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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tastkopf 1000:1 - warum hat dieser 100M statt 1000M?


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Autor: Fragender (Gast)
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Hallo Leute, möchte mir einen Hochspannungstastkopf fürs DSO zulegen. 
Dabei ist mir aufgefallen, daß offenbar alle halbwegs schnellen 
1000:1-Tastköpfe nur 100MOhm haben, keine 1000MOhm. Warum ist das so? 
Ein Vorteil wäre doch gerade, daß man Spannungen auch sehr verlustarm 
messen könnte. Der eigentliche Vorwiderstand muss doch 999M haben, um 
mit dem 1M des Oszis auf 1:1000 zu kommen? Warum nur 100M? Ist da drin 
nochmal ein zusätzlicher "Belastungswiderstand"?

Autor: Band Breite (Gast)
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Das DSO hat eine interne Kapazität, die mit geringerem Widerstand 
schneller umgeladen werden kann. Das erhöht die Bandbreite.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Fragender schrieb:
> Dabei ist mir aufgefallen, daß offenbar alle halbwegs schnellen
> 1000:1-Tastköpfe nur 100MOhm haben, keine 1000MOhm. Warum ist das so?

Weil sie dann 10-mal so schnell sind.

Autor: Fragender (Gast)
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Ich denke doch, daß dem internen Vorwiderstand des Tastkopfs bereits 
Kondensatoren parallel liegen? Sonst wäre die "Erhöhung" der Bandbreite 
auch bei 100M minimal. Zumindest wären so nicht z.B. 50MHz möglich. 
Außerdem hätte der Tastkopf dann immer noch keine 1000:1.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Zusätzlich ist es ein Sicherheitsfeature. Ansonsten würde die volle DC 
Spannung deiner Quelle am Koppelkondensator des Scopes liegen (zumindest 
bei den meisten Scopes), wenn Du die Kopplung auf AC schaltest.

Autor: Fragender (Gast)
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Die Frage könnte auch lauten: wie kommt man denn mit nur 100M auf ein 
Teilerverhältnis von 1:1000, wenn das Messgerät bereits 1M hat? Geht 
doch gar nicht.
Da kann doch irgendwie nur ein zusätzlicher Widerstand gegen Masse im 
Spiel sein?

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Nimm doch einfach ein Multimeter und miss mal zwichen Spitze und Mitte 
des BNC Steckers sowie zwischen Mitte und Schirm. So kannst Du die 
beiden Widerstände doch einzeln einfach messen.

Autor: Fragender (Gast)
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Philipp C. schrieb:
> miss mal

Möchte so ein Teil erst kaufen...

Autor: A. K. (prx)
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Philipp C. schrieb:
> Nimm doch einfach ein Multimeter und miss mal zwichen Spitze und Mitte
> des BNC Steckers sowie zwischen Mitte und Schirm. So kannst Du die
> beiden Widerstände doch einzeln einfach messen.

Wenn dein Messgerät das kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Fragender schrieb:
> Möchte so ein Teil erst kaufen...

Achso, sorry. Ja, aber es ist so: Dort sind zwei Widerstände drin.

A. K. schrieb:
> Das musst du bei 100 MOhm erst einmal können.

Das sollte weniger ein Problem sein.

Autor: A. K. (prx)
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Philipp C. schrieb:
> Das sollte weniger ein Problem sein.

Die üblichen Messgeräte gehen bis beispielsweise 40 MOhm. Bissel 
tricksen wird also nötig sein.

Autor: M.A. S. (mse2)
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A. K. schrieb:
> Dafür muss aber dein Messgerät 100 MOhm messen können.

Um herauszukriegen, dass etwa zwischen Ausgang und Masse 100kOhm liegen 
aber nicht.

Autor: A. K. (prx)
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Er wollte aber ausdrücklich beide messen lassen. ;-)

Autor: eProfi (Gast)
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Tektronix P6015 oder P6015A sind die defacto-Standards.
Eine Suche hier im Forum ergibt 24 Treffer.
Die solltest du lesen und erst dann Fragen stellen.
Beitrag "Hochspannungstastkopf Tek P6015"
Wer vom Isoliergas braucht, ich habe noch 40 ml.

Autor: Fragender (Gast)
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Philipp C. schrieb:
> Dort sind zwei Widerstände drin.

Konnte ja fast nur noch so sein, leider.

Denn 100M belasten z.B. 10KV bereits mit 1W...ist doch unschön, wenn es 
technisch weniger sein könnte.


Den Sinn dieses Widerstands habe ich trotzdem nicht verstanden. Der 
ändert doch am Oszi selbst rein gar nichts.

Autor: Fragender (Gast)
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M.A. S. schrieb:
> dass etwa zwischen Ausgang und Masse 100kOhm liegen

Ach da liegt der! Ich hatte ca. 110M zwischen Tastkopfspitze und Masse 
vermutet, so als eine art Mindestbelastung der Quelle.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> Die üblichen Messgeräte gehen bis beispielsweise 40 MOhm. Bissel
> tricksen wird also nötig sein.

Was "üblich" ist, ist wohl relativ. In meinem Arbeitsumfeld ist ein 6,5 
stelliges Tischmultimeter das übliche Gerät.

Aber wie Du schon schreibst geht es mit tricksen im Prinzip mit jedem 
Multimeter + Spannungsquelle.

Fragender schrieb:
> Denn 100M belasten z.B. 10KV bereits mit 1W...ist doch unschön, wenn es
> technisch weniger sein könnte.

Was hast Du denn vor? Brauchst Du die Bandbreite eines 6015A? Oder geht 
es Dir um DC Messungen? Die üblichen Tastköpfe für DC haben 1G, es gibt 
aber auch (z.B. von Brandenburg) noch hochohmigere Messgeräte.

Also welche Frequenz brauchst Du und wie genau muss es sein?

Fragender schrieb:
> Den Sinn dieses Widerstands habe ich trotzdem nicht verstanden. Der
> ändert doch am Oszi selbst rein gar nichts.

Wie schon gesagt sorgt er zum einen für eine einfachere Anpassung und 
damit mehr Bandbreite und zum anderen bietet er einen Schutz für das 
Scope vor hohen Gleichspannungen.

Autor: Der Andere (Gast)
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Philipp C. schrieb:
> Ansonsten würde die volle DC
> Spannung deiner Quelle am Koppelkondensator des Scopes liegen (zumindest
> bei den meisten Scopes), wenn Du die Kopplung auf AC schaltest.

das hätte ich gerne mal näher erklärt.

Der Coupling Schalter liegt "hinter" der den Eingangswiderstand des 
Oszis bestimmenden Schaltung.
Egal ob AC oder DC Kopplung, man hat immer zusammen mit dem Tastkopf den 
identischen kapazitiv kompensierten Spannungsteiler.

Autor: Fragender (Gast)
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eProfi schrieb:
> Die solltest du lesen und erst dann Fragen stellen.

Ja. Ich hätte gleich auf die Idee kommen sollen, nach

eProfi schrieb:
> P6015 oder P6015A

und Isoliergasen zu googeln...;-)


Au man.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Fragender schrieb:
> und Isoliergasen zu googeln...;-)

Beim 6015A brauchst Du kein Gas mehr.

Der Andere schrieb:
> das hätte ich gerne mal näher erklärt.

Bei vielen (ja, ich weiß nicht bei allen) sieht der die Kopplung so aus 
wie hier: https://i.stack.imgur.com/jnD3G.png

Nun kann man sich überlegen auf welche Spannung sich der 
Koppelkondensator im Scope aufladen muss, wenn man mit einem Tastkopf, 
der einfach nur 999Meg in Reihe zum Scope legt, den Ripple auf z.B. 8kV 
messen wollen würde.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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http://w140.com/tekwiki/wiki/File:Tek_p6015_schem.png

Hier übrigens die Schaltung des 6015

Autor: Falk B. (falk)
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@Fragender (Gast)

>Hallo Leute, möchte mir einen Hochspannungstastkopf fürs DSO zulegen.

Wofür?

>Dabei ist mir aufgefallen, daß offenbar alle halbwegs schnellen
>1000:1-Tastköpfe nur 100MOhm haben, keine 1000MOhm.

Es gibt auch andere, z.B. die hier.

http://www.highvoltageprobes.com/high-voltage-probes

>Warum ist das so?

Ist nicht so.

>Ein Vorteil wäre doch gerade, daß man Spannungen auch sehr verlustarm
>messen könnte.

Aber nur bei Gleichspannung. Sobald die Frequenz ein wenig höher wird, 
entscheidet nicht der ohmsche Widerstand sondern die Eingangskapazität.

Kann man leicht ausrechnen

f = 1/(2*Pi*RC)

Oberhalb der Frequenz dominiert die Kapazität die komplexe 
Eingangsimpedanz.

> Der eigentliche Vorwiderstand muss doch 999M haben, um
>mit dem 1M des Oszis auf 1:1000 zu kommen?

Nö, denn die allermeisten Teiler haben im Fußpunkt einen passenden 
Widerstand drin. Dieser liegt parallel zum Eingangswiderstand des 
Meßgeräts. Darum muss man aufpassen, daß man immer das richtige Meßgerät 
mit dem richtigen Eingangswiderstand benutzt. Ein Spannungsteiler für 1M 
Oszieingänge mißt an einem DMM mit 10M Fahrkarten!

>Warum nur 100M? Ist da drin
>nochmal ein zusätzlicher "Belastungswiderstand"?

Ja.

Autor: Fragender (Gast)
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Philipp C. schrieb:
> Was hast Du denn vor

Alles, was man damit so machen kann. Von kleinen Spannungen angefangen, 
die kaum belastet werden sollen, bis hin zu z.B. 10KV, erzeugt aus 
getakteten Versorgungen.

Es scheint ja tatsächlich welche mit 1GOhm zu geben. Diese sind dann 
aber nur für DC bzw. 50/60Hz. Vielleicht bissl arg wenig für ein Oszi. 
Vermutlich sind das reine Vorwiderstände. Da kann man dann aber gleich 
einen solchen nehmen, den vergoldeten Griff brauche ich da weniger.

Hatte so nach welchen mit ca. 50MHz geschaut. Alle leider mit 100K statt 
1000. Ist bissl unschön, aber nun kenne ich ja den Grund. Also wird es 
so einer.

Danke an alle!

Autor: Peter D. (peda)
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Fragender schrieb:
> Warum nur 100M? Ist da drin
> nochmal ein zusätzlicher "Belastungswiderstand"?

Ja, um das Oszi zu schützen. Wenn Du versehentlich auf AC schaltest, 
lädt sich der Koppelkondensator im Oszi auf, bis es peng macht und der 
Vorverstärker ist hinüber.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Angehängte Dateien:

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Fragender schrieb:
> Es scheint ja tatsächlich welche mit 1GOhm zu geben. Diese sind dann
> aber nur für DC bzw. 50/60Hz. Vielleicht bissl arg wenig für ein Oszi.
> Vermutlich sind das reine Vorwiderstände. Da kann man dann aber gleich
> einen solchen nehmen, den vergoldeten Griff brauche ich da weniger.

Das sind auch Teiler und die sind ja auch nicht unglaublich teuer. Da 
scheinen die günstigen von Testec auch recht brauchbar von der 
Genauigkeit zu sein. Im Anahng findest Du ein paar Messungen zu drei 
verschiedenen von den Testec Tastköpfen.
Aber ja, die sind nur was für ein DMM.


Was für einer wird es denn? Ein Tektronix P6015A?

Autor: Falk B. (falk)
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@Fragender (Gast)

>Alles, was man damit so machen kann. Von kleinen Spannungen angefangen,
>die kaum belastet werden sollen, bis hin zu z.B. 10KV, erzeugt aus
>getakteten Versorgungen.

Hmm.

>Es scheint ja tatsächlich welche mit 1GOhm zu geben. Diese sind dann
>aber nur für DC bzw. 50/60Hz.

Unsinn. Die gibt es bis mehrere MHz.

>Vermutlich sind das reine Vorwiderstände. Da kann man dann aber gleich
>einen solchen nehmen, den vergoldeten Griff brauche ich da weniger.

Bei Hochspannung vielleich schon.

>Hatte so nach welchen mit ca. 50MHz geschaut.

Die gehen nicht so hoch in der Spannung.

>Alle leider mit 100K statt
>1000. Ist bissl unschön, aber nun kenne ich ja den Grund. Also wird es
>so einer.

Einen Universaltastkopf gibt es nicht. Hunderte MHz und Hochspannung 
verträgt sich nicht.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Falk B. schrieb:
> http://www.highvoltageprobes.com/high-voltage-probes

1,5% Genauigkeit bei bis zu 5MHz sieht interessant aus.

@Falk: Kennst Du ein Labor, dass das kalibrieren kann? Hätte gern 2kVpp 
bei 1MHz, wenn möglich deutlich besser als 1%.

Autor: Fragender (Gast)
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An den hier denke ich aktuell:

https://www.voelkner.de/products/13532/Testec-Tastkopf-50MHz-10001-15000-V-DC-10000-V-AC-HVP-15HF.html?ref=43&gclid=CjwKCAjw3cPYBRB7EiwAsrc-uUAk6riax_YBRNA0G7-FpdmnqyEB6PIXlD7liTkNUmkBLzxZPRlCNBoC6UkQAvD_BwE

Jaaa, es gibt sicher weitaus Besseres, aber mir reicht es, überhaupt mal 
ne halbwegs schnelle Hochspannung darstellen zu können. Das 1pF klingt 
doch nicht uninteressant.
Hätte nur gern einen mit 1GOhm, aber dennoch irgendwas im MHz-Bereich 
gehabt.
Und das, ohne jemandem gleich den nächsten Urlaub zu finanzieren ;-)

Autor: Falk B. (falk)
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@Philipp C. (e61_phil)

>@Falk: Kennst Du ein Labor, dass das kalibrieren kann? Hätte gern 2kVpp
>bei 1MHz, wenn möglich deutlich besser als 1%.

Nein. Aber das klingt sportlich und teuer!

Autor: Peter D. (peda)
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Ich hab noch nen alten Hameg HV15HF 15kV mit 500M Eingangswiderstand und 
von Oszi (1M) auf DVM (10M) umschaltbar. Die Dinger sind quasi 
Goldstaub.
Da sie kein CE hatten, mußten sie aus dem Programm genommen werden.
Es gab nach Einführung der CE-Pflicht nur noch wenige Anbieter von 
HV-Tastköpfen, dafür zu horrenden Preisen und mit wesentlich 
schlechteren Daten.

: Bearbeitet durch User
Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Peter D. schrieb:
> Ich hab noch nen alten Hameg HV15HF 15kV mit 500M Eingangswiderstand

Stimmen diese Daten dazu?
http://www.electronic-circuits-diagrams.com/store/High-Voltage-Test-Probe-Hv15hf-Hameg-Hz-58_291540828270.html

Autor: Peter D. (peda)
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Philipp C. schrieb:
> Stimmen diese Daten dazu?
> 
http://www.electronic-circuits-diagrams.com/store/High-Voltage-Test-Probe-Hv15hf-Hameg-Hz-58_291540828270.html

Die sollten stimmen (3pF, 5MHz, 200pm).
Mein Manual kann ich gerade nicht finden.
Ich hab jetzt mal 5MHz 10V draufgegeben, sieht noch rechteckig aus.
Falls der noch zu haben ist, der Preis 80$ klingt gut.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Peter D. schrieb:
> Die sollten stimmen

Danke! Hat mich nur interessiert. Hab einen 6015 hier.

Autor: Andrew T. (marsufant)
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Philipp C. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Die sollten stimmen
>
> Danke! Hat mich nur interessiert. Hab einen 6015 hier.

Der 6015 ist in der Flankensteilheit auch merklich besser als der 6015A.
Da fülle ich gern alle 8 Jahre Mal etwas Isolier Freon nach.

Autor: Dieter (Gast)
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In alten Büchern und Zeitschriften stehen noch Beispiele, wie die 
Kompensationskapazität im Tastkopf justiert wird. Je größer der 
Widerstand, desto kleiner ist diese Kapazität. Da gibt es eine Grenze 
für die Handhabung. Über dieser Grenze wird darauf verzichtet, d.h. für 
1G wird daher 100M+900M in Serie geschaltet. Oder man wählt eine 
Widerstand, dessen parasitären Kapazitäten genau dieses Verhalten 
bereits beeinhalten, aber da wird schon Terrain betreten von 
spezialisierten Meßwiderstandsfirmen.

Für niederohmische Shunts gab es einmal eine solche Firma, die dies 
konnte und auch die thermische Präzision erreichten. Für Meßstände mit 
magnetischen Kompensationsanlagen wurden diese gefertigt. Heute gibt es 
keine Firma auf der Welt mehr, die diese Präzision noch adequat 
qualitativ beherrscht.

Autor: Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite
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Andrew T. schrieb:
> Der 6015 ist in der Flankensteilheit auch merklich besser als der 6015A.
> Da fülle ich gern alle 8 Jahre Mal etwas Isolier Freon nach.

Sehr interessant. Ich habe die nie verglichen. Bisher habe ich den 6015 
einfach nur ohne Füllung verwendet (und das Derating beachtet). Und wenn 
das nicht reichte des 6015A.


Dieter schrieb:
> Heute gibt es keine Firma auf der Welt mehr, die diese Präzision noch
> adequat qualitativ beherrscht.

Hast Du ein paar Zahlen zu solchen Aussagen?

Autor: georg (Gast)
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Andrew T. schrieb:
> Da fülle ich gern alle 8 Jahre Mal etwas Isolier Freon nach

Böser Bube - daher also das neue Ozonloch.

Georg

Autor: Eckhard T. (etik)
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Interessant, über Eure Erfahrungen mit Hochspannungs-Tastköpfen zu 
lesen.

Ich nutze den Tektronix Tastkopf P6015A auch schon längere Zeit. Von den 
getesteten Tastköpfen liefert dieser die besten Ergebnisse. Ich war sehr 
besorgt, als der P6015A vor einigen Jahren mal abgekündigt sein sollte.

PMK PHV4002 und Testec TT-HVP 2739 hatten wir kulanterweise mal zum 
Testen. Im Vergleich zum Tektronix ist der Abgleich deutlich einfacher, 
das Einschwingen des Test-Rechtecksignals habe ich aber nie perfekt 
abgleichen können. Um den guten Tektronix zu schonen, haben wir den 
Testec TT-HVP 2739 trotzdem behalten.

Der Testec-Tastkopf stammt vermutlich von Pintek und heißt dort 
HVP-39pro.

Iwatsu HV-P30 und HV-P60 haben wir uns auch anbieten lassen. Liegen 
preislich bei/über Tektronix.

In ähnlichem Preisbereich liegen die Tastköpfe von 
highvoltageprobes.com, die von hvproducts.de vertrieben werden. Einige 
dieser Tastköpfe besitzen einen DC-Eingangswiderstand von 400 MOhm bei 
1000:1. Interessanterweise wird die Abgleichbox mit einem 50-Ohm-Kabel 
mit dem Scope verbunden.

Beim Messen steiler Flanken sollte man darauf achten, dass die Tastköpfe 
nicht perfekt abgeschirmt sind. Durch die geringe Kapazität des internen 
Spannungsteilers in Verbindung mit dem relativ großen Tastkopf koppelt 
man schnell durch ungünstige Anordnung zusätzliches Signal ein. Im 
Extremfall kann man die Messung dadurch stark verfälschen. In manchen 
Handbüchern der Tastköpfe wird darauf hingewiesen.

Zum Abgleichen gute Dienste leistet ein Abgleichgenerator mit hoher 
Ausgangsspannung. Dafür benutzen wir einen TK100C von PMK.

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Fragender schrieb:
> Hätte nur gern einen mit 1GOhm, aber dennoch irgendwas im MHz-Bereich gehabt.

Du brauchst 2 Tastköpfe, einen für Hochspannung und einen für 
Hochfrequenz.

Autor: Falk B. (falk)
Datum:

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@ Eckhard T. (etik)

>In ähnlichem Preisbereich liegen die Tastköpfe von
>highvoltageprobes.com, die von hvproducts.de vertrieben werden. Einige
>dieser Tastköpfe besitzen einen DC-Eingangswiderstand von 400 MOhm bei
>1000:1.

Wie haben mehrere PVM-5 in der Firma, geile Teile, robust und 
hochwertig, aber nicht ganz billig (5k Euro!)

>Interessanterweise wird die Abgleichbox mit einem 50-Ohm-Kabel
>mit dem Scope verbunden.

Wie denn sonst? Mit Klingeldraht? Das paßt schon. Man muss nur beachten, 
daß die Kabelkapazität mit in die Fußpunktkompensation eingeht, d.h. man 
muss immer das gleiche Kabelverwenden, sonst paßt es nicht.

>Beim Messen steiler Flanken sollte man darauf achten, dass die Tastköpfe
>nicht perfekt abgeschirmt sind. Durch die geringe Kapazität des internen
>Spannungsteilers in Verbindung mit dem relativ großen Tastkopf koppelt
>man schnell durch ungünstige Anordnung zusätzliches Signal ein.

Das hab ich so noch nicht im großem Umfang festgestellt, zumal die 
Dinger bei 1000:1 einen mordsmäßigen Kondensator im Fußpunkt haben. 
Damit dort was reinspuckt, braucht es schon SEHR viel Störung.

>Zum Abgleichen gute Dienste leistet ein Abgleichgenerator mit hoher
>Ausgangsspannung. Dafür benutzen wir einen TK100C von PMK.

Autor: Eckhard T. (etik)
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Falk B. schrieb:
> Wie denn sonst? Mit Klingeldraht? ...

Für diese Kommentare lohnt sich's ja immer wieder...

> zumal die
> Dinger bei 1000:1 einen mordsmäßigen Kondensator im Fußpunkt haben.

Wie die Kapazität des Fußpunktkondensators mit Teilverhältnis und 
Eingangskapazität zusammenhängt, wurde vermutlich bereits erwähnt. 
"mordsmäßig" ist insofern relativ ;-) - für einige nF.

Die Tastköpfe von highvoltageprobes.com besitzen eine 3-4 mal so hohe 
Eingangskapazität wie der Tektronix-Tastkopf und dürften auch dadurch 
weniger anfällig für Störungen sein.

Welcher Tastkopf besser geeignet ist, hängt stark von der Anwendung ab. 
Zündtrafos für Blitzröhren brechen z.B. schon bei winzigen kapazitiven 
Lasten zusammen. Die 3pF des Tektronix beeinflussen das Messergebnis 
bereits stark.

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