Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Eingangskapazität von Oszilloskopen


von Matthias W. (matt007)


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Die Angaben für die Eingangskapazität von Oszilloskopen sind recht 
unterschiedlich:

Beim Tek2467 (350MHz) steht 15pF vorne an den Buchsen.
Beim HM605 (60MHz) steht 30pF vorne an den Buchsen.
Beim HM604 (60MHz) steht 30pF vorne an den Buchsen.
Beim HM604-2 (60MHz) steht 20pF.

Im HM605/HM604 ist ein Trimmer am Teiler an dem man die 
Eingangskapazität verstellen kann (VC110 im Bild). Nur wie wird das 
korrekt eingestellt? Mit einem C-Meter?

Wenn ich ein Kapazitätsmessgerät (prec. parts tester 5102C) anschließe 
so erscheinen nach Nullabgleich folgende Werte (DC-Kopplung):
HM604:
5mV-Bereich overflow  CH1 und CH2
10mV-Bereich  -27.7pF CH1 -28.2pF CH2
20mV-Bereich  -28.8pF CH1 -29.5pF CH2
100mV-Bereich -29pF   CH1 -29.7pF CH2

HM605:
5mV-Bereich overflow  CH1 und CH2
10mV-Bereich  -28.2pF CH1
20mV-Bereich  -29.1pF CH1

Keine Ahnung warum die Anzeige negativ erfolgt.

Beim Tek2467 erscheint keine Anzeige (Relaisumschalter).

von Georg (Gast)


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Matthias W. schrieb:
> Im HM605/HM604 ist ein Trimmer am Teiler an dem man die
> Eingangskapazität verstellen kann (VC110 im Bild). Nur wie wird das
> korrekt eingestellt? Mit einem C-Meter?

Nein, mit einem Rechteck-Signal. Solange drehen bis das Signal wirklich 
rechteckig ist. Bei vielen Oszis, z.B. Hameg, ist da eine extra 
Testsignal auf der Frontplatte verfügbar.

Georg

von Wolfgang (Gast)


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Matthias W. schrieb:
> Keine Ahnung warum die Anzeige negativ erfolgt.

Weil du die Eingangskapazität vorher nicht ausgelötet hast.

Woher soll dein Messgerät wissen, was du messen möchtest. Das misst 
alles was da ist.

von Matthias W. (matt007)


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Wolfgang schrieb:
> Weil du die Eingangskapazität vorher nicht ausgelötet hast.

das ist in diesem Fall ja schwer möglich.

von Matthias W. (matt007)


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Wolfgang schrieb:
> Das misst alles was da ist.

klar Wolfgang. Da ist der Eingangswiderstand von 1 MOhm und die 
Eingangskapazität. Wenn all dies konstant wäre über alle Bereiche von 
5mV bis 20V - so müsste die Anzeige ja auch überall gleich sein. Dies 
ist jedoch erkennbar nicht der Fall.

von Matthias W. (matt007)


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Georg schrieb:
> mit einem Rechteck-Signal. Solange drehen bis das Signal wirklich
> rechteckig ist.

Ja Georg. Es ist schon denkbar einen 2:1-Teiler mit 30pF vorzuschalten 
und dann den obigen Eingangs-Kondensator so abzugleichen daß das 
Rechteck sauber ist. Dann müsste der Eingang die 30pF haben die auch im 
Teiler sind.

Um das zu machen brauche ich dann den Teiler mit exakt 30pF. Der HZ23 
von dem im Handbuch des HM604-2 die Rede ist hat etwas weniger Kapazität 
weil er zu den 20pF des moderneren Geräts passt.

Auch hier muss dann die Kapazität richtig gemessen werden - trotz 
Parallelschaltung des 1MOhm.

> Bei vielen Oszis, z.B. Hameg, ist da eine extra
> Testsignal auf der Frontplatte verfügbar.

ja. Der Generator ist sehr hilfreich wo die Amplitude für genügend 
Auslenkung reicht.

von Klaus R. (klara)


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Matthias W. schrieb:
> Georg schrieb:
>> mit einem Rechteck-Signal. Solange drehen bis das Signal wirklich
>> rechteckig ist.
>
> Ja Georg. Es ist schon denkbar einen 2:1-Teiler mit 30pF vorzuschalten
> und dann den obigen Eingangs-Kondensator so abzugleichen daß das
> Rechteck sauber ist. Dann müsste der Eingang die 30pF haben die auch im
> Teiler sind.

Lese Dir doch mal die Bedienungsanleitung des Oszi durch, aber richtig.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Tastkopf.jpg

Im verlinkten Bild eines Tastkopfes siehst Du eine kleine 
Schlitzschraube. Damit gehst Du auf das Testsignal und stellst den 
Rechteck sauber ein. Fertig.


> ja. Der Generator ist sehr hilfreich wo die Amplitude für genügend
> Auslenkung reicht.

Auf der Frontplatte des Oszi sind Drehschalter für die Amplitude des zu 
messenden Testsignal.

Bei meinem Hameg hat das Testsignal 0,2 V oder wahlweise 2,0 V. Das 
müsste doch genügen.

mfg klaus

von Helmut S. (helmuts)


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10mV-Bereich  -27.7pF CH1 -28.2pF CH2
20mV-Bereich  -28.8pF CH1 -29.5pF CH2
100mV-Bereich -29pF   CH1 -29.7pF CH2

Diese Unterschiede sind durchaus denkbar, da der Hersteller das auch 
nicht beliebig genau abgleicht. Genaugenommen müsste man in jedem 
Bereich den Tastkopf abgleichen oder man lebt halt mit ein paar Prozent 
Fehler, wenn man umschaltet.

von Peter R. (pnu)


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Wenns nicht in höhere Frequenzen geht, ist der Eingangswiderstand 1MOhm 
// 30pF üblich.

Dahinter steht die Tatsache, dass Tastköpfe verwendbar sein sollen, die 
mit einem internen 9-MOhm-Widerstand Gleichspannung und niederfrequente 
Wechselspannung um den Faktor 10 herunterteilen.

Parallel zu den 9MOhm gibts aber einen unvermeidlichen Kondensator. Und 
der bildet mit der Kabelkapazität und den 30pF einen parallelen 
kapazitiven Teiler der bei höheren Frequenzen wirksam wird. Der muss 
auch um den Faktor 10 herunterteilen.

Wenn  man dann z.B. das Testsignal am Scope über Tastkopf anschließt, 
wird das Rechteck meist mit zu kleiner oder zu großer Flanke 
dargestellt. Mit einem Trimmer, entweder im Tastkopf oder am BNC-Stecker 
am Oszilloskop kann dann der kapazitive Teiler so eingestellt werden, 
dass das Testsignal wirklich als Rechteck angezeigt wird.

In manchen Sonderfällen ist z.B. der Abgleichbereich des Trimmers 
eingeengt, sodass man die (alten) 47 pF nicht mehr kompensieren kann 
oder sogar die mittelalten 30pF. Dann muss man halt passende teure 
gerätespezifische Tastköpfe besorgen.

von Peter R. (pnu)


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Helmut S. schrieb:
> Diese Unterschiede sind durchaus denkbar,

aber eigentlich nicht in Ordnung. Wegen des Gebrauchs der Tastköpfe darf 
sich weder der Eingangswiderstand noch die Kapazität am Scope-Eingang 
ändern, wenn der Bereich numgeschaltet wird.

Schau Dir mal das Schaltbild eines solchen Eingangsteilers an. Da hats 
fast für jeden Widerstand der als PI-Glied ausgeführten Teiler einen 
dazugehörigen kapazitiven Trimmer.

von Matthias W. (matt007)



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Klaus R. schrieb:
> Im verlinkten Bild eines Tastkopfes siehst Du eine kleine
> Schlitzschraube. Damit gehst Du auf das Testsignal und stellst den
> Rechteck sauber ein. Fertig.

Ja. Diese Prozedur ist bekannt. Schon beim HM307 war das so und davor. 
Mein erstes HM307 hatte ich 1978. Damals schon stellte man das so ein.

Nur steht eben auch in den Handbüchern schon seit mehr als 30 Jahren der 
obige Text. Und es gibt auch Bilder mit der Lage der Trimmer im Teiler. 
Damit ist ein Abgleich möglich.

Die Trimmer des Teilers beim HM312 waren durchnumeriert von C1 bis C11.

C1 ist dabei die Eingangskapazität. Die muss erst mal stimmen. Sonst 
macht der ganze Rest keinen Sinn. Daher sollte man sich überlegen wie 
man erst mal brauchbar C1 einstellt bevor man den Rest angeht.

von Matthias W. (matt007)


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Peter R. schrieb:
> aber eigentlich nicht in Ordnung.

dann sollte man ggf. schauen ob sich das brauchbar minimieren lässt.

Laut dem Abgleichplan von Hameg stellt man erst die Eingangskapazität 
ein und dann folgen die einzelnen Teiler mit je 2 Trimmern.

Da die Oszilloskope fast alle eine unterschiedliche Eingangskapazität 
aufweisen ist jedesmal der Tastkopf daran anzugleichen.

Ein anderer Weg wäre wenn man die Eingangskapazität angleichen könnte so 
daß diese z.B. bei 20pF liegt. Keine Ahnung ob das beim HM605 möglich 
wäre. Möglicherweise springt dann die Kapazität beim Umschalten noch 
mehr so daß man nicht froh wird mit so einem Abgleich.

Keine Ahnung ob das mal jemand probieren will.

von Matthias W. (matt007)


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Peter R. schrieb:
> Da hats
> fast für jeden Widerstand der als PI-Glied ausgeführten Teiler einen
> dazugehörigen kapazitiven Trimmer.

Danke Peter !

Hier ist der Plan des HM312 der das genau zeigt - einschließlich des 
Lageplans der Trimmer oben in der Mitte.

von Matthias W. (matt007)


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Helmut S. schrieb:
> Genaugenommen müsste man in jedem
> Bereich den Tastkopf abgleichen

Danke Helmut.

Damit das nicht nötig ist gleicht man die Vorteiler im Oszi selbst ab. 
Nach der Abgleichanweisung wird das in den Bereichen von 5mV bis 5V 
gemacht.

Die Rechteckübertragung wird mit jeweils 2 Trimmern pro Bereich 
optimiert. Es ist die Frage ob danach die Kapazität beim Durchdrehen 
nicht mehr springt.

Leider zeigt das Kapazitätsmessgerät nicht so stabil an. Die Lage der 
Messkabel beeinflusst die Anzeige stark. So einfach ist es nicht auf 
diese Weise brauchbar einzustellen.

von Matthias W. (matt007)


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Messung mit dem 4-Draht-Kapazitätsmessgerät ELV 43823 LCR Digital Bridge 
ergibt beim HM1005 einen Anzeigewert von:
37pF unterhalb 100mV
21pF oberhalb 100mV

Was habt denn Ihr für Werte?

von Torben K. (tokuhila)


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Interessieren mich die Eingangskapazitäten beider Kanäle wenn ich einen 
einmal auf Kanal 1 abgeglichenen Tastkopf nicht mehr an Kanal 2 
abgleichen muß und der Tastkopf dank sauber abgeglichener Vorteiler über 
alle Meßbereiche ein gleiches Ergebnis gibt? Nö.

Wenn du keine passenden 2:1 Vorteiler zum kalibrieren hast, bau dir halt 
welche.

von Matthias W. (matt007)


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Torben K. schrieb:
> Wenn du keine passenden 2:1 Vorteiler zum kalibrieren hast, bau dir halt
> welche.

Danke Torben !
Natürlich ist das machbar. Einfach ein 30pF-C und einen Widerstand 1M 
parallel und ein Schirmgehäuse rum.

Praktisch wäre es mir lieber so einen kleinen HZ23 zu haben - fertig - 
ohne Bastelei. Den habe ich mal angefragt. Vielleicht bekomme ich ja so 
ein Teil.

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