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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnisfrage Samplingrate Oszilloskope


Autor: Herm (Gast)
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Hallo,
ich verstehe etwas nicht so ganz: Ein Oszilloskop hat z.B. eine 
Analogbandbreite von 50 MHz, aber eine Samplingrate von 1 GS/s. Es 
heißt, man kann ca. 1 Signal mit 1/10 der Analogbandbreite vernünftig 
darstellen; hier also ca. 5 MHz. Nun gibt es aber auch Oszilloskope, die 
haben auch eine Analogbandbreite von 50 MHz, aber nur 250 MS/s. Und hier 
soll das Gleiche gelten, also 5 MHz.
Wenn ich aber 4 mal öfter abtaste, muß ich doch auch ein 4 mal 
schnelleres Signal darstellen können?

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Um ein Rechteck möglichst "schön" darzustellen wäre es gut die 10te 
Oberwelle noch mitzubekommen. Ein reines Sinussignal würdest du bei den 
zB 50MHz aber unverändert sehen (bis auf die Dämpfung die der Verstärker 
bei seiner Grenzfrequenz hat). Und da hättest Du dann mit 250MS/s nur 
noch 5 Punkte pro Periode drin.

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Da wirfst Du was durcheinander.

Bei einem (Sinus-)Signal welches die Frequenz der Analogbandbreite hat, 
ist die Amplitude der Darstellung um 30% (-3dB) gegenüber 1kHz 
zurückgegangen.

Die Samplingrate muss laut Theorie mindestens das doppelte der 
höchsten darstellbaren Frequenz betragen.
Der oft genannte Faktor von 10 (also 10 Samples pro Signalperiode) 
erlaubt dann schon eine recht ordentliche Beurteilung der Signalform.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Wobei man bei kontinuierlichen Signalen noch schummeln kann und seinen 
Trigger zB immer mit der halben Abtastperiodendauer hin und her wackeln 
lassen kann und somit dann die Doppelte zeitliche Aufösung erreicht. 
(Oder auch noch mehr)

Das geht im Single-Shot Betrieb dann nur nicht mehr.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> eine Analogbandbreite von 50 MHz, aber eine Samplingrate von 1 GS/s.
Dabei mußt du noch aufpassen, ob diese Samplingrate evtl. nur für sich 
wiederholende Signale gilt. Denn dann kann man (also Oszi-Hersteller) 
einen Trick anwenden und mehrere Zyklen des Signals mit leicht 
versetztem Abtastzeitpunkt aufnehmen, und so die Lücken im originalen 
Signal "auffüllen".

> Um ein Rechteck möglichst "schön" darzustellen wäre es gut die 10te
> Oberwelle noch mitzubekommen.
Ein Rechteck hat keine 10. Oberwelle  ;-)
http://www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-piel/elektro...
Es sein denn, du meinst damit die zehnte ungeradzahlige (also die 21.) 
Oberwelle. Aber nachdem die nur mit einem 1/21 am Geschehen beteiligt 
ist, ist sie für die Darstellung nicht mehr so wichtig.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Sorry, es war auch gemeint die Oberwelle bei der ca. 10 fachen Frequenz.

Autor: Herm (Gast)
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Also kann ein Gerät mit 1 GS/s tatsächlich 4 mal höhere Frequenzen von 
der Signalform her darstellen als eins mit 250 MS/s (abzüglich der 
Amplitudendämpfung/die -3 dBb). Also wie ich vermutet hatte: Keine der 
beiden Angaben Analogbandbreite und Samplingrate für sich alleine sind 
aussagekräftig.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
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Die Dämpfung mit den 3dB gilt nur für die Eckfrequenz. Mit zunehmender 
Frequenz nimmt auch die Dämpfung zu.

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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Daumenregel 1: Um den Anzeigefehler unter 2% zu halten. 
(Analogbandbreite = -3dB = 30% Signalabschwächung):

    Analogbandbreite >= 5 * höchste Frequenzkomponente

Kann man mit einem größeren Fehler leben, kann man näher an den 
-3dB-Punkt rangehen oder sogar darüber hinaus. Die Analogbandbreite ist 
keine harte Grenze.

Daumenregel 2: Um ausreichen viel vom wirklichen Signal, und nicht nur 
Interpolationen zu sehen:

    Abtastrate >= 10 * höchste Frequenzkomponente

Harte Regel: Nyquist:

    höchste Frequenzkomponente <= 2 * Abtastrate


Daraus folgt für das Beispiel 50 MHz, 1 GS/s: Analogbandbreite zu klein, 
bzw. Samplingrate ist etwas übertrieben.

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