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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik wie genau ist die Zeitbasis eines Oszilloskops?


Autor: zilo (Gast)
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wie genau ist die Zeitbasis eines Oszilloskops? Oder wie genau ist eine 
Frequenzmessung mit einem Oszilloskop?

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

> wie genau ist die Zeitbasis eines Oszilloskops? Oder wie genau ist eine
> Frequenzmessung mit einem Oszilloskop?

Bei DSOs hat man gute Chancen, dass die Zeitbasis quarzgenau ist. 
Analoge Scopes sind demgegenüber nur grobe Schätzeisen und müss(t)en 
überdies regelmässig kalibriert werden.

Problematisch bei Frequenzmessung per DSO ist allerdings die Messweise. 
Wenn man die Dauer einer Schwingung über eine oder weniger Perioden 
misst und daraus die Frequenz ableitet, dann übersteigt die durch den 
unpräzisen Referenzpunkt hervorgerufene Ungenauigkeit die Ungenauigkeit 
der Zeitbasis erheblich.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Was verwendet man denn bei alten analogen Oszilloskopen? RC Oszillator? 
Oder ist die Quarz Oszillator Schaltung "ungenau"?

@zilo: Die Angabe müsste eigentlich im Handbuch stehen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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zilo schrieb:
> wie genau ist die Zeitbasis eines Oszilloskops? Oder wie genau ist eine
> Frequenzmessung mit einem Oszilloskop?



Es kommt auf den Typ des Scope an.
Die Daten stehen im Handbuch des (Deines) Gerätes), z.B. ein Tektronix 
2445 weist einen Wert von besser als +/- 0.7 % des gewähltne 
Zeitintervall zzgl. 0.6 % Grundabweischung, also maximal 1,3% aus. 
(Manual: +/- 0.7% time intervall , + 0.6% of full scale).

D.h wenn man alle 10 Div der Horizontalablenkung nutzt, kommt man i.d.R. 
unter 1% -- nicht übel für ein analoges Gerät.

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

> Was verwendet man denn bei alten analogen Oszilloskopen? RC Oszillator?
> Oder ist die Quarz Oszillator Schaltung "ungenau"?

Das ist nicht der springende Punkt. Auch mit Quarzofen als Zeitbasis 
hast du immer noch das Problem, dass die Relation Spannung zu Ablenkung 
ein Parameter der Röhre ist und nur visuell/manuell kalibriert ist.

Insofern hätte ich besser nicht DSO/Analog geschrieben, sondern 
LCD/Röhre. Die "Ablenkung" eines LCDs altert nicht.

Eine automatische Messung und direkte Frequenzanzeige ist davon 
natürlich nicht betroffen, aber da gilt das, was ich über das Verfahren 
schrieb. Scopes messen die Dauer einer oder mehrerer Schwingungen. 
Frequenzzähler jedoch deren Anzahl über einen längeren Zeitraum, was sie 
unabhängig vom Referenzpunkt macht.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> Simon K. schrieb:
>
>> Was verwendet man denn bei alten analogen Oszilloskopen? RC Oszillator?
>> Oder ist die Quarz Oszillator Schaltung "ungenau"?
>
> Das ist nicht der springende Punkt. Auch mit Quarzofen als Zeitbasis
> hast du immer noch das Problem, dass die Relation Spannung zu Ablenkung
> ein Parameter der Röhre ist und (meist?) nur visuell kalibriert werden
> kann.
Ah, ja klar. So machts Sinn. Die Zeitbasis erzeugt ja einen 
Sägezahn(oder?) mit sehr guter Frequenzgenauigkeit. Aber die Röhre 
"hört" ja nicht auf die Frequenz, sondern auf die Spannung. Und wandelt 
die Spannung in eine Strecke um. Und der Proportionalitätsfaktor 
(irgendeine Verstärkung) bei dieser Umwandlung muss eingestellt und 
nachkalibriert werden.

> Insofern hätte ich besser nicht DSO/Analog geschrieben, sondern
> LCD/Röhre. Die "Ablenkung" eines LCDs altert nicht.
Hehe :-) Wahrlich nicht. Bei digitalen Oszilloskopen wird ja vermutlich 
die Taktquelle direkt genommen und heruntergeteilt (je nach X 
Auflösung).

> Eine automatische Messung und direkte Frequenzanzeige ist davon
> natürlich nicht betroffen, aber da gilt das, was ich über das Verfahren
> schrieb. Scopes messen die Dauer einer oder mehrerer Schwingungen.

Muss das zwingend so sein? Ich habe bisher das Gefühl, dass die Anzahl 
der Triggerzeitpunkte in z.B. einer Sekunde gezählt werden. Habe mich 
damit aber nicht beschäftigt. Ich freu mich nur, dass eine relativ 
genaue Frequenzmessung in meinem Oszilloskop funktionert ;-)

Autor: A. K. (prx)
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Andrew Taylor schrieb:

> D.h wenn man alle 10 Div der Horizontalablenkung nutzt, kommt man i.d.R.
> unter 1% -- nicht übel für ein analoges Gerät.

Wie sehen da deine Erfahrungen hinsichtlich Alterung aus? D.h. wie sehr 
läuft sowas ohne regelmässige Kalibrierung weg?

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

> Muss das zwingend so sein?

Nein, nicht prinzipiell. Das ist aber eine Kostenfrage

> Ich habe bisher das Gefühl, dass die Anzahl
> der Triggerzeitpunkte in z.B. einer Sekunde gezählt werden.

Kannst du ausprobieren. Trigger auf Kanal 1 und Messung auf Kanal 2. 
Wenn das geht, dann hat das Scope entweder einen zweiten Trigger 
ausschliesslich dafür - oder es arbeitet nicht über den Trigger.

Ich gehe davon aus, das zumindest einfachere DSOs sämtliche Messangaben 
ausschliesslich per Software aus den gesampelten Daten ableiten.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
>> Ich habe bisher das Gefühl, dass die Anzahl
>> der Triggerzeitpunkte in z.B. einer Sekunde gezählt werden.
>
> Kannst du ausprobieren. Trigger auf Kanal 1 und Messung auf Kanal 2.
> Wenn das geht, dann hat das Scope entweder einen zweiten Trigger
> ausschliesslich dafür - oder es arbeitet nicht über den Trigger.

Hmm. Also ich habe hier ein Rigol DS1102E (Also ein "Billig"-DSO, 630€).
Man kann Kanal 1 triggern und Kanal 1 und/oder 2 messen. Soweit so gut.
Das Oszilloskop hat aber anscheinend zwei Trigger, denn man kann auf 
beiden Kanälen getrennt triggern um so, Zitat Manual "non-related 
signals" zu messen.
Könnte also schon sein. Kann dazu im Manual leider nichts finden.

> Ich gehe davon aus, das zumindest einfachere DSOs sämtliche Messangaben
> ausschliesslich per Software aus den gesampelten Daten ableiten.

Okay. Kann man wohl pauschal nicht sagen, aber deine Aussage ist ja 
logisch. Ist so halt die einfachste (und damit günstigste) Variante.

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

> Das Oszilloskop hat aber anscheinend zwei Trigger, denn man kann auf
> beiden Kanälen getrennt triggern um so, Zitat Manual "non-related
> signals" zu messen.

Es steht aber nicht drin, dass es das gleichzeitig macht. Auch hier 
spricht die Logik der Kosten eher dafür, dass dies nacheinander erfolgt.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> Simon K. schrieb:
>
>> Das Oszilloskop hat aber anscheinend zwei Trigger, denn man kann auf
>> beiden Kanälen getrennt triggern um so, Zitat Manual "non-related
>> signals" zu messen.
>
> Es steht aber nicht drin, dass es das gleichzeitig macht. Auch hier
> spricht die Logik der Kosten eher dafür, dass dies nacheinander erfolgt.

Kann natürlich sein. Aber dann könnte es ja auch die Frequenz 
abwechselnd messen ;-)

Autor: A. K. (prx)
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Dass (m)ein Rigol DS1102CD eine Zeitmessung einer Periode durchführt, 
das kann man regelrecht sehen. Das legt zwei Referenzpunkte an die 
Kurve, die es in Form von Linien auch anzeigt.

Ebenso erkennt man einen Unterschied, wenn man bei einer Kurve mit etwas 
Rauschen oder Jitter auf Average geht. Die Messung wird im gleichen Mass 
wie die Kurve stabiler.

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

> Kann natürlich sein. Aber dann könnte es ja auch die Frequenz
> abwechselnd messen ;-)

Nur bei hoher Frequenz. Bei niedriger Frequenz müsste es so lange auf 
dem jeweiligen Trigger stehen bleiben, dass es ins Auge sticht. Für 
quarzgenaue Messung der Anzahl Perioden dürfte es bei 10Hz dann nur alle 
paar Minuten zwischen den Kanälen umschalten.

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