. Horne, ältere Version kostenlos
* [http://www.audiotester.de/ Audiotester 30-Tage-Version kostenlos]
* [http://www.dasylab.com/ DasyLab] Eingeschränkte Version (Soundkarte und serielle Schnittstelle) als Beilage zum Buch "Signale-Prozesse-Systeme" ISBN 9783642018633
* [http://www.zelscope.com/ Zelscope] von Constantin Zeldovich 14-Tage Evaluationsversion
* [http://web222.webclient5.de/prj/VarEl/SndCrdAmp/ Sound Card Pre-Amp] Selbstbau-Vorverstärker für Sound-Karte von Dr. Thomas Redelberger
* [http://www.dxzone.com/catalog/Software/Spectrum_analyzers/ Linksammlung]

==== Grafikkarten-Oszilloskope ====
Videokarten, die über einen analogen Input verfügen, stellen ebenfalls eine Alternative zu käuflichen Oszilloskopen dar, da sie 3kanalig Frequenzen bis rund 180 MHz verarbeiten können. Die digitale Auflösung liegt meist bei 8 Bit maximal, was für einfache Anzeigen jedoch reicht, wenn die Aussteuerung entsprechend ist. Durch Übersampeln lässt sich die Auflösung wie gehabt steigern, indem man z.B. 4 Werte softwareseitig zusammenfasst und damit 1 Bit an Auflösung gewinnt. Bei 16 Werten kann man 2 Bit erwarten und erhält eine Güte von ca. 10 Bit bei 10MHz.

=== Selbstbau ===
Der Selbstbau eines solchen Gerätes erspart (wie fast immer in solchen Fällen) kein Geld, sofern man nicht eine Spezialfunktion benötigt, die im Markt nicht beschaffbar ist. Der Spaß liegt also wieder im Bauen selbst.

Es gibt diverse preiswerte Bausätze für Spielzeug-Oszilloskope. Die Ergebnisse nach dem Zusammenbau sind aber als Oszilloskop wenig brauchbar.

Eine positive Ausnahme stellt hier das [http://www.elv.de/usb-mini-scope-modul-usb-msm-komplettbausatz.html USB-MSM] von ELV dar, das bei sorgfältiger Kalibrierung und "analog powert" bis zu 200kHz trotz seiner Einfachheit durchaus für das Hobbylabor oder schulische Zwecke brauchbar ist.

Daneben findet man nur sehr wenige Selbstbau-Projekte deren Ergebnisse überzeugen. Einige interessante Projekte sind [http://www.mikrocontroller.net/topic/228997?goto=new#2308320]n und [http://www.ssalewski.de/DAD.html.de]. Dazu sei allerdings gesagt, dass der Aufwand an Material und Messmitteln schnell die Kosten für ein fertiges Oszilloskop überschreitet.

=== Umbau ===
Sofern man tatsächlich etwas benötigt, was nicht käuflich zu erwerben ist, kann der Kauf und Umbau eines vorhandenen Gerätes sinnvoll sein.

Auf eBay werden immer noch die Oszilloskope der früheren Firma Wittig (heute Welec), wie zum Beispiel das W2012A, angeboten. Als Alternative zu der fehlerträchtigen Orginalfirmware ist mittlerweile eine Open-Source Variante verfügbar die kontinuierlich weiterentwickelt wird. Ebenfalls wird an Hardware Erweiterungen gearbeitet die die Qualität des Oszilloskops deutlich steigern. Wer sich nicht sicher ist ob das Gerät seinen Ansprüchen genügt sollte bei den Entwicklern nachfragen. [http://sourceforge.net/apps/trac/welecw2000a/wiki] Auch hier ist der Weg das Ziel.

== Siehe auch ==

* [[AVR_Softwarepool#Oszilloskop|AVR Softwarepool: Oszilloskop]]
* [[Einfaches Oszilloskop mit Bascom-AVR]]
* [[USB_Oszilloskop]]
* [[Logic_Analyzer]]
* [[LCS-1M - Ein einfaches, preiswertes, mikrokontrollergesteuertes Zweikanal-Oszilloskop zum Selberbauen | LCS-1M]] ([[Picaxe]])
* [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf]] (engl.)
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/389844#4467981 Forumsbeitrag]: Bitte Tipp für ein einfaches Speicheroszilloskop
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/205596?goto=5724370#5724370 Forumsbeitrag]: Selbstbauprojekt für optisch getrennten Tastkopf

== Links & Literatur ==
* [http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=9681 Online-Dossier Grundlagen digitaler Oszilloskope. ] Veröffentlicht auf Elektronikpraxis online
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/XYZs/03W_8605_3.pdf XYZs of Oscilloscopes Primer]. Die Grundlagen digitaler Oszilloskope
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/ABCsProbes/60W_6053_9.pdf ABCs of Probes Primer]. Die Grundlagen von Tastköpfen
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1?filter=oszi*+-oszillator Forum-Beiträge zum Thema Oszilloskop] (Kaufberatung, Anwendung)
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/3?filter=oszi*+-oszillator Beiträge im Markt-Forum]
* [http://www.virtuelles-oszilloskop.de/ Ein virtuelles interaktives Oszilloskop] ala HAMEG HM203-6 20 MHz zum Üben (Seite auf [http://www.virtuelles-oszilloskop.com Englisch])
* [http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm Selbstbau-DSO 40MSPS]
* [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm Probing High-Speed Digital Designs], Originally published in [http://www.elecdesign.com/ Electronic Design Magazine], March, 1997
* [http://hackedgadgets.com/2007/12/10/oscilloscope-tutorials/ Oscilloscope Tutorials] Linkliste bei hackedgadgets.com
* [http://www.eevblog.com/2011/03/30/eevblog-159-oscilloscope-trigger-holdoff-tutorial/ EEVBlog #159] Videotutorial von Dave Jones zu '''Trigger Holdoff''', (engl.)
* [http://www.all-about-test.info/spezial-oszilloskope.html/ Marktübersicht Spezial-Oszilloskope mit Hintergrundinfos]
* [http://oscopes.info/market/2256-usb-oscilloscopes-product-overview-low-end/ Produktübersicht kostengünstige USB-Oszilloskope (englisch)]
* [https://www.youtube.com/watch?v=kUU2afffAdE&list=PLMKxBlyAyypxuaI7pbfRkSryvTDef_Y1S&index=16 Video] von Bob Peace zum Thema Tastköpfe und High Speed Measurements (engl.)
* [http://www.eevblog.com/forum/testgear/digital-oscilloscope-comparison-chart EEVBlog: "Digital Oscilloscope Chart" - Große Vergleichsliste gängiger Digitaloszilloskope (engl.)]
* Isolierte Tastköpfe mit LWL-Kopplung
** [https://www.tek.com/isolated-measurement-systems# IsoVu Isolated Probes] von Tektronix, 200-1000MHz, 14.000-27.000 Euro
** [https://teledynelecroy.com/probes/high-voltage-fiber-optically-isolated-probes High Voltage Fiber Optically-isolated Probes] von Teledyne LeCroy, 60MHz, ca. 3900 Euro bei RS [https://de.rs-online.com/web/p/oszilloskop-tastkopfe/1368330/ 136-8330]
** [https://www.langer-emv.de/en/category/analog/60 Optical fibre cable probes] vom Langer EMV mit 25, 500 und 5000kHz Bandbreite, ca. 1000 Euro
** [https://hackaday.io/project/12231-fiber-optic-isolated-voltage-probe Fiber Optic Isolated Voltage Probe] bei Hackaday, Selbstbauprojekt, 30MHz, ca. 50$

== Software ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/167705#1602827 WinXP Software für OsziFox/ProbeScope] von Micha B. (chameo)

* [http://users.physik.fu-berlin.de/~jtt/fsc2.phtml fsc2] is a program running under GNU/Linux for controlling spectrometers. Supported devices include digitizing oscilloscopes too:
** Tektronix Digitizing Oscilloscope TDS520, TDS520A, TDS520C, TDS540, TDS744A and TDS754A
** LeCroy Digitizing Oscilloscope 9400, 9410, 9420, 9424, 9424e and 9450(A)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope Waverunner and Waverunner-2 (LT224, LT 262, LT264, LT342, LT344, LT354, LT362, LT364, LT372, LT374, LT584, 44(M)Xi, 62X1, 64(M)Xi, 104(M)Xi, 204(M)Xi)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope WaveSurfer (422, 424, 432, 434, 452 and 454)

* [http://xoscope.sourceforge.net/ xoscope, oscope] is a digital oscilloscope using input from a sound card or EsounD and/or a ProbeScope/osziFOX and Bitscope hardware. Includes 8 signal displays, variable time scale, math,memory, measurements, and file save/load. (Linux, GPL)

* [http://www.mtoussaint.de/qtdso.html QtDSO] is a frontend for the Velleman PCS64i digital oscilloscope (Anm.: Velleman nicht mehr unterstützt) It provides a fully featured oscillocope mode (including XY plot and math) and a highly configurable spectrum analyzer mode. Für '''Digitalmultimeter''' gibt es vom gleichen Autor [http://www.mtoussaint.de/qtdmm.html QtDMM] und [http://www.mtoussaint.de/qtdmm2.html QtDMM2].

* [http://www.eig.ch/fr/laboratoires/systemes-numeriques/projets/osqoop-l-oscilloscope-libre/index.html Osqoop] est un oscilloscope logiciel sous licence libre. Il permet de travailler sur un nombre arbitraire de canaux et des acquisitions de longue durée. Wiki description: [http://gitorious.org/osqoop Osqoop] is a multi-platform open source software oscilloscope based on Qt 4. It connects to various hardware data sources such as the sound input or a dedicated USB board.

*[http://code.google.com/p/gds2000tools/ gds2000tools] ist eine Linux-Software für GW-Instek GDS-2000 und andere GW-Instek Oszilloskope.

* [https://code.google.com/p/xoscillo/ Xoscillo] - A software oscilloscope that acquires data using an Arduino or a Parallax (more platforms to come). (Lizenz: CC-BY-NC-SA 3.0; Windows and Linux (needs mono))

* [http://sourceforge.net/projects/oscope2100/ Oscope 2100] Linux software für Hantek DSO-2100.

* [http://sourceforge.net/projects/openhantek/ OpenHantek] Linux Software für Hantek (Voltcraft/Darkwire/Protek/Acetech) DSO-2090.

* [http://sourceforge.net/projects/dsoda/ Digital Soda] DSO-2250 Software.

* [http://owondriver.sourceforge.net/ Owon Driver, Ownon Dump] Linux-Treiber für Owon-Oszilloskope.

* [http://sdaaubckp.sourceforge.net/attenload/ Attenload] Linux - fetch data from Atten oscilloscopes via USB

* [http://www.ant.uni-bremen.de/whomes/rinas/agiload/ Agiload] Linux - fetch data and screenshots from Agilent 5462x oscilloscopes - RS232

* [http://foss.doredevelopment.dk/wiki/Lxi-control Lxi-Control] Kommandozeilen-Applikation zur Fernsteuerung von Geräten mit LXI-Schnittstelle.

* [http://gpib-utils.sourceforge.net/ gpib-util] Linux Kommandozeilen-Applikation, unterstützt diverse Oszilloskope (und andere Geräte) mit GPIB-Schnittstelle.

* [http://optics.eee.nottingham.ac.uk/vxi11/ VXI11] Bibliothek und Programme für Geräte mit VXI-11 Schnittstelle.

* [http://sourceforge.net/projects/wfmreader/ Linux WFM Datenformat-Leser].

* [http://sigrok.org/ ''sigrok'' Open Source Signal Analysis Software Suite]

=== Datenauswertung ===

Bei Oszilloskopen (DSOs), die es erlauben, die gemessenen Daten zu einem PC zu übertragen, kann man die Messwerte auf dem PC weiter auswerten. Zum Beispiel ein Signal demodulieren, filtern oder dekodieren. Grundsätzlich ist die Auswertung in jeder Programmiersprache möglich. Programmiersprachen für numerische Berechnungen eignen sich jedoch besonders.

* [http://www.sigrok.org Sigrok] eine open source tool zur Ansteuerung und Auswertung von u.a. digitalen USB-Oszilloskopen

* [http://www.mathworks.com Matlab] und Freie Alternativen wie [http://www.scilab.org/ SciLab] oder [http://www.gnu.org/software/octave/ GNU Octave]

* [http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/?term=Oscilloscope Matlabcentral Fileexchange, Suche nach ''Oscilloscope''] Auf Matlabcentral Fileexchange finden sich auch MatLab Lese- und Auswertungsfunktionen für diverse Oszilloskope. Hinweis: Die von MatLab für die Kommunikation mit einem Oszilloskop verwendeten Toolboxen und Funktionen dürfen aufgrund der Matlabcentral Lizenz nicht mit freien Alternativen verwendet werden. [http://wiki.octave.org/FAQ#Why_can.27t_I_use_code_from_File_Exchange_in_Octave.3F_It.27s_released_under_a_BSD_license.21 siehe GNU OCtave FAQ]

* [http://octave.sourceforge.net/instrument-control/ Octave-Forge instrument-control] für die Kommunikation mit diversen Geräten wie z.B. LXI-compatible Agilent, LeCroy or Tektronix Oszilloskope über VXI11. Außerdem UART, I2C, GPIB usw.

* Eines Ingenieurs angeblich unwürdig<ref>Es ist sehr einfach Fehler in Tabellenkalkulationen zu machen, die typischerweise lange unentdeckt bleiben. [http://www.eusprig.org/ Untersuchungen] haben gezeigt, dass bereits dann bis zu 90% aller Tabellenkalkulationsblätter fehlerhaft sind, wenn es nur um einfache mathematische Grundoperationen (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren) geht.</ref> sind Microsoft Excel oder andere Tabellenkalkulationen. Trotzdem sind sie zur Datenauswertung populär und auch geeignet, wenn sie richtig gehandhabt werden.

== Fußnoten ==
<references />

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Oszilloskope und Analyzer| ]]

Platinenherstellung mit der Tonertransfermethode

2019-09-23T19:16:20Z

Elmo64: /* Notizen zu Druckern */

Ohne die Zwischenschritte des Belichtens und Entwickelns können [[Platine]]n schneller und günstiger hergestellt werden, indem der Toner eines Laserdruckers oder Kopierers als Ätzmaske verwendet wird. Der Toner wird beim Erhitzen weich und haftet so am Kupfer der Platine.

Die erreichte Qualität hängt - wie auf dem konventionellen Wege auch - von vielen Faktoren ab, ist daher nicht unbedingt reproduzierbar, und meistens nicht so hoch wie die durch die optische Methode erreichte. 0,2 mm Leiterbahnbreite sind möglich (KM FS-1020D), durch den minimalen Tonerauftrag kommt es dabei allerdings u.U. zu kleinsten Löchern, die in dieser Größenordnung schon schaden können.

== Material ==
* Laserdrucker oder Kopierer
* Transfer-Medium (Zeitschriftenpapier, Reichelt-Katalogseite, glänzende Seite Geschenkpapier, Spezialpapier)
* kupferbeschichtete Platine (ohne! Fotolack und sonstige Beschichtungen)
* Stahlwolle oder Glitzi-Schwamm zum mechanischen Reinigen der Platine
* Aceton zum Entfetten der Platine
* Handelsübliches Bügeleisen, Laminator (ca. 180°C)
* Temperaturunempfindliche, glatte Oberfläche
* Ätzmittel

== Vorgehen ==

=== Drucken ===
Das Layout wird mit einem Laserdrucker (hier: Samsung ML4600) auf ein geeignetes Transfer-Medium (hier: Reichelt-Katalogseite) gedruckt. Am besten für den Transfer eignen sich beschichtete Hochglanzpapiersorten aus Katalogen oder Zeitschriften.

Bei SMD-Projekten (Leiterbahnen auf der Bestückungsseite) muß darauf geachtet werden, daß spiegelverkehrt gedruckt wird. Sollen sich die Leiterbahnen auf der Rückseite befinden, müßte 2x gespiegelt werden, was sich wieder aufhebt. Nur eventueller Text für die Rückseite muß dann gespiegelt werden. Zur Kontrolle kann der Vordruck durch Auflegen auf die Platine geprüft werden.

=== Platine reinigen ===
*
Die Platine ist ausgiebig zu reinigen. Dazu eignen sich Scheuermilch, ein Stahlwolle-Topfreiniger und am Ende Aceton zum Entfetten (Brennspiritus geht im Prinzip auch, hinterläßt aber immer einen (sehr) dünnen Fettfilm). Der Stahlwolle-Topfreiniger eignet sich auch sehr gut dazu, die Toner-Reste bei einem Fehlschlag wieder von der Platine herunter zu bekommen. Ein Glitzi-Schwamm ist weniger effektiv, geht aber auch (Glitzi-Schwamm = Küchen-Schwamm mit einseitiger Scheuerbeschichtung).

Es ist wichtig, eventuelle Verunreinigungen zu entfernen bis das Kupfer gleichmäßig glänzt, jedoch sollte man keinesfalls zu kräftig schrubben. Zu tiefe Furchen in der Kupferfläche führen beim Übertragen des Toners dazu, dass dieser in die Furchen verläuft. Leiterbahnen fransen dann aus, schmale Leiterbahnen könnten unterbrochen werden. Ein kurzes anätzen in der Ätzlösung mattiert die Oberfläche zusätzlich und sorgt für den Toner für besseren halt, er verläuft nicht so leicht.

*
Reinigen im Geschirrspüler 55° Programm, Kupferfläche nicht mehr anfassen.

=== Übertragen ===
Ein einfaches Bügeleisen bringt ausreichende Hitze. Die nötige Bügelzeit liegt bei etwa 5 Minuten, aber je nach Toner können auch bereits nach kürzerer Zeit (Bügeleisen max!) gute Ergebnisse erreicht werden. Zu langes Bügeln führt zu zunehmendem Verfließen des Toners.

Entscheidend ist, daß auf alle Bereiche Druck ausgeübt wird. Da Bügeleisen-Unterseite, Platine und Unterlage nie ganz eben sind, reicht es nicht, das Bügeleisen nur auf den Stapel draufzustellen und darauf zu drücken. Auch untergelegte Stoffe verteilen den Druck erfahrungsgemäß nicht ganz gleichmäßig.

Der Toner verklebt Blatt und Platine nach kurzer Zeit ausreichend gut (ggf. einen Rahmen um das gesamte Projekt drucken) so daß man nach kurzer Zeit den Stapel vorsichtig bewegen kann.

Bewährt hat es sich, den Stapel aus einer Lage Alufolie (als Gleithilfe), der Platine, dem Papier und dem Bügeleisen mehrfach über die Kante eines auf einer glatten Oberfläche (hier: Ceran-Kochfeld) liegenden Küchenhandtuchs gleiten zu lassen. Bei zu hohem Druck können die Leiterbahnen aber in die Breite gehen und natürlich darf der Stapel dabei nicht verrutschen!

[[Bild:Tonertransfer0.jpg|thumb|center|Übertragen]]

=== Laminiergeräte ===
sind zum Aufbringen des Toners auf die Platine auch geeignet. Siehe dazu den Artikel [[Platinenlaminator]].

=== Papier abwaschen ===
Katalogpapiere können durch Einweichen in warmem Seifenwasser und sanftes Abreiben mit den Fingern entfernt werden, so dass nur der Toner auf der Platine verbleibt. Der Toner verbindet sich in der Regel bei gleichmäßigem Druck sehr gut mit der Kupferschicht, man kann überraschend beherzt vorgehen.

Mit handelsüblichen Badreiniger und einer Zahnbürste kann man die noch verbliebenden Papierfasern gut lösen. Das ist besonders dann wichtig, wenn man die "drill-aid.ulp" verwendet, weil Papierfasern häufig die kleinen Poren, die beim Zentrieren des Bohrers auf dem Pad helfen, verstopfen. Um dies zu korrigieren sprüht man die Platine mit Badreiniger ein und schrubbt mit der Zahnbürste, bis alle Papierfasern entfernt werden konnten.

[[Bild:Tonertransfer1.jpg|thumb|center|Nach dem Aufbügeln]]

=== Korrekturen ===

Man kann Fehler (z. B. Löcher in Leiterbahnen) im Aufdruck auf der Platine beheben. Mit einem wasserfesten Edding oder wasserfesten Folienstift kann man die betreffende Stelle bemalen. Die dünne Partikelschicht reicht aus, um das Kupfer vor dem Ätzmittel zu schützen.

Kleine Löcher (besonders in größeren Flächen) kann man möglicherweise durch "Einbrennen" schließen, wie auf [http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm] beschrieben.

=== Ätzen ===

Nach dem Ätzen mit Eisen(III)-chlorid (FeCl3) oder Natriumpersulfat (Na2S2O8) (einzelne Papierfasern stören nicht, können aber feine Löcher verstopfen und verhindern, dass dort geätzt wird) sieht die Platine aus wie auf dem Bild. Die Kupferschicht verschwindet nach einiger Ätzzeit überall recht zügig. Man erkennt gut, wo noch Kupfer weggeätzt werden muss. Lieber ewtas länger als etwas zu kurz ätzen!

[[Bild:Tonertransfer2.jpg|thumb|center|Nach dem Ätzen]]

Danach wird der Toner mit Aceton entfernt. Ungiftiges mechanisches Entfernen des Toners funktioniert auch. Dazu rubbelt man mit der rauhen Seite eines Glitzi-Schwammes oder einem Stahlwolle-Topfreiniger (wirkungsvoller!) so lange auf der Platine herum, bis keine Tonerreste mehr zu sehen sind. Alternativ zum Schwamm eignet sich auch super ein "Schleifpad" aus dem Bau-/Sanitärmarkt, welches normalerweise zur Lötstellenreinigung von Kupferrohren verwendet wird.

[[Bild:Tonertransfer3.jpg|thumb|center|Gereinigte Platine]]

Aceton gibt es im Baumarkt (unbedingt Sicherheitsvorschriften beachten!)

=== Bestückungsdruck ===

Übrigens eignet sich die Tonertransfermethode auch hervorragend, um einen Bestückungsdruck auf der anderen Seite der Platine herzustellen. Dazu wird der Plan spiegelverkehrt gedruckt und auf die Platinenoberseite gebügelt. Am Besten gelingt die Positionierung auf einer bereits gebohrten Platine, die mit dem Papier gegen das Licht gehalten und auf die Bohrlöcher fixiert wird.

Der Toner hält auch auf der Vorderseite der Platine sehr gut (Epoxydharzplatinen), die Bestückung sollte der Druck auf jeden Fall überstehen. Man kann den Bestückungsdruck auch mit Lack vor Beschädigung schützen. "Plastik 70 - Schutzlack" eignet sich dazu beispielsweise hervorragend. Durch den Lack fallen zudem etwaige Papierfasern nicht mehr auf und die Platine glänzt schön.

[[Datei:bestueckungsdruck.jpg|thumb|center|lackierter Bestückungsdruck]]

Tip: Nach dem ersten Bügeldurchlauf abkühlen lassen und ein zweites mal darüber bügeln. Das macht dem Toner beständiger (gilt auch für den Toner auf der Kupferschicht).

Es ist u.U. auch möglich, das Einweichen in Wasser zu umgehen, indem man in Graustufen druckt - durch die Rasterung des Laserdruckers ist die Verbindung des Transfermediums mit der Leiterplatte auf Tonerpunkte begrenzt, die beim Abziehen eher auf der Platine verbleiben, als auf dem Transfermedium.

== Getestete Folien und Papiere ==

* Etikettenpapier (z.B. Avery/Zweckform 3425)
** Wenn man die Etiketten abzieht, kommt eine glatte, glänzende Oberfläche zum Vorschein
** Die Oberfläche hat genau die Eigenschaft, die benötigt wird. Die Etiketten sollen ja nicht haften und die Folie ist für die Temperaturen im Drucker gemacht.
** D.h. der Toner haftet auch nicht. Die Folie lässt sich gut bedrucken (das gilt wahrscheinlich nur für Laserdrucker) und nach dem Bügeln rückstandfrei abziehen.
** Es verbleiben keinerlei Toner-Rückstände auf der Folie und auch keine Papierreste auf dem Toner/Platine.
** Man kann die Folie dann sogar mehrmals zum Drucken verwenden.
* Transparente Folie für Laserdrucker von NOBO (z.B. bei Staples, 13,99€ = ca. 28 Cent pro Folie)
** keine Papierrückstände nach dem Bügeln
** sehr gut zu positionieren bei doppelseitigen Platinenlayouts
** Bügeleiseneinstellung genau zwischen Baumwolle und Seide bringt beste Ergebnisse
* Seiten aus einem Reichelt-Katalog gehen super!!!
* Pollin-Katalog (Das Format lässt sich gut direkt bedrucken)
* Avery Zweckform Laser A4
* Injet Glossy Paper (Lidl) (Hochglanzfotopapier für Tintenstrahler) ist super gut!
* Papier aus einem ELV-Katalog/Focus/Spiegel (möglichst schwarz/weiße Seiten nehmen)
* Laminierfolie - http://www.mikrocontroller.net/topic/39028#288853
* Thermo-Papier (Fax-Papier) auf der glatten Seite
* Werbung/Heft, das es beim EDEKA an der Kasse umsonst gibt - top Ergebnis, keine Papierrückstände beim Abziehen!
* TPI Fotopapier, 5014, 10 x 15 cm, 240 g/m², Hochglanz, 100 Blatt (Conrad 4€)
** sehr gute Deckung
** braucht > 45min im Wasserbad
** keine Papierreste
** Bügeleisen auf MAX
* Spiegel-Papier, am besten nur mit Text, nur abziehen kein rubbeln nötig
* toner transfer paper PCB
* Wasserlösliches Papier (Guetermann-Sulky-Paper-Solvy) geht auch gut,
** nach dem auflaminieren einfach mit heißem Wasser abspülen
* folia "Buntpapier"
** Auf der nicht gummierten Seite bedrucken, kurz einweichen und vorsichtig abziehen.
** Feinere Strukturen mit weichem Papier frei rubbeln

== Notizen zu Druckern ==

Kyocera-Mita FS-1020D mit Reichelt-Katalogpapier
Kyocera-Mita FS-820 schluckt kein Reichelt-Papier, ist zu dünn.
Brother HL-1230 auch nicht, was sich aber umgehen lässt, indem man ein Seite Normalpapier unter die Katalogseite legt und den Durchzug des Druckers nutzt.

An sich gut geeignet ist der LBP3010, da dieser den Toner nicht sonderlich gründlich einbrennt. Bei Hochglanzpapier lässt sich der Toner sogar weitgehend vom Papier abwischen. Für einen besseren Einzug kann daher das Hochglanzpapier mit (original) Tesafilm auf einem normalen Blatt Papier fixiert werden, ohne dass der Drucker dadurch schaden nimmt*.

Manche Drucker(treiber) besitzen eine Option zur "Vermeidung" von gewelltem Papier. Dabei wird die Fixiertemperatur gesenkt.*

(*Angabe ohne Gewähr; für etwaige Schaden ist jeder selbst verantwortlich)

== Druckerdatenbank ==
'''''HP:'''''
* '''LaserJet 4:''' Mit Reicheltpapier alleine bekommt man Papierstau.
* '''LaserJet 4100:''' Mit Reicheltpapier auf Papier geklebt funktioniert alles recht problemlos (Direkteinzug von Reichelt-Papier noch nicht ausprobiert).
* '''LaserJet 5MP:''' Reicheltpapier aus manueller Papierzufur geht problemlos
* '''LaserJet 6P:''' Ersatztoner von Reichelt, Druck auf (fast) DinA-4 Seiten aus Pollin Katalog - Problemfrei wenn man die hintere Umlenkklappe des Drucker (Gitter) öffnet und das Papier hier entnimmt!
* '''ColorJet 2550N:''' Toner haftet nur sehr schlecht auf Reicheltpapier. Selbe Einzugsprobleme wie der LJ4, doch mit einem A4 Papier als "Träger" umgehbar. Dazu einfach mit Prittstift an den oberen Ecken der kleineren Reicheltseite auf der A4 Kopierpapierseite fixieren. '''Kein Tesafilm - Drucker wird sonst beschädigt!'''
* '''Color LaserJet 2605dn:''' Toner haftet gut auf Reicheltpapier. Keine Einzugsprobleme wenn man verfährt wie beim 2550N.
* '''LaserJet 2200D:''' Zerknittert Reicheltpapier beim Einzug, lässt sich aber durch aufkleben auf ein DIN A4 Blatt trotzdem bedrucken.Druckergebnisse sind gut.
* '''LaserJet 1018:''' Geht mit aufgeklebter Reichelt Seite auf DINA4 Blatt
* '''LaserJet 1320:''' Schluckt eine Seite Reichelt Katalogpapier ohne Probleme. Bei größeren schwarzen Flächen leider unzureichende Deckkraft. Papiersorte "Rau" in den Druckereinstellungen bringt zwar Verbesserung, Tonerdichte jedoch immer noch nicht perfekt. Leiterbahnen jedoch sind kein Problem.
* '''LaserJet 1010:''' Geschenkpapier mit bedruckter Seite am oberen Rand auf ein Din-A4 Blatt kleben und die nicht bedruckte Seite bedrucken. Das Geschenkpapier nach dem laminieren unter fließendem Wasser abziehen. 1A Ergebnisse.

Manche Laser-Drucker (HP Laserjet 5MP) sparen (auch im nicht-Econo-Mode) bei großen Flächen offenbar stark an Toner. Große schwarze Flächen konnte ich nicht zuverlässig transferieren, Leiterbahnen in deren Nähe auch nicht.

'''''Epson:'''''
* '''AcuLaser C2000:''' Reichelt Papier auf Din A4 (mit Kreppklebeband) oder als Din A5 zurecht geschnitten ist kein Problem. Sehr gute Deckung, große Masseflächen sind kein Problem. Auch detaillierte farbige Zeichnungen lassen sich sehr gut transferieren (Alu Platten). Alles mit billig Toner.
* '''EPL-3000:''' Reichelt Papier geht direkt(Treiber HP-LJ4L), Hörzu (auf Din A4 geklebt) ist kein Problem. Sehr gute Deckung. Allerdings hat der Drucker nur 300dpi, daher sind feine Strukturen ein wenig problematisch.

* '''AcuLaser C4000:''' verwendet wurde 100g Papier auf Din A4 Das Papier ist schwerer aber auch sehr viele stabieler als das Papier aus einem Katalog.
Auch mit Katalog-Papier habe ich meine Erfahrungen gamacht. Leider waren die auf Papierstaus begrenzt.
Bei den ersten Tests hatte ich das Gefühl, das nicht genügend Toner auf´s Papier gebracht wurde und ein unterätzen eigesetzt hat. Darauf hin habe ich den selben Ausdruck zwei bzw. derei mal auf das selbe Blatt gebracht.
Wichtig ist dabei, das man das Papier auch beim ersten Ausdruck über einen gut justierten Einzelplatteinzug zuführt. So ist gewährleistet, dass das Papier genau auf die selbe Stelle in den Drucker führt wird und sich keine Schattenbilder ausbilden. So habe ich auch sehr feine Strukturen auf die Platine gebracht.

'''''Minolta:'''''
* '''PagePro 1200W:''' Reichelt Papier mit einem normalen Din A5 Papier als Träger (angeklebt) und über den manuellen Einzug, funktioniert ohne Probleme mit Nachfülltoner. Auf Backpapier haftet der Toner allerdings kaum
* '''KM bizhub C253:''' Verknittert das Reichelt-Papier recht gern, mit etwas Geduld kann man aber auch brauchbare Vorlagen produzieren.

'''''Lexmark:'''''
* '''Optra S 1650:''' Reichelt Papier auf Din A4 Träger: Druckt sehr dicht (Deckung auf Max. stellen), lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse.

* '''E120N:''' Sehr gute Erfolge mit Reichelt Papier auf Din A4 Träger: Druckt sehr dicht (Deckung auf Max. stellen), lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse. (Original Toner)

'''''Kyocera:'''''
* '''FS-400 / FS-400A:''' Reicheltpapier aus manueller Papierzufur geht, lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse. (Original Toner)
* '''FS-1000+''' Reicheltpapier vorher auf eine A4 Seite kleben am besten nur an der einzugseite befestigen sonst wellt es Poligone werden in mittleren teil sehr dünn gedruckt da am besten das Papier nicht abrubbeln. Hinterher noch die Platine mit der unbedruckten seite 5min aufs Bügeleisen legen dann werdenden die Polygone auch dicht.
*'''FS-3800''' Reicheltpapier alleine wickelt sich um die Tonertransferrolle, und verfängt sich in der Reinigungsmechanik. Tonertransfereinheit ist danach Schrott. DinA4-Träger habe ich dann nichtmehr probiert.
*'''FS-1800''' Reicheltpapier alleine wickelt sich um die Tonertransferrolle, entfernung nur mit massivem Aufwand und Gefahr des Defektes der Trommel möglich. Reichelt-Papier mit einem Klebestift der oberen Kante des Papiers (in Druckrichtung obere Kante ist gemeint) auf normales Papier kleben und manuell zuführen funktioniert.

'''''Brother:'''''
* '''HL-5250DN:''' Reichelt-Papier ohne Träger in der manuellen Papierzufuhr führt zu einem Papierstau. Mit DIN A4-Träger lässt sich das Layout jedoch problemlos mit Originaltoner drucken. Ergebnisse nach dem Bügeln sind erstaunlich gut. Leiterbahnen mit 6 mil Breite ließen sich ohne Unterbrechung herstellen.
* '''HL-1030:''' Mit Reichelt- oder Pollin-Papier kriegt man sehr gute Ergebnisse, der Toner ist bereits nach 2-3 mal Drübergehen mit nem Bügeleisen auf Stufe 2,5 sauber auf der Platine, Papier löst sich unter gewöhnlichem Wasser sehr leicht ab. Dünnes Katalogpapier kann man nur über den manuellen Papiereinzug verwenden, mit normalem Papier als Unterlage, das Katalog- und normale Papier müssen jedoch nicht verklebt werden. Toner gut abwaschbar mit Universalverdünnung.
* '''HL-1430:''' Sehr gute Ergebnisse mit Reicheltkatalogpapier, das mit Klebestift auf der Einzugseite auf normales Druckerpapier aufgeklebt ist. Der Toner läßt sich sehr gut mit "Solvent 50" entfernen.
* '''HL-2035:''' Getestet mit Fotopapier für Inkjets. Keine Probleme, eng beieinander liegende Strukturen müssen aber per Zahnstocher oder einer feinen Nadel von hängengebliebender Beschichtung befreit werden.
* '''MFC-9840 CDW:''' und wahrscheinlich noch andere der MFC-Serie und darüber hinaus, getestet in einigen Durchgängen mit Pollin-Papier und anderen glatten Papieren, KATASTROPHE! Mit dem original Brother-Toner kommt leider nichts vernünftiges bei raus. Um überhaupt ein evtl. brauchbares Ergebnis zu bekommen, müssen die Leiterbahnen mindestens ca. 1mm (ca. 40 mil) breit sein.
* '''HL-5050:''' Reichelt- und Pollin-Katalog sind zu dünn -> Papierstau. Seiten aus der Make gehen ganz gut -> habe ich verwendet mit original Brother-Toner. Druck unter Linux-Mint direkt aus eagle heraus. Driver:Brother HL-5050 Foomatic/hl1250. Einstellungen - Auftragsoptionen: Helligkeit 1000%, Druckqualität hoch, Sättigung 1000%, Schöndruck. Bügeleisen auf Leinen = Max. und 3 Min. gebügelt. Nacharbeit mit Edding 400 bei dicken Leiterbahnen.

'''''Samsung:'''''
* '''Samsung M2020:''' Toner Transfer Paper PCB Einzug ausreichend, durch knicken besser
* '''ML-1520:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* '''ML-1710:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* '''ML-1915:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* 3185FN: Reichelt-Papier Akzeptable Ergebnisse Besser wird es mit einem dicken glänzendem Papier. (Sühac Katalog)
Siehe auch https://hering-projects.de/herstellen-einer-geaetzten-platine-mit-der-direct-toner-methode/
* '''ML-2250:''' Orginaltoner; Spiegel-Papier in A5 auf eine A4 Seite geklebt, Papier 5min einweichen,abziehen rubbeln nicht notwendig, Masse manchmal mit Löcher sonst 16mil kein Problem
* '''xpress C1810w:''' Toner von Ampertec. 100g/m² schweres, hochweißes, hochsatiniertes Papier (bei mir von Neusiedler) geht sehr gut. Mit etwas längere Einweichzeit in kaltem! Wasser direkt nach dem Laminieren bleibt kein Toner am Papier hängen. Einstellungen: manuell auf höchste Qualität. Reichelt Papier oder ähnliches geht nicht, Drucker hat damit ständig Papierstau.

'''''IBM:'''''
* '''PagePrinter 3116:''' Mit Reichelt-Papier gibt's Papierstau, aufkleben auf normales Papier funktioniert aber einwandfrei. 4mil Leiterbahn mit 8mil Abstand sind reproduzierbar, selbst riesige Masseflächen satt schwarz.

'''''Tektronix:'''''
* '''Phaser 740P:''' Mit Reichelt-Papier aufgeklebt (mit Klebestift) auf 80g/m^2 Papier und Originaltoner geht wunderbar, gibt aber manchmal Falten je nachdem wie man es angeklebt hat.

'''''Canon:'''''
* '''LBP2900:''' Mit Reichelt-Papier aufgeklebt (Tesa-Film, manchmal auch Iso-Band) auf 80g/m^2 Papier und Originaltoner. Eco-Mode aus, Kontrast voll aufgedreht. Helligkeit auf dunkelste Einstellung. Qualität reichte für TQFP100 aus. Dichte war in Ordnung. Auch größere Flächen meist ohne Probleme im Bezug auf Tonerdichte gedruckt und geätzt.
* '''IR1018:''' Mit Reichelt Papier im seitlichen Einzug. ECO Mode aus, Orginaltoner. Sehr gute Ergebnisse.

''''' OKI '''''
* '''MC342:''' TPI Fotopapier, 5014, 10 x 15 cm, 240 g/m², Hochglanz, manueller Einzug. Originaltoner, Sehr fein, Toner Sparen = aus. Sehr gutes Ergebniss
* '''B4250:''' relativ dickes Plakatpapier, Hochglanz, manueller Einzug. Originaltoner, Toner Sparen = ohne, angelaufene Platine mit Metallpolitur und Aceton gereinigt

== Links ==

* Ausführliche Diskussion verschiedener Varianten in [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-40012.html diesem Thread] im Mikrocontroller.net-Forum.
* http://www.fullnet.com/u/tomg/gooteepc.htm
* http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Platinenherstellung
* http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm (Die Methode Schritt für Schritt erklärt mit Bildern und Video) + Regelung für Laminiergerät
* http://www.die-wuestens.de/dindex.htm?/platine.htm (spezielle Drucktransferfolie)
* http://members.aon.at/gwiesner/tho/tt/tonertransfermethode-0_4.pdf
* [http://www.pbase.com/mark10970/e260_modification Direct PCB Printing with a Laser Printer] (Umbau des Laserdruckers, zu bedruckendes PCB wird elektrisch negativ aufgeladen)
* http://hackaday.com/2006/05/27/pcb-fuser-for-toner-transfer-etching/
* [http://www.instructables.com/id/Toner-transfer-for-PCB-Flamethrower-Style Toner transfer for PCB: Flamethrower Style] (Sondermethode wenn man einen Brother-Laserdrucker hat und der Toner nicht mitspielt)

=== Im Forum ===
*http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-40012.html
*http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-261025.html - Umbau Laminiergerät
*[http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-284891.html Forum - Tonertransfer mit Reichelt-Katalog 2006]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/335876#new Tonertransfer - so geht es! ]
[[Category:Platinen]]

Oszilloskop

2019-08-29T22:18:56Z

Elmo64: /* Vergleichstabelle PC-Zusätze */

Ein '''Oszilloskop''' dient zur grafischen Darstellung des Spannungsverlaufs eines oder mehrerer elektrischer Signale in einem einstellbaren Zeitfenster. Es ist das wichtigste Werkzeug der Elektrotechniker.

== Anfragen bezüglich Kaufberatung im Forum ==

=== Kritik an den Anfragen ===
Im Forum finden sich regelmäßig Anfragen nach individueller Beratung zum Oszilloskopkauf. Die Anzahl solcher Oszilloskop-Threads hat schon lange die 1000 überschritten. Sie sind langweilig, eine Qual und oft unnütz - besonders dann, wenn sich der Fragesteller offenbar nicht mit den Grundlagen eines Oszilloskops und den wichtigsten Kennzahlen bekanntgemacht hat oder nicht einmal weiß, was er überhaupt messen will. Auch, wenn ein Fragesteller ein paar Grundlagen besitzt, hat er anscheinend meistens keine Lust, verständlich darzustellen, was er genau will und lässt sich stattdessen umständlich befragen.

Den meisten regelmäßigen Forumbenutzern ist daher gründlich die Lust an Oszilloskop-Threads vergangen. Dort "diskutieren" eigentlich nur noch Trolle und anonyme Gäste, die oft genug nur Werbung über Billigangebote über die x-te Ausgabe einer billigen, als Oszilloskop bezeichneten Plastikkiste, einem super tollen eBay-Schnäppchen oder angeblicher asiatischer Wundertüten.

==== Links für Anfänger ====
Wer sich ernsthafte Beratung wünscht und eine "sanfte" Einführung in das Thema sucht, kann sich die englischsprachige YouTube-Videos von AfroTechMods anschauen:

[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials]

Dazu passt auch sein Tutorial über Funktionsgeneratoren:
[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial].

===Maßgeschneidert?===
Besonders die immer wiederkehrende Forderung, dass es unbedingt das maßgeschneiderte Oszilloskop zum Superpreis genau für den Fragesteller geben muss, ist sinnlos. Wer mit diesem Anspruch kommt, der wird enttäuscht werden. Das gibt es nicht, und gute Oszilloskope kosten Geld, da qualitativ hochwertige Geräte keine Massenware sind. Lediglich billige Geräte werden in grosser Zahl hergestellt und sind entsprechend preiswert, diese sind jedoch für anspruchsvolle Anwender meist untauglich, da genau an den wichtigen Dingen gespart und nur auf Optik gesetzt wird.

=== Gebrauchte Oszilloskope ===
Wer wenig Erfahrung mit Elektronikreparaturen hat, sollte sehr vorsichtig sein und den Markt gut beobachten.

Bei Gebrauchtware gibts stets das Risiko, ein defektes oder verbasteltes Gerät von Privat zu erwerben, deshalb sollte sich ein Käufer vorher die Rückgabemöglichkeit schriftlich zusichern lassen. Vom Kauf auf reinen Kleinanzeigenplattformen, wo der Verkäufer keinerlei Identitätsprüfung unterzogen wird, ist immer abzuraten.

Vorsicht ist auch bei gewieften Formulierungen geboten, die einen Totalschaden nur umschreiben, so wie z.B. "Dachbodenfund", "Keine Ahnung davon", "Keine Möglichkeit zu testen" oder "Funktioniert, aber aus rechtlichen Gründen (Garantie) als defekt für Bastler".

Häufig sind angebotene Geräte auch ehemalige "Fernseh"-Oszis, d.h. sie stammen aus der Zeit, als noch Bildröhren-TVs repariert wurden. Ihr Einsatzbereich endet i.d.R. bei mit 10-20 Mhz Bandbreite, mehr war zur TV-Reparatur nicht notwendig. Solche Geräte sind heutzutage kaum brauchbar wenn man einmal mehr als NF und niedere HF untersuchen will.

Es gibt kaum einen Markt für Topgeräte. Gute gebrauchte Geräte gibt es z.B. auf Fachbörsen für Funk und Elektronik, auch geben professionelle Gebrauchthändler Gewährleistung oder Garantie - allerdings oft zu derart überhöhten Preisen, dass ein Neukauf attraktiver ist.

Will man wirklich ein geeignetes Gebrauchtgerät finden, so muß man vorher seine Anforderungen formulieren:

* Welche Signale werde ich untersuchen? Die höchste denkbare Frequenz *3 bestimmt die Bandbreite
* Wieviele Kanäle brauche ich? Selbst ein I2c benötigt zwei Kanäle zur Beobachtung, ein SPI mindestens 3.
* Muß ich Messungen dokumentieren? Nein, dann reicht ein vielleicht ein gebrauchtes HP 54xxx, sehr gute Geräte gehen bis 4 Kanäle, 500MHz Bandbreite und 1Gs/s. Ja, dann sollte eine USB- (Treiber aktuell verfügbar?) oder LAN-Schnittstelle existieren.

Historische Exportmöglichkeiten wie RS232-Schnittstelle oder Floppy-Drive sollte man sich aber nur antun, wenn man wirklich sicher ist, auch in 5 Jahren diese noch verwenden zu können.

Mit den entsprechenden Kenntnissen und Erfahrung konnten aber schon viele Geräte wiederbelebt werden.

=== Erfahrungen? ===
Eine Vorgehensweise, von der man auch abraten muss, ist die Frage nach Erfahrungen anderer Mitglieder! Die meisten Antworten kommen von Trollen und Posern, die eigentlich keine Ahnung haben. Die einen wollen als anonymer Gast mal wieder trollen, die anderen wollen nur mitteilen, dass Funkamateure sowieso die besseren Menschen sind. Andere wiederum haben "zufällig" gerade *das* richtige Oszilloskop zu verkaufen. Dann gibt es noch die, die sich ihr eigenes Oszilloskop schönreden wollen, ihren Vorurteilen oder ihrem Fetisch frönen. Zum Beispiel

* ''Kauf ja kein Gerät aus Asien!''
* ''Unter LeCroy|Agilent|Yokogawa|Tektronix geht gar nichts!''
* ''Nur Gebrauchtgeräte lohnen sich!''

Hinweise wie ''mein vor 30 Jahren gekauftes Markengerät funktioniert noch heute tadellos'' sind ebenfalls ziemlich sinnlos. Der Hersteller wird dieses Gerät gar nicht mehr anbieten und er wird schon gar nicht mehr mit der gleichen Qualität fertigen, wie vor 30 Jahren. Dazu ist der Kostendruck zu hoch und Technologien haben sich geändert. Selten sind die neuen Technologien heute so robust, wie die vor 30 Jahren.

Als Unerfahrener kann man daher aus den Antworten nicht herauslesen, ob sie wirklich auf Erfahrung beruhen. Man braucht also gewissermassen selbst Erfahrung, um die Erfahrungsberichte anderer richtig einzuordnen.

Ein anderer Aspekt aus alten Threads ist, dass viele Fragesteller die Erfahrungen gar nicht zur Kenntnis nehmen wollen, wenn sie der eigenen Wunschvorstellung widersprechen. So etwas nennt man beratungsresistent. Da stellt sich schon mal heraus, dass der Fragesteller schon längst ein Gerät bestellt hat und jetzt gebauchpinselt werden will. Eine Zeitverschwendung für alle.

Erfahrungen mit eigenen Geräten lassen bedingt den Schluss zu, welche
Marken grundsätzlich empfehlenswert sind, weil dort gegebenenfalls mehr auf Qualität geachtet wird.

=== Zusatzkosten beim Kauf im Ausland ===

Siehe Hauptartikel [[Zoll und Abgaben]].

Beim Kauf eines scheinbar preisgünstigen Gerätes im Ausland ist zu beachten, dass hier neben Versandkosten noch [[Zoll und Abgaben]] fällig werden. Ein ''PC-basierten Messinstrument mit Oszilloskopfunktion'' für US$ 719,- aus Taiwan kostet dann letztendlich 875,- €, die sich so zusammensetzen:
* Umrechnung in Euro (und Zollveranschlagung): 650,- €
* Umsatzsteuer: 123,- €
* Zollgebühren: 60,- €
* Versand und Bankgebühren: 44,- €

Der Preis unterscheidet sich am Ende kaum noch vom dem des lokalen Händlers. Aber der gibt auch noch Garantie, so dass ein Defekt nicht zum Totalverlust wird.

===Spielzeuge aller Art===
[[Datei:Karikatur oscilloscope sale.jpg|thumb|left|240px|Preisgünstiges "Spitzenoszilloskop" 5Gs]]
Vor allem auf online-Börsen tauchen in jüngster Zeit immer öfter seltsam günstige Geräte auf: Offensichtlich scheint es gerade Mode zu sein, einen schwachbrüstigen Analog-Digital-Konverter hinter eine eher zufällig gewählte, krumme analoge Eingangsschaltung zu klemmen und an einen Mikrocontroller mit Grafik-LCD anzuschließen, um es als digitales Speicheroszilloskop (DSO) zum Sonderpreis zu verkaufen.

Je nach Hersteller wird so ein Gerät komplett ohne Gehäuse geliefert, was mit Hinblick auf die Funktion und auch die Sicherheit sehr fragwürdig ist, oder es kommt in einem lustig aufgemachten Plastikgehäuse in MP3-Player-Format daher, das auch keine großartige Isolation bietet. Hinzu kommen Eindruck-schindende Namen und Logos, die Modernität und Qualität suggerieren sollen, oft noch unterstrichen durch die Assoziierung mit Open-Source und pseudo-Hacker / Maker Bewegungen.
{{Absatz}}

Im Vergleich zu richtigen Oszilloskopen sind dies leider nur Spielzeuge - Unsichere Spielzeuge! Es nervt auch, diese Dinger immer wieder im Forum des Besten "seit der Erfindung von geschnitten Brot" vorgestellt zu bekommen. Ein Blick auf die technischen Daten dieser "Oszilloskope" (sofern die Daten überhaupt angegeben werden) reicht nämlich, um festzustellen, dass man ein Spielzeug vor sich hat. Schön für den, der spielen will, schlecht für den, der sicher messen will.

Ebenso verrät ein Blick auf die Schaltung des Analogeingangs, ob man Qualität vor sich hat. Fehlende Spannungsfestigkeit und fehlende Frequenzkompensation des Eingangsverstärkers sind sichere Zeichen für Schund. Wenn es eine Verbindung zum PC gibt, aber diese nicht isoliert ist, ist das ein weiteres Zeichen für Scheinqualität.

In [http://welecw2000a.sourceforge.net/docs/Hardware/GW_Instek_GDS-1152A.pdf] kann man das Innenleben eines richtigen DSO bewundern. Man vergleiche dies mit den Innenleben der Spielzeug-"DSO"s.

Ein anderes, sicheres Zeichen eines Spielzeug-"DSOs" ist es, wenn irgendein Ding aus Abgreifklemmen und Klinkenstecker als "Tastkopf" mitgeliefert wird oder die Buchse für den Tastkopf aus einer Klinkenbuchse oder ähnlicher Niederfrequenz-Anschlusstechnik besteht.

Auffällig ist bei diesen Spielzeugen auch, dass sie vehement von typischen Fanboys verteidigt werden. Nicht mit technischem Argumenten, sondern mit Aussagen wie "aber ist billig", "aber ist cool", "aber enthält doch einen Arduino".

Wer ein Oszilloskop haben möchte, mit dem man wirklich messen kann, sollte sich das Geld für ein Spielzeug-"DSO" sparen.

== Funktion von Oszilloskopen ==
=== Was wird gemessen? ===
Oszilloskope zeigen oft einen Spannungsverlauf über einen kurzen, für das menschliche Auge in Realzeit nicht erfassbaren Zeitraum an. Je hochwertiger das Oszilloskop, desto kürzer ist dieser Zeitraum, beziehungsweise desto schneller darf sich das Signal ändern. Spitzengeräte können Perioden von wenigen Nanosekunden im gesamten sichtbaren Bildbereich darstellen, in welchem auch noch in Teilabschnitte hineingezoomt werden kann. Maßgeblich ist dafür ein manuell oder automatisch erzeugter Startzeitpunkt, der sogenannten Trigger.

Mitunter werden aber auch sich sehr langsam ändernde Spannungsverläufe gezielt angezeigt, um Veränderungen von einem Trigger zum nächsten zusammenfassend darstellen zu können. Durch das Überschreiben der Kurven sind auch geringste Änderungen gut erkennbar. Die Darstellung ist der bei Herzmonitoren vergleichbar.

Andere Größen, zum Beispiel Ströme, Drücke und Magnetfelder lassen sich anzeigen, wenn man zusätzlich entsprechende Wandler einsetzt, um aus den Größen zuvor eine Spannung zu erzeugen.

=== Was wird dargestellt? ===

Den Eingang für eine Spannung bezeichnet man bei einem Oszilloskop als Kanal. Die an den Kanälen anliegenden Spannungen können einzeln oder gemeinsam angezeigt werden. Bei Mehrkanal-Oszilloskopen kann man üblicherweise auch eine Spannung über eine Spannung darstellen (XY-Modus), womit Übertragungskennlinien von Bauteilen dargestellt werden können.

Zusätzlich bieten moderne Oszilloskope die Möglichkeit, sich gewisse Kenngrößen der Spannungsverläufe anzeigen zu lassen. Gängige Werte sind zum Beispiel die Anzeige von Spitzenspannung und Effektivwert einer Spannung, Frequenz/Periodendauer, Anstiegs- und Abfallzeiten, Tastverhältnis und so weiter. Darüber hinaus bieten gute Oszilloskope Positionsmarken (Cursor), mit denen man, durch eine Linie dargestellt, auf dem Bildschirm Positionen im Spannungsverlauf markieren kann. Zur Position zugehörige Werte (Zeit oder Spannung), sowie die Differenz dieser Werte zwischen zwei Positionsmarken können abgelesen werden.

Besonders [[#Digitale_Tischoszilloskope|digitale Oszilloskope]] können relativ viele unterschiedliche Kenngrößen anzeigen, da sich viele dieser Größen mit einfachen Algorithmen aus den vom Oszilloskop im Speicher erfassten Daten berechnen lassen. Ebenso sind einfache mathematische Operationen möglich, etwa eine diskrete Fourier-Transformation oder die Summe oder Differenz der Spannungsverläufe von zwei Kanälen. Oszilloskope der Oberklasse bieten darüber hinaus ausgeklügelte Möglichkeiten der Signalanalyse.

Für spezielle Anwendungen finden sich in manchen Oszilloskopen besondere Messfunktionen. Zum Beispiel go/no-go (heißt meistens pass/fail) Messungen, mit denen eine Spannungsverlauf mit einem vorgegebenen Verlauf verglichen wird. Entspricht der Spannungsverlauf hinreichend dem vorgegebenen Verlauf wird ein "go" (oder pass = alles ist OK) Signal über einen externen Ausgang ausgegeben. Weicht der Verlauf zu stark ab ein "no go" (fail = Spannung stimmt nicht) Signal.

Bereits in der Unterklasse digitaler Oszilloskope ist heutzutage eine PC-Schnittstelle üblich. Beim Kauf sollte man darauf achten, dass das Protokoll der Schnittstelle dokumentiert ist. Sonst ist man auf proprietäre PC-Software des Herstellers angewiesen. Bei Oszilloskopen der Unterklasse wird zwar häufig kostenlos PC-Software mitgeliefert, doch leider sind diese Programme durchgehend von erschreckend schlechter Qualität. Bei Oszilloskopen der Oberklasse lassen sich die Hersteller ihre PC-Software gerne zusätzlich sehr teuer bezahlen.

== Analoge Oszilloskope ==
=== Allgemeines ===
[[Bild:Oszilloskop.png|thumb|right|300px|Hybrides Analog/Digital Oszilloskop]]
Bei analogen Oszilloskopen wird das darzustellende Signal nach der Verstärkung direkt zur Ablenkung eines Elektronenstrahls verwendet.

Brauchbare analoge Oszilloskope findet man oft schon für ca. 50 Euro bei Online-Auktionen und Kleinanzeigenmärkten. Für 200-400 Euro bekommt man dort recht gute Profigeräte<ref>Ein Gerät, welches mit dem Attribut ''Profigerät'' beworben wird, ist normalerweise keins.</ref> mit 60-200 MHz Bandbreite. Brauchbare Neugeräte fangen bei 600 Euro an. Der Oszilloskopmarkt wird von einigen wenigen Marken dominiert. Im höherpreisigen Segment sind es vor allem HP (Agilent) und Tektronix, sowie Yokogawa und Lecroy. Hameg (Rohde & Schwarz) ist vor allem im mittleren Segment (500-1500 Euro) weit verbreitet. Man findet sie oft in Schule und Ausbildung. Preislich darunter finden sich diverse asiatische oder gelegentlich noch osteuropäische Hersteller von Analogoszilloskopen. Häufig treten diese Hersteller nicht unter eigenem Namen auf, sondern bieten ihre Geräte als OEM-Produkte an.

Ganz einfache Geräte verfügen nur über einen Kanal<ref>Es gibt, beziehungsweise gab, nochmals einfachere Geräte, nämlich solche ohne Trigger. Die Zeiten solcher Gerät sind allerdings seit rund 50 Jahren vorbei. Daher sollte man den fehlenden Trigger nur bei historischen Gebrauchtgeräten finden.</ref>. Damit ist es nicht möglich, zwei Signale in zeitliche Beziehung zu setzen. Dies ist jedoch oft wichtig. Deshalb verfügen heutzutage auch einfache Geräte meist über zwei Kanäle.

=== Bandbreite ===

Die '''Bandbreite''' gibt Auskunft, welche Signal-Frequenzen das Oszilloskop noch verarbeiten kann. Bei angegebener Bandbreite fällt die Verstärkung des Oszilloskops um 3dB ab, ein Sinussignal wird dann nur noch mit ca. 70% der wahren Amplitude angezeigt. Um Signalverläufe noch vernünftig interpretieren zu können, kann man grob sagen, dass man Signale bis 1/10 der Bandbreite dargestellt bekommt. Ein Rechtecksignal nahe der Bandbreite würde z. B. nur noch als Sinus dargestellt werden <ref>Häufig wird von Anfängern bei der Bandbreitenbetrachtung vergessen, dass ein Rechtecksignal nicht aus einer einzigen Sinusschwingung der Frequenz f, sondern aus einer theoretisch unendlichen Summe von Signalen der Frequenzen f, 3 * f, 5 * f ... besteht. Für eine vernünftige Darstellung eines Rechtecksignals sollte die Oszilloskopbandbreite so groß sein, dass zumindest die ersten paar Oberwellen nicht zu stark gedämpft werden. Aus dieser Betrachtung ergeben sich Faustformeln, wie die, dass die Bandbreite eines Oszilloskops zehnmal (oder dreimal, oder fünfmal, je nachdem wie genau man messen möchte) größer sein sollte als die Grundfrequenz des Rechtecks.</ref>.

Beim Messen von Digitalsignalen ist man meist an der '''Anstiegszeit''' interessiert. Die Anstiegszeit gibt an, wie lange ein Rechtecksignal von 10-90% benötigt. Die Anstiegszeit des Oszilloskops gibt an, welche Anstiegszeit dargestellt wird, wenn man ein nahezu ideales Rechtecksignal mit annähernd Null Anstiegszeit anlegen würde. Man kann die Anstiegszeit direkt aus der Bandbreite berechnen.

<math>t_{Osc} = \frac{0.35}{B}</math>

* <math>\!\, t_{Osc}</math> : Anstiegszeit des Oszilloskops in Sekunden (s)
* <math>\!\, B</math> : Bandbreite in Hertz (Hz)

Legt man ein reales Rechtecksignal an das Oszilloskop an, dann wird die Anzeige umso mehr verfälscht, je näher die Anstiegszeit des Eingangssignals der Anstiegszeit des Oszilloskops kommt. Dabei gilt folgender Zusammenhang.

<math>t_S = \sqrt{t_{ges}^2-t_{Osc}^2}</math>

* <math>\!\, t_S</math>: Anstiegszeit des Eingangssignals
* <math>\!\, t_{ges}</math>: Angezeigte Anstiegszeit auf dem Oszilloskop
* <math>\!\, t_{Osc}</math>: Anstiegszeit des Oszilloskops

Bei analogen Oszilloskopen ist die Bandbreite gegeben durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers sowie die Signaldarstellung, also die Qualität des Ablenkverstärkers.

=== Tastköpfe richtig benutzen ===

Wenn man wirklich schnelle Signale messen will, spielt auch die Bandbreite des verwendeten Tastkopfes eine wichtige Rolle. Näheres dazu findet man [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm hier]. Aber der beste Tastkopf nützt nichts, wenn man ihn falsch anschließt. Für schnelle Messung jenseits von ein paar MHz nutzt man praktisch immer 10:1 Tastköpfe mit 10 MOhm Eingangswiderstand und ca. 8-15pF Eingangskapazität. Je nach Typ erreicht man damit Bandbreiten von 100-500MHz. Danach muss man aber auch den Tastkopf richtig anschließen. Der mitgelieferte Masseanschluß mit Krokodilklemme ist zwar praktisch, für viele hochfrequente Messungen aber unbrauchbar. Ein Rechtecksignal damit zu messen ergibt dann oft starke Überschwinger, welche real aber gar nicht vorhanden sind, sondern durch die zu lange, induktive Masseleitung im Zusammenspiel mit der Eingangskapazität verursacht werden. Das sieht man z.B. [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975754 hier], den Messaufbau sieht man [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975896 hier].

Für saubere, hochfrequente Messungen muss man die Masseanbindung so kurz wie möglich machen. Dafür haben die Tastköpfe oft ein kleines Zusatzteil, eine Massefeder, beigelegt (engl. [http://www.mikrocontroller.net/attachment/27280/groundspring.png ground spring]). Damit kann man die Masse auf kürzestem Wege anschließen und erhält ein sauberes Messergebnis wie man in diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975931 Forumsbeitrag] sieht. Eine sehr gute Einführung zum Thema Tastköpfe und deren richtige Nutzung gibt es [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | hier]] von [http://www.tek.com Tektronix] (engl.). Das gilt auch für stark gestörte Umgebungen, wie z.B. in einem Schaltnetzteil. Die Grundfrequenzen sind relativ niedrig, so im Bereich 50-1000 kHz, die Schaltflanken sind aber meist recht schnell, im Bereich von 10-500ns. Die dabei geschalteten hohen Ströme und Spannungen erzeugen starke magnetische und elektrische Wechselfelder, welche sehr gern und einfach in Tastköpfe einkoppeln. Um zu prüfen, ob ein Signal echt oder nur eine eingekoppelte Störung ist, macht man eine 0V Messung. D.h. man legt die Tastkopfspitze auf Masse (GND), ohne den mechanischen Aufbau nennenswert zu verändern. Wenn keine Störung einkoppelt, mißt man erwartungsgemäß 0V, alles andere sind eingekoppelte Störungen. Diese muss man durch eine verbesserte Tastkopfanbindung minimieren (Massefeder, anderer Massepunkt, Abschirmung, Klappferrite auf Tastkopfleitung am Oszi gegen Gleichtaktstörungen etc.) Eine Massefeder bzw. das passende Gegenstück für die Spitze des Tastkopfes kann man sich leicht aus 0,5mm Blankdraht selber wicklen, wie man auf diesem [https://www.mikrocontroller.net/attachment/410800/Tastkopf.jpg Bild] sieht. Die vollprofessionelle Version davon sind einlötbare [https://www.mikrocontroller.net/attachment/412457/socket.jpeg Sockel], in welche der Tastkopf gesteckt werden kann. Diese haben durch ihren koaxialen Aufbau noch bessere Schirmwirkung und HF-Eigenschaften.

Wenn es dann in den Bereich 100MHz++ geht, wird man schnell auf einen aktiven Tastkopf oder einen passiven Z0-Tastkopf wechseln wollen. Warum das so ist, ist in diesem [http://www.signalintegrity.com/Pubs/straight/probes.htm Artikel] (engl.) erklärt.

===Terminierung bei DC-Messung===
Schliesst man an den hochomigen Messeingang eines Oszilloskopes eine Koaxialleitung mit 50 Ohm Impedanz direkt an, um irgendwo direkt zu messen, so muss diese möglichst dicht am Oszilloskop mit 50 Ohm terminiert werden, um Reflexionen und Phantomsignale zu vermeiden. Wird aber direkt mit 50 Ohm terminiert, so führt das zu einer starken Belastung der Quelle und des Terminierungswiderstandes. Insbesondere dann, wenn man z.B. auf einem DC-Pegel eine Welligkeit messen möchte. Die Gleichspannung liegt in diesem Falle direkt am Terminierungswiderstand an. Das ist oft nicht tolerierbar, da dann ein u.U. hoher Gleichstrom durch den Widerstand abfließt, die Quelle belastet und selber heiß wird.. Aus diesem Grunde muss der Terminierungswiderstand mit einem schnellen, keramischen Kondensator entkoppelt werden. Siehe Bild.
[[Bild:DC-Messadapter.svg|thumb|300px|DC-Messadapter mit 50 Ohm Terminierung]]
Achtung, die Anordnung hat einen Frequenzgang. Es ist gegebenenfalls zu überlegen, ob der Frequenzgang noch toleriert werden kann. Gegebenenfalls ist der Kondensator entsprechend zu ändern. Auf ausreichende Spannungsfestigkeit achten!
An den 4mm Klemmen kann über einen 2k2 ohm Widerstand ein Digitalmultimeter angeschlossen werden. Der 2k2 Widerstand beeinflusst die Messung mit einem hochomigen Digitalmultimeter fast nicht, verhindert aber das verstärkte Einkoppeln von Störungen über die Messleitungen in das Oszilloskop.

Eine Platine für eine solche kapazitiv entkoppelte 50 Ohm Terminierung als [http://www.mikrocontroller.net/articles/KiCAD KiCad] Projekt findet sich hier: [[Media:DC-50Ohm_Terminierung_RevE_25Mar2015.zip]] Gerber Files und ein Schaltplan in PDF sind im Projekt vorhanden, es kann also auch ohne KiCad verwendet werden.

=== Triggerung ===

Oszilloskope unterscheiden sich oft stark in den Triggerungsmöglichkeiten. Bei guten Geräten kann man z. B. die Triggerung variabel verzögern. Erst dadurch wird es möglich, dass man sich Signale genauer anschauen kann, die zeitlich weit hinter einem Triggerereignis kommen. Eine weitere Funktion bei höherklassigen Oszilloskopen ist eine zweite Zeitbasis. Mit dieser kann man in einen Ausschnitt des Messsignals hereinzoomen<ref>Die zweite Zeitbasis steuert einen zweiten Strahl (ähnlich wie einen separaten Kanal), der das gleiche Eingangssignal erhält. Die zweite Zeitbasis wird auf eine höhere Horizontalfrequenz eingestellt als die erste. Zusammen mit einer horizontalen Verschiebung der Darstellung kann man nun Ausschnitte des Signals durchfahren und vergrößert betrachten.</ref>.

Mit Analog-Oszilloskopen kann man sich hauptsächlich periodische Signalverläufe anschauen, also solche, die zeitlich immer wiederkehrend sind. Denn nur so kann ein Signal immer wieder auf den Schirm "geschrieben" werden und erscheint als stehendes Bild. Aperiodische Signale, wie z. B. auf Datenübertragungsleitungen, sind damit nicht darstellbar. Sie laufen mit einem Strahldurchgang über den Schirm. In dieser kurzen Zeit ist es jedoch nur selten möglich, sie visuell aufzunehmen. Mit einer Digitalkamera kann man solche Signalverläufe mitunter trotzdem einfangen. Früher sehr hochpreisige, heute nicht mehr übliche Analog-Oszilloskope hatten eine eingebaute Speichermöglichkeit (Speicherröhre) für einmalige Signale. Diese Klasse von Analog-Oszilloskopen wurde durch digitale Speicheroszilloskope (DSOs) abgelöst.

Manche Analog-Oszilloskope bieten eine Möglichkeit, die Triggerung nur zu einem definiertem Zeitpunkt anzustoßen, somit kann auch der Anlaufstrom eines Motors mit einem Analog-Oszilloskop dargestellt werden.

=== Analoge Speicheroszilloskope ===
Inzwischen eher selten sind analoge Speicheroszilloskope anzutreffen. Diese speichern im Gegensatz zu digitalen Speicheroszilloskopen nicht das Signal selbst, sondern das Bild auf der Röhre. Dies wird mit speziellen speichernden Bildröhren erreicht. Je nach Typ kann es mehrere getrennt betreibbare Bereiche geben, um beispielsweise 2 Bilder eines Signales zu unterschiedlichen Zeitpunkten darstellen zu können (z.B. Tektronix 549).

Einige wenige dieser Oszilloskope waren sogar in der Lage, das aufgezeichnete Bild auf Papier auszugeben (z.B. "HP Model 175A" mit Modul 1784A).

=== Vergleichstabelle Analogoszilloskope ===

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Neugeräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="analogoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Bandbreite [MHz]
! Röhre [cm]
! Bemerkungen
|-
| generisches 10 MHz Oszilloskop unter Bezeichnungen wie C1-94, S1-94, OS10, AO-610, [http://www.ett-online.de/html/de/werkstatt/oszilloskope/digitale-oszilloskope/oszilloskop-mccheck-st16b-1-kanal-10-mhz/article-4-55152-459045509045501590.html ST16B], CS10, GOS-310, 72-6602, HUC70, CS1010 [http://www.conrad.de/ce/de/product/122413/VOLTCRAFT-6102-Analoges-1-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-10-MHz VC 610/2]
| Diverse. Wer der Originalhersteller war oder ist ist nicht mehr festzustellen.
| ab 180
| 1
| 10
| 4 − 4,8 × 6
| Seit Jahrzehnten von vielen No-Name Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen im Angebot. Wenig empfehlenswert für µC-Arbeiten.
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/129.html Atten AT7328], CS-4128 und Andere.
| Atten
| ab 280
| 2
| 20
| 8 × 10
|
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/128.html Atten AT7340], [http://www.conrad.de/ce/de/product/122421/VOLTCRAFT-VC-630-2-Analoges-2-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-bis-30-MHz/?ref=category&rt=category&rb=1 VC 630-2] und Andere.
| Atten
| ab 480
| 2
| 40/30 Voltcraft
| 8 × 10
|
|-
|}

== Digitale Speicheroszilloskope ==
=== Allgemein ===

[[Bild:tektronix.jpg|thumb|right|300px|Digitales Speicheroszilloskop vom Anfang des Jahrtausends]]
Ein digitales Speicheroszilloskop (englisch DSO, '''D'''igital '''S'''torage '''O'''scilloscope) digitalisiert das Eingangssignal mit einem Analog-Digital-Wandler und legt die Werte in einem Speicher ab. Damit ist die Bandbreite nur durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers gegeben. Der Vorteil der Speicherung ist, dass man auf diese Weise Momentaufnahmen eines Signals machen und damit einmalige (transiente) Ereignisse (Spikes, Datenübertragungen) erkennen und darstellen kann, was besonders bei digitalen Schaltungen, z. B. mit Mikrocontrollern, sehr nützlich ist. Weiterhin lässt sich das Signal "vermessen" (z. B. um die Baudrate einer Datenübertragung zu bestimmen), man kann die Frequenz und den Effektivwert anzeigen lassen, das Frequenzspektrum, und je nach Modell noch vieles mehr. Das Signal wird in S/W oder Farbe auf einem LCD dargestellt, lässt sich aber oft auch über einen angeschlossenen Drucker ausdrucken oder an den PC übermitteln.

Der wichtigste Parameter bei digitalen Oszilloskopen ist die '''Abtastrate''', die angibt, mit welcher Rate das Eingangssignal digitalisiert wird. Um ein Signal mit einer gegebenen Frequenz ausreichend genau in Phase und Amplitudenverlauf darstellen zu können, sollte es mindestens mit der 10-fachen Frequenz abgetastet werden. Nur dann lassen sich in der Regel die interessanten Details in einem Signal erkennen. Für eine genaue Analyse analoger Signale, um z.B. die Güte einer Flanke oder Überschwinger beurteilen zu kjönnen, ist sogar ein Faktor von 25 bis 40 anzuraten<ref>Dieser Anhaltswert liegt nochmals weit über der Nyquist-Frequenz (zweifache Grenzfrequenz), ist aber nötig, um Abweichungen von der idealen Signalform zu sehen - z.B. bei Rechecksignalen. Die zehnfache Abtastfrequenz bedeutete, dass man nur 10 Messpunkte pro Signalperiode hat, was in einer 1:1 Darstellung auf dem Bildschirm gerade eben 10 nebeneinander liegenden Pixeln entspräche, was in der Regel sehr wenig ist, um ein Signal zu beurteilen.</ref> Wichtig ist in dem Zusammenhang auch die analoge Bandbreite des Oszilloskops. Ein gutes Verhältnis ist wäre eine mindestens 4-6 fache Überabstastung im Bezug auf die Bandbreite je Kanal, also z.B. 1Gsps für einen Zweikanaler mit 100MHz Bandbreite - besser 2Gsps. Damit wären dann Signale bis etwa 10 MHz ausreichend genau darstellbar.

Außerdem sind die '''Speichertiefe''' und die '''Wandler-Auflösung''' interessant. Ein Oszilloskop, das mit acht Bit Auflösung abtastet und 2000*8 Bit Speicher hat, kann 2000 Samples abspeichern, was einer Darstellung von 2000*256 Pixeln entspricht. Acht Bit Auflösung ist heutzutage ein gängiger Wert, auch wenn er niedrig erscheint. Ein normales Oszilloskop ist kein Präzisionsmessgerät und acht Bit sind für die Darstellung auf den Displays normaler Oszilloskope ausreichend.

Bei der Wandlung und Speicherung gibt es unterschiedliche Verfahren: Ehemals günstige Oszilloskope wie die TDS1000-Serie von Tektronix verwenden '''CCD-Speicher''' (Eimerkettenspeicher, ein analoges Schieberegister); die Messwerte werden erst gespeichert, und dann digitalisiert. Nachteile dieser Vorgehensweise sind ein stärkeres Rauschen, die begrenzte Speichertiefe und Totzeiten, während der keine Eingangswerte aufgenommen werden. Diese entstehen, da das Wandeln aller Werte aus dem analogen Zwischenspeicher länger dauert als die Zeit zum Füllen dieses Speichers. Deshalb muss das Gerät bis zum Abschluss der Wandlung warten, bevor es den Speicher erneut füllt.

Früher wandelten nur teurere Modelle in Echtzeit mit schnellen Flash-[[AD-Wandler]]n und speicherten die Messwerte direkt in einem schnellen RAM. Die Speichertiefe ist dabei praktisch unbegrenzt, allerdings sind Wandler sehr teuer, die mehrere GS/s schaffen. Durch einen Trick (mehrere verschachtelte langsame AD-Wandler) setzen sich AD-Wandler bei günstigen Modellen durch. Oszilloskope, die diesen Trick verwenden, erkennt man daran, dass die Abtastfrequenz mit der Anzahl der aktivierten Kanäle sinkt. Zum Beispiel, findet man Vierkanaloszilloskop mit vier Wandlern à 250 MS/s, die bei Benutzung nur eines Kanals 1 GS/s für diesen Kanal erreichen, bei Benutzung von zwei Kanäle 500 MS/s pro Kanal und bei Benutzung von drei oder vier Kanälen 250 MS/s pro Kanal.

In den richtig schnellen Geräten (mehrere GHz Samplerate) ist ein ähnlicher Trick üblich. Dort sind in den verwendeten Wandlerschaltkreisen eine größere Anzahl Sample-and-Hold-Stufen und AD-Wandler integriert. Die Eingangsspannung wird dann zeitversetzt in den Sample-and-Hold-Stufen gespeichert und von den im Vergleich zur Samplerate langsameren AD-Wandlern umgesetzt. Die Ausgangslogik sorgt dann dafür, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise sind unterschiedliche elektrische Eigenschaften der parallelen Wandlerstufen.

Natürlich spielt der Verwendungszweck eine entscheidende Rolle bei der Auswahl. Auf dem Labortisch, wo meist nur kleine Spannungen mit einem gemeinsamen Massebezug vorkommen, werden andere Anforderungen an ein Oszilloskop gestellt, als z. B. im Servicebereich für Industriesteuerungsanlagen, Automatisierungstechnik, usw. Dort sind weniger hohe Abtastraten wichtig, sondern eher eine größere Anzahl Eingangskanäle, die galvanisch voneinander getrennt sind, Spannungsfestigkeit bis min. 500 Volt, sowie speziell bei Störungsanalysen, die Möglichkeit, komplexe Triggermuster einzustellen, und eine integrierte große Festplatte, um einzelne Ereignisse automatisiert über lange Zeiträume hinweg festhalten zu können. Ein Beispiel für so ein hochwertiges Gerät ist ein Yokogawa Scopecorder (DL708). Allerdings sind bei solchen Geräten die Preise nach oben hin offen.

=== Digitale Tischoszilloskope ===
==== Allgemeines ====

DSO Tischoszilloskope sind die klassischen, in sich abgeschlossenen Geräte, die in der Gestaltung analogen Oszilloskopen ähneln. Daneben gibt es zum Beispiel auch PC DSOs. Viele Tischgeräte sind bereits so klein (geringe Tiefe) und leicht, dass sie zu Recht als tragbare Geräte bezeichnet werden. Beim Neukauf eines Oszilloskops sind diese Geräte die interessantesten.

Mittlerweile ist es üblich, dass man bereits bei Einsteigermodellen eingebaute USB oder RS-232 Schnittstellen findet und eine (häufig sehr simple) Windows-Software zur Bedienung vom PC aus oder zumindest zum Auslesen von Daten auf den PC. Ebenfalls häufig sind USB oder ähnliche Schnittstellen für USB-Memorysticks oder Speicherkarten zum Speichern von Messwerten, Screenshots und Konfigurationen. Ironischerweise sind Schnittstellen und Windows-Software bei Markengeräten häufig gesondert zu erwerben, während sie bei eher unbekannten Marken kostenlos mitgeliefert werden, wenn auch die Qualität der kostenlosen Software häufig zu wünschen übrig lässt.

Beispiele für günstige Einstiegsmodelle unter 600 Euro sind einige, aber nicht alle, Geräte von Rigol, Hantek, Owon, Siglent oder Atten. Für relativ wenig Geld erhält man für einfache Anwendungen ein brauchbares Oszilloskop mit ein paar Highlights aber auch auffälligen Einschränkungen und Fehlern in der Hard- und Software. Viel oder überhaupt Service kann man von diesen Firmen für sein Geld meist nicht erwarten.

Geräte bspw. von [http://www.instek.com/ Instek] sind etwas teurer. Geräte aus der GDS-1000A oder GDS-1000U Serie dürften zum Einstieg interessant sein, oder mittlerweile die modernere Serie DS2000 von Rigol,
bzw SDS2000 Serie von Siglent.

Ein weiteres Beispiel für ein Einstiegsmodell war das [http://www.tek.com/site/ps/0,,40-15314-INTRO_EN,00.html TDS1002] von Tektronix (ca. 1200 Euro). Dazu muss man allerdings sagen, dass Tektronix die aktuelle Entwicklung etwas verschlafen hat. Der nur 2 kByte große Speicher ist nicht mehr zeitgemäß. Geräte der [http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-33575.0&cc=DE&lc=ger&pageMode=OV Agilent InfiniiVision 2000X Serie] beginnen in einem ähnlichen Preisbereich aber mit wesentlich mehr Features.

Sind 4 Kanäle gewünscht, aber das Budget begrenzt, lohnt sich ein Blick auf die DS1000'''Z''' Serie von Rigol.

==== Vergleichstabelle digitale Tischoszilloskope ====

;Wichtiger Hinweis:Diese und andere Tabellen werden gelegentlich von Freiwilligen auf den aktuellen Stand gebracht. Das heißt, sie können veraltet sein.

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn. 
Anmerkung: Für Viele Modelle aus dieser Tabelle gibt es bereits Nachfolgemodelle. 
 
Legende: 
opt.: optional, kostenpflichige Erweiterung (Hardware und/oder Software) 

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="digitaloszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="70" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.conrad.de/ce/de/product/122485/VOLTCRAFT-Vorteilsset-DSO-1062D-2-Kanal-Oszilloskop-Digitales-Speicheroszilloskop-Bandbreite-60-MHz-inkl-2-Tastkoepf DSO5062D]
| [http://www.conrad.de/ Conrad]
| 329.-
| 2
| 500/1000
| 60
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Gleiche Hardware wie das Hantek DSO5062B und leicht modifizierte Software.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/en/ProductDetail_3_3.html DSO5000B Series]
| [http://www.hantek.com.cn/en/index.html Hantek]
| ab 290$ (eBay + Zoll!)
| 2
| 500/1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Mit 60MHz beliebt, da es einen Hack auf 200 MHz gibt. Ebenso diverse Hacks an der Hardware. Auch als Tekway oder Protek im Handel.
|-
| MSO5000D serie
| Hantek
|
| 2
| 1G
| 60/ 100/ 200
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| 2CH +16 Logik weitgehend baugleich mit DSO5000B Serie
|-
|-
| DSO3062A
| Agilent
| 800
| 2
| 500
| 60
| 8
| 4k
| 320x240, 5.7"
| •USB Device •USB Host (modul)
| weitgehend baugleich mit Rigol DS5000
|-
| InfiniiVision 2000 X Serie
| Agilent
| 950 - 2600 (MSO)
| 2/4
| 1 G/Kanal. Bei Benutzung der Hälfte aller Kanäle 2G/Kanal
| 70/ 100/ 200
| 8
| 100k
| 800x480, 8.5"
| •USB Device •USB Host 2x
| Markengeräte mit exzellentem Preis-Leistungs-Verhältnis. Software-Aufrüstbar (Funktionsgenerator, Protokoll-Dekoder, usw.)
|-
| [http://%5Bhttp://www.owon.com.hk/products.asp?ParentID=57&SortID=87 OWON XDS--A(+) '''•12-bit:''' 3062 A(+) 3102 A(+) '''•14-bit:''' 3202 A(+)]
| [http://www.owon.com.hk/main.asp L I L L I P U T ----------------- ( - OWON - ) ®]
| 430.. bis 720€ 
 
~1350€
| 2
| 1 GS/s
| 60 100 200
| 12 12 14
| 40M 
| 800x600 
 
8" Touch-screen 
(3062A(+): ohne Touchscreen)
| •USBx2 •LAN •WiFi •VGA/AV 
•• A+ : incl. •2ch-FG •Multimeter •DataLogger
| •LabView komp. 
•LiIon-Akku opt. •Bus-Decoder opt. 
 
'''•Echtes Glimpse-Of-Nirvana Teil'''
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000e/ Rigol DS1000E Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 285
| 2
| 1000/500 (1/2 Kanäle)
| 50/ 100
| 8
| 1M
| 320x240, 5.7”
| •USB Device •USB Host •RS-232
| optional 16-Kanal Logikanalysator = DS1052D (DS1102D). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1052E per Software auf ein DS1102E umrüsten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000z/ Rigol DS1000Z Series]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 360
| 4
| 1000/500 /250 (1/2/4 Kanäle)
| 50/ 70/ 100
| 8
| 12M (24M opt.)
| 800x480, 7"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| optionaler dualer Funktionsgenerator 25Mhz (DS1000Z'''-S'''). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1054Z/DS1074Z per Software auf ein DS1104Z umrüsten und den gesamten Funktionsumfang freischalten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds2000/ DS2000 Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| 845 - 1640
| 2
| 2 GS/s
| 70/ 100/ 200/ 300
| 8
| 14M 56M (opt.)
| 800x480, 8"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| Per Kauflizenz jeweils freischaltbar sind 56M, serielle Dekoder, weitere Trigger. Lassen sich alle über generierte Serial freischalten und sogar auf Topmodel DS2202 (200MHz) upgraden, da identische (gute) Hardware u. Lieferumfang - keine Hardwaremodifikation nötig. Dank LXI (offene Spezifikation) gute Softwareanbindung. Vertikalauflösung ab 0,5mV/Div!
|-
| [http://www.siglent.com/ens/pdxx.aspx?id=25&T=2&tid=1/ SDS2000 Serie]
| [http://www.siglent.com/ENs/index.aspx/ Siglent]
| 850 - 2700
| 2/ 4
| 2 GS/s
| 70/ 100/ 200/ 300
| 8
| 28M
| 800x480, 8"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI) •PASS/FAIL
| 110.000wrfms/s, seqmentierter Speicher! (dann bis 300.000wrfms/s, HRES Erfassung mit höherer vertikaler Auflösung, Per Kauflizenz jeweils freischaltbar sind serielle Bus-Dekoder, MSO Option, Funktionsgeneratorausgang Dank LXI gute Softwareanbindung.
|-
| [http://www.owon.com.hk/products.asp?ParentID=57&SortID=66 Owon SDS Serie]
| [http://www.owon.com.hk/main.asp Owon]
| 260€ (5032E) - 1100€ (9302)
| 2
| 250/125 - 3.2/1.6 G
| 30/ 60/ 70/ 100/ 125/ 200/ 300
| 8
| 10M/Kanal (5032E 10k/Kanal)
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA (opt.) ''oder'' •RS-232 (opt.)(nicht -E)
| Akkubetrieb optional (nicht -E)
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=46 GW Instek GDS-1000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 350 - 550 (Conrad: 475 - 950)
| 2
| 250
| 25/ 40/ 60/ 100
| 8
| 4k
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| Von Conrad teurer als DSO-4000 Serie erhältlich. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=42 GW Instek GDS-1000'''A''' Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 500 - ?
| 2
| bis 1GS/s
| 60/ 100/ 150
| 8
| bis 2M
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="35" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=34 GW Instek GDS-2000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 850 - 1800
| 2/4
| 1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| max. 5000 (alle Kanäle benutzt) / 25000 (ein Kanal in Benutzung)
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •USB Host 2x •RS-232
| Weitgehend baugleich mit Conrad Voltcraft DSO-8000 Serie. Vier-Kanal Versionen haben keinen externen Trigger und weniger Trigger-Funktionen. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| TDS-1002B
| Tektronix
| 1100
| 2
| 1000
| 60
| 8
| 2.5k
| 320x240
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host
| verhältnismäßig starkes Rauschen, siehe Text oben
|-
| [http://teledynelecroy.com/oscilloscope/oscilloscopeseries.aspx?mseries=50 WaveJet 3xx]
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 2800..8000 (brutto)
| 2/4
| 1000/2000
| 100/ 200/ 350/ 500
| 8
| 500k
| 640x480, 7.5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| verfügbar z. B. bei Farnell
|-
| WaveAce Serie
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 1000 - 3500
| 2
| 250 - 2000
| 60 - 300
| 8
| 4k - 8k
| 320x240
| •USB Device •USB Host •RS-232(?)
| Daten beziehen sich etvl. auf nicht mehr erhälltliche Serie (bitte überprüfen)
|-
| [http://www.dlm2000.de DLM20XX]
| YOKOGAWA
| 3300..8000 (brutto)
| 2 oder 4 (3+1) wobei 1 wahlweise 8Kanal Digital ist
| 2500 (1250)
| 200/ 350/ 500
| 8
| 12,5MPts
| 1024x768, 8.4"
| •USB Device •USB Host 2x •LAN (opt.) •RGB Video
| Vertrieb vom Hersteller direkt!
|-
| [http://www.uni-trend.com/UT2025B.html UNI-T UT2025B] / Voltcraft DSO-1022 M
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 290 - 356
| 2
| 250
| 25
| 8
| 512k/Kanal<ref name="unit">Uni-Ts Angaben zur Speichertiefe sind mit Vorsicht zu genießen. Seit Jahren wirbelt die Firma mit Begriffen wie ''memory length'', '' memory depth'', ''recording length'' und ''saving depth'' herum - jeweils mit unterschiedlichen Werten für das gleiche Oszilloskop. Dabei vermeidet Uni-T Begriffsdefinitionen zu geben. Im Zweifelsfall sollte man mit dem kleinsten Wert aller Angaben rechnen.</ref>
| 320x240 (Monochrom)
| •USB Device •USB Host •RS-232 •LAN (opt.)
| Als UT2025'''C''' mit Farbdisplay. UT2000 Serie 25-200MHz, 2CH 250MSa/s bis 1GSa/s wenig Rauschen
|-
| [http://www.uni-trend.com/UTD2052CEL.html UTD2052CEL]
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 369,-
| 2
| 1000
| 50
| 8
| 2x600k ''recording length''; 25k ''saving depth'' ein Kanal; 12,5k ''memory depth'' zwei Kanäle<ref name="unit" />
| 400x240 (effektiv)
| •USB Host
| Displayauflösung beträgt 800x480, der Displaycontroller faßt jedoch immer 2x2 Pixel zusammen (Menü nimmt relativ viel Platz auf dem Bildschirm ein)
|-
| [http://www.rohde-schwarz.de/de/Produkte/messtechnik-testsysteme/oszilloskope/HMO1002-%7C-Kerndaten-%7C-4-%7C-11696.html HMO1002]
| [http://www.rohde-schwarz.de/ Rohde & Schwarz]
| 950 - 1190
| 2
| 1000
| 50-100
| 8
| 2x 500 kSample
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| Umfangreiche Zusatzfunktionen wie Mustergenerator, Frequenzgenerator, 2-Kanal DVM, Frequenzzähler, Komponententester und 8 Kanal MSO Opt.
|-
| [http://value.rohde-schwarz.com/vi/value/oscilloscopes/r-srhmo1202-digital-oscilloscope.html/ HMO1202]
| [http://www.rohde-schwarz.de/ Rohde & Schwarz]
| -
| 2
| 2GSA 2x1GSA
| 100 200 300
| 8
| 2Mpoints 2x 1Mpoints
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| Optionen für I2C, RS232, UART, CAN, LIN serielle Busanalyse, Umfangreiche Zusatzfunktionen wie Mustergenerator, Frequenzgenerator, 2-Kanal DVM, Frequenzzähler, Komponententester und 8 Kanal MSO Opt.
|-
| [http://www.peaktech.de/produktdetails/kategorie/digital-oszilloskope/produkt/p-1265.html PT 1265]
| [http://www.PEAKTECH.de Peaktech]
| ca. 290
| 2
| 125 (1CH) 125 (2CH)
| 30
| 8
| 10k pro Kanal
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA
| Optional: Akkupack 4000 mA
|}

Weitere Marken, die gelegentlich auf dem deutschen Markt auftauchen, häufig über eBay, sind

* GAOtek
* Hangzhou Jingce (JC)
* Tonghui
* Ypioneer
* Jiangsu Lvyang
* Siglent (Zweitmarke von Atten)

Über deren Qualität hört man wenig oder gar nichts.

=== PC-Oszilloskope ===
==== PC-Zusätze ====
===== Allgemeines & Beachtenswertes =====

PC-Oszilloskope / PC-Zusätze sind im Prinzip digitale Speicheroszilloskope, mit der Besonderheit, dass sie die Daten nicht selbst anzeigen, sondern an einen PC übermitteln. Beim Kauf eines PC-Oszilloskops sollte man besonders vorsichtig sein, da viele Angebote irreführende Informationen enthalten. Sehr beliebt ist z. B. die Werbung mit der Analogbandbreite, also die Bandbreite die der Analogteil der Schaltung (Eingangsverstärker) verarbeiten kann. Wenn hier 100 MHz angegeben sind bedeutet das aber nicht, dass sich auch wirklich Signale bis 100 MHz darstellen lassen; wenn der Wandler nur mit 40 MS/s abtastet ist das Oszilloskop gerade noch bis 4 MHz verwendbar. Ebenso sollte man nur die Echtzeit- oder Realtime-Abtastrate beachten, eine manchmal ebenfalls angegebene "Äquivalent-Abtastrate" ist nur bei periodischen Signalen zu gebrauchen und damit im Umfeld von Mikrocontrollern meist wertlos.

Die Wahl zwischen einem Tischoszilloskop und einem PC-Zusatz ist nicht nur eine Geld-, Leistungs- oder Qualitätsfrage. Ein Tischgerät lässt sich anders bedienen (echte Knöpfe, sicherer Stand) und belegt nicht den PC oder Laptop. Erfahrene Entwickler ziehen ein separates Gerät einem PC-Zusatz vor. Zum Teil ist dies eine Generationsfrage.

Hinzu kommt, dass billige PC-Oszilloskope meist keine galvanische Trennung an ihrer USB-Schnittstelle besitzen. Ein Fehler bei einer Messung kann daher nicht nur das Oszilloskop, sondern gleich den PC mit beschädigen. Das gleiche Problem kann man übrigens auch bei einfachen Tischoszilloskopen mit PC-Schnittstelle haben. Allerdings kann man Tischgeräte auch ohne die PC-Verbindung betreiben, PC-Oszilloskope nicht.

Gelegentlich wird geraten, das Oszilloskop, egal ob Tischgerät oder PC-Zusatz, immer über einen "self powered" USB-Hub (einer mit eigenem Netzteil) mit dem PC zu verbinden. Ob ein solcher Hub als Schutzmaßnahme geeignet ist, besonders zum Personenschutz, sei dahingestellt. Schaden sollte er nicht.

Besonders zu beachten ist die PC-Software. Nicht nur, ob sie zum Zeitpunkt des Kaufs wenigstens grundsätzlichen Ansprüchen genügt, sondern auch, ob der Hersteller vermutlich willens und in der Lage ist, die Software über viele Jahre zu warten. Stichwort Investitionssicherheit. Ohne Wartung kann eine Inkompatibilität in der Software zum nächste Windows Service-Pack oder zur nächste Windows-Version das Gerät völlig entwerten.

Leider ist es so, dass es fast keine freie [[Oszilloskop#Software|Oszilloskopsoftware]] gibt. Die Protokolle zwischen Oszilloskop-Vorsätzen und Computer sind meist proprietär, und selten hat sich ein Entwickler freier Software die Mühe gemacht, ein Protokoll zu entschlüsseln. Noch seltener ist es, dass auf dieser Basis eine brauchbare oder gar gute Software geschrieben wurde. So ist ein Ausweichen auf freie Software kaum möglich, sollte der Hersteller die Wartung aufgeben. Man ist im Normalfall auf Gedeih und Verderb dem Hersteller ausgeliefert.

===== Vergleichstabelle PC-Zusätze =====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

Alle hier gelisteten Geräte haben einen USB-Anschluss.
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="pczusatzoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="25" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Bemerkungen
|-
| [http://www.elandigitalsystems.com/support/usbtmfaq/software.php USBscope50]
| Elan Digital Systems / dt. Vertrieb Hacker
| 249
| 1 (-4)
| 50 / 1000
| 10 / 75
| 8
| 3k pro Kanal
| CAT II, 300V galv. Trennung zu USB, OpenSource SDK, Java, Linux, LabView
|-
| PicoScope 2104
| Pico Technology
| 180
| 1
| 50
| 10
| 8
| 8K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2105
| Pico Technology
| 235
| 1
| 100
| 25
| 8
| 24K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2204A
| Pico Technology
| 165
| 2
| 100
| 10
| 8 - 12
| 8K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2205A
| Pico Technology
| 255
| 2
| 200
| 25
| 8 - 12
| 16K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2206A
| Pico Technology
| 429
| 2
| 500
| 50
| 8 - 12
| 32K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2207A
| Pico Technology
| 548
| 2
| 1000
| 100
| 8 - 12
| 40K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| P 1280
| Peaktech
| 329
| 2
| 250
| 60
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1285
| Peaktech
| 389
| 2
| 500
| 100
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1290
| Peaktech
| 197
| 2
| 100
| 25
| 8
| 5k
| 400VSS galv. Trennung zu USB
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=62 DSO-2090 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| 1 Kanal: 100 / 2 Kanäle: 50
| 40
| 8
| 1 Kanal: 64K / 2 Kanäle: 32K
| Wenige Vorteile gegenüber einem Tischgerät. Analogbandbreite bei der Samplingrate nicht ausnutzbar. Kleiner Eingangsspannungsbereich. Unter diversen anderen Namen erhältlich.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=63 DSO-2150 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| max. 150
| 60
| 8
| 10K-32K/Kanal
| .
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=64 DSO-2250 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 220
| 2
| max. 250
| 100
| 8
| 10K-512K/Kanal
| .
|-
| Mephisto Scope 1 (UM202)
| Meilhaus
| 333
| 2
| 1
| 2
| 16
| 256K
| 5 in 1,
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Voltmeter,
Datenlogger analog und digital,
Digital-I/O
|-
| MSO-19
| Link Instruments Inc.
| 172
| 1
| 200
| 60
| ??
| 1K
|
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Pattern Generator,
TDR
|-
|VDS1022I
|Owon
| ca 90
| 2
| 100
| 25
| 8
| 5k
| USB galv. getrennt
|}

==== Soundkarten-Oszilloskope ====
[[Bild:Soundoszi.JPG|thumb|right|300px|Soundkarten Oszilloskop]]
Wem ein wirklich einfaches Oszilloskop für kleine Frequenzen (bis etwa 20 kHz) ausreicht, bspw. um die Kommunikation am I2C-Bus zu analysieren, kann dazu die Soundkarte des PC benutzen.
Allerdings eignet sich eine Soundkarte nicht dazu, Gleichspannungen zu messen, zu niederfrequente Signale können daher nicht damit erfasst werden: Im Screenshot nebenan erkennt man das z. B. an der fallenden Gerade am Schluss (obwohl der tatsächliche Signalpegel konstant oben bleibt). Auch ist hier besondere Vorsicht geboten, da Soundkarten nur für geringe Spannungen ausgelegt sind und bei einer zu hohen Eingangsspannung möglicherweise der ganze PC beschädigt wird. Daher ist eine Vorschaltung mit Spannungsbegrenzung (ca 0,7V) nötig.

Der Vorteil der Soundkartennutzung ist, dass es sich dank des PCs um eine Art Speicheroszilloskop handelt und die Daten zum Beispiel in Excel analysiert werden können.

* [http://www.scheidig.de/Deutsch/Download/SpekOszi/info.htm Hardy u. Karola Scheidig] verschiedene Programme zum Messen mit der Soundkarte.
* [http://www.sillanumsoft.org/ Visual Analyser] von Alfredo Accattatis und der University of Rome Tor Vergata, "Donateware"
* [http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en Soundcard Oscilloscope für Windows] von Christian Zeitnitz, kostenlos für Privatanwendung
* [http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html Spectrum Lab von DL4YHF]
* [http://w5big.com/spectrogram.htm Spectrogram] von R.S. Horne, ältere Version kostenlos
* [http://www.audiotester.de/ Audiotester 30-Tage-Version kostenlos]
* [http://www.dasylab.com/ DasyLab] Eingeschränkte Version (Soundkarte und serielle Schnittstelle) als Beilage zum Buch "Signale-Prozesse-Systeme" ISBN 9783642018633
* [http://www.zelscope.com/ Zelscope] von Constantin Zeldovich 14-Tage Evaluationsversion
* [http://web222.webclient5.de/prj/VarEl/SndCrdAmp/ Sound Card Pre-Amp] Selbstbau-Vorverstärker für Sound-Karte von Dr. Thomas Redelberger
* [http://www.dxzone.com/catalog/Software/Spectrum_analyzers/ Linksammlung]

==== Grafikkarten-Oszilloskope ====
Videokarten, die über einen analogen Input verfügen, stellen ebenfalls eine Alternative zu käuflichen Oszilloskopen dar, da sie 3kanalig Frequenzen bis rund 180 MHz verarbeiten können. Die digitale Auflösung liegt meist bei 8 Bit maximal, was für einfache Anzeigen jedoch reicht, wenn die Aussteuerung entsprechend ist. Durch Übersampeln lässt sich die Auflösung wie gehabt steigern, indem man z.B. 4 Werte softwareseitig zusammenfasst und damit 1 Bit an Auflösung gewinnt. Bei 16 Werten kann man 2 Bit erwarten und erhält eine Güte von ca. 10 Bit bei 10MHz.

=== Selbstbau ===
Der Selbstbau eines solchen Gerätes erspart (wie fast immer in solchen Fällen) kein Geld, sofern man nicht eine Spezialfunktion benötigt, die im Markt nicht beschaffbar ist. Der Spaß liegt also wieder im Bauen selbst.

Es gibt diverse preiswerte Bausätze für Spielzeug-Oszilloskope. Die Ergebnisse nach dem Zusammenbau sind aber als Oszilloskop wenig brauchbar.

Eine positive Ausnahme stellt hier das [http://www.elv.de/usb-mini-scope-modul-usb-msm-komplettbausatz.html USB-MSM] von ELV dar, das bei sorgfältiger Kalibrierung und "analog powert" bis zu 200kHz trotz seiner Einfachheit durchaus für das Hobbylabor oder schulische Zwecke brauchbar ist.

Daneben findet man nur sehr wenige Selbstbau-Projekte deren Ergebnisse überzeugen. Einige interessante Projekte sind [http://www.mikrocontroller.net/topic/228997?goto=new#2308320]n und [http://www.ssalewski.de/DAD.html.de]. Dazu sei allerdings gesagt, dass der Aufwand an Material und Messmitteln schnell die Kosten für ein fertiges Oszilloskop überschreitet.

=== Umbau ===
Sofern man tatsächlich etwas benötigt, was nicht käuflich zu erwerben ist, kann der Kauf und Umbau eines vorhandenen Gerätes sinnvoll sein.

Auf eBay werden immer noch die Oszilloskope der früheren Firma Wittig (heute Welec), wie zum Beispiel das W2012A, angeboten. Als Alternative zu der fehlerträchtigen Orginalfirmware ist mittlerweile eine Open-Source Variante verfügbar die kontinuierlich weiterentwickelt wird. Ebenfalls wird an Hardware Erweiterungen gearbeitet die die Qualität des Oszilloskops deutlich steigern. Wer sich nicht sicher ist ob das Gerät seinen Ansprüchen genügt sollte bei den Entwicklern nachfragen. [http://sourceforge.net/apps/trac/welecw2000a/wiki] Auch hier ist der Weg das Ziel.

== Siehe auch ==

* [[AVR_Softwarepool#Oszilloskop|AVR Softwarepool: Oszilloskop]]
* [[Einfaches Oszilloskop mit Bascom-AVR]]
* [[USB_Oszilloskop]]
* [[Logic_Analyzer]]
* [[LCS-1M - Ein einfaches, preiswertes, mikrokontrollergesteuertes Zweikanal-Oszilloskop zum Selberbauen | LCS-1M]] ([[Picaxe]])
* [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf]] (engl.)
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/389844#4467981 Forumsbeitrag]: Bitte Tipp für ein einfaches Speicheroszilloskop
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/205596?goto=5724370#5724370 Forumsbeitrag]: Selbstbauprojekt für optisch getrennten Tastkopf

== Links & Literatur ==
* [http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=9681 Online-Dossier Grundlagen digitaler Oszilloskope. ] Veröffentlicht auf Elektronikpraxis online
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/XYZs/03W_8605_3.pdf XYZs of Oscilloscopes Primer]. Die Grundlagen digitaler Oszilloskope
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/ABCsProbes/60W_6053_9.pdf ABCs of Probes Primer]. Die Grundlagen von Tastköpfen
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1?filter=oszi*+-oszillator Forum-Beiträge zum Thema Oszilloskop] (Kaufberatung, Anwendung)
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/3?filter=oszi*+-oszillator Beiträge im Markt-Forum]
* [http://www.virtuelles-oszilloskop.de/ Ein virtuelles interaktives Oszilloskop] ala HAMEG HM203-6 20 MHz zum Üben (Seite auf [http://www.virtuelles-oszilloskop.com Englisch])
* [http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm Selbstbau-DSO 40MSPS]
* [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm Probing High-Speed Digital Designs], Originally published in [http://www.elecdesign.com/ Electronic Design Magazine], March, 1997
* [http://hackedgadgets.com/2007/12/10/oscilloscope-tutorials/ Oscilloscope Tutorials] Linkliste bei hackedgadgets.com
* [http://www.eevblog.com/2011/03/30/eevblog-159-oscilloscope-trigger-holdoff-tutorial/ EEVBlog #159] Videotutorial von Dave Jones zu '''Trigger Holdoff''', (engl.)
* [http://www.all-about-test.info/spezial-oszilloskope.html/ Marktübersicht Spezial-Oszilloskope mit Hintergrundinfos]
* [http://oscopes.info/market/2256-usb-oscilloscopes-product-overview-low-end/ Produktübersicht kostengünstige USB-Oszilloskope (englisch)]
* [https://www.youtube.com/watch?v=kUU2afffAdE&list=PLMKxBlyAyypxuaI7pbfRkSryvTDef_Y1S&index=16 Video] von Bob Peace zum Thema Tastköpfe und High Speed Measurements (engl.)
* [http://www.eevblog.com/forum/testgear/digital-oscilloscope-comparison-chart EEVBlog: "Digital Oscilloscope Chart" - Große Vergleichsliste gängiger Digitaloszilloskope (engl.)]
* Isolierte Tastköpfe mit LWL-Kopplung
** [https://www.tek.com/isolated-measurement-systems# IsoVu Isolated Probes] von Tektronix, 200-1000MHz, 14.000-27.000 Euro
** [https://teledynelecroy.com/probes/high-voltage-fiber-optically-isolated-probes High Voltage Fiber Optically-isolated Probes] von Teledyne LeCroy, 60MHz, ca. 3900 Euro bei RS [https://de.rs-online.com/web/p/oszilloskop-tastkopfe/1368330/ 136-8330]
** [https://www.langer-emv.de/en/category/analog/60 Optical fibre cable probes] vom Langer EMV mit 25, 500 und 5000kHz Bandbreite, ca. 1000 Euro
** [https://hackaday.io/project/12231-fiber-optic-isolated-voltage-probe Fiber Optic Isolated Voltage Probe] bei Hackaday, Selbstbauprojekt, 30MHz, ca. 50$

== Software ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/167705#1602827 WinXP Software für OsziFox/ProbeScope] von Micha B. (chameo)

* [http://users.physik.fu-berlin.de/~jtt/fsc2.phtml fsc2] is a program running under GNU/Linux for controlling spectrometers. Supported devices include digitizing oscilloscopes too:
** Tektronix Digitizing Oscilloscope TDS520, TDS520A, TDS520C, TDS540, TDS744A and TDS754A
** LeCroy Digitizing Oscilloscope 9400, 9410, 9420, 9424, 9424e and 9450(A)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope Waverunner and Waverunner-2 (LT224, LT 262, LT264, LT342, LT344, LT354, LT362, LT364, LT372, LT374, LT584, 44(M)Xi, 62X1, 64(M)Xi, 104(M)Xi, 204(M)Xi)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope WaveSurfer (422, 424, 432, 434, 452 and 454)

* [http://xoscope.sourceforge.net/ xoscope, oscope] is a digital oscilloscope using input from a sound card or EsounD and/or a ProbeScope/osziFOX and Bitscope hardware. Includes 8 signal displays, variable time scale, math,memory, measurements, and file save/load. (Linux, GPL)

* [http://www.mtoussaint.de/qtdso.html QtDSO] is a frontend for the Velleman PCS64i digital oscilloscope (Anm.: Velleman nicht mehr unterstützt) It provides a fully featured oscillocope mode (including XY plot and math) and a highly configurable spectrum analyzer mode. Für '''Digitalmultimeter''' gibt es vom gleichen Autor [http://www.mtoussaint.de/qtdmm.html QtDMM] und [http://www.mtoussaint.de/qtdmm2.html QtDMM2].

* [http://www.eig.ch/fr/laboratoires/systemes-numeriques/projets/osqoop-l-oscilloscope-libre/index.html Osqoop] est un oscilloscope logiciel sous licence libre. Il permet de travailler sur un nombre arbitraire de canaux et des acquisitions de longue durée. Wiki description: [http://gitorious.org/osqoop Osqoop] is a multi-platform open source software oscilloscope based on Qt 4. It connects to various hardware data sources such as the sound input or a dedicated USB board.

*[http://code.google.com/p/gds2000tools/ gds2000tools] ist eine Linux-Software für GW-Instek GDS-2000 und andere GW-Instek Oszilloskope.

* [https://code.google.com/p/xoscillo/ Xoscillo] - A software oscilloscope that acquires data using an Arduino or a Parallax (more platforms to come). (Lizenz: CC-BY-NC-SA 3.0; Windows and Linux (needs mono))

* [http://sourceforge.net/projects/oscope2100/ Oscope 2100] Linux software für Hantek DSO-2100.

* [http://sourceforge.net/projects/openhantek/ OpenHantek] Linux Software für Hantek (Voltcraft/Darkwire/Protek/Acetech) DSO-2090.

* [http://sourceforge.net/projects/dsoda/ Digital Soda] DSO-2250 Software.

* [http://owondriver.sourceforge.net/ Owon Driver, Ownon Dump] Linux-Treiber für Owon-Oszilloskope.

* [http://sdaaubckp.sourceforge.net/attenload/ Attenload] Linux - fetch data from Atten oscilloscopes via USB

* [http://www.ant.uni-bremen.de/whomes/rinas/agiload/ Agiload] Linux - fetch data and screenshots from Agilent 5462x oscilloscopes - RS232

* [http://foss.doredevelopment.dk/wiki/Lxi-control Lxi-Control] Kommandozeilen-Applikation zur Fernsteuerung von Geräten mit LXI-Schnittstelle.

* [http://gpib-utils.sourceforge.net/ gpib-util] Linux Kommandozeilen-Applikation, unterstützt diverse Oszilloskope (und andere Geräte) mit GPIB-Schnittstelle.

* [http://optics.eee.nottingham.ac.uk/vxi11/ VXI11] Bibliothek und Programme für Geräte mit VXI-11 Schnittstelle.

* [http://sourceforge.net/projects/wfmreader/ Linux WFM Datenformat-Leser].

* [http://sigrok.org/ ''sigrok'' Open Source Signal Analysis Software Suite]

=== Datenauswertung ===

Bei Oszilloskopen (DSOs), die es erlauben, die gemessenen Daten zu einem PC zu übertragen, kann man die Messwerte auf dem PC weiter auswerten. Zum Beispiel ein Signal demodulieren, filtern oder dekodieren. Grundsätzlich ist die Auswertung in jeder Programmiersprache möglich. Programmiersprachen für numerische Berechnungen eignen sich jedoch besonders.

* [http://www.sigrok.org Sigrok] eine open source tool zur Ansteuerung und Auswertung von u.a. digitalen USB-Oszilloskopen

* [http://www.mathworks.com Matlab] und Freie Alternativen wie [http://www.scilab.org/ SciLab] oder [http://www.gnu.org/software/octave/ GNU Octave]

* [http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/?term=Oscilloscope Matlabcentral Fileexchange, Suche nach ''Oscilloscope''] Auf Matlabcentral Fileexchange finden sich auch MatLab Lese- und Auswertungsfunktionen für diverse Oszilloskope. Hinweis: Die von MatLab für die Kommunikation mit einem Oszilloskop verwendeten Toolboxen und Funktionen dürfen aufgrund der Matlabcentral Lizenz nicht mit freien Alternativen verwendet werden. [http://wiki.octave.org/FAQ#Why_can.27t_I_use_code_from_File_Exchange_in_Octave.3F_It.27s_released_under_a_BSD_license.21 siehe GNU OCtave FAQ]

* [http://octave.sourceforge.net/instrument-control/ Octave-Forge instrument-control] für die Kommunikation mit diversen Geräten wie z.B. LXI-compatible Agilent, LeCroy or Tektronix Oszilloskope über VXI11. Außerdem UART, I2C, GPIB usw.

* Eines Ingenieurs angeblich unwürdig<ref>Es ist sehr einfach Fehler in Tabellenkalkulationen zu machen, die typischerweise lange unentdeckt bleiben. [http://www.eusprig.org/ Untersuchungen] haben gezeigt, dass bereits dann bis zu 90% aller Tabellenkalkulationsblätter fehlerhaft sind, wenn es nur um einfache mathematische Grundoperationen (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren) geht.</ref> sind Microsoft Excel oder andere Tabellenkalkulationen. Trotzdem sind sie zur Datenauswertung populär und auch geeignet, wenn sie richtig gehandhabt werden.

== Fußnoten ==
<references />

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Oszilloskope und Analyzer| ]]

STM32

2019-08-29T21:54:37Z

Elmo64: /* STM32-Familien */

STM32 ist eine Mikrocontroller-Familie von [http://www.st.com/mcu/inchtml-pages-stm32.html ST] mit einer 32-Bit [[ARM]] Cortex-M0/M3/M4 CPU. Diese Architektur ist speziell für den Einsatz in Mikrocontrollern neu entwickelt und löst damit die bisherigen ARM7-basierten Controller weitestgehend ab. Den STM32 gibt es von ST in unzähligen Varianten mit variabler Peripherie und verschiedenen Gehäusegrößen und -formen. Durch die geringe Chipfläche des Cores ist es ST möglich, eine 32 Bit-CPU für weniger als 1 € anzubieten.

[[Bild:stm32F103xc.png|thumb|right|340px|Blockdiagramm STM32F103xC/D/E]]

== STM32-Familien ==

Bisher gibt es elf STM32-Familien:
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f0-series.html STM32F0]
** Cortex M0
** Mikrocontroller zum Einstieg
** Bis 48MHz (38 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f1-series.html STM32F1]
** Cortex M3
** Bis 72MHz (61 DMIPS)
**Verschiedene Unterfamilien:
*** Connectivity line
*** Performance line
*** USB Access line
*** Access Line
*** Value line
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f2-series.html STM32F2]
** Cortex M3
** Bis 120MHz (150 DMIPS)
** Wie die STM32F1 Serie, Camera-Interface, 32-Bit Timer, Crypto-Engine...
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f3-series.html STM32F3]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 72MHz (90 DMIPS)
** Fast 12-bit 5 MSPS and precise 16-bit sigma-delta ADCs
** Touch sensing controller (TSC)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series.html STM32F4]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 180MHz (225 DMIPS)
** Bis zu 2MB Flash
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f7-series.html STM32F7]
** Cortex M7
** DSP und FPU (Single/Double Precision)
** Bis 216MHz (462 DMIPS)
** Mehr Peripherie: SPDIF-IN/OUT, SAI, HDMI-CEC, Dual Quad SPI
** On-Chip Grafik-LCD-Controller
** DMAs auch für Ethernet, USB und Chrom-ART
* [http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32h7-series.html STM32H7]
** Cortex M7
** Bis 400MHz (856 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l0-series.html STM32L0]
** Cortex M0+
** Low Power
** mit LCD Treiber
** Bis 32MHz (26 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l1-series.html STM32L1]
** Cortex M3
** Low Power
** mit LCD Treiber
** Bis 32MHz (33 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l4-series.html STM32L4]
** Cortex M4F
** DSP und FPU (Single Precision)
** Ultra Low Power (bis zu 8nA mit I/O Wake-Up)
** Bis 80MHz (100 DMIPS)
** 128KB...1MB Flash, 64/128KB SRAM
** optional Segment-LCD Treiber
** Quarzloser Betrieb auch mit CAN (1% ab Werk) oder USB (Synch über Host) möglich
** Digital-Filter für ΣΔ-Modulatoren
* [https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32g0-series.html STM32G0]
** Cortex M0+
** Bis 64MHz (ca. 60MIPS)
** 16KB...512KB Flash, bis 128KB SRAM
** 8-100 Pins
** SO-8, QFP TW im 0.8mm Raster
** Noch nicht alle gelisteten Varianten in Produktion (8.2019)
* [https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32g4-series.html STM32G4]
** Cortex M4F
** FPU und DSP
** "Math Accelerator" Für Trigonometrische Funktionen, FIR, IIR
** Bis 170MHz (213 DMIPS)
** bis 512KB Flash, 128KB SRAM
** 48-128Pins
** "Mixed Signal MCU"
** Noch nicht alle gelisteten Varianten in Produktion (8.2019)

* STM32T - nicht mehr in Produktion
** Cortex M3
** 72MHz
** Touch Sensing
* STM32W - nicht mehr in Produktion
** Cortex M3
** BIS 24MHz
** RF-MCU
[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 Hier eine Übersicht zum Auswählen eines STM32Fxxx]

===Features===
* Cortex-M0(+) / Cortex-M3 / Cortex-M4(F) / Cortex-M7 Kern (mit FPU)
* 16KB ... 2MB [[Flash-ROM]]
* 4KB ... 512KB [[Speicher#SRAM|SRAM]]
* 2KB ... 16KB [[Speicher#EEPROM|EEPROM]] (STM32L)
* SDRAM-Controller bei den [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN1806 STM32F42xxx und STM32F43xxx], bis 512 MByte externer SDRAM addressierbar
* 512 one-time programmable Bytes(STM32F2/4)
* [[IC-Gehäuseformen | Gehäuse]] 8 ... 216 Pins als SO, LCSP, TSSOP, QFN, QFP und BGA
* Derzeit sind '''über 700''' [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 STM32 Derivate/Varianten verfügbar]
* Bis 72MHz CPU-Takt, bis 120MHz beim STM32F2xx, bis 168/180 MHz beim STM32F4xx, wobei eine spezielle Prefetch-Hardware bis 120/168 MHz eine Geschwindigkeit erzielt, die 0 Wait-States entspricht. Der CPU-Takt wird über einen Multiplikator aus dem internen RC-Takt oder einem externen Quarz-Takt abgeleitet. Bis 216MHz CPU-Takt bei STM32F7xx.
* Zusätzliche FPU "Math Accelerator" Für Trigonom. Funktionen (CORDIC), FIR, IIR(FMAC) (STM32G4)
* Externes Businterface (nur bei Gehäusen ab 100 Pin und nur bei STM32F4, STM32F2 und STM32F1 Performance line)
* LCD Treiber für bis zu 8x40 Segmente (nicht beim STM32F2xx)
* TFT Treiber bei [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series/stm32f429-439.html STM32F429/STM32F439] [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series/stm32f469-479.html STM32F469/STM32F479]
* Spannungsbereich 1,65 ... 3,6V, nur eine Betriebsspannung nötig
* Temperaturbereich bis 125 °C
* Bis zu 168 IOs, viele davon [[Pegelwandler|5V-tolerant]]
* Interner, kalibrierter RC-Oszillator mit 8MHz (16MHz bei STM32F2/F4xx)
* Externer Quarz
* Real Time Clock mit eigenem Quarz und separater Stromversorgung
* Bis zu 16 [[Timer]], je Timer bis zu 4 IC/OC/PWM Ausgänge. Davon 2x Motion Control Timer (bei STM32F103xF/G), (bis zu 32 PWM Ausgänge)
* Systick Counter
* Bis zu 3 12-Bit [[AD-Wandler]] mit insgesamt 24 AD-Eingängen, integrierter [[Temperatursensor]], Referenzspannung Vrefint und VBatt Spannungsmessung (STM32F4xx)
* Bis zu 2 12-Bit [[DA-Wandler]] (bis zu 3 beim STM32F3xx)
* Bis zu 2 [[DMA]] Controller mit bis zu 12 Kanälen (16 beim STM32F2/4xx)
* Bis zu 2x [[I2C|I²C]]
* Bis zu 5x [[UART|USART]] mit LIN, IrDA und Modem Control (bis zu 8 beim STM32F2/F4xx)
* Bis zu 3x [[SPI]] (bis zu 6 beim STM32F4xx)
* Bis zu 2x [[I2S|I²S]]
* Bis zu 3x [[CAN#STMicroelectronics STM32 (Cortex M3/M4)|CAN]]
* Hardware [[CRC]] Unit, bei der STM32F3xx Serie mit einem einstellbaren Polynom
* Unique device ID register (96 Bits)
* TRNG - True Random Number Generator (STM32F2/4xx), basierend auf analoger Schaltung
* Cryptographic Processor (CRYP) (STM32F2/4xx)
* Hash Processor (HASH) (STM32F2/4xx)
* Kamera-Interface (DCMI) (STM32F2/4xx)
* [[USB]] 2.0 Full Speed / OTG
* [[USB]] 2.0 Hi Speed OTG mit extra PHY-Chip (STM32F2/4xx)
* USB Type-C™ Power Delivery controller (STM32G0/G4)
* HDMI CEC interface (STM32G0)
* SDIO Interface (z.B. SD-Card Reader)
* Ethernet
* Watchdog mit Window-Mode
* Jedes Peripheriemodul ist separat einschaltbar, wodurch sich erheblich [[Ultra low power|Strom sparen]] lässt
* [[JTAG]] und SWD (Serial Wire Debug) Interface
* Bis zu 6 Hardware-Breakpoints für Debuggen
* und vieles mehr ...

== Struktur der Dokumentation ==
Die Dokumentation der STM32 ist im Vergleich zur [[AVR]]-Familie umfangreicher und komplexer. Sie teilt sich in mehrere Dokumente auf.
Als Beispiel der Dokumentation soll stellvertretend der [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32-mainstream-mcus/stm32f1-series/stm32f103/stm32f103rc.html STM32F103RC] genannt werden. Die Seite von ST beinhaltet alle nötigen Informationen passend zu diesem Prozessor.

Diese Dokumente von ST beschreiben den Controller:

* Im [http://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103rc.pdf STM32F103xC/D/E Datasheet] sind die speziellen Eigenschaften einer bestimmten Modellreihe beschrieben und die exakten Daten und Pinouts aufgeführt, sowie die Zuordnung Chipname - Flash/RAM-Größe. Die Peripheriemodule werden nur aufgeführt, nicht detailliert beschrieben.
* Im [http://www.st.com/resource/en/reference_manual/cd00171190.pdf Reference Manual (RM0008)] sind alle Peripheriemodule der jeweiligen STM32-Controllerfamilie im Detail beschrieben.
* Das [https://static.docs.arm.com/ddi0403/e/DDI0403E_c_armv7m_arm.pdf ARMv7M Architecture Reference Manual] beschreibt detailliert die abstrakte ARMv7M-Architektur, wie das Exception Model, die CPU Instruktionen inklusive Encoding, etc.
* Das [https://static.docs.arm.com/100166/0001/arm_cortexm4_processor_trm_100166_0001_00_en.pdf Cortex-M4 Technical Reference Manual] bzw. das [https://static.docs.arm.com/100165/0201/arm_cortexm3_processor_trm_100165_0201_00_en.pdf Cortex-M3 Technical Reference Manual] beschreibt Eigenschaften der Cortex-M3/4 Implementierung der Architektur, insbesondere die Geschwindigkeit der einzelnen Prozessor-Instruktionen.
* Das [http://www.st.com/resource/en/programming_manual/cd00228163.pdf STM32 Cortex-M3 Programming Manual] ist eine Zusammenfassung des ARMv7M Architecture Reference Manual bezogen auf die STM32.
* Wer nicht die ST Firmware-Library verwendet, der benötigt zusätzlich das [http://www.st.com/resource/en/programming_manual/cd00283419.pdf Flash Programming Manual] für die Betriebsart des Flash-ROMs, d.h. die frequenzabhängige Konfiguration der Waitstates.

Zusätzlich sollten auch die [http://www.st.com/resource/en/errata_sheet/cd00197763.pdf Errata Sheets] beachtet werden. Empfohlen sei auch die Appnote "[http://www.st.com/resource/en/application_note/cd00164185.pdf AN2586 Getting started with STM32F10xxx hardware development]".
Die jeweiligen Dokumentations-PDFs sind auf der Produktseite von ST eines jeden Mikrocontrollers verlinkt.

== Hardware Zugriffs-Libraries ==
=== CMSIS ===

Die CMSIS (ARM® '''C'''ortex™ '''M'''icrocontroller '''S'''oftware '''I'''nterface '''S'''tandard) ist eine Library von ARM für den Zugriff auf die herstellerübergreifenden Funktionen des ARM-Cores. Hierzu gehört bei den Cortex-M4F-Cores auch die DSP und Floating-Point Funktionalität. Weiterhin existieren eine Zahl von Helferfunktionen für den NVIC, den Sys-Tick-Counter, sowie eine SystemInit-Funktion, welche sich um die PLL kümmert.

Im Rahmen des CMSIS-Standards ([http://www.onARM.com www.onARM.com]) wurden die Headerdateien standardisiert, der Zugriff auf die Register erfolgt per '''Peripheral->Register'''. Die CMSIS C-Dateien bzw. Header enthalten auch Anpassungen für die verschiedenen Compiler. Die Portierung eines Real-Time-Betriebsystems sollte unter Verwendung der CMSIS, für Chips der verschiedenen Hersteller, stark vereinfacht möglich sein (z.B. einheitliche Adressen für Core-Hardware/Sys-Tick-Counter).

Die CMSIS ist im Download der ‎STM32 Standard Peripheral Library enthalten. Die Compiler-Hersteller liefern eine jeweils zur ihrer Tool-Version passende bzw. geprüfte Library (incl. CMSIS) aus. Diese Libs können, gegenüber den Downloads beim Chip-Hersteller, auch ältere Version beinhalten.

=== ‎STM32 Standard Peripheral Library (SPL) ===

ST bietet für jede Controller-Familie eine umfangreiche zur CMSIS passende Peripherie-Bibliothek. Alle Funktionen um die Peripherie zu benutzen sind gekapselt in einfache Strukturen und Funktionsaufrufe. Somit muss man sich nicht selbst um die Peripherie-Register kümmern. Diese Library und ihre Dokumentation setzen das grundlegende Verständnis der Funktion des jeweiligen Peripheriemoduls voraus, wie es die o.a. Referenz und diverse Appnotes vermitteln. Die Library beinhaltet außerdem für fast jede Peripherie mehrere Beispiele.
Für die USB Schnittstelle gibt es noch eine extra Library, genauso wie für Ethernet.

Die Standard Peripheral Library ist inzwischen veraltet, ST empfiehlt, sie nicht mehr zu verwenden.

Auf der "Design Resources" Seite der Produktseite von ST eines jeden STM32 Mikrocontrollers kann die Library für den jeweiligen Controller heruntergeladen werden, z.B. [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257890 hier für den o.g. STM32F103RC].

Library für STM32F4xx: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library]

=== ‎STM32 Cube HAL ===

Hat seit 2012 die SPL abgelöst.

* https://www.st.com/en/embedded-software/stm32cube-mcu-packages.html

== Programmierung ==
Zur Programmierung der STM32 gibt es verschiedene Möglichkeiten, sowohl kommerzielle proprietäre als auch mit Freier Software.

=== Freie Software/Freeware ===
==== Selber zusammenstellen ====
Man nehme...:
* Eine Entwicklungsumgebung nach Wahl:
** [http://www.eclipse.org Eclipse] mit [http://www.eclipse.org/cdt/ C/C++ Development Tooling] und [https://gnu-mcu-eclipse.github.io/ GNU ARM Plug-in](Linux, Windows)
** [https://atollic.com/truestudio/ TrueStudio for STM32] basiert auf Eclipse
** [http://www.openstm32.org/Downloading+the+System+Workbench+for+STM32+installer System Workbench for STM32] basiert auf Eclipse
** [http://netbeans.org/ Netbeans] mit [http://plugins.netbeans.org/plugin/37426/gdbserver GDBserver-Plugin] (Linux, Windows)
** [http://www.kdevelop.org/ KDevelop] (Linux, Windows)
** [http://www.geany.org/ Geany] (Linux, Windows)
** Oder ein einfacher Texteditor
* Einen C,C++ Compiler:
** Eine der [[ARM_GCC#Fertige_GCC_Bin.C3.A4rdistributionen|GCC-Binärdistributionen]], siehe auch [[#GCC|GCC]] (je nach Distribution Linux, Windows)
* Programmiersoftware zum Flashen des Target:
** [http://openocd.sourceforge.net/ OpenOCD] unterstützt viele Debug/Programmier-Adapter (Linux, Windows)
** [https://github.com/texane/stlink Texane stlink] funktioniert gut mit den ST-Link Adaptern wie sie zB. auf den STM32 Discovery Boards zu finden sind (Linux)
** Bei Verwendung eines Segger J-Link, den [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf Segger GDB-Server] in Verbindung mit dem beim GCC mitgelieferten GDB (Linux, Windows).
** [https://github.com/blacksphere/blackmagic/wiki Black Magic Probe] als Mikrocontrollerfirmware simuliert einen seriellen Port, der direkt von GDB verwendet werden kann. Für FTDI-MPPSE basierte Adapter und ST-Link V2 läuft Blackmagic auf dem Host und stellt den Port :2000 für GDB zur Verfügung. Stlinks können, so man sich Programmierzugang zu dem STM32F103 des Stlinks beschaffen kann, auch mit BMP Firmware umgeflasht werden.

==== Komplette IDEs ====
* [https://developer.mbed.org/platforms ARM mbed Developer Site] ist eine vollständige Entwicklungsplattform für diverse ARM-Controller auf Basis eines RTOS mit Hardware-Abstraktion und webbasierter Online-sowie Offline-IDE. Ähnlich dem Arduino-Konzept können mit mbed einfachere Aufgaben schnell umgesetzt werden. mbed basiert auf C++ und unterstützt verschiedene Compiler. Projekte können auch exportiert und für andere IDEs heruntergeladen werden. Die mbed-Library ist quelloffen und auf github gehostet.
* [https://atollic.com Atollic TrueStudio] wurde seit der Übernahme durch ST auf STM32 Mikrocontroller reduziert und ist jetzt kostenlos verfügbar. Basiert auf Eclipse, OpenOCD und [[ARM GCC]]. Ohne size limit.
* [http://www.codesourcery.com/sgpp/lite_edition.html Codesourcery Lite Edition] Mit dieser Umgebung muss man sich anfreunden können. Es sind nur wenig Beispielprojekte verfügbar. Nicht mehr kostenlos verfügbar.
* [http://www.coocox.org/ Coocox Eclipse IDE] kostenlose IDE für STM32F0/F1/F2/F3/F4, die aber mittlerweile nicht mehr weiterentwickelt wird. Basiert auf dem [[ARM GCC]] und es gibt eine breite Unterstützung. Es ist sogar ein freies RTOS verfügbar. Eine gute Wahl ohne Limits mit breiter Debugger-Unterstützung. Hilfreiche Infos gibt es [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2228482 hier] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2229943 hier] im Forum, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]
* [http://emide.org/ emIDE] kostenlose IDE von Segger. Die emIDE basiert auf Code::Blocks. Sie ist auf [[ARM GCC]] aufgebaut und unterstützt eine große Zahl an unterschiedlichen JTAG/SWD-Debuggern - natürlich auch den J-Link aus gleichem Hause.
* [http://www.emblocks.org EmBlocks] kostenlose IDE, Code::Blocks basiert, unterstützt STM32 L1/F0/F1/F2/F3/F4/W, integrierter Compiler ([[ARM GCC]]), integrierter GDB-Debugger, Jlink/ST-Link, System view (Peripherie-Register anzeigen) beim Debuggen, Project-Wizard (Eigene Wizards können mit Squirrel geschrieben werden), Basiert auf Code::Blocks. Artikel: [[STM32 - Einstieg mit Em::Blocks]]
** heißt jetzt EmBitz -> https://www.embitz.org
* [http://cms.seng.de/service-support/downloads/ Entwicklungsumgebung GNU/Linux] für STM32F1 mit OpenOCD und Olimex ARM-USB-OCD-H, Bedienung über Eclipse-IDE oder Kommandozeile.
* [http://www.openstm32.org/blog1-System-Workbench-for-STM32 System Workbench for STM32] (SW4STM32) ist eine uneingeschränkte und kostenlose IDE. Sie wird von [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF261797 ST] offiziell unterstützt. Die Entwicklungsumgebung ist in der Version 1.0 seit 5.2.2015 erhältlich. Seit Februar 2016 ist eine Version für Linux verfügbar.

==== Andere Programmiersprachen ====

* [http://mecrisp.sourceforge.net Mecrisp-Stellaris], eine native Forth-Implementation für ARM Cortex M0/M3/M4. Es werden bereits mehrere STM32 Targets unterstützt und neue Portierungen sind herzlich willkommen. Auch Chips von TI, NXP und Freescale sind im aktuellen Paket enthalten.

=== Kommerzielle Umgebungen ===

* [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil µVision] (Demo max. 32KB Code/Free für STM32F0/STM32L0): Die sehr komfortable µVison IDE ist neben dem ARM Compiler per Menue auch für einen beliebigen GNU-Compiler konfigurierbar. Damit besteht das 32k-Limit nur noch für den integrierten Debugger / Simulator. In Verbindung mit einem ULINK2 ist die Umgebung schon sehr einfach zu bedienen - leider ist der Compiler mit großen Abstand der langsamste den ich je nutzte, da er keine parallel Option wie der GNU-CC besitzt. Mit der µVision lässt sich kein fremdes File in den Controller in den Flashspeicher des Controllers schreiben. Für den Anfänger eine gute Wahl. Der Preis ist jedoch ein guter Grund auf andere freie IDEs zu wechseln. µVison selbst kann kostenlos mit dem MDK-Evaluationkit heruntergeladen werden. [https://www.keil.com/arm/demo/eval/arm.htm#DOWNLOAD download] Wer sich nur auf STM32 Cortex M0/L0 beschränkt kann die Keil MDK auch ohne 32K Begrenzung frei nutzen. [http://www2.keil.com/stmicroelectronics-stm32/mdk download]
* [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR-Embedded-Workbench] (Demo max. 32KB Code) [http://supp.iar.com/Download/SW/?item=EWARM-EVAL download]
* [http://www.isystem.com/download/winideaopen winIDEAOpen] Keine Code Limitierung, GCC und Testwerkzeug beinhaltet. Läuft mit dem iTag50 Adapter, Segger J-Link und dem ST-Link
* [http://www.raisonance.com Raisonance Ride7] (GCC Compiler, kostenlose Version auf Debugging von max. 32KB Code limitiert, keine Limitierung beim Complilieren)
* [http://www.rowley.co.uk/arm/ Rowley Crossworks] (Demo 30 Tage unbeschränkt, 150$ für nichtkommerzielle Nutzung, auf GCC basierend). Mir ist nicht klar warum man für diese IDE Geld bezahlen soll. Der GNU-Compiler ist frei und die Entwicklungsumgebungen die auf Eclipse basieren, ebenfalls. Allerdings ist diese Einstellungsarbeit schon was für den etwas erfahrenen Entwickler.
* [http://www.sisy.de/index.php?id=17&no_cache=1 SiSy ARM oder SiSy Micrcontroller++] (Demo verfügbar keine Gößenbegrenzung, basiert auf GNU-Compiler, grafische Programmierung mit UML möglich, integrierter Debugger)
* [http://www.comsytec.eu/epsdebugger.php EPS Debugger Plugin, für STM32 Development mit Code::Blocks]
* [http://www.mikroe.com MikroE bietet neben Pascal und Basic auch C mit kompletter Oberfläche mit Compiler etc. pp relativ günstig]
* [http://www.visualgdb.com VIsualGDB] Wer vom Atmel Studio kommt oder sonst viele mit Visual Studio arbeitet bekommt hier ein Plugin, das wirklich Spaß macht und funktioniert. Es werden nicht nur STM32 unterstützt. Einfach kostenlose Trial-Version anschauen und probieren.

=== STM32CubeMX ===
Dies ist eine Software von ST selbst, die die Auswahl und Konfiguration von STM32-Mikrocontrollern vereinfacht:
* Auswahl der Controller oder Entwicklungsboards mit einer parametrischen Suche
* grafische Konfiguration der Pins und Alternate Functions (inkl. Überprüfung auf Kollisionen - bei Entwicklungsboards sind gewisse Pins schon vorkonfiguriert und werden angezeigt)
* grafische Konfiguration des Clock-Trees
* Generierung von C-Code entsprechend der grafischen Konfiguration. Dieser funktioniert nur mit den neuen STM32CubeMX Libraries (HAL, LL), nicht mit den alten Standard Peripheral Libraries (SPL).
* Simulation des Strom-Verbrauchs unter Auswahl verschiedenster Stromquellen und Batterien
STM32CubeMX ist Java-basiert und läuft daher problemlos auf Windows, OS X und Linux. In der Zip-Datei, welche [https://my.st.com/content/my_st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html bei ST heruntergeladen] werden kann, befinden sich entsprechende Installer für die einzelnen Betriebssysteme.

=== Tutorials für diverse Tool-Kombinationen ===
* [[STM32 Eclipse Installation|Windows,Linux, Eclipse + Yagarto/CodeSourcery + OpenOCD/ST-Link]]
* [[STM32 Eclipse JLink Linux/Windows|Windows,Linux, Eclipse + GCC-ARM-Embedded + JLink]]
* [[Linux auf STM32|Linux auf STM32 (ucLinux)]]

* Windows
** Eclipse
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/216554 Windows, Eclipse, codesourcery, st-link ]
*** [http://www.firefly-power.de/ARM/debugging.html Eclipse Plugin "GDB Hardware Debugging" mit OpenOCD]
** Code::Blocks
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/265600 Windows, Code::Blocks, STM32F4]
** STM32 mit EmBlocks
*** [http://www.emblocks.org/web/downloads-main Download EmBlocks]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=coHPJylnzC8 Video STM32 Project Wizzard in EmBlocks]
** Atollic TrueSTUDIO
*** [[STM32 LEDBlinken AtollicTrueStudio|Atollic TrueSTUDIO Installation + Demo]]
** MDK-ARM Lite mit Einstellungen für STM32F0/F4-Discovery Board
*** [https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm KEIL MDK-ARM Download]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=RXOOxby5nns&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&index=1 Installations Video STM32F4 Discovery Board]
*** [https://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_203294&feature=iv&index=4&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&src_vid=sN4gDZ7H8gw&v=BeZcQjXxk9A Einstellungen STM32F0 Discovery Board Video]
** SiSy ARM, STM32
*** Download: [http://www.sisy.de/index.php?id=59 SiSy DEMO] kein Begrenzung der Codegröße
*** [http://www.youtube.com/watch?v=84Y3jYLWYpo Videobeispiel]
** Microsoft Visual Studio
*** [http://visualgdb.com/tutorials/arm/stm32/f4_discovery/ "STM32F4-Discovery tutorial with Visual Studio"]
* Ubuntu
** [http://cms.seng.de/service-support/downloads/ Installing a toolchain for Cortex-M3/STM32 on GNU/Linux] - How-to manual, für STM32F1 unter GNU/Linux mit OpenOCD und Olimex ARM-USB-OCD-H. Integrierte Make files, Linker Skripte, Startup-Code, diverse Tools und Demo-Projekt/Programm. Einbindung in Eclipse IDE oder Bedienung über Kommandozeile.
** [http://fun-tech.se/stm32/index.php Ubuntu, Selbstcompilierter GCC, STM32/Cortex-M3]
** [http://thetoolchain.com The ToolChain] - Automatisch installierende Entwicklungsumgebung mit eigenen und externen Treibern, Unterstützt QtCreator als IDE, Flexibel erweiterbar über Shellskripte

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719 Tipps für Installation mit Eclipse]

===Programmieradapter===
* Der [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/hardware-development-tools/development-tool-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-stm32-mcus/st-link-v2.html ST-LINK/V2] ist ein Debugger, welcher von ST selbst angeboten wird. Jedes STM32 Discovery- oder Nucleo-Board hat einen ST-LINK V2 bzw. ST-Link V2-1 für Programmierung/Debugging per SWD on-board (teilweise abbrechbar), welcher auch für eigene STM32 Target Hardware und prinzipiell auch andere Cortex-M benutzt werden kann. Zwar ist er mit 1.8MHz Takt ein sehr langsamer Vertreter seiner Art, jedoch lassen sich mit ihm fremde Hex- und Binary-Files sowohl Debuggen als auch Flashen. Die ST-LINK-Variante auf den Nucleo- bzw. Discovery-Boards beherrscht nur SWD und kein JTAG, wohingegen der ST-Link in der Adapterversion mit Gehäuse auch JTAG beherrscht und zusätzlich auch in einer Variante mit galvanischer Trennung erhältlich ist. Die ST-LINK/V2-1 auf den NUCLEO und Discovery-Boards können auch per Softwareupdate zu einem J-Link OB umgewandelt werden. Details und Hinweise dazu [https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/models/other-j-links/st-link-on-board hier]. Kopien des ST-Link V2 sind als "mini"-Version u.a. sehr günstig (<5€) über Ebay, Aliexpress und Co zu beziehen. Diese unterstützen jedoch ebenfalls kein JTAG und haben desweiteren den Nachteil, das der Reset-Pin nicht herausgeführt ist bzw. der mit "Reset" bezeichnete Pin nur für STM8 gedacht ist. Sämtliche ST-Link V2 und V2/1 können mittels einer von ST angebotenen [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/development-tool-software/stsw-link007.html Update-Software ] auf den jeweils neuesten Stand gebracht werden.
* [http://www.segger.com/jlink-model-overview.html SEGGER J-LINK / J-TRACE] für u.a. alle ARM7/9/11, Cortex-M0/M1/M3/M4/A5/A8/A9/R4 als [http://www.segger.com/cms/j-link-edu.html Non-Commercial] J-LINK-EDU für ca. 50€ zu haben, läuft in µVision, IAR, GDB (Linux & Windows über einen eigenen [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf GDB-Server]), ... Der J-Link ist mit Abstand der schnellste Debugger, den ich bisher testen konnte. Wer es beim Debuggen eilig hat, liegt mit dem J-Link von Segger richtig.
* Keil [http://www.keil.com/ulinkme/ ULINK-ME], [http://www.keil.com/arm/ulink2/ ULINK2], [http://www.keil.com/arm/ulinkpro/ ULINK pro] Wenn man die die µVision IDE nicht verlassen mag, kann man sich mit diesen Adaptern anfreunden, denn sie arbeiten nur mit dieser IDE zusammen. Sie benötigen keine USB-Treiber, da sie geschickt das HID-Device des Betriebssystems nutzen. Es lässt sich kein fremdes Binary oder Hex-File flashen. Der ULINK2 kostet genau soviel wie ein Segger J-Link Basic bei gleichem Funktionsumfang, der sich jedoch auch in Verbindung mit anderen IDEs (GDB, usw) einsetzen lässt.
* [http://www.raisonance.com/rlink.html Raisonance RLink]
* [http://www.isystem.com/products/itag iTag] für 50€ bei [http://www.amazon.de/dp/B009XAQ9BW Amazon] bestellbar, alternativ als [http://isystem.com/products/hardware/cortex-debugger/itag/itag-instruction Eigenbauversion (offenes Design)] läuft mit der freien winIDEAiTag version (siehe oben)

In der Regel haben die [[JTAG]] Adapter einen 20-poligen Stecker, den man direkt auf die Demo-Boards mit 20-poligem [[JTAG]]-Anschluss einstecken kann. Die Pinbelegung ist genormt, siehe Artikel [[JTAG]]. Die Discovery-Boards haben keinen separaten JTAG-Stecker, aber man kann sich zumindest für das STM32F4 Discovery einen Adapter Pinheader->JTAG Stecker leicht selbst bauen.

===Programmieradapter Open-Source===

* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ARM-JTAG-COOCOX/ ARM-JTAG-COOCOX], CoLinkEX Nachbau von Olimex, unterstützt JTAG sowie SWD
** [http://www.coocox.org/wiki/coocox/CoLinkEx/CoLinkEx-Support unterstützte uC]
** unterstütze IDEs: [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil MDK-ARM 4.03] oder neuer, [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR Embedded Workbench 5.xx] oder neuer sowie die [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox CoIDE]
* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ Olimex] ARM-USB-OCD (ca. 60.-, hat zusätzlich einen Spannungsausgen und einen COM Port)
* [http://www.randomprojects.org/wiki/Floss-JTAG FLOSS-JTAG]

Der Controller hat auch einen fest eingebauten Boot-Lader. Damit läßt er sich auch über eine gewöhnliche serielle Schnittstelle programmieren, ohne dass man einen JTAG-Adapter benötigt. Dies erfordert ggf. entsprechende Konfiguration über die BOOTx-Pins und/oder die Option-Bytes, und ein Programm wie [https://code.google.com/p/stm32flash/ stm32flash].

=== Demo-Projekte ===

* Einführung in die GPIO Programmierung der STM32F10x und STM32F30x Prozessoren am Beispiel des STM32F3 Discovery Boards und Vergleich zur AVR IO Registerstruktur [http://www.mikrocontroller.net/topic/300472#new]
* [[prog_bsp_timer_1_timer2|Programmbeispiel für die Verwendung von Timer2 zusammen mit dem Interrupt]]
* [http://www.firefly-power.de/ARM/printf.html Printf() debugging mit minimalem Aufwand]
* [[STM32_BLDC_Control_with_HALL_Sensor|Programmbeispiel für BLDC Motoransteuerung (Timer 1) mit HALLSensor (Timer 3)]]
* [[Cortex_M3_OCM3U]]
* Martin Thomas hat ein umfangreiches Projekt erstellt, in der die Eclipse Einstellungen enthalten sind:
** [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/arm_memcards/index.html "ChaN's FAT-Module with STM32 SPI"]
* [[STM32 USB-FS-Device Lib]]
* Modellbau-Sender auf STM32-Basis mit vielen Treibern [http://www.rcos.eu www.rcos.eu]
* Ausführliches [https://github.com/jkerdels/stm32edu Einstiegs-Tutorial] in Codeform für das [http://www.st.com/internet/evalboard/product/252419.jsp STM32F4 discovery board]
* [http://www.redacom.ch/keillab/ Schweizer Gondelbahnsteuerung über Webserver auf ETT STM32F ARM KIT Board in Keil RTOS] mit Webcam
* Die [http://ethernut.svn.sourceforge.net/viewvc/ethernut/trunk/ Ethernut SVN Version] unterstützt inzwischen viele STM32 Typen, viele Devices und einige STM32 Demoboards
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=744 Uwe Becker's Libraries für den STM32F4]
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=3290 Uwe Becker's STM32F429 Discovery Board Oszilloskop], hier der [http://www.mikrocontroller.net/topic/319831#new Thread]
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=3424 Uwe Becker's STM32F429 Discovery Board ZX-Spectrum Emulator]
* [[USB-Tutorial mit STM32]] enthält ein vollständiges Beispielprojekt

== Debug- und Trace-Interface (CoreSight™ Debug and Trace Technologie)==

Übersicht über beide Funktionalitäten und den Schnittstellen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_cs_core_sight.htm

Die Coresight-Debug-Architektur ermöglicht ein nicht-invasives Debugging, d.h. es können während des Betriebes (meistens) ohne Beeinflussung des Prozessors Daten vom Speicher gelesen und in selbigen geschrieben werden.

=== Debugger Funktionen ===

Der Debugger-Teil besitzt drei Funktionen:
* Run Control: z.B. Programm-Start, Stopp und Einzel-Schritte.
* (Program) Break Points: Ein Programm hält an, wenn der Programm Counter eine bestimmte Programm-Adresse erreicht.
** Die maximale Anzahl der gleichzeitig möglichen Break Points ist begrenzt (z.B. 6 bei einem STM32).
** Die Anzahl der Break Points ist nahezu unbegrenzt, wenn ein Debugger über den Memory Access (s.u.) sogenannte Flash Break Points unterstützt. Dabei wird ein geladenes Programm im Flash umprogrammiert, um den Debugger anzuhalten. Diese Funktionalität ist meistens ein kostenpflichtiges Zusatz-Feature des Debugger-Herstellers.
** Beinhaltet keine Data Watch Funktionalität, welche im Trace-Teil (DWT) realisiert wird.
* Memory Access: Lesen und Schreiben von Speicheradressen.
** Diese Funktionalität beinhaltet keine direkte Flash-Programmierung. Der Programmiervorgang für einen Flash ist herstellerspezifisch und muss von dem verwendeten Debugger unterstützt werden.

=== Trace Funktionen ===
Die Trace-Funktionalität wird in drei Funktionen aufgeteilt:
* ETM (Embedded Trace Macrocell): Optional, nicht jede CPU besitzt diese Hardware (Kostenfaktor, Ausstattung).
* ITM (Instrumentation Trace Macrocell): Über diesen Kanal kann ein vereinfachtes Trace des Core ermöglicht werden, sowie "printf-ähnlich" Daten über den ITM Channel 0 geschickt und im Debugger ausgegeben werden.
* DWT (Data Watchpoint & Trace Unit):
** Data Watch: 4 Access-Break-Points ( z.B. der Debugger bleibt stehen, wenn das Programm auf einen Speicher zugreift oder der Wert einer Variablen einen bestimmten Wert annimmt).
** Trace Unit: Programmverlauf (durch Lesen des Program Counters) und Interrupt Aufrufe verfolgen, sowie Zeitmessungen.

Einige der Trace-Funktionalitäten können über die JTAG-Schnittstelle angesprochen werden. Die schnelle Trace-Funktionalität (mit 4 bit Parallel-Port) steht nur mit der erweiterten DEBUG + ETM Schnittstelle zur Verfügung. Im Gegensatz zum Debugger-Teil (Run Control, Break Points und Memory Access) werden Trace-Funktionen nicht von allen Debuggern unterstützt. Debugger mit der vollen Trace-Funktionalität kosten deutlich mehr.

* Beispiele für Trace-Port-Aktivierungen für verschiedene Hersteller: http://www.keil.com/support/man/docs/jlink/jlink_capture_tracedata.htm

Die Aktivierung des parallelen Trace-Ports erfordert, je nach CPU Hersteller, zusätzliche Debugger-Makros für die Aktivierung und Port-Freischaltung. Zusätzlich sind die Schnittstellenauswahl und Einstellung (Frequenzen) im Entwicklungs-Tool (IDE) wichtig, um erfolgreich den Programm-Verlauf "tracen" zu können.

=== Debug und Trace-Schnittstellen ===
Als Debug Interface stehen zwei Varianten zur Auswahl:
* [[JTAG]]: Dafür sind mindestens 6 Steuerleitungen nötig. Unterstützt Device Chaining: Mehrere verbundene Geräte können mit einem Debugger/Programmer gleichzeitig angesteuert werden.
* SWD (Serial Wire Debug): Hier mindestens 2 Steuerleitungen (3 mit SWO, zzgl GND und 3,3V). Die SWD Schnittstelle ist in der Regel schneller und kann auch Funktionen aus dem Trace-Teil beinhalten (z.B. ITM, dafür wird der SWO-Pin benötigt). Device Chaining ist mit dieser Schnittstelle nicht möglich.

Standard-JTAG Steckerbelegungen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_hw_connectors.htm

=== Der 10polige JTAG-Stecker von mmvisual ===
mmvisual hat mit dieser Steckerbelegung die Standard JTAG Schnittstelle erweitert:

Ich habe diesen Part in den Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual JTAG] verschoben.
Hinzu gekommen ist die Adapterplatine 10-Polig auf Standard JTAG 20 Polig mit TTL/V24 Wandler. [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Die_Adapterplatine Siehe hier.]

== Hardware-Beschaltung ==

Der STM32 benötigt für den Betrieb nur (Minimalbeschaltung):

* VCC 2..3,3V (je nach Typ)
* AVCC 2..3,3V (sehr wichtig, der STM32 lässt sich ohne diese Spannung nicht programmieren)
* GND
* Reset Pin 100nF nach GND (ein Pull-Up Widerstand von ca. 40k ist intern vorhanden)
* [[#Bootmodi|Boot-Pins]]

ansonsten nur ein paar einzelne Cs 100nF an VCC/GND.

Um Programmieren zu können wird entweder noch die serielle Schnittstelle (Programmieren über den vorprogrammierten Bootloader) oder JTAG oder die SWD Schnittstelle benötigt.

=== Bootmodi ===
Unterschiedliche Bootmodi lassen sich mittels der PINs BOOT0 und BOOT1 auswählen. Siehe Application Note [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Attachments/18225/AN2606.pdf AN2606]. Außer F1 besitzen neuere Familien ein SYSCFG_MEMR Register. In dieses Register kann man die gewünschten Boot0/1 Werte schreiben und nach einem Core-Reset (!= System_Reset) startet der Prozessor im gewünschten Mode. Eine Neu- bzw. Deinitialisierung der Peripherie empfiehlt sich!

==== Boot from FLASH ====
Startadresse wird von 0x08000004 geladen
BOOT0 Lo
BOOT1 X

==== Boot from SRAM ====
PC Startadresse wird an 0x200001E0 direkt angesprungen.
BOOT0 Hi
BOOT1 Hi
Da der interne FLASH der stm32f1x laut Datenblatt nur für 10000 Schreibvorgänge ausgelegt ist, kann mittels BOOT0 (High) und BOOT1 (High) auch aus dem zuvor mit dem Debugger (JTAG/SWD) beschriebenen SRAM booten.
Hierbei gilt zu beachten:
VTOR auf die NVIC Tabelle im SRAM vor dem auslösen des ersten Interrupts remappen.

Um ein vergleichbares Startverhalten zum FLASH zu erreichen, empfiehlt es sich,
0xF1E0F85F an 0x200001E0 zu schreiben. Diese implizite Ausführung von "ldr.w pc,
[pc, #-0x01E0]" beim Start erzwingt ein laden der Startadresse von 0x20000004.

==== Boot from SYSMEM (RS232, CAN und USB) ====
PC Startadresse wird von 0x1FFFF004 geladen
BOOT0 Hi
BOOT1 Lo

Ab F2 gibt es auch ein SYSCFG_MEMRMR Register. Schreibt man hier den Wert für "System Flash" und macht einen Corereset (keinen Systemreset), so landet man auch im Bootloader, unabhängig vom Wert der Boot Pins.

Auch ohne JTAG lässt sich ein STM32 programmieren (Bootloader-Aktivierung). Dabei stehen, je nach CPU-Typ, verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:
* RS-232 (bisher alle STMs)
* USB (alle USB fähigen CPUs > F103)
* CAN (wie USB nur in bestimmten MCUs)

3 zusätzliche Verbindungen müssen auf dem Board gepatcht werden. Für einen Test geht es auch mit Tastern für RESET und BOOT0. 
RESET=RTS (L-aktiv) 
BOOT0=DTR (H-aktiv) 
BOOT1=LOW 

Details sind hier im Forum: [http://www.mikrocontroller.net/topic/141711 STM32 Programmiertool]

Tools für den Download über den STM32-Bootloader:
* [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257525 STSW-MCU005 STM32 and STM8 Flash loader demonstrator]
* [https://sourceforge.net/projects/stm32flash/ stm32flash] - Open source flash program (RS-232)
* [http://dfu-util.sourceforge.net/ dfu-util] - Open source flash program (USB)

== Bewertung ==
=== Vorteile ===

'''Vorteile gegenüber ARM7:'''

* Interrupt-Controller jetzt Teil des Prozessors (als Core Peripheral), die Vector Table ist jetzt eine echte Vektortabelle, keine Sprungliste wie bei ARM7. Durch Automatismen zwischen Core und NVIC (auto register save r0..r3, lr, sp, pc) bei Interrupt Entry wird eine deutlich schnellere Ausführungszeit bei Interrupts erreicht. Der Interrupt Code muss sich nicht mehr selbst um die Sicherung der o.g. Register kümmern und eine besondere Konfiguration der Handler im Compiler entfällt. Sind vor Beendigung einer ISR (d.h. Rücksprung zum User Code) weitere Interrupts pending, so werden diese ausgeführt, ohne dass eine komplette pop-push-sequenz der Register notwendig ist. Schön beschrieben ist es hier im [https://www.hitex.com/fileadmin/documents/tools/dev_tools/dt_protected/insiders-guides/stm32/isg-stm32-v18d-scr.pdf Insider's Guide] unter 2.4.5 / Seite 20 (falls der Link nicht mehr funktioniert, direkt nach isg-stm32-v18d-scr.pdf googlen kann helfen...).
* Thumb-2 Befehlssatz, deutlich schneller als Thumb-1 und ebenso kompakt
* Weniger Pins für Debugging benötigt durch SWD
* Mehr Hardware Breakpoints machen debuggen einfacher
* Software ist einfacher weil die Umschaltung zwischen ARM Mode und Thumb Mode wegfällt

'''Vorteile gegenüber LPC1700 und LPC1300:'''

* Flexiblere Gehäuseformen mit mehr Peripherie bei kleinen Gehäusen
* FW-Lib für alle STM32 gleich, alle AppNotes/Demos beziehen sich auf diese eine FW-Lib was die Entwicklung der eigenen Applikation sehr beschleunigt.
* Genauerer und flexiblerer ADC, insbesondere gegenüber LPC1300
* Flexiblere Varianten der Peripherie >> bei weniger einen deutlichen Preisvorteil
* ab 0,85 EUR (Stand 2010) Allerdings gibts den LPC1100 mit Cortex-M0 schon ab 0,65 $!

'''Vorteile gegenüber SAM3/4:'''

* Fast alle Pins sind 5-Volt tolerant.

'''Vorteile gegenüber anderen "Kleinen" wie z.B. PIC, Atmel usw.'''
* nahezu gleicher Preis bei Hobby Anwendungen
* 32 Bit ohne Umwege in Assembler rechenbar
* Schnelle direkte Offset-Adressierung ermöglicht effizienten Zugriff auf Stack-Variablen, lokal gespeicherte Flash-Konstanten, struct/Array-Elemente
* Einfache einheitliche Adressierung des gesamten Adressraums, d.h. Pointer auf Peripherieregister, RAM & Flash können exakt gleich behandelt werden, keinerlei Banking/Umschalt-Mechanismen erforderlich auch bei großem Flash/RAM
* Interrupt-Prioritäten und Prioritätsgruppen
* Effiziente Pointerarithmetik da Registerbreite=Adressbreite
* bessere Peripherie wie USB, Ethernet, Vielzahl an Timern
* der ARM-Core hat eine höhere Taktfrequenz und kann gleichzeitig mehr in weniger Takten berechnen
* Hardware-Division, bei einigen FPU zur effizienten float-Berechnung
* Mit größerem Flash/RAM verfügbar
* Code kann direkt aus dem RAM ausgeführt werden, Speicherschutz und privilegierter Ausführungsmodus können "Kernel"- vor "Anwendungs"-Code schützen, somit wird das dynamische Nachladen von Anwendungen aus externem Speicher effizient & sicher möglich
* ... und weitere 1000 Punkte ...

'''Links'''
* [http://www.arm.com/files/pdf/ARM_Microcontroller_Code_Size_%28full%29.pdf Code Size Analyse zwischen verschiedenen µC]

=== Nachteile ===

'''Nachteil gegenüber LPC1700:'''
* STM32F1xx: nur 72 MHz statt 100 MHz (LPC1759: 120 MHz) Taktfrequenz; STM32F2xx hat diesen Nachteil nicht (ebenfalls 120MHz, STM32F4xx mit 180MHz)
* Der LPC1700 besitzt deutlich mehr Mechanismen, um die Auswirkung der Waitstates des Flash-ROMs auf Code- und Datenzugriffe zu reduzieren und das bedeutet mehr Performance bei gleicher Taktfrequenz. Beim STM32F2 entfällt dieser Nachteil wohl aufgrund des ART Accelerators.
* Alle LPC1xxx haben 32 Bit Timer. Bei den STM32 haben das nur die STM32F2xx und STM32F4xx (2 Stück)
* I2S Einheit von ST hat keinen FIFO und im 24/32Bit Modus müssen 2x16Bit Halbwörter übertragen werden. Wobei allgemein bei neuen ARM Prozessoren die vorhandenen DMA-Kanäle (basierend auf eigenen BUS-Kanälen und Speicherzugriffen) FIFO in beliebiger Größe bedeutet. (Gilt nicht bei bestimmten STM32F4xx)

'''Nachteil für Hobby-Anwender'''

* Nicht direkt "Steckbrettauglich", da kein DIL Gehäuse verfügbar. Der ebay-Shop dipmicro führt jedoch sehr günstige Lötadapter für Umsetzung von LQFP48 auf DIP48. QFP64 in 0.5mm Pinabstand und nicht 0.8mm wie AVR. Von NXP gibt es Cortex-M0 µC im DIL Gehäuse.

* Viel Peripherie, Clocks müssen alle richtig eingestellt werden, ggf. Anpassung des Startup Codes usw.

'''

* Preis-Leistungs-Verhältnis in der Regel schlechter, da geringere Verkaufsstückzahlen

== Errata, Tipps und Tricks ==
=== Hardware ===
* AD-Wandler PA0: Im Errata steht, dass hier Fehler in der Wandlung entstehen könnten, also einen anderen Pin verwenden.
* CAN-Bus PD0/PD1: Remap geht erst ab der 100-Pin-Version. Steht im RM0008 unter 9.3.3.: "CAN1 alternate function remapping". Alle Infos von RM0008 9.3.x sind interessant
* CAN und USB sind bei der F1 Serie nur bei der "◦Connectivity-Line" gleichzeitig nutzbar. Siehe Datenblätter.
* Mit internem RC-Oszillator kann die CPU mit maximal 64MHz betrieben werden. Mit einem externen Quarz sind dann 72MHz möglich.
* Für USB Betrieb muss die CPU mit 48MHz oder 72MHz betrieben werden (bei STM32F1xx).
* Der Idle Interrupt vom Usart wird zwar ausgelöst, aber nicht vom entsprechenden Statusflag angezeigt
* Der DMA fängt beim aktivieren immer von vorn an zu zählen, auch wenn er nur kurz angehalten wurde
* STM32F2xx hat kein Flash Size Register, bei STM32F4xx ist zwar ein flash Size Register beschrieben, kollidiert aber in der Adresse mit einem anderen Register
* Derivate mit internem EEPROM und nur einer Speicherbank haben das "Feature" bei write/erase des Data-Flashes (EEPROM) einen kompletten stall der code execution zu verursachen (inkl. ISRs, DMA). Desgleichen bei write/erase des internen Flash (ISP-routinen, EEPROM-Emulation).
* Der I2C hat diverse Fehler, welche im Errata des jeweiligen Modells (z.B. [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/errata_sheet/CD00238166.pdf STM32F105xx and STM32F107xx Errata sheet] ) zu finden sind. Workarounds hierzu finden sich in der Application Note [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00209826.pdf AN2824]. Am Besten benutzt man jedoch die I2C Communication peripheral application library (CPAL) von ST ([http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/PF258336 STSW-STM32127])
* [http://blog.frankvh.com/category/stm32/ weitere undokumentierte Features]
* Interrupt-Flags in Statusregistern der diversen Peripherals wie der Timer müssen zu '''Beginn''' (bzw. möglichst weit vor dem Return) der ISR zurückgesetzt werden, da die ISR sonst eventuell 2x ausgeführt wird (Siehe [https://my.st.com/public/Faq/Lists/faqlst/DispForm.aspx?ID=143&level=1&objectid=141 STM32 FAQ] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/312393#new Forum]).

=== Software ===
==== Allgemein ====
Standard-GPIOs des STM32 und im speziellen das BSRR
* Die Register bestehen aus zwei Teilen, der obere Teil BR0-15 signalisiert durch ein gesetztes Bit die zu löschenden Bits im IO-ODR-Register,der untere Teil BS0-15 signalisiert durch ein gesetztes Bit die zu setzenden Bits. Besonders ist, wenn beide Bits (oberer und unterer Teil) gesetzt sind hat das Set-Bit Priorität. Durch eine geschickte Kombination von oberen und unteren Teil kann man Speicherzugriffe Sparen. z.B. kann man solch ein Konstrukt zum ändern der unteren 8 Bit des IO-ODR-Registers "uint32_t temp = GPIOC->ODR & 0xff00; GPIOC->ODR = temp | (Eingabe & 0x00ff)" um einen Speicherzugriff verkürzen zu "GPIOC->BSRR = (Eingabe & 0x00ff) | ((0x00ff) << 16)"

==== GCC ====
Um den GCC direkt zu verwenden (zB. mit selbstgebautem makefile), falls man das nicht von einer Entwicklungsumgebung machen lässt, siehe zunächst [[ARM GCC]]. STM32-spezifisches ist:
* Wird die [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] und ein Quarz verwendet, so muss noch per Präprozessor-Definition die Frequenz des Quarzes angegeben werden mittels z.B. -DHSE_VALUE=8000000 für 8MHz (wie auf dem STM32F4 Discovery).

===== Startupcode & Linkerscript =====
* Damit der compilierte Code an den richtigen Stellen im Controller landet (d.h. dem Flash) muss man dem Linker ein Linkerscript mitgeben. Dies geht per "-T ''pfad_zum_linkerscript.ld''" an den Linker-Befehl. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Linkerscript für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieses kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich das Script im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Project/STM32F4xx_StdPeriph_Templates/TrueSTUDIO/STM324x7I_EVAL/stm32_flash.ld" des Archives.
* Damit beim Starten die richtigen Initialisierungen vorgenommen werden (wie globale Variablen und bei C++ Konstruktoren globaler Objekt-Instanzen) muss als erstes ein Startupcode laufen, der dann die main()-Funktion aufruft. Der Startupcode ist meistens in Assembler geschrieben, C-Code ist aber auch möglich. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Startupcode für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieser kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich der Code in Assemblerform im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Libraries/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/TrueSTUDIO/startup_stm32f40xx.s" des Archives. Der Assemblercode kann per arm-none-eabi-as (Flags s.o.) assembliert werden, die resultierende .o -Datei normal mitgelinkt.

Zusammen bieten die beiden Dateien der Anwendung ein Standard-C-Interface, d.h. man kann wie gewohnt globale Variablen verwenden und seinen Code in die main()-Funktion schreiben.

=== Tipps für Umsteiger von Atmel/PIC/8051 ===
* Prozessortakt hat unterschiedliche Taktquellen und eine PLL.
* Alle Peripheriemodule haben einen extra Clock, den man aktivieren muss.
* Wenn man z.B. einen UART benutzen möchte, so muss man den Clock vom UART, Alternate Function IO (AFIO) und den GPIO-Port aktivieren.
* Ansonsten hat man nahezu doppelt so viele Möglichkeiten in den Peripheriemodulen.
* Interrupt-Flags müssen in der ISR selber gelöscht werden
* Forum zu [http://www.mikrocontroller.net/topic/175888 Interrupts vs. Events]

=== Errata vom STM32F4xx die nicht im Errata von ST stehen ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/267439#2788478 Aktivieren von DMA], wenn mehr als 3 DMA Kanäle aktiviert werden, kann es sein dass die nicht alle korrekt bedient werden. Auch klappt der DMA mit dem FSMC nicht immer zuverlässig. [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Flat.aspx?RootFolder=%2Fpublic%2FSTe2ecommunities%2Fmcu%2FLists%2Fcortex_mx_stm32%2FWarning%20limit%20simultaneous%20DMAs%20to%202&FolderCTID=0x01200200770978C69A1141439FE559EB459D7580009C4E14902C3CDE46A77F0FFD06506F5B&currentviews=811 siehe hier] [http://blog.frankvh.com/2012/01/13/stm32f2xx-stm32f4xx-dma-maximum-transactions/ und hier]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/260637#2700761 Nerviger Bug in "stm32f4xx.h"] Änderung Struktur GPIO_TypeDef
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/261690#2714754 Batterie wird leer gezogen], nur bei manchen Chips mit Rev. A
* [http://www.efton.sk/STM32/STM32F4xx_doc_errors.txt Liste von Dokumentations-Fehlern]

== Bezugsquellen ==

=== Controller ===

Versandhäuser für Privatpersonen
* [http://www.reichelt.de/STM-Controller/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUPID=2950; Reichelt]
* [http://darisusgmbh.de/shop/index.php?cat=c2692_ARM-Cortex.html Darisus]
* [https://www.tme.eu/de/katalog/st-mikrocontroller_112866/ TME]
* [http://de.rs-online.com/web/c/halbleiter/prozessoren-und-mikrocontroller/mikrocontroller/?sort-by=default&sort-order=default&applied-dimensions=4294417325&lastAttributeSelectedBlock=4294425895 RS-Online]
* [http://www.mouser.de/STMicroelectronics/Semiconductors/Embedded-Processors-Controllers/Microcontrollers-MCU/ARM-Microcontrollers-MCU/_/N-a85pc?P=1z0zpefZ1yzud1pZ1yzmxr3Z1yzud8sZ1yztkjiZ1yzonn5Z1yznfad&FS=True Mouser]
* [https://www.conrad.de/de/embedded-mikrocontroller-o0214046.html Conrad]

Gewerblich liefern natürlich viele wie EBV, [http://de.futureelectronics.com Future Electronics], Farnell, Digikey usw...

=== Evaluation Boards ===
* [https://www.conrad.de/de/stmicroelectronics-entwicklungs-kits-o0214062.html diverse Nucleo- und Discovery-Boards bei Conrad]
* [https://www.reichelt.de/Einplatinen-Microcontroller/2/index.html?ACTION=2&LA=3&GROUPID=6667 diverse Nucleo-Boards bei Reichelt]
* [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=STM32&cat=40&subkat=on&mnf=&sdesc=on&desc=on&x=79&y=19 STM32 bei Watterott (unter anderem Olimex- und Nucleo-Boards)]
* [https://www.olimex.com/Products/ARM/ST/ STM32-Boards direkt bei Olimex]
* [http://shop.myavr.de/Hardware.htm?sp=artlist_kat.sp.php&katID=51 verschiedene STM32-Boards myAVR]
* [http://www.sander-electronic.de/es0028.html Sander Electronic]
* [http://www.futurlec.com/STM32_Development_Board.shtml Futurlec Evalboard, ebenso Header-Board]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/MP32F103-Stick:_Ein_Mini-Mikrocontroller-Board_mit_USB_und_bis_zu_4MB_Datenspeicher Artikel im Wiki, ARM mit USB und 4MB Speicher]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex_M3_OCM3U Cortex M3 Artikel im Wiki]
* [http://de.farnell.com/jsp/displayProduct.jsp?sku=1824325&action=view&CMP=GRHS-1000962 STM32Discovery bei Farnell] Mikrocontroller Board (STM32F100RBT6B) mit onboard USB-Programming Interface für ca. 12,50€
* [https://dsp-sys.de/24-bayerhw-de/26-xynergy-xs-so-dimm-module-mit-cortex-m4-spartan-6-ddr3-ram SO-DIMM Module mit STM32F4, Spartan-6 & DDR3 RAM] Breakout-Board mit CAN (2x isoliert), UART, LAN, SPI, I2C and USB-OTG u.v.m.

== Weblinks, Foren, Communities, Tutorials ==
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32_-_Einstieg_mit_Em::Blocks STM32 - Einstieg mit Em::Blocks Tutorial]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=ARM*+STM32*+Cortex* Suche im Forum]
* [[STM32 für Einsteiger]]
* http://www.openstm32.org/System+Workbench+for+STM32
* [https://community.st.com/ Forum auf der ST Homepage]
*[http://joe-c.de/pages/posts/einstieg_mikrocontroller_stm32f103_101.php Einstieg: STM32board mit Kamera (deutsch)]
* [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial für Standard Peripheral Library in Deutsch]
* [http://mySTM32.de STM32 C und C++ Tutorial in Deutsch ]
* [http://myugl.de Tutorial für Grafik-Librarys und SiSy-Projekte in Deutsch ]
* [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF251717 MicroXplorer MCU graphical configuration tool ]
* [http://www.harerod.de/docs/CoreMark_STM32.pdf Testbericht über CoreMark 1.0 auf Cortex-M3/M4 mit verschiedenen Compiler- und MCU-Einstellungen]
* [http://klaus4.blogspot.com/2014/05/stm32f4-discovery-mit-opensource.html STM32-Toolchain mit Eclipse CDT 4.3, GnuArmEclipse, OpenOCD 0.8.0, Gnu Arm GCC 4.8, STM32CubeMX]
* [http://libopencm3.org/ libopenmc3 OpenSource libs für STM32 und ähnliche]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/423300#new Totzeitrechner für STM32]
* [https://leanpub.com/mastering-stm32 Download-Buch in englisch, min. 25$ "Mastering STM32"]
* [http://stefanfrings.de/stm32/index.html STM32F1/F3 Anleitung]
* [https://www.cs.indiana.edu/~geobrown/book.pdf "Discovering the STM32 Microcontroller" eBook (kostenlos)]
* [http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch2/index.html Einblick in die moderne Elektronik ohne viel Theorie] '''PDF''', Programmieranleitung für Anfänger
* [[USB-Tutorial mit STM32]]
<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

STM32

2019-08-29T21:45:55Z

Elmo64: /* STM32-Familien */

STM32 ist eine Mikrocontroller-Familie von [http://www.st.com/mcu/inchtml-pages-stm32.html ST] mit einer 32-Bit [[ARM]] Cortex-M0/M3/M4 CPU. Diese Architektur ist speziell für den Einsatz in Mikrocontrollern neu entwickelt und löst damit die bisherigen ARM7-basierten Controller weitestgehend ab. Den STM32 gibt es von ST in unzähligen Varianten mit variabler Peripherie und verschiedenen Gehäusegrößen und -formen. Durch die geringe Chipfläche des Cores ist es ST möglich, eine 32 Bit-CPU für weniger als 1 € anzubieten.

[[Bild:stm32F103xc.png|thumb|right|340px|Blockdiagramm STM32F103xC/D/E]]

== STM32-Familien ==

Bisher gibt es elf STM32-Familien:
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f0-series.html STM32F0]
** Cortex M0
** Mikrocontroller zum Einstieg
** Bis 48MHz (38 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f1-series.html STM32F1]
** Cortex M3
** Bis 72MHz (61 DMIPS)
**Verschiedene Unterfamilien:
*** Connectivity line
*** Performance line
*** USB Access line
*** Access Line
*** Value line
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f2-series.html STM32F2]
** Cortex M3
** Bis 120MHz (150 DMIPS)
** Wie die STM32F1 Serie, Camera-Interface, 32-Bit Timer, Crypto-Engine...
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f3-series.html STM32F3]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 72MHz (90 DMIPS)
** Fast 12-bit 5 MSPS and precise 16-bit sigma-delta ADCs
** Touch sensing controller (TSC)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series.html STM32F4]
** Cortex M4F
** DSP und FPU
** Bis 180MHz (225 DMIPS)
** Bis zu 2MB Flash
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f7-series.html STM32F7]
** Cortex M7
** DSP und FPU (Single/Double Precision)
** Bis 216MHz (462 DMIPS)
** Mehr Peripherie: SPDIF-IN/OUT, SAI, HDMI-CEC, Dual Quad SPI
** On-Chip Grafik-LCD-Controller
** DMAs auch für Ethernet, USB und Chrom-ART
* [http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32h7-series.html STM32H7]
** Cortex M7
** Bis 400MHz (856 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l0-series.html STM32L0]
** Cortex M0+
** Low Power
** mit LCD Treiber
** Bis 32MHz (26 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l1-series.html STM32L1]
** Cortex M3
** Low Power
** mit LCD Treiber
** Bis 32MHz (33 DMIPS)
* [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32l4-series.html STM32L4]
** Cortex M4F
** DSP und FPU (Single Precision)
** Ultra Low Power (bis zu 8nA mit I/O Wake-Up)
** Bis 80MHz (100 DMIPS)
** 128KB...1MB Flash, 64/128KB SRAM
** optional Segment-LCD Treiber
** Quarzloser Betrieb auch mit CAN (1% ab Werk) oder USB (Synch über Host) möglich
** Digital-Filter für ΣΔ-Modulatoren
* [https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32g0-series.html STM32G0]
** Cortex M0+
** Bis 64MHz (ca. 60MIPS)
** 16KB...512KB Flash, bis 128KB SRAM
** 8-100 Pins
** SO-8, QFP TW im 0.8mm Raster
** Noch nicht alle gelisteten Varianten in Produktion (8.2019)
* [https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32g0-series.html STM32G4]
** Cortex M4F
** FPU und DSP
** "Math Accelerator" Für Trigonometrische Funktionen, FIR, IIR
** Bis 170MHz (213 DMIPS)
** bis 512KB Flash, 128KB SRAM
** 48-128Pins
** "Mixed Signal MCU"
** Noch nicht alle gelisteten Varianten in Produktion (8.2019)

* STM32T - nicht mehr in Produktion
** Cortex M3
** 72MHz
** Touch Sensing
* STM32W - nicht mehr in Produktion
** Cortex M3
** BIS 24MHz
** RF-MCU
[http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 Hier eine Übersicht zum Auswählen eines STM32Fxxx]

===Features===
* Cortex-M0(+) / Cortex-M3 / Cortex-M4(F) / Cortex-M7 Kern (mit FPU)
* 16KB ... 2MB [[Flash-ROM]]
* 4KB ... 512KB [[Speicher#SRAM|SRAM]]
* 2KB ... 16KB [[Speicher#EEPROM|EEPROM]] (STM32L)
* SDRAM-Controller bei den [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1577/LN1806 STM32F42xxx und STM32F43xxx], bis 512 MByte externer SDRAM addressierbar
* 512 one-time programmable Bytes(STM32F2/4)
* [[IC-Gehäuseformen | Gehäuse]] 8 ... 216 Pins als SO, LCSP, TSSOP, QFN, QFP und BGA
* Derzeit sind '''über 700''' [http://www.st.com/web/en/catalog/mmc/FM141/SC1169 STM32 Derivate/Varianten verfügbar]
* Bis 72MHz CPU-Takt, bis 120MHz beim STM32F2xx, bis 168/180 MHz beim STM32F4xx, wobei eine spezielle Prefetch-Hardware bis 120/168 MHz eine Geschwindigkeit erzielt, die 0 Wait-States entspricht. Der CPU-Takt wird über einen Multiplikator aus dem internen RC-Takt oder einem externen Quarz-Takt abgeleitet. Bis 216MHz CPU-Takt bei STM32F7xx.
* Zusätzliche FPU "Math Accelerator" Für Trigonom. Funktionen (CORDIC), FIR, IIR(FMAC) (STM32G4)
* Externes Businterface (nur bei Gehäusen ab 100 Pin und nur bei STM32F4, STM32F2 und STM32F1 Performance line)
* LCD Treiber für bis zu 8x40 Segmente (nicht beim STM32F2xx)
* TFT Treiber bei [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series/stm32f429-439.html STM32F429/STM32F439] [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32f4-series/stm32f469-479.html STM32F469/STM32F479]
* Spannungsbereich 1,65 ... 3,6V, nur eine Betriebsspannung nötig
* Temperaturbereich bis 125 °C
* Bis zu 168 IOs, viele davon [[Pegelwandler|5V-tolerant]]
* Interner, kalibrierter RC-Oszillator mit 8MHz (16MHz bei STM32F2/F4xx)
* Externer Quarz
* Real Time Clock mit eigenem Quarz und separater Stromversorgung
* Bis zu 16 [[Timer]], je Timer bis zu 4 IC/OC/PWM Ausgänge. Davon 2x Motion Control Timer (bei STM32F103xF/G), (bis zu 32 PWM Ausgänge)
* Systick Counter
* Bis zu 3 12-Bit [[AD-Wandler]] mit insgesamt 24 AD-Eingängen, integrierter [[Temperatursensor]], Referenzspannung Vrefint und VBatt Spannungsmessung (STM32F4xx)
* Bis zu 2 12-Bit [[DA-Wandler]] (bis zu 3 beim STM32F3xx)
* Bis zu 2 [[DMA]] Controller mit bis zu 12 Kanälen (16 beim STM32F2/4xx)
* Bis zu 2x [[I2C|I²C]]
* Bis zu 5x [[UART|USART]] mit LIN, IrDA und Modem Control (bis zu 8 beim STM32F2/F4xx)
* Bis zu 3x [[SPI]] (bis zu 6 beim STM32F4xx)
* Bis zu 2x [[I2S|I²S]]
* Bis zu 3x [[CAN#STMicroelectronics STM32 (Cortex M3/M4)|CAN]]
* Hardware [[CRC]] Unit, bei der STM32F3xx Serie mit einem einstellbaren Polynom
* Unique device ID register (96 Bits)
* TRNG - True Random Number Generator (STM32F2/4xx), basierend auf analoger Schaltung
* Cryptographic Processor (CRYP) (STM32F2/4xx)
* Hash Processor (HASH) (STM32F2/4xx)
* Kamera-Interface (DCMI) (STM32F2/4xx)
* [[USB]] 2.0 Full Speed / OTG
* [[USB]] 2.0 Hi Speed OTG mit extra PHY-Chip (STM32F2/4xx)
* USB Type-C™ Power Delivery controller (STM32G0/G4)
* HDMI CEC interface (STM32G0)
* SDIO Interface (z.B. SD-Card Reader)
* Ethernet
* Watchdog mit Window-Mode
* Jedes Peripheriemodul ist separat einschaltbar, wodurch sich erheblich [[Ultra low power|Strom sparen]] lässt
* [[JTAG]] und SWD (Serial Wire Debug) Interface
* Bis zu 6 Hardware-Breakpoints für Debuggen
* und vieles mehr ...

== Struktur der Dokumentation ==
Die Dokumentation der STM32 ist im Vergleich zur [[AVR]]-Familie umfangreicher und komplexer. Sie teilt sich in mehrere Dokumente auf.
Als Beispiel der Dokumentation soll stellvertretend der [http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32-mainstream-mcus/stm32f1-series/stm32f103/stm32f103rc.html STM32F103RC] genannt werden. Die Seite von ST beinhaltet alle nötigen Informationen passend zu diesem Prozessor.

Diese Dokumente von ST beschreiben den Controller:

* Im [http://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103rc.pdf STM32F103xC/D/E Datasheet] sind die speziellen Eigenschaften einer bestimmten Modellreihe beschrieben und die exakten Daten und Pinouts aufgeführt, sowie die Zuordnung Chipname - Flash/RAM-Größe. Die Peripheriemodule werden nur aufgeführt, nicht detailliert beschrieben.
* Im [http://www.st.com/resource/en/reference_manual/cd00171190.pdf Reference Manual (RM0008)] sind alle Peripheriemodule der jeweiligen STM32-Controllerfamilie im Detail beschrieben.
* Das [https://static.docs.arm.com/ddi0403/e/DDI0403E_c_armv7m_arm.pdf ARMv7M Architecture Reference Manual] beschreibt detailliert die abstrakte ARMv7M-Architektur, wie das Exception Model, die CPU Instruktionen inklusive Encoding, etc.
* Das [https://static.docs.arm.com/100166/0001/arm_cortexm4_processor_trm_100166_0001_00_en.pdf Cortex-M4 Technical Reference Manual] bzw. das [https://static.docs.arm.com/100165/0201/arm_cortexm3_processor_trm_100165_0201_00_en.pdf Cortex-M3 Technical Reference Manual] beschreibt Eigenschaften der Cortex-M3/4 Implementierung der Architektur, insbesondere die Geschwindigkeit der einzelnen Prozessor-Instruktionen.
* Das [http://www.st.com/resource/en/programming_manual/cd00228163.pdf STM32 Cortex-M3 Programming Manual] ist eine Zusammenfassung des ARMv7M Architecture Reference Manual bezogen auf die STM32.
* Wer nicht die ST Firmware-Library verwendet, der benötigt zusätzlich das [http://www.st.com/resource/en/programming_manual/cd00283419.pdf Flash Programming Manual] für die Betriebsart des Flash-ROMs, d.h. die frequenzabhängige Konfiguration der Waitstates.

Zusätzlich sollten auch die [http://www.st.com/resource/en/errata_sheet/cd00197763.pdf Errata Sheets] beachtet werden. Empfohlen sei auch die Appnote "[http://www.st.com/resource/en/application_note/cd00164185.pdf AN2586 Getting started with STM32F10xxx hardware development]".
Die jeweiligen Dokumentations-PDFs sind auf der Produktseite von ST eines jeden Mikrocontrollers verlinkt.

== Hardware Zugriffs-Libraries ==
=== CMSIS ===

Die CMSIS (ARM® '''C'''ortex™ '''M'''icrocontroller '''S'''oftware '''I'''nterface '''S'''tandard) ist eine Library von ARM für den Zugriff auf die herstellerübergreifenden Funktionen des ARM-Cores. Hierzu gehört bei den Cortex-M4F-Cores auch die DSP und Floating-Point Funktionalität. Weiterhin existieren eine Zahl von Helferfunktionen für den NVIC, den Sys-Tick-Counter, sowie eine SystemInit-Funktion, welche sich um die PLL kümmert.

Im Rahmen des CMSIS-Standards ([http://www.onARM.com www.onARM.com]) wurden die Headerdateien standardisiert, der Zugriff auf die Register erfolgt per '''Peripheral->Register'''. Die CMSIS C-Dateien bzw. Header enthalten auch Anpassungen für die verschiedenen Compiler. Die Portierung eines Real-Time-Betriebsystems sollte unter Verwendung der CMSIS, für Chips der verschiedenen Hersteller, stark vereinfacht möglich sein (z.B. einheitliche Adressen für Core-Hardware/Sys-Tick-Counter).

Die CMSIS ist im Download der ‎STM32 Standard Peripheral Library enthalten. Die Compiler-Hersteller liefern eine jeweils zur ihrer Tool-Version passende bzw. geprüfte Library (incl. CMSIS) aus. Diese Libs können, gegenüber den Downloads beim Chip-Hersteller, auch ältere Version beinhalten.

=== ‎STM32 Standard Peripheral Library (SPL) ===

ST bietet für jede Controller-Familie eine umfangreiche zur CMSIS passende Peripherie-Bibliothek. Alle Funktionen um die Peripherie zu benutzen sind gekapselt in einfache Strukturen und Funktionsaufrufe. Somit muss man sich nicht selbst um die Peripherie-Register kümmern. Diese Library und ihre Dokumentation setzen das grundlegende Verständnis der Funktion des jeweiligen Peripheriemoduls voraus, wie es die o.a. Referenz und diverse Appnotes vermitteln. Die Library beinhaltet außerdem für fast jede Peripherie mehrere Beispiele.
Für die USB Schnittstelle gibt es noch eine extra Library, genauso wie für Ethernet.

Die Standard Peripheral Library ist inzwischen veraltet, ST empfiehlt, sie nicht mehr zu verwenden.

Auf der "Design Resources" Seite der Produktseite von ST eines jeden STM32 Mikrocontrollers kann die Library für den jeweiligen Controller heruntergeladen werden, z.B. [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257890 hier für den o.g. STM32F103RC].

Library für STM32F4xx: [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901# STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library]

=== ‎STM32 Cube HAL ===

Hat seit 2012 die SPL abgelöst.

* https://www.st.com/en/embedded-software/stm32cube-mcu-packages.html

== Programmierung ==
Zur Programmierung der STM32 gibt es verschiedene Möglichkeiten, sowohl kommerzielle proprietäre als auch mit Freier Software.

=== Freie Software/Freeware ===
==== Selber zusammenstellen ====
Man nehme...:
* Eine Entwicklungsumgebung nach Wahl:
** [http://www.eclipse.org Eclipse] mit [http://www.eclipse.org/cdt/ C/C++ Development Tooling] und [https://gnu-mcu-eclipse.github.io/ GNU ARM Plug-in](Linux, Windows)
** [https://atollic.com/truestudio/ TrueStudio for STM32] basiert auf Eclipse
** [http://www.openstm32.org/Downloading+the+System+Workbench+for+STM32+installer System Workbench for STM32] basiert auf Eclipse
** [http://netbeans.org/ Netbeans] mit [http://plugins.netbeans.org/plugin/37426/gdbserver GDBserver-Plugin] (Linux, Windows)
** [http://www.kdevelop.org/ KDevelop] (Linux, Windows)
** [http://www.geany.org/ Geany] (Linux, Windows)
** Oder ein einfacher Texteditor
* Einen C,C++ Compiler:
** Eine der [[ARM_GCC#Fertige_GCC_Bin.C3.A4rdistributionen|GCC-Binärdistributionen]], siehe auch [[#GCC|GCC]] (je nach Distribution Linux, Windows)
* Programmiersoftware zum Flashen des Target:
** [http://openocd.sourceforge.net/ OpenOCD] unterstützt viele Debug/Programmier-Adapter (Linux, Windows)
** [https://github.com/texane/stlink Texane stlink] funktioniert gut mit den ST-Link Adaptern wie sie zB. auf den STM32 Discovery Boards zu finden sind (Linux)
** Bei Verwendung eines Segger J-Link, den [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf Segger GDB-Server] in Verbindung mit dem beim GCC mitgelieferten GDB (Linux, Windows).
** [https://github.com/blacksphere/blackmagic/wiki Black Magic Probe] als Mikrocontrollerfirmware simuliert einen seriellen Port, der direkt von GDB verwendet werden kann. Für FTDI-MPPSE basierte Adapter und ST-Link V2 läuft Blackmagic auf dem Host und stellt den Port :2000 für GDB zur Verfügung. Stlinks können, so man sich Programmierzugang zu dem STM32F103 des Stlinks beschaffen kann, auch mit BMP Firmware umgeflasht werden.

==== Komplette IDEs ====
* [https://developer.mbed.org/platforms ARM mbed Developer Site] ist eine vollständige Entwicklungsplattform für diverse ARM-Controller auf Basis eines RTOS mit Hardware-Abstraktion und webbasierter Online-sowie Offline-IDE. Ähnlich dem Arduino-Konzept können mit mbed einfachere Aufgaben schnell umgesetzt werden. mbed basiert auf C++ und unterstützt verschiedene Compiler. Projekte können auch exportiert und für andere IDEs heruntergeladen werden. Die mbed-Library ist quelloffen und auf github gehostet.
* [https://atollic.com Atollic TrueStudio] wurde seit der Übernahme durch ST auf STM32 Mikrocontroller reduziert und ist jetzt kostenlos verfügbar. Basiert auf Eclipse, OpenOCD und [[ARM GCC]]. Ohne size limit.
* [http://www.codesourcery.com/sgpp/lite_edition.html Codesourcery Lite Edition] Mit dieser Umgebung muss man sich anfreunden können. Es sind nur wenig Beispielprojekte verfügbar. Nicht mehr kostenlos verfügbar.
* [http://www.coocox.org/ Coocox Eclipse IDE] kostenlose IDE für STM32F0/F1/F2/F3/F4, die aber mittlerweile nicht mehr weiterentwickelt wird. Basiert auf dem [[ARM GCC]] und es gibt eine breite Unterstützung. Es ist sogar ein freies RTOS verfügbar. Eine gute Wahl ohne Limits mit breiter Debugger-Unterstützung. Hilfreiche Infos gibt es [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2228482 hier] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719?goto=new#2229943 hier] im Forum, Artikel: [[STM32 CooCox Installation]]
* [http://emide.org/ emIDE] kostenlose IDE von Segger. Die emIDE basiert auf Code::Blocks. Sie ist auf [[ARM GCC]] aufgebaut und unterstützt eine große Zahl an unterschiedlichen JTAG/SWD-Debuggern - natürlich auch den J-Link aus gleichem Hause.
* [http://www.emblocks.org EmBlocks] kostenlose IDE, Code::Blocks basiert, unterstützt STM32 L1/F0/F1/F2/F3/F4/W, integrierter Compiler ([[ARM GCC]]), integrierter GDB-Debugger, Jlink/ST-Link, System view (Peripherie-Register anzeigen) beim Debuggen, Project-Wizard (Eigene Wizards können mit Squirrel geschrieben werden), Basiert auf Code::Blocks. Artikel: [[STM32 - Einstieg mit Em::Blocks]]
** heißt jetzt EmBitz -> https://www.embitz.org
* [http://cms.seng.de/service-support/downloads/ Entwicklungsumgebung GNU/Linux] für STM32F1 mit OpenOCD und Olimex ARM-USB-OCD-H, Bedienung über Eclipse-IDE oder Kommandozeile.
* [http://www.openstm32.org/blog1-System-Workbench-for-STM32 System Workbench for STM32] (SW4STM32) ist eine uneingeschränkte und kostenlose IDE. Sie wird von [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF261797 ST] offiziell unterstützt. Die Entwicklungsumgebung ist in der Version 1.0 seit 5.2.2015 erhältlich. Seit Februar 2016 ist eine Version für Linux verfügbar.

==== Andere Programmiersprachen ====

* [http://mecrisp.sourceforge.net Mecrisp-Stellaris], eine native Forth-Implementation für ARM Cortex M0/M3/M4. Es werden bereits mehrere STM32 Targets unterstützt und neue Portierungen sind herzlich willkommen. Auch Chips von TI, NXP und Freescale sind im aktuellen Paket enthalten.

=== Kommerzielle Umgebungen ===

* [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil µVision] (Demo max. 32KB Code/Free für STM32F0/STM32L0): Die sehr komfortable µVison IDE ist neben dem ARM Compiler per Menue auch für einen beliebigen GNU-Compiler konfigurierbar. Damit besteht das 32k-Limit nur noch für den integrierten Debugger / Simulator. In Verbindung mit einem ULINK2 ist die Umgebung schon sehr einfach zu bedienen - leider ist der Compiler mit großen Abstand der langsamste den ich je nutzte, da er keine parallel Option wie der GNU-CC besitzt. Mit der µVision lässt sich kein fremdes File in den Controller in den Flashspeicher des Controllers schreiben. Für den Anfänger eine gute Wahl. Der Preis ist jedoch ein guter Grund auf andere freie IDEs zu wechseln. µVison selbst kann kostenlos mit dem MDK-Evaluationkit heruntergeladen werden. [https://www.keil.com/arm/demo/eval/arm.htm#DOWNLOAD download] Wer sich nur auf STM32 Cortex M0/L0 beschränkt kann die Keil MDK auch ohne 32K Begrenzung frei nutzen. [http://www2.keil.com/stmicroelectronics-stm32/mdk download]
* [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR-Embedded-Workbench] (Demo max. 32KB Code) [http://supp.iar.com/Download/SW/?item=EWARM-EVAL download]
* [http://www.isystem.com/download/winideaopen winIDEAOpen] Keine Code Limitierung, GCC und Testwerkzeug beinhaltet. Läuft mit dem iTag50 Adapter, Segger J-Link und dem ST-Link
* [http://www.raisonance.com Raisonance Ride7] (GCC Compiler, kostenlose Version auf Debugging von max. 32KB Code limitiert, keine Limitierung beim Complilieren)
* [http://www.rowley.co.uk/arm/ Rowley Crossworks] (Demo 30 Tage unbeschränkt, 150$ für nichtkommerzielle Nutzung, auf GCC basierend). Mir ist nicht klar warum man für diese IDE Geld bezahlen soll. Der GNU-Compiler ist frei und die Entwicklungsumgebungen die auf Eclipse basieren, ebenfalls. Allerdings ist diese Einstellungsarbeit schon was für den etwas erfahrenen Entwickler.
* [http://www.sisy.de/index.php?id=17&no_cache=1 SiSy ARM oder SiSy Micrcontroller++] (Demo verfügbar keine Gößenbegrenzung, basiert auf GNU-Compiler, grafische Programmierung mit UML möglich, integrierter Debugger)
* [http://www.comsytec.eu/epsdebugger.php EPS Debugger Plugin, für STM32 Development mit Code::Blocks]
* [http://www.mikroe.com MikroE bietet neben Pascal und Basic auch C mit kompletter Oberfläche mit Compiler etc. pp relativ günstig]
* [http://www.visualgdb.com VIsualGDB] Wer vom Atmel Studio kommt oder sonst viele mit Visual Studio arbeitet bekommt hier ein Plugin, das wirklich Spaß macht und funktioniert. Es werden nicht nur STM32 unterstützt. Einfach kostenlose Trial-Version anschauen und probieren.

=== STM32CubeMX ===
Dies ist eine Software von ST selbst, die die Auswahl und Konfiguration von STM32-Mikrocontrollern vereinfacht:
* Auswahl der Controller oder Entwicklungsboards mit einer parametrischen Suche
* grafische Konfiguration der Pins und Alternate Functions (inkl. Überprüfung auf Kollisionen - bei Entwicklungsboards sind gewisse Pins schon vorkonfiguriert und werden angezeigt)
* grafische Konfiguration des Clock-Trees
* Generierung von C-Code entsprechend der grafischen Konfiguration. Dieser funktioniert nur mit den neuen STM32CubeMX Libraries (HAL, LL), nicht mit den alten Standard Peripheral Libraries (SPL).
* Simulation des Strom-Verbrauchs unter Auswahl verschiedenster Stromquellen und Batterien
STM32CubeMX ist Java-basiert und läuft daher problemlos auf Windows, OS X und Linux. In der Zip-Datei, welche [https://my.st.com/content/my_st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html bei ST heruntergeladen] werden kann, befinden sich entsprechende Installer für die einzelnen Betriebssysteme.

=== Tutorials für diverse Tool-Kombinationen ===
* [[STM32 Eclipse Installation|Windows,Linux, Eclipse + Yagarto/CodeSourcery + OpenOCD/ST-Link]]
* [[STM32 Eclipse JLink Linux/Windows|Windows,Linux, Eclipse + GCC-ARM-Embedded + JLink]]
* [[Linux auf STM32|Linux auf STM32 (ucLinux)]]

* Windows
** Eclipse
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/216554 Windows, Eclipse, codesourcery, st-link ]
*** [http://www.firefly-power.de/ARM/debugging.html Eclipse Plugin "GDB Hardware Debugging" mit OpenOCD]
** Code::Blocks
*** [http://www.mikrocontroller.net/topic/265600 Windows, Code::Blocks, STM32F4]
** STM32 mit EmBlocks
*** [http://www.emblocks.org/web/downloads-main Download EmBlocks]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=coHPJylnzC8 Video STM32 Project Wizzard in EmBlocks]
** Atollic TrueSTUDIO
*** [[STM32 LEDBlinken AtollicTrueStudio|Atollic TrueSTUDIO Installation + Demo]]
** MDK-ARM Lite mit Einstellungen für STM32F0/F4-Discovery Board
*** [https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm KEIL MDK-ARM Download]
*** [https://www.youtube.com/watch?v=RXOOxby5nns&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&index=1 Installations Video STM32F4 Discovery Board]
*** [https://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_203294&feature=iv&index=4&list=PL6-W3FoUyb48WFI5PQv3SDJj2G1t2FonV&src_vid=sN4gDZ7H8gw&v=BeZcQjXxk9A Einstellungen STM32F0 Discovery Board Video]
** SiSy ARM, STM32
*** Download: [http://www.sisy.de/index.php?id=59 SiSy DEMO] kein Begrenzung der Codegröße
*** [http://www.youtube.com/watch?v=84Y3jYLWYpo Videobeispiel]
** Microsoft Visual Studio
*** [http://visualgdb.com/tutorials/arm/stm32/f4_discovery/ "STM32F4-Discovery tutorial with Visual Studio"]
* Ubuntu
** [http://cms.seng.de/service-support/downloads/ Installing a toolchain for Cortex-M3/STM32 on GNU/Linux] - How-to manual, für STM32F1 unter GNU/Linux mit OpenOCD und Olimex ARM-USB-OCD-H. Integrierte Make files, Linker Skripte, Startup-Code, diverse Tools und Demo-Projekt/Programm. Einbindung in Eclipse IDE oder Bedienung über Kommandozeile.
** [http://fun-tech.se/stm32/index.php Ubuntu, Selbstcompilierter GCC, STM32/Cortex-M3]
** [http://thetoolchain.com The ToolChain] - Automatisch installierende Entwicklungsumgebung mit eigenen und externen Treibern, Unterstützt QtCreator als IDE, Flexibel erweiterbar über Shellskripte

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/214719 Tipps für Installation mit Eclipse]

===Programmieradapter===
* Der [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/hardware-development-tools/development-tool-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-stm32-mcus/st-link-v2.html ST-LINK/V2] ist ein Debugger, welcher von ST selbst angeboten wird. Jedes STM32 Discovery- oder Nucleo-Board hat einen ST-LINK V2 bzw. ST-Link V2-1 für Programmierung/Debugging per SWD on-board (teilweise abbrechbar), welcher auch für eigene STM32 Target Hardware und prinzipiell auch andere Cortex-M benutzt werden kann. Zwar ist er mit 1.8MHz Takt ein sehr langsamer Vertreter seiner Art, jedoch lassen sich mit ihm fremde Hex- und Binary-Files sowohl Debuggen als auch Flashen. Die ST-LINK-Variante auf den Nucleo- bzw. Discovery-Boards beherrscht nur SWD und kein JTAG, wohingegen der ST-Link in der Adapterversion mit Gehäuse auch JTAG beherrscht und zusätzlich auch in einer Variante mit galvanischer Trennung erhältlich ist. Die ST-LINK/V2-1 auf den NUCLEO und Discovery-Boards können auch per Softwareupdate zu einem J-Link OB umgewandelt werden. Details und Hinweise dazu [https://www.segger.com/products/debug-probes/j-link/models/other-j-links/st-link-on-board hier]. Kopien des ST-Link V2 sind als "mini"-Version u.a. sehr günstig (<5€) über Ebay, Aliexpress und Co zu beziehen. Diese unterstützen jedoch ebenfalls kein JTAG und haben desweiteren den Nachteil, das der Reset-Pin nicht herausgeführt ist bzw. der mit "Reset" bezeichnete Pin nur für STM8 gedacht ist. Sämtliche ST-Link V2 und V2/1 können mittels einer von ST angebotenen [http://www2.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/development-tool-software/stsw-link007.html Update-Software ] auf den jeweils neuesten Stand gebracht werden.
* [http://www.segger.com/jlink-model-overview.html SEGGER J-LINK / J-TRACE] für u.a. alle ARM7/9/11, Cortex-M0/M1/M3/M4/A5/A8/A9/R4 als [http://www.segger.com/cms/j-link-edu.html Non-Commercial] J-LINK-EDU für ca. 50€ zu haben, läuft in µVision, IAR, GDB (Linux & Windows über einen eigenen [http://www.segger.com/admin/uploads/productDocs/UM08005_JLinkGDBServer.pdf GDB-Server]), ... Der J-Link ist mit Abstand der schnellste Debugger, den ich bisher testen konnte. Wer es beim Debuggen eilig hat, liegt mit dem J-Link von Segger richtig.
* Keil [http://www.keil.com/ulinkme/ ULINK-ME], [http://www.keil.com/arm/ulink2/ ULINK2], [http://www.keil.com/arm/ulinkpro/ ULINK pro] Wenn man die die µVision IDE nicht verlassen mag, kann man sich mit diesen Adaptern anfreunden, denn sie arbeiten nur mit dieser IDE zusammen. Sie benötigen keine USB-Treiber, da sie geschickt das HID-Device des Betriebssystems nutzen. Es lässt sich kein fremdes Binary oder Hex-File flashen. Der ULINK2 kostet genau soviel wie ein Segger J-Link Basic bei gleichem Funktionsumfang, der sich jedoch auch in Verbindung mit anderen IDEs (GDB, usw) einsetzen lässt.
* [http://www.raisonance.com/rlink.html Raisonance RLink]
* [http://www.isystem.com/products/itag iTag] für 50€ bei [http://www.amazon.de/dp/B009XAQ9BW Amazon] bestellbar, alternativ als [http://isystem.com/products/hardware/cortex-debugger/itag/itag-instruction Eigenbauversion (offenes Design)] läuft mit der freien winIDEAiTag version (siehe oben)

In der Regel haben die [[JTAG]] Adapter einen 20-poligen Stecker, den man direkt auf die Demo-Boards mit 20-poligem [[JTAG]]-Anschluss einstecken kann. Die Pinbelegung ist genormt, siehe Artikel [[JTAG]]. Die Discovery-Boards haben keinen separaten JTAG-Stecker, aber man kann sich zumindest für das STM32F4 Discovery einen Adapter Pinheader->JTAG Stecker leicht selbst bauen.

===Programmieradapter Open-Source===

* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ARM-JTAG-COOCOX/ ARM-JTAG-COOCOX], CoLinkEX Nachbau von Olimex, unterstützt JTAG sowie SWD
** [http://www.coocox.org/wiki/coocox/CoLinkEx/CoLinkEx-Support unterstützte uC]
** unterstütze IDEs: [http://www.keil.com/arm/mdk.asp Keil MDK-ARM 4.03] oder neuer, [http://www.iar.com/en/Products/IAR-Embedded-Workbench/ IAR Embedded Workbench 5.xx] oder neuer sowie die [http://www.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm CooCox CoIDE]
* [https://www.olimex.com/Products/ARM/JTAG/ Olimex] ARM-USB-OCD (ca. 60.-, hat zusätzlich einen Spannungsausgen und einen COM Port)
* [http://www.randomprojects.org/wiki/Floss-JTAG FLOSS-JTAG]

Der Controller hat auch einen fest eingebauten Boot-Lader. Damit läßt er sich auch über eine gewöhnliche serielle Schnittstelle programmieren, ohne dass man einen JTAG-Adapter benötigt. Dies erfordert ggf. entsprechende Konfiguration über die BOOTx-Pins und/oder die Option-Bytes, und ein Programm wie [https://code.google.com/p/stm32flash/ stm32flash].

=== Demo-Projekte ===

* Einführung in die GPIO Programmierung der STM32F10x und STM32F30x Prozessoren am Beispiel des STM32F3 Discovery Boards und Vergleich zur AVR IO Registerstruktur [http://www.mikrocontroller.net/topic/300472#new]
* [[prog_bsp_timer_1_timer2|Programmbeispiel für die Verwendung von Timer2 zusammen mit dem Interrupt]]
* [http://www.firefly-power.de/ARM/printf.html Printf() debugging mit minimalem Aufwand]
* [[STM32_BLDC_Control_with_HALL_Sensor|Programmbeispiel für BLDC Motoransteuerung (Timer 1) mit HALLSensor (Timer 3)]]
* [[Cortex_M3_OCM3U]]
* Martin Thomas hat ein umfangreiches Projekt erstellt, in der die Eclipse Einstellungen enthalten sind:
** [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/arm_memcards/index.html "ChaN's FAT-Module with STM32 SPI"]
* [[STM32 USB-FS-Device Lib]]
* Modellbau-Sender auf STM32-Basis mit vielen Treibern [http://www.rcos.eu www.rcos.eu]
* Ausführliches [https://github.com/jkerdels/stm32edu Einstiegs-Tutorial] in Codeform für das [http://www.st.com/internet/evalboard/product/252419.jsp STM32F4 discovery board]
* [http://www.redacom.ch/keillab/ Schweizer Gondelbahnsteuerung über Webserver auf ETT STM32F ARM KIT Board in Keil RTOS] mit Webcam
* Die [http://ethernut.svn.sourceforge.net/viewvc/ethernut/trunk/ Ethernut SVN Version] unterstützt inzwischen viele STM32 Typen, viele Devices und einige STM32 Demoboards
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=744 Uwe Becker's Libraries für den STM32F4]
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=3290 Uwe Becker's STM32F429 Discovery Board Oszilloskop], hier der [http://www.mikrocontroller.net/topic/319831#new Thread]
* [http://mikrocontroller.bplaced.net/wordpress/?page_id=3424 Uwe Becker's STM32F429 Discovery Board ZX-Spectrum Emulator]
* [[USB-Tutorial mit STM32]] enthält ein vollständiges Beispielprojekt

== Debug- und Trace-Interface (CoreSight™ Debug and Trace Technologie)==

Übersicht über beide Funktionalitäten und den Schnittstellen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_cs_core_sight.htm

Die Coresight-Debug-Architektur ermöglicht ein nicht-invasives Debugging, d.h. es können während des Betriebes (meistens) ohne Beeinflussung des Prozessors Daten vom Speicher gelesen und in selbigen geschrieben werden.

=== Debugger Funktionen ===

Der Debugger-Teil besitzt drei Funktionen:
* Run Control: z.B. Programm-Start, Stopp und Einzel-Schritte.
* (Program) Break Points: Ein Programm hält an, wenn der Programm Counter eine bestimmte Programm-Adresse erreicht.
** Die maximale Anzahl der gleichzeitig möglichen Break Points ist begrenzt (z.B. 6 bei einem STM32).
** Die Anzahl der Break Points ist nahezu unbegrenzt, wenn ein Debugger über den Memory Access (s.u.) sogenannte Flash Break Points unterstützt. Dabei wird ein geladenes Programm im Flash umprogrammiert, um den Debugger anzuhalten. Diese Funktionalität ist meistens ein kostenpflichtiges Zusatz-Feature des Debugger-Herstellers.
** Beinhaltet keine Data Watch Funktionalität, welche im Trace-Teil (DWT) realisiert wird.
* Memory Access: Lesen und Schreiben von Speicheradressen.
** Diese Funktionalität beinhaltet keine direkte Flash-Programmierung. Der Programmiervorgang für einen Flash ist herstellerspezifisch und muss von dem verwendeten Debugger unterstützt werden.

=== Trace Funktionen ===
Die Trace-Funktionalität wird in drei Funktionen aufgeteilt:
* ETM (Embedded Trace Macrocell): Optional, nicht jede CPU besitzt diese Hardware (Kostenfaktor, Ausstattung).
* ITM (Instrumentation Trace Macrocell): Über diesen Kanal kann ein vereinfachtes Trace des Core ermöglicht werden, sowie "printf-ähnlich" Daten über den ITM Channel 0 geschickt und im Debugger ausgegeben werden.
* DWT (Data Watchpoint & Trace Unit):
** Data Watch: 4 Access-Break-Points ( z.B. der Debugger bleibt stehen, wenn das Programm auf einen Speicher zugreift oder der Wert einer Variablen einen bestimmten Wert annimmt).
** Trace Unit: Programmverlauf (durch Lesen des Program Counters) und Interrupt Aufrufe verfolgen, sowie Zeitmessungen.

Einige der Trace-Funktionalitäten können über die JTAG-Schnittstelle angesprochen werden. Die schnelle Trace-Funktionalität (mit 4 bit Parallel-Port) steht nur mit der erweiterten DEBUG + ETM Schnittstelle zur Verfügung. Im Gegensatz zum Debugger-Teil (Run Control, Break Points und Memory Access) werden Trace-Funktionen nicht von allen Debuggern unterstützt. Debugger mit der vollen Trace-Funktionalität kosten deutlich mehr.

* Beispiele für Trace-Port-Aktivierungen für verschiedene Hersteller: http://www.keil.com/support/man/docs/jlink/jlink_capture_tracedata.htm

Die Aktivierung des parallelen Trace-Ports erfordert, je nach CPU Hersteller, zusätzliche Debugger-Makros für die Aktivierung und Port-Freischaltung. Zusätzlich sind die Schnittstellenauswahl und Einstellung (Frequenzen) im Entwicklungs-Tool (IDE) wichtig, um erfolgreich den Programm-Verlauf "tracen" zu können.

=== Debug und Trace-Schnittstellen ===
Als Debug Interface stehen zwei Varianten zur Auswahl:
* [[JTAG]]: Dafür sind mindestens 6 Steuerleitungen nötig. Unterstützt Device Chaining: Mehrere verbundene Geräte können mit einem Debugger/Programmer gleichzeitig angesteuert werden.
* SWD (Serial Wire Debug): Hier mindestens 2 Steuerleitungen (3 mit SWO, zzgl GND und 3,3V). Die SWD Schnittstelle ist in der Regel schneller und kann auch Funktionen aus dem Trace-Teil beinhalten (z.B. ITM, dafür wird der SWO-Pin benötigt). Device Chaining ist mit dieser Schnittstelle nicht möglich.

Standard-JTAG Steckerbelegungen:
http://www.keil.com/support/man/docs/ulink2/ulink2_hw_connectors.htm

=== Der 10polige JTAG-Stecker von mmvisual ===
mmvisual hat mit dieser Steckerbelegung die Standard JTAG Schnittstelle erweitert:

Ich habe diesen Part in den Artikel [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Der_10-polige_JTAG_Stecker_von_mmvisual JTAG] verschoben.
Hinzu gekommen ist die Adapterplatine 10-Polig auf Standard JTAG 20 Polig mit TTL/V24 Wandler. [http://www.mikrocontroller.net/articles/JTAG#Die_Adapterplatine Siehe hier.]

== Hardware-Beschaltung ==

Der STM32 benötigt für den Betrieb nur (Minimalbeschaltung):

* VCC 2..3,3V (je nach Typ)
* AVCC 2..3,3V (sehr wichtig, der STM32 lässt sich ohne diese Spannung nicht programmieren)
* GND
* Reset Pin 100nF nach GND (ein Pull-Up Widerstand von ca. 40k ist intern vorhanden)
* [[#Bootmodi|Boot-Pins]]

ansonsten nur ein paar einzelne Cs 100nF an VCC/GND.

Um Programmieren zu können wird entweder noch die serielle Schnittstelle (Programmieren über den vorprogrammierten Bootloader) oder JTAG oder die SWD Schnittstelle benötigt.

=== Bootmodi ===
Unterschiedliche Bootmodi lassen sich mittels der PINs BOOT0 und BOOT1 auswählen. Siehe Application Note [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Attachments/18225/AN2606.pdf AN2606]. Außer F1 besitzen neuere Familien ein SYSCFG_MEMR Register. In dieses Register kann man die gewünschten Boot0/1 Werte schreiben und nach einem Core-Reset (!= System_Reset) startet der Prozessor im gewünschten Mode. Eine Neu- bzw. Deinitialisierung der Peripherie empfiehlt sich!

==== Boot from FLASH ====
Startadresse wird von 0x08000004 geladen
BOOT0 Lo
BOOT1 X

==== Boot from SRAM ====
PC Startadresse wird an 0x200001E0 direkt angesprungen.
BOOT0 Hi
BOOT1 Hi
Da der interne FLASH der stm32f1x laut Datenblatt nur für 10000 Schreibvorgänge ausgelegt ist, kann mittels BOOT0 (High) und BOOT1 (High) auch aus dem zuvor mit dem Debugger (JTAG/SWD) beschriebenen SRAM booten.
Hierbei gilt zu beachten:
VTOR auf die NVIC Tabelle im SRAM vor dem auslösen des ersten Interrupts remappen.

Um ein vergleichbares Startverhalten zum FLASH zu erreichen, empfiehlt es sich,
0xF1E0F85F an 0x200001E0 zu schreiben. Diese implizite Ausführung von "ldr.w pc,
[pc, #-0x01E0]" beim Start erzwingt ein laden der Startadresse von 0x20000004.

==== Boot from SYSMEM (RS232, CAN und USB) ====
PC Startadresse wird von 0x1FFFF004 geladen
BOOT0 Hi
BOOT1 Lo

Ab F2 gibt es auch ein SYSCFG_MEMRMR Register. Schreibt man hier den Wert für "System Flash" und macht einen Corereset (keinen Systemreset), so landet man auch im Bootloader, unabhängig vom Wert der Boot Pins.

Auch ohne JTAG lässt sich ein STM32 programmieren (Bootloader-Aktivierung). Dabei stehen, je nach CPU-Typ, verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:
* RS-232 (bisher alle STMs)
* USB (alle USB fähigen CPUs > F103)
* CAN (wie USB nur in bestimmten MCUs)

3 zusätzliche Verbindungen müssen auf dem Board gepatcht werden. Für einen Test geht es auch mit Tastern für RESET und BOOT0. 
RESET=RTS (L-aktiv) 
BOOT0=DTR (H-aktiv) 
BOOT1=LOW 

Details sind hier im Forum: [http://www.mikrocontroller.net/topic/141711 STM32 Programmiertool]

Tools für den Download über den STM32-Bootloader:
* [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257525 STSW-MCU005 STM32 and STM8 Flash loader demonstrator]
* [https://sourceforge.net/projects/stm32flash/ stm32flash] - Open source flash program (RS-232)
* [http://dfu-util.sourceforge.net/ dfu-util] - Open source flash program (USB)

== Bewertung ==
=== Vorteile ===

'''Vorteile gegenüber ARM7:'''

* Interrupt-Controller jetzt Teil des Prozessors (als Core Peripheral), die Vector Table ist jetzt eine echte Vektortabelle, keine Sprungliste wie bei ARM7. Durch Automatismen zwischen Core und NVIC (auto register save r0..r3, lr, sp, pc) bei Interrupt Entry wird eine deutlich schnellere Ausführungszeit bei Interrupts erreicht. Der Interrupt Code muss sich nicht mehr selbst um die Sicherung der o.g. Register kümmern und eine besondere Konfiguration der Handler im Compiler entfällt. Sind vor Beendigung einer ISR (d.h. Rücksprung zum User Code) weitere Interrupts pending, so werden diese ausgeführt, ohne dass eine komplette pop-push-sequenz der Register notwendig ist. Schön beschrieben ist es hier im [https://www.hitex.com/fileadmin/documents/tools/dev_tools/dt_protected/insiders-guides/stm32/isg-stm32-v18d-scr.pdf Insider's Guide] unter 2.4.5 / Seite 20 (falls der Link nicht mehr funktioniert, direkt nach isg-stm32-v18d-scr.pdf googlen kann helfen...).
* Thumb-2 Befehlssatz, deutlich schneller als Thumb-1 und ebenso kompakt
* Weniger Pins für Debugging benötigt durch SWD
* Mehr Hardware Breakpoints machen debuggen einfacher
* Software ist einfacher weil die Umschaltung zwischen ARM Mode und Thumb Mode wegfällt

'''Vorteile gegenüber LPC1700 und LPC1300:'''

* Flexiblere Gehäuseformen mit mehr Peripherie bei kleinen Gehäusen
* FW-Lib für alle STM32 gleich, alle AppNotes/Demos beziehen sich auf diese eine FW-Lib was die Entwicklung der eigenen Applikation sehr beschleunigt.
* Genauerer und flexiblerer ADC, insbesondere gegenüber LPC1300
* Flexiblere Varianten der Peripherie >> bei weniger einen deutlichen Preisvorteil
* ab 0,85 EUR (Stand 2010) Allerdings gibts den LPC1100 mit Cortex-M0 schon ab 0,65 $!

'''Vorteile gegenüber SAM3/4:'''

* Fast alle Pins sind 5-Volt tolerant.

'''Vorteile gegenüber anderen "Kleinen" wie z.B. PIC, Atmel usw.'''
* nahezu gleicher Preis bei Hobby Anwendungen
* 32 Bit ohne Umwege in Assembler rechenbar
* Schnelle direkte Offset-Adressierung ermöglicht effizienten Zugriff auf Stack-Variablen, lokal gespeicherte Flash-Konstanten, struct/Array-Elemente
* Einfache einheitliche Adressierung des gesamten Adressraums, d.h. Pointer auf Peripherieregister, RAM & Flash können exakt gleich behandelt werden, keinerlei Banking/Umschalt-Mechanismen erforderlich auch bei großem Flash/RAM
* Interrupt-Prioritäten und Prioritätsgruppen
* Effiziente Pointerarithmetik da Registerbreite=Adressbreite
* bessere Peripherie wie USB, Ethernet, Vielzahl an Timern
* der ARM-Core hat eine höhere Taktfrequenz und kann gleichzeitig mehr in weniger Takten berechnen
* Hardware-Division, bei einigen FPU zur effizienten float-Berechnung
* Mit größerem Flash/RAM verfügbar
* Code kann direkt aus dem RAM ausgeführt werden, Speicherschutz und privilegierter Ausführungsmodus können "Kernel"- vor "Anwendungs"-Code schützen, somit wird das dynamische Nachladen von Anwendungen aus externem Speicher effizient & sicher möglich
* ... und weitere 1000 Punkte ...

'''Links'''
* [http://www.arm.com/files/pdf/ARM_Microcontroller_Code_Size_%28full%29.pdf Code Size Analyse zwischen verschiedenen µC]

=== Nachteile ===

'''Nachteil gegenüber LPC1700:'''
* STM32F1xx: nur 72 MHz statt 100 MHz (LPC1759: 120 MHz) Taktfrequenz; STM32F2xx hat diesen Nachteil nicht (ebenfalls 120MHz, STM32F4xx mit 180MHz)
* Der LPC1700 besitzt deutlich mehr Mechanismen, um die Auswirkung der Waitstates des Flash-ROMs auf Code- und Datenzugriffe zu reduzieren und das bedeutet mehr Performance bei gleicher Taktfrequenz. Beim STM32F2 entfällt dieser Nachteil wohl aufgrund des ART Accelerators.
* Alle LPC1xxx haben 32 Bit Timer. Bei den STM32 haben das nur die STM32F2xx und STM32F4xx (2 Stück)
* I2S Einheit von ST hat keinen FIFO und im 24/32Bit Modus müssen 2x16Bit Halbwörter übertragen werden. Wobei allgemein bei neuen ARM Prozessoren die vorhandenen DMA-Kanäle (basierend auf eigenen BUS-Kanälen und Speicherzugriffen) FIFO in beliebiger Größe bedeutet. (Gilt nicht bei bestimmten STM32F4xx)

'''Nachteil für Hobby-Anwender'''

* Nicht direkt "Steckbrettauglich", da kein DIL Gehäuse verfügbar. Der ebay-Shop dipmicro führt jedoch sehr günstige Lötadapter für Umsetzung von LQFP48 auf DIP48. QFP64 in 0.5mm Pinabstand und nicht 0.8mm wie AVR. Von NXP gibt es Cortex-M0 µC im DIL Gehäuse.

* Viel Peripherie, Clocks müssen alle richtig eingestellt werden, ggf. Anpassung des Startup Codes usw.

'''

* Preis-Leistungs-Verhältnis in der Regel schlechter, da geringere Verkaufsstückzahlen

== Errata, Tipps und Tricks ==
=== Hardware ===
* AD-Wandler PA0: Im Errata steht, dass hier Fehler in der Wandlung entstehen könnten, also einen anderen Pin verwenden.
* CAN-Bus PD0/PD1: Remap geht erst ab der 100-Pin-Version. Steht im RM0008 unter 9.3.3.: "CAN1 alternate function remapping". Alle Infos von RM0008 9.3.x sind interessant
* CAN und USB sind bei der F1 Serie nur bei der "◦Connectivity-Line" gleichzeitig nutzbar. Siehe Datenblätter.
* Mit internem RC-Oszillator kann die CPU mit maximal 64MHz betrieben werden. Mit einem externen Quarz sind dann 72MHz möglich.
* Für USB Betrieb muss die CPU mit 48MHz oder 72MHz betrieben werden (bei STM32F1xx).
* Der Idle Interrupt vom Usart wird zwar ausgelöst, aber nicht vom entsprechenden Statusflag angezeigt
* Der DMA fängt beim aktivieren immer von vorn an zu zählen, auch wenn er nur kurz angehalten wurde
* STM32F2xx hat kein Flash Size Register, bei STM32F4xx ist zwar ein flash Size Register beschrieben, kollidiert aber in der Adresse mit einem anderen Register
* Derivate mit internem EEPROM und nur einer Speicherbank haben das "Feature" bei write/erase des Data-Flashes (EEPROM) einen kompletten stall der code execution zu verursachen (inkl. ISRs, DMA). Desgleichen bei write/erase des internen Flash (ISP-routinen, EEPROM-Emulation).
* Der I2C hat diverse Fehler, welche im Errata des jeweiligen Modells (z.B. [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/errata_sheet/CD00238166.pdf STM32F105xx and STM32F107xx Errata sheet] ) zu finden sind. Workarounds hierzu finden sich in der Application Note [http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00209826.pdf AN2824]. Am Besten benutzt man jedoch die I2C Communication peripheral application library (CPAL) von ST ([http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/PF258336 STSW-STM32127])
* [http://blog.frankvh.com/category/stm32/ weitere undokumentierte Features]
* Interrupt-Flags in Statusregistern der diversen Peripherals wie der Timer müssen zu '''Beginn''' (bzw. möglichst weit vor dem Return) der ISR zurückgesetzt werden, da die ISR sonst eventuell 2x ausgeführt wird (Siehe [https://my.st.com/public/Faq/Lists/faqlst/DispForm.aspx?ID=143&level=1&objectid=141 STM32 FAQ] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/312393#new Forum]).

=== Software ===
==== Allgemein ====
Standard-GPIOs des STM32 und im speziellen das BSRR
* Die Register bestehen aus zwei Teilen, der obere Teil BR0-15 signalisiert durch ein gesetztes Bit die zu löschenden Bits im IO-ODR-Register,der untere Teil BS0-15 signalisiert durch ein gesetztes Bit die zu setzenden Bits. Besonders ist, wenn beide Bits (oberer und unterer Teil) gesetzt sind hat das Set-Bit Priorität. Durch eine geschickte Kombination von oberen und unteren Teil kann man Speicherzugriffe Sparen. z.B. kann man solch ein Konstrukt zum ändern der unteren 8 Bit des IO-ODR-Registers "uint32_t temp = GPIOC->ODR & 0xff00; GPIOC->ODR = temp | (Eingabe & 0x00ff)" um einen Speicherzugriff verkürzen zu "GPIOC->BSRR = (Eingabe & 0x00ff) | ((0x00ff) << 16)"

==== GCC ====
Um den GCC direkt zu verwenden (zB. mit selbstgebautem makefile), falls man das nicht von einer Entwicklungsumgebung machen lässt, siehe zunächst [[ARM GCC]]. STM32-spezifisches ist:
* Wird die [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] und ein Quarz verwendet, so muss noch per Präprozessor-Definition die Frequenz des Quarzes angegeben werden mittels z.B. -DHSE_VALUE=8000000 für 8MHz (wie auf dem STM32F4 Discovery).

===== Startupcode & Linkerscript =====
* Damit der compilierte Code an den richtigen Stellen im Controller landet (d.h. dem Flash) muss man dem Linker ein Linkerscript mitgeben. Dies geht per "-T ''pfad_zum_linkerscript.ld''" an den Linker-Befehl. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Linkerscript für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieses kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich das Script im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Project/STM32F4xx_StdPeriph_Templates/TrueSTUDIO/STM324x7I_EVAL/stm32_flash.ld" des Archives.
* Damit beim Starten die richtigen Initialisierungen vorgenommen werden (wie globale Variablen und bei C++ Konstruktoren globaler Objekt-Instanzen) muss als erstes ein Startupcode laufen, der dann die main()-Funktion aufruft. Der Startupcode ist meistens in Assembler geschrieben, C-Code ist aber auch möglich. Im Archiv der [[#.E2.80.8ESTM32_Standard_Peripheral_Library|STM32 Standard Peripheral Library]] befindet sich ein Beispiel-Startupcode für die Atollic TrueSTUDIO IDE, dieser kann direkt mit dem GCC verwendet werden. Beispielsweise für den STM32F4 befindet sich der Code in Assemblerform im Pfad "/STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0/Libraries/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Source/Templates/TrueSTUDIO/startup_stm32f40xx.s" des Archives. Der Assemblercode kann per arm-none-eabi-as (Flags s.o.) assembliert werden, die resultierende .o -Datei normal mitgelinkt.

Zusammen bieten die beiden Dateien der Anwendung ein Standard-C-Interface, d.h. man kann wie gewohnt globale Variablen verwenden und seinen Code in die main()-Funktion schreiben.

=== Tipps für Umsteiger von Atmel/PIC/8051 ===
* Prozessortakt hat unterschiedliche Taktquellen und eine PLL.
* Alle Peripheriemodule haben einen extra Clock, den man aktivieren muss.
* Wenn man z.B. einen UART benutzen möchte, so muss man den Clock vom UART, Alternate Function IO (AFIO) und den GPIO-Port aktivieren.
* Ansonsten hat man nahezu doppelt so viele Möglichkeiten in den Peripheriemodulen.
* Interrupt-Flags müssen in der ISR selber gelöscht werden
* Forum zu [http://www.mikrocontroller.net/topic/175888 Interrupts vs. Events]

=== Errata vom STM32F4xx die nicht im Errata von ST stehen ===
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/267439#2788478 Aktivieren von DMA], wenn mehr als 3 DMA Kanäle aktiviert werden, kann es sein dass die nicht alle korrekt bedient werden. Auch klappt der DMA mit dem FSMC nicht immer zuverlässig. [https://my.st.com/public/STe2ecommunities/mcu/Lists/cortex_mx_stm32/Flat.aspx?RootFolder=%2Fpublic%2FSTe2ecommunities%2Fmcu%2FLists%2Fcortex_mx_stm32%2FWarning%20limit%20simultaneous%20DMAs%20to%202&FolderCTID=0x01200200770978C69A1141439FE559EB459D7580009C4E14902C3CDE46A77F0FFD06506F5B&currentviews=811 siehe hier] [http://blog.frankvh.com/2012/01/13/stm32f2xx-stm32f4xx-dma-maximum-transactions/ und hier]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/260637#2700761 Nerviger Bug in "stm32f4xx.h"] Änderung Struktur GPIO_TypeDef
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/261690#2714754 Batterie wird leer gezogen], nur bei manchen Chips mit Rev. A
* [http://www.efton.sk/STM32/STM32F4xx_doc_errors.txt Liste von Dokumentations-Fehlern]

== Bezugsquellen ==

=== Controller ===

Versandhäuser für Privatpersonen
* [http://www.reichelt.de/STM-Controller/2/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUPID=2950; Reichelt]
* [http://darisusgmbh.de/shop/index.php?cat=c2692_ARM-Cortex.html Darisus]
* [https://www.tme.eu/de/katalog/st-mikrocontroller_112866/ TME]
* [http://de.rs-online.com/web/c/halbleiter/prozessoren-und-mikrocontroller/mikrocontroller/?sort-by=default&sort-order=default&applied-dimensions=4294417325&lastAttributeSelectedBlock=4294425895 RS-Online]
* [http://www.mouser.de/STMicroelectronics/Semiconductors/Embedded-Processors-Controllers/Microcontrollers-MCU/ARM-Microcontrollers-MCU/_/N-a85pc?P=1z0zpefZ1yzud1pZ1yzmxr3Z1yzud8sZ1yztkjiZ1yzonn5Z1yznfad&FS=True Mouser]
* [https://www.conrad.de/de/embedded-mikrocontroller-o0214046.html Conrad]

Gewerblich liefern natürlich viele wie EBV, [http://de.futureelectronics.com Future Electronics], Farnell, Digikey usw...

=== Evaluation Boards ===
* [https://www.conrad.de/de/stmicroelectronics-entwicklungs-kits-o0214062.html diverse Nucleo- und Discovery-Boards bei Conrad]
* [https://www.reichelt.de/Einplatinen-Microcontroller/2/index.html?ACTION=2&LA=3&GROUPID=6667 diverse Nucleo-Boards bei Reichelt]
* [http://www.watterott.com/index.php?page=search&keywords=STM32&cat=40&subkat=on&mnf=&sdesc=on&desc=on&x=79&y=19 STM32 bei Watterott (unter anderem Olimex- und Nucleo-Boards)]
* [https://www.olimex.com/Products/ARM/ST/ STM32-Boards direkt bei Olimex]
* [http://shop.myavr.de/Hardware.htm?sp=artlist_kat.sp.php&katID=51 verschiedene STM32-Boards myAVR]
* [http://www.sander-electronic.de/es0028.html Sander Electronic]
* [http://www.futurlec.com/STM32_Development_Board.shtml Futurlec Evalboard, ebenso Header-Board]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/MP32F103-Stick:_Ein_Mini-Mikrocontroller-Board_mit_USB_und_bis_zu_4MB_Datenspeicher Artikel im Wiki, ARM mit USB und 4MB Speicher]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Cortex_M3_OCM3U Cortex M3 Artikel im Wiki]
* [http://de.farnell.com/jsp/displayProduct.jsp?sku=1824325&action=view&CMP=GRHS-1000962 STM32Discovery bei Farnell] Mikrocontroller Board (STM32F100RBT6B) mit onboard USB-Programming Interface für ca. 12,50€
* [https://dsp-sys.de/24-bayerhw-de/26-xynergy-xs-so-dimm-module-mit-cortex-m4-spartan-6-ddr3-ram SO-DIMM Module mit STM32F4, Spartan-6 & DDR3 RAM] Breakout-Board mit CAN (2x isoliert), UART, LAN, SPI, I2C and USB-OTG u.v.m.

== Weblinks, Foren, Communities, Tutorials ==
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/STM32_-_Einstieg_mit_Em::Blocks STM32 - Einstieg mit Em::Blocks Tutorial]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=ARM*+STM32*+Cortex* Suche im Forum]
* [[STM32 für Einsteiger]]
* http://www.openstm32.org/System+Workbench+for+STM32
* [https://community.st.com/ Forum auf der ST Homepage]
*[http://joe-c.de/pages/posts/einstieg_mikrocontroller_stm32f103_101.php Einstieg: STM32board mit Kamera (deutsch)]
* [http://diller-technologies.de/stm32_wide.html STM32 Tutorial für Standard Peripheral Library in Deutsch]
* [http://mySTM32.de STM32 C und C++ Tutorial in Deutsch ]
* [http://myugl.de Tutorial für Grafik-Librarys und SiSy-Projekte in Deutsch ]
* [http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF251717 MicroXplorer MCU graphical configuration tool ]
* [http://www.harerod.de/docs/CoreMark_STM32.pdf Testbericht über CoreMark 1.0 auf Cortex-M3/M4 mit verschiedenen Compiler- und MCU-Einstellungen]
* [http://klaus4.blogspot.com/2014/05/stm32f4-discovery-mit-opensource.html STM32-Toolchain mit Eclipse CDT 4.3, GnuArmEclipse, OpenOCD 0.8.0, Gnu Arm GCC 4.8, STM32CubeMX]
* [http://libopencm3.org/ libopenmc3 OpenSource libs für STM32 und ähnliche]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/423300#new Totzeitrechner für STM32]
* [https://leanpub.com/mastering-stm32 Download-Buch in englisch, min. 25$ "Mastering STM32"]
* [http://stefanfrings.de/stm32/index.html STM32F1/F3 Anleitung]
* [https://www.cs.indiana.edu/~geobrown/book.pdf "Discovering the STM32 Microcontroller" eBook (kostenlos)]
* [http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch2/index.html Einblick in die moderne Elektronik ohne viel Theorie] '''PDF''', Programmieranleitung für Anfänger
* [[USB-Tutorial mit STM32]]
<references/>
[[Kategorie:ARM]]
[[Kategorie:STM32]]
[[Kategorie:Mikrocontroller]]

Platinenherstellung mit der Tonertransfermethode

2019-08-28T16:07:34Z

Elmo64: /* Getestete Folien und Papiere */

Ohne die Zwischenschritte des Belichtens und Entwickelns können [[Platine]]n schneller und günstiger hergestellt werden, indem der Toner eines Laserdruckers oder Kopierers als Ätzmaske verwendet wird. Der Toner wird beim Erhitzen weich und haftet so am Kupfer der Platine.

Die erreichte Qualität hängt - wie auf dem konventionellen Wege auch - von vielen Faktoren ab, ist daher nicht unbedingt reproduzierbar, und meistens nicht so hoch wie die durch die optische Methode erreichte. 0,2 mm Leiterbahnbreite sind möglich (KM FS-1020D), durch den minimalen Tonerauftrag kommt es dabei allerdings u.U. zu kleinsten Löchern, die in dieser Größenordnung schon schaden können.

== Material ==
* Laserdrucker oder Kopierer
* Transfer-Medium (Zeitschriftenpapier, Reichelt-Katalogseite, glänzende Seite Geschenkpapier, Spezialpapier)
* kupferbeschichtete Platine (ohne! Fotolack und sonstige Beschichtungen)
* Stahlwolle oder Glitzi-Schwamm zum mechanischen Reinigen der Platine
* Aceton zum Entfetten der Platine
* Handelsübliches Bügeleisen, Laminator (ca. 180°C)
* Temperaturunempfindliche, glatte Oberfläche
* Ätzmittel

== Vorgehen ==

=== Drucken ===
Das Layout wird mit einem Laserdrucker (hier: Samsung ML4600) auf ein geeignetes Transfer-Medium (hier: Reichelt-Katalogseite) gedruckt. Am besten für den Transfer eignen sich beschichtete Hochglanzpapiersorten aus Katalogen oder Zeitschriften.

Bei SMD-Projekten (Leiterbahnen auf der Bestückungsseite) muß darauf geachtet werden, daß spiegelverkehrt gedruckt wird. Sollen sich die Leiterbahnen auf der Rückseite befinden, müßte 2x gespiegelt werden, was sich wieder aufhebt. Nur eventueller Text für die Rückseite muß dann gespiegelt werden. Zur Kontrolle kann der Vordruck durch Auflegen auf die Platine geprüft werden.

=== Platine reinigen ===
*
Die Platine ist ausgiebig zu reinigen. Dazu eignen sich Scheuermilch, ein Stahlwolle-Topfreiniger und am Ende Aceton zum Entfetten (Brennspiritus geht im Prinzip auch, hinterläßt aber immer einen (sehr) dünnen Fettfilm). Der Stahlwolle-Topfreiniger eignet sich auch sehr gut dazu, die Toner-Reste bei einem Fehlschlag wieder von der Platine herunter zu bekommen. Ein Glitzi-Schwamm ist weniger effektiv, geht aber auch (Glitzi-Schwamm = Küchen-Schwamm mit einseitiger Scheuerbeschichtung).

Es ist wichtig, eventuelle Verunreinigungen zu entfernen bis das Kupfer gleichmäßig glänzt, jedoch sollte man keinesfalls zu kräftig schrubben. Zu tiefe Furchen in der Kupferfläche führen beim Übertragen des Toners dazu, dass dieser in die Furchen verläuft. Leiterbahnen fransen dann aus, schmale Leiterbahnen könnten unterbrochen werden. Ein kurzes anätzen in der Ätzlösung mattiert die Oberfläche zusätzlich und sorgt für den Toner für besseren halt, er verläuft nicht so leicht.

*
Reinigen im Geschirrspüler 55° Programm, Kupferfläche nicht mehr anfassen.

=== Übertragen ===
Ein einfaches Bügeleisen bringt ausreichende Hitze. Die nötige Bügelzeit liegt bei etwa 5 Minuten, aber je nach Toner können auch bereits nach kürzerer Zeit (Bügeleisen max!) gute Ergebnisse erreicht werden. Zu langes Bügeln führt zu zunehmendem Verfließen des Toners.

Entscheidend ist, daß auf alle Bereiche Druck ausgeübt wird. Da Bügeleisen-Unterseite, Platine und Unterlage nie ganz eben sind, reicht es nicht, das Bügeleisen nur auf den Stapel draufzustellen und darauf zu drücken. Auch untergelegte Stoffe verteilen den Druck erfahrungsgemäß nicht ganz gleichmäßig.

Der Toner verklebt Blatt und Platine nach kurzer Zeit ausreichend gut (ggf. einen Rahmen um das gesamte Projekt drucken) so daß man nach kurzer Zeit den Stapel vorsichtig bewegen kann.

Bewährt hat es sich, den Stapel aus einer Lage Alufolie (als Gleithilfe), der Platine, dem Papier und dem Bügeleisen mehrfach über die Kante eines auf einer glatten Oberfläche (hier: Ceran-Kochfeld) liegenden Küchenhandtuchs gleiten zu lassen. Bei zu hohem Druck können die Leiterbahnen aber in die Breite gehen und natürlich darf der Stapel dabei nicht verrutschen!

[[Bild:Tonertransfer0.jpg|thumb|center|Übertragen]]

=== Laminiergeräte ===
sind zum Aufbringen des Toners auf die Platine auch geeignet. Siehe dazu den Artikel [[Platinenlaminator]].

=== Papier abwaschen ===
Katalogpapiere können durch Einweichen in warmem Seifenwasser und sanftes Abreiben mit den Fingern entfernt werden, so dass nur der Toner auf der Platine verbleibt. Der Toner verbindet sich in der Regel bei gleichmäßigem Druck sehr gut mit der Kupferschicht, man kann überraschend beherzt vorgehen.

Mit handelsüblichen Badreiniger und einer Zahnbürste kann man die noch verbliebenden Papierfasern gut lösen. Das ist besonders dann wichtig, wenn man die "drill-aid.ulp" verwendet, weil Papierfasern häufig die kleinen Poren, die beim Zentrieren des Bohrers auf dem Pad helfen, verstopfen. Um dies zu korrigieren sprüht man die Platine mit Badreiniger ein und schrubbt mit der Zahnbürste, bis alle Papierfasern entfernt werden konnten.

[[Bild:Tonertransfer1.jpg|thumb|center|Nach dem Aufbügeln]]

=== Korrekturen ===

Man kann Fehler (z. B. Löcher in Leiterbahnen) im Aufdruck auf der Platine beheben. Mit einem wasserfesten Edding oder wasserfesten Folienstift kann man die betreffende Stelle bemalen. Die dünne Partikelschicht reicht aus, um das Kupfer vor dem Ätzmittel zu schützen.

Kleine Löcher (besonders in größeren Flächen) kann man möglicherweise durch "Einbrennen" schließen, wie auf [http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm] beschrieben.

=== Ätzen ===

Nach dem Ätzen mit Eisen(III)-chlorid (FeCl3) oder Natriumpersulfat (Na2S2O8) (einzelne Papierfasern stören nicht, können aber feine Löcher verstopfen und verhindern, dass dort geätzt wird) sieht die Platine aus wie auf dem Bild. Die Kupferschicht verschwindet nach einiger Ätzzeit überall recht zügig. Man erkennt gut, wo noch Kupfer weggeätzt werden muss. Lieber ewtas länger als etwas zu kurz ätzen!

[[Bild:Tonertransfer2.jpg|thumb|center|Nach dem Ätzen]]

Danach wird der Toner mit Aceton entfernt. Ungiftiges mechanisches Entfernen des Toners funktioniert auch. Dazu rubbelt man mit der rauhen Seite eines Glitzi-Schwammes oder einem Stahlwolle-Topfreiniger (wirkungsvoller!) so lange auf der Platine herum, bis keine Tonerreste mehr zu sehen sind. Alternativ zum Schwamm eignet sich auch super ein "Schleifpad" aus dem Bau-/Sanitärmarkt, welches normalerweise zur Lötstellenreinigung von Kupferrohren verwendet wird.

[[Bild:Tonertransfer3.jpg|thumb|center|Gereinigte Platine]]

Aceton gibt es im Baumarkt (unbedingt Sicherheitsvorschriften beachten!)

=== Bestückungsdruck ===

Übrigens eignet sich die Tonertransfermethode auch hervorragend, um einen Bestückungsdruck auf der anderen Seite der Platine herzustellen. Dazu wird der Plan spiegelverkehrt gedruckt und auf die Platinenoberseite gebügelt. Am Besten gelingt die Positionierung auf einer bereits gebohrten Platine, die mit dem Papier gegen das Licht gehalten und auf die Bohrlöcher fixiert wird.

Der Toner hält auch auf der Vorderseite der Platine sehr gut (Epoxydharzplatinen), die Bestückung sollte der Druck auf jeden Fall überstehen. Man kann den Bestückungsdruck auch mit Lack vor Beschädigung schützen. "Plastik 70 - Schutzlack" eignet sich dazu beispielsweise hervorragend. Durch den Lack fallen zudem etwaige Papierfasern nicht mehr auf und die Platine glänzt schön.

[[Datei:bestueckungsdruck.jpg|thumb|center|lackierter Bestückungsdruck]]

Tip: Nach dem ersten Bügeldurchlauf abkühlen lassen und ein zweites mal darüber bügeln. Das macht dem Toner beständiger (gilt auch für den Toner auf der Kupferschicht).

Es ist u.U. auch möglich, das Einweichen in Wasser zu umgehen, indem man in Graustufen druckt - durch die Rasterung des Laserdruckers ist die Verbindung des Transfermediums mit der Leiterplatte auf Tonerpunkte begrenzt, die beim Abziehen eher auf der Platine verbleiben, als auf dem Transfermedium.

== Getestete Folien und Papiere ==

* Etikettenpapier (z.B. Avery/Zweckform 3425)
** Wenn man die Etiketten abzieht, kommt eine glatte, glänzende Oberfläche zum Vorschein
** Die Oberfläche hat genau die Eigenschaft, die benötigt wird. Die Etiketten sollen ja nicht haften und die Folie ist für die Temperaturen im Drucker gemacht.
** D.h. der Toner haftet auch nicht. Die Folie lässt sich gut bedrucken (das gilt wahrscheinlich nur für Laserdrucker) und nach dem Bügeln rückstandfrei abziehen.
** Es verbleiben keinerlei Toner-Rückstände auf der Folie und auch keine Papierreste auf dem Toner/Platine.
** Man kann die Folie dann sogar mehrmals zum Drucken verwenden.
* Transparente Folie für Laserdrucker von NOBO (z.B. bei Staples, 13,99€ = ca. 28 Cent pro Folie)
** keine Papierrückstände nach dem Bügeln
** sehr gut zu positionieren bei doppelseitigen Platinenlayouts
** Bügeleiseneinstellung genau zwischen Baumwolle und Seide bringt beste Ergebnisse
* Seiten aus einem Reichelt-Katalog gehen super!!!
* Pollin-Katalog (Das Format lässt sich gut direkt bedrucken)
* Avery Zweckform Laser A4
* Injet Glossy Paper (Lidl) (Hochglanzfotopapier für Tintenstrahler) ist super gut!
* Papier aus einem ELV-Katalog/Focus/Spiegel (möglichst schwarz/weiße Seiten nehmen)
* Laminierfolie - http://www.mikrocontroller.net/topic/39028#288853
* Thermo-Papier (Fax-Papier) auf der glatten Seite
* Werbung/Heft, das es beim EDEKA an der Kasse umsonst gibt - top Ergebnis, keine Papierrückstände beim Abziehen!
* TPI Fotopapier, 5014, 10 x 15 cm, 240 g/m², Hochglanz, 100 Blatt (Conrad 4€)
** sehr gute Deckung
** braucht > 45min im Wasserbad
** keine Papierreste
** Bügeleisen auf MAX
* Spiegel-Papier, am besten nur mit Text, nur abziehen kein rubbeln nötig
* toner transfer paper PCB
* Wasserlösliches Papier (Guetermann-Sulky-Paper-Solvy) geht auch gut,
** nach dem auflaminieren einfach mit heißem Wasser abspülen
* folia "Buntpapier"
** Auf der nicht gummierten Seite bedrucken, kurz einweichen und vorsichtig abziehen.
** Feinere Strukturen mit weichem Papier frei rubbeln

== Notizen zu Druckern ==

Kyocera-Mita FS-1020D mit Reichelt-Katalogpapier
Kyocera-Mita FS-820 schluckt kein Reichelt-Papier, ist zu dünn.
Brother HL-1230 auch nicht, was sich aber umgehen lässt, indem man ein Seite Normalpapier unter die Katalogseite legt und den Durchzug des Druckers nutzt.

An sich gut geeignet ist der LBP3010, da dieser den Toner nicht sonderlich gründlich einbrennt. Bei Hochglanzpapier lässt sich der Toner sogar weitgehend vom Papier abwischen. Für einen besseren Einzug kann daher das Hochglanzpapier mit (original) Tesafilm auf einem normalen Blatt Papier fixiert werden, ohne dass der Drucker dadurch schaden nimmt*.

(*Angabe ohne Gewähr; für etwaige Schaden ist jeder selbst verantwortlich)

== Druckerdatenbank ==
'''''HP:'''''
* '''LaserJet 4:''' Mit Reicheltpapier alleine bekommt man Papierstau.
* '''LaserJet 4100:''' Mit Reicheltpapier auf Papier geklebt funktioniert alles recht problemlos (Direkteinzug von Reichelt-Papier noch nicht ausprobiert).
* '''LaserJet 5MP:''' Reicheltpapier aus manueller Papierzufur geht problemlos
* '''LaserJet 6P:''' Ersatztoner von Reichelt, Druck auf (fast) DinA-4 Seiten aus Pollin Katalog - Problemfrei wenn man die hintere Umlenkklappe des Drucker (Gitter) öffnet und das Papier hier entnimmt!
* '''ColorJet 2550N:''' Toner haftet nur sehr schlecht auf Reicheltpapier. Selbe Einzugsprobleme wie der LJ4, doch mit einem A4 Papier als "Träger" umgehbar. Dazu einfach mit Prittstift an den oberen Ecken der kleineren Reicheltseite auf der A4 Kopierpapierseite fixieren. '''Kein Tesafilm - Drucker wird sonst beschädigt!'''
* '''Color LaserJet 2605dn:''' Toner haftet gut auf Reicheltpapier. Keine Einzugsprobleme wenn man verfährt wie beim 2550N.
* '''LaserJet 2200D:''' Zerknittert Reicheltpapier beim Einzug, lässt sich aber durch aufkleben auf ein DIN A4 Blatt trotzdem bedrucken.Druckergebnisse sind gut.
* '''LaserJet 1018:''' Geht mit aufgeklebter Reichelt Seite auf DINA4 Blatt
* '''LaserJet 1320:''' Schluckt eine Seite Reichelt Katalogpapier ohne Probleme. Bei größeren schwarzen Flächen leider unzureichende Deckkraft. Papiersorte "Rau" in den Druckereinstellungen bringt zwar Verbesserung, Tonerdichte jedoch immer noch nicht perfekt. Leiterbahnen jedoch sind kein Problem.
* '''LaserJet 1010:''' Geschenkpapier mit bedruckter Seite am oberen Rand auf ein Din-A4 Blatt kleben und die nicht bedruckte Seite bedrucken. Das Geschenkpapier nach dem laminieren unter fließendem Wasser abziehen. 1A Ergebnisse.

Manche Laser-Drucker (HP Laserjet 5MP) sparen (auch im nicht-Econo-Mode) bei großen Flächen offenbar stark an Toner. Große schwarze Flächen konnte ich nicht zuverlässig transferieren, Leiterbahnen in deren Nähe auch nicht.

'''''Epson:'''''
* '''AcuLaser C2000:''' Reichelt Papier auf Din A4 (mit Kreppklebeband) oder als Din A5 zurecht geschnitten ist kein Problem. Sehr gute Deckung, große Masseflächen sind kein Problem. Auch detaillierte farbige Zeichnungen lassen sich sehr gut transferieren (Alu Platten). Alles mit billig Toner.
* '''EPL-3000:''' Reichelt Papier geht direkt(Treiber HP-LJ4L), Hörzu (auf Din A4 geklebt) ist kein Problem. Sehr gute Deckung. Allerdings hat der Drucker nur 300dpi, daher sind feine Strukturen ein wenig problematisch.

* '''AcuLaser C4000:''' verwendet wurde 100g Papier auf Din A4 Das Papier ist schwerer aber auch sehr viele stabieler als das Papier aus einem Katalog.
Auch mit Katalog-Papier habe ich meine Erfahrungen gamacht. Leider waren die auf Papierstaus begrenzt.
Bei den ersten Tests hatte ich das Gefühl, das nicht genügend Toner auf´s Papier gebracht wurde und ein unterätzen eigesetzt hat. Darauf hin habe ich den selben Ausdruck zwei bzw. derei mal auf das selbe Blatt gebracht.
Wichtig ist dabei, das man das Papier auch beim ersten Ausdruck über einen gut justierten Einzelplatteinzug zuführt. So ist gewährleistet, dass das Papier genau auf die selbe Stelle in den Drucker führt wird und sich keine Schattenbilder ausbilden. So habe ich auch sehr feine Strukturen auf die Platine gebracht.

'''''Minolta:'''''
* '''PagePro 1200W:''' Reichelt Papier mit einem normalen Din A5 Papier als Träger (angeklebt) und über den manuellen Einzug, funktioniert ohne Probleme mit Nachfülltoner. Auf Backpapier haftet der Toner allerdings kaum
* '''KM bizhub C253:''' Verknittert das Reichelt-Papier recht gern, mit etwas Geduld kann man aber auch brauchbare Vorlagen produzieren.

'''''Lexmark:'''''
* '''Optra S 1650:''' Reichelt Papier auf Din A4 Träger: Druckt sehr dicht (Deckung auf Max. stellen), lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse.

* '''E120N:''' Sehr gute Erfolge mit Reichelt Papier auf Din A4 Träger: Druckt sehr dicht (Deckung auf Max. stellen), lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse. (Original Toner)

'''''Kyocera:'''''
* '''FS-400 / FS-400A:''' Reicheltpapier aus manueller Papierzufur geht, lässt sich gut auf die Platine übertragen. Super Ergebnisse. (Original Toner)
* '''FS-1000+''' Reicheltpapier vorher auf eine A4 Seite kleben am besten nur an der einzugseite befestigen sonst wellt es Poligone werden in mittleren teil sehr dünn gedruckt da am besten das Papier nicht abrubbeln. Hinterher noch die Platine mit der unbedruckten seite 5min aufs Bügeleisen legen dann werdenden die Polygone auch dicht.
*'''FS-3800''' Reicheltpapier alleine wickelt sich um die Tonertransferrolle, und verfängt sich in der Reinigungsmechanik. Tonertransfereinheit ist danach Schrott. DinA4-Träger habe ich dann nichtmehr probiert.
*'''FS-1800''' Reicheltpapier alleine wickelt sich um die Tonertransferrolle, entfernung nur mit massivem Aufwand und Gefahr des Defektes der Trommel möglich. Reichelt-Papier mit einem Klebestift der oberen Kante des Papiers (in Druckrichtung obere Kante ist gemeint) auf normales Papier kleben und manuell zuführen funktioniert.

'''''Brother:'''''
* '''HL-5250DN:''' Reichelt-Papier ohne Träger in der manuellen Papierzufuhr führt zu einem Papierstau. Mit DIN A4-Träger lässt sich das Layout jedoch problemlos mit Originaltoner drucken. Ergebnisse nach dem Bügeln sind erstaunlich gut. Leiterbahnen mit 6 mil Breite ließen sich ohne Unterbrechung herstellen.
* '''HL-1030:''' Mit Reichelt- oder Pollin-Papier kriegt man sehr gute Ergebnisse, der Toner ist bereits nach 2-3 mal Drübergehen mit nem Bügeleisen auf Stufe 2,5 sauber auf der Platine, Papier löst sich unter gewöhnlichem Wasser sehr leicht ab. Dünnes Katalogpapier kann man nur über den manuellen Papiereinzug verwenden, mit normalem Papier als Unterlage, das Katalog- und normale Papier müssen jedoch nicht verklebt werden. Toner gut abwaschbar mit Universalverdünnung.
* '''HL-1430:''' Sehr gute Ergebnisse mit Reicheltkatalogpapier, das mit Klebestift auf der Einzugseite auf normales Druckerpapier aufgeklebt ist. Der Toner läßt sich sehr gut mit "Solvent 50" entfernen.
* '''HL-2035:''' Getestet mit Fotopapier für Inkjets. Keine Probleme, eng beieinander liegende Strukturen müssen aber per Zahnstocher oder einer feinen Nadel von hängengebliebender Beschichtung befreit werden.
* '''MFC-9840 CDW:''' und wahrscheinlich noch andere der MFC-Serie und darüber hinaus, getestet in einigen Durchgängen mit Pollin-Papier und anderen glatten Papieren, KATASTROPHE! Mit dem original Brother-Toner kommt leider nichts vernünftiges bei raus. Um überhaupt ein evtl. brauchbares Ergebnis zu bekommen, müssen die Leiterbahnen mindestens ca. 1mm (ca. 40 mil) breit sein.
* '''HL-5050:''' Reichelt- und Pollin-Katalog sind zu dünn -> Papierstau. Seiten aus der Make gehen ganz gut -> habe ich verwendet mit original Brother-Toner. Druck unter Linux-Mint direkt aus eagle heraus. Driver:Brother HL-5050 Foomatic/hl1250. Einstellungen - Auftragsoptionen: Helligkeit 1000%, Druckqualität hoch, Sättigung 1000%, Schöndruck. Bügeleisen auf Leinen = Max. und 3 Min. gebügelt. Nacharbeit mit Edding 400 bei dicken Leiterbahnen.

'''''Samsung:'''''
* '''Samsung M2020:''' Toner Transfer Paper PCB Einzug ausreichend, durch knicken besser
* '''ML-1520:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* '''ML-1710:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* '''ML-1915:''' Reichelt-Papier mit manuellen Einzug funktioniert wunderbar. Gute Ergebnisse mit Originaltoner.
* 3185FN: Reichelt-Papier Akzeptable Ergebnisse Besser wird es mit einem dicken glänzendem Papier. (Sühac Katalog)
Siehe auch https://hering-projects.de/herstellen-einer-geaetzten-platine-mit-der-direct-toner-methode/
* '''ML-2250:''' Orginaltoner; Spiegel-Papier in A5 auf eine A4 Seite geklebt, Papier 5min einweichen,abziehen rubbeln nicht notwendig, Masse manchmal mit Löcher sonst 16mil kein Problem
* '''xpress C1810w:''' Toner von Ampertec. 100g/m² schweres, hochweißes, hochsatiniertes Papier (bei mir von Neusiedler) geht sehr gut. Mit etwas längere Einweichzeit in kaltem! Wasser direkt nach dem Laminieren bleibt kein Toner am Papier hängen. Einstellungen: manuell auf höchste Qualität. Reichelt Papier oder ähnliches geht nicht, Drucker hat damit ständig Papierstau.

'''''IBM:'''''
* '''PagePrinter 3116:''' Mit Reichelt-Papier gibt's Papierstau, aufkleben auf normales Papier funktioniert aber einwandfrei. 4mil Leiterbahn mit 8mil Abstand sind reproduzierbar, selbst riesige Masseflächen satt schwarz.

'''''Tektronix:'''''
* '''Phaser 740P:''' Mit Reichelt-Papier aufgeklebt (mit Klebestift) auf 80g/m^2 Papier und Originaltoner geht wunderbar, gibt aber manchmal Falten je nachdem wie man es angeklebt hat.

'''''Canon:'''''
* '''LBP2900:''' Mit Reichelt-Papier aufgeklebt (Tesa-Film, manchmal auch Iso-Band) auf 80g/m^2 Papier und Originaltoner. Eco-Mode aus, Kontrast voll aufgedreht. Helligkeit auf dunkelste Einstellung. Qualität reichte für TQFP100 aus. Dichte war in Ordnung. Auch größere Flächen meist ohne Probleme im Bezug auf Tonerdichte gedruckt und geätzt.
* '''IR1018:''' Mit Reichelt Papier im seitlichen Einzug. ECO Mode aus, Orginaltoner. Sehr gute Ergebnisse.

''''' OKI '''''
* '''MC342:''' TPI Fotopapier, 5014, 10 x 15 cm, 240 g/m², Hochglanz, manueller Einzug. Originaltoner, Sehr fein, Toner Sparen = aus. Sehr gutes Ergebniss
* '''B4250:''' relativ dickes Plakatpapier, Hochglanz, manueller Einzug. Originaltoner, Toner Sparen = ohne, angelaufene Platine mit Metallpolitur und Aceton gereinigt

== Links ==

* Ausführliche Diskussion verschiedener Varianten in [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-40012.html diesem Thread] im Mikrocontroller.net-Forum.
* http://www.fullnet.com/u/tomg/gooteepc.htm
* http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Platinenherstellung
* http://thomaspfeifer.net/platinen_aetzen.htm (Die Methode Schritt für Schritt erklärt mit Bildern und Video) + Regelung für Laminiergerät
* http://www.die-wuestens.de/dindex.htm?/platine.htm (spezielle Drucktransferfolie)
* http://members.aon.at/gwiesner/tho/tt/tonertransfermethode-0_4.pdf
* [http://www.pbase.com/mark10970/e260_modification Direct PCB Printing with a Laser Printer] (Umbau des Laserdruckers, zu bedruckendes PCB wird elektrisch negativ aufgeladen)
* http://hackaday.com/2006/05/27/pcb-fuser-for-toner-transfer-etching/
* [http://www.instructables.com/id/Toner-transfer-for-PCB-Flamethrower-Style Toner transfer for PCB: Flamethrower Style] (Sondermethode wenn man einen Brother-Laserdrucker hat und der Toner nicht mitspielt)

=== Im Forum ===
*http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-40012.html
*http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-261025.html - Umbau Laminiergerät
*[http://www.mikrocontroller.net/forum/read-6-284891.html Forum - Tonertransfer mit Reichelt-Katalog 2006]
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/335876#new Tonertransfer - so geht es! ]
[[Category:Platinen]]