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Oszilloskop - Bandbreite
Gast
#441151
In eurem Artikel Oszilloskop habe ich gelesen, dass nur Signale bis zu 1/10 der Bandbreite gemessen werden sollten. Wenn man ein Signal mit Frequenz gleich der Bandbreite misst, wird die Amplitude also um ca. 30% abgeschwächt. Aber wieso sollte dann ein Rechtecksignal wie ein Sinus aussehen? Das versteh ich nicht ganz. Grüße Hans
Gast
#441155
Wegen der Oberwellen, die können dann nicht mehr erfasst werden. Ein Rechteck besteht ja numal aus der Grundschwingung und den dazugehörigen Oberwellen. Je nachdem welches Tastverhältnis die Rechteckschwingung hat. Siehe Fourier!
Gast
#441156
Ach so man sollte vielleicht noch dazu sagen das ein Rechteck aus vielen Sinusschwingungen besteht (eben der Grundschwingung die Du dann messen würdest und den Oberwellen die sozusagen die Recheckform ausmachen)! Ich weiss, der Thread ist ziemlich alt. Aber ich möchte nicht extra einen Neuen aufmachen. Was ist der Unterschied zwischen Bandbreite und Samplingrate bei DSOs? Und was ist der Unterschied zwischen One Shot und Äquivalenter Samplingrate? Kann man das folgendermaßen Erklären? Die Bandbreite wird durch die AD-Wandler bestimmt. Bei 100MHz braucht der ADC 10ns um den Eingangspegel zu digitalisieren. Dazwischen ist das Ergebniss ungleich dem Eingang. Die Samplingrate ist die Rate, mit der das Signal hinter dem ADC abgetastet und gespeichert wird. Stimmt das so in etwa? Ich habe leider (noch) keine Ahnung, auf was ich achten soll. Mehr Samplingrate oder größere Bandbreite? Mir geht es darum, zu verstehen wie sich die Werte herleiten und was sie bewirken. Dann kann ich selbst entscheiden, welches Oszi für mich geeignet wäre. Sebastian Hepp schrieb: > Ich weiss, der Thread ist ziemlich alt. Aber ich möchte nicht extra > einen Neuen aufmachen. Warum nicht? > Kann man das folgendermaßen Erklären? Die Bandbreite wird durch die > AD-Wandler bestimmt. Bei 100MHz braucht der ADC 10ns um den > Eingangspegel zu digitalisieren. Ersetze "Bandbreite" dirch "Samplingrate" (=Abtastrate), dann stimmt's. Die Bandbreite wird durch die Schaltung vor dem ADC (hauptsächlich dem Analogverstärker) bestimmt. Hast du den Wikipedia-Artikel schon gelesen? Da wird ebenfalls auf die von dir nachgefragten Begriffe eingegangen: http://de.wikipedia.org/wiki/Oszilloskop#Digitales_Oszilloskop Vorsicht, bevor hier etwas unkorrekte sstehenbleibt, melde ich mich mal. Also, hier war (unbewußt) wohl nur von digitalen Oszilloskopen die Rede, Analogoszilloskope haben eine Bandbreite, und bei der Bandbreite (-3dB) ist die Signalamplitude nur noch 70,7% hoch dargestellt, wenn 100% der Amplitude am Eingang anliegen. So, und nun das ganze digital: Das Abtasttheorem besagt, daß MAXIMAL die halbe Samplingfrequenz als Bandbreite korrelt abgetastet wird. Man muß nun nichtr 10 oder 20 Samples pro Periode haben, um ein Bild zu erhalten, was halbwegs korrekt ist. Aber ganz klar, je mehr Punkte pro Periode, desto genauer die Abbildung. So und nun zu Single Shot und Äquivalent-Sampling: Real Time (oder Single Shot) ist die Roh-Abtastrate des Wandlers, heute sind so 1 bis 10 GS/s üblich. Beim Äquivalent-Sampling wird die Zeit zwischen Triggerereignis und Samplingvorgang gemessen, und dann das Ergebnis des Sample je nach Zeitmeßwert auf der X-Achse positioniert. Nun ist - wenn die Zeitmessung und die Triggerung entsprechend hochwertig sind - mit einer wesentlich höheren SCHEINBAREN Abtastrate gearbeitet, aber auch hier gilt natürlich, daß nur die Frequenzanteile, die innerhalb der Bandbreite darstellbar sind, angezeigt werden können, nur halt viel besser interpoliert. Ganz klar: Für Äquivalent-Sampling muß ein sich exakt wiederholendes Signal am Meßeingang befinden! Noch Fragen?
Gast
#1638067
> Vorsicht, bevor hier etwas unkorrekte sstehenbleibt, Das ist fein, aber dann solltest du nicht solchen Murks schreiben: > Man muß nun nichtr 10 oder 20 Samples pro Periode haben, > um ein Bild zu erhalten, was halbwegs korrekt ist. Man muss. Denn sonst weist du nicht, dass bzw. ob dein Bild korrekt ist. Ein Digitalscope misst alle soundso Sekunden den aktuellen Spannungswert und stellt auf dem Bildshchirm eine interpolierte Kurve davon dar. Wenn im gemessenen Signal FrequenzANTEILE waren, die höher waren als die halbe Sampligrate, dann entspricht die angezeigte Kurve nicht mehr dem gemessenen Signal. Und du wirst es nie erfahren. Das angezeigte Bild entspricht nicht mal dem Signal ohne diese höheren Frequenzanteile (ohne dem Rauschen) sondern ist eher zufällig. Es stimmt also weder die angezeigte Kurvenform, noch Analysen wie Gleichspannungsanteil oder Integral (Fläche unter der Kurve als Indiz der Leistung) wenn man die höheren Ferquenzanteile mit zu geringer Zeitauflösung mitmisst. Und höhere FrequenzANTEILE sind ruck-zuck in Signalen vorhanden: Wenn das Signal ein Rechteck stat einem Sinus ist, sind 3 und 5 fache Frequenzen stark darin vertreten. Wenn das Signal ein einmaliges Ereignis ist hat es auch viele höherfrequente Anteile. Schlicht und einfach: ALLES was nicht ein sauberer sich ständig wiederholender Sinus ist, hat höhere Frequenzanteile, von denen mindestens die bis 10-fachen relevant sind. Daher haben bessere Oszilloskope einen Filter vor dem Eingang, der zumindest höhere Signale so weit abschwächt, daß die die Messwerte nicht beeinflussen. Da solche Filter nicht extrem scharfkantig sind, lassen sie erst Frequenzen deutlich unter der Samplingrate ungedämpft durch. Daher hat ein gutes DSO z.B. 1Gsps und nur 100MHz angegebene Bandbreite, dafür erkennt man auf ihm auch, ob die 100MHz nun ein Sinussignal oder ein Rechtecksignal war, oder ob der einmalige Impuls Überschwinger hat. Aber so wie bei Verstärkern statt Watt(Sinus) gerne PMPO angegeben werden, so gibt es Oszilloskophersteller die auch PMPO angeben. Und das ist die äquivalente Samplingrate. Die gibt es gar nicht. Die ist ein Kunstgebilde, denn sie setzt voraus, daß das Scope ein dauernd wiederkehrendes Signal anzeigt. Dabei wird im ersten Durchlauf bei 1 und 2 und 3 ein Messwert genommen, im zweiten Durchlauf bei 1,01 und 2,01 und 3,01 ein Messwert genommen, im dritten Durchlauf bei 1,02 und 2,02 und 3,02 und im hundertsten Durchlauf bei 1,99 und 2,99 und 3,99 (inzwischen darf sich das Eingangssignal von der Kurvenform her nicht verändert haben) und dann hat das Scope welches eigentlich nur 1 Sample leistet schon die Werbeaussage 100 Samples. Damit man damit aber überhaupt was anfangen kann, darf es demnach Frequenzen am Eingang über 1 nicht ausfiltern, sondern umuss sie durchlassen. Das erreicht man natürlich am einfachsten, in dem man den Eingangsfilter weglässt. Und so gibt es eine Haufen billiger untauglicher DSOs mit exorbitant überzogenen Angaben zur sampligtrate und mit fahrlässig fehlenden Eingangsfiltern die ganz billig an dumme Kunden verkauft werden. Und nur wenige Scopes mit äquivalente sampling rate taugen was, weil sie abschaltbare Filter haben und auch eine stabil genügende Zeitbasis und ein klein genügendes aperture Fenster des ADC. Oh, da muß ich doch nochmal etwas klarstellen. Ich sagte "halbwegs" korrekt - vielleicht kam meine etwas flapsig gemeinte Bemerkung nicht rüber. Ein Rechtecksignal hat ganz klar abnehmende Bestandteile, die 3. 5. 7 usw Oberwelle ist auch mit 1/3, 1/5, 1/7 an Amplitude dabei. Das ist beim Analogscope wie auch beim Digitalscope so. Nun wird beim Disitalscope VOR dem A/D-Wandler die Bandbreite begrenzt (da sonst Aliasing, also eine Mischung mit der Samplingfrequenz auftritt), und beim Analogscope ist es einfach die Bandbreiote der Vertikalverstärker im Verbund mit der Bildröhre. Ein Rechteck von 10 MHz, betrachtet mit einem 100 MHz-Scope, sieht schon mal nicht soooo mies aus. Die Flanke wird aber minimal 3.15 nsec benötigen von 10% bis 90% der Amplitude, selbst wenn ein "perfektes" Rechtecksignal anliegt. Das ist beim Analog wie auch beim Digitalscope so. Ganz klar: Das Digitalscope hat auch noch (ein wenig) Rauschen - hier scheidet sich die Spreu vom Weizen (China von den etablierten Marken). Ich habe tägölich sehr viel mit Scopes zu tun, 500 MHz Bandbreite, 5 GS/s single Shot und ich habe auch analoge Scopes hier bis 14 GHz (!), und entsprechende Generatoren. Daher verstehe ich nicht wirklich, warum 10 Punkte mit Interpolation im Tiefpass nicht ausreichen, ein digital abtetastetes Signal doch recht ordentlich abzubilden. Ganz klar: Äquivalentsampling ist im Grunde eine Mogelpackung, weil das Eingangssignal in ganz engen Grenzen festliegen muß. Es ging in der Tat nur um DSOs. Also sitzt vor dem ADC ein Tiefpassfilter um unerwünschte Messfehler zu verhindern. Warum kostet ein DSO mit 100MHz Bandbreite statt 40MHz gleich 250 Euro mehr, wenn nur der Tiefpass anders ist? (Restliche Daten sind gleich)
Gast
#1638672
"Daher haben bessere Oszilloskope einen Filter vor dem Eingang, der zumindest höhere Signale so weit abschwächt, daß die die Messwerte nicht beeinflussen. Da solche Filter nicht extrem scharfkantig sind, lassen sie erst Frequenzen deutlich unter der Samplingrate ungedämpft durch." Bei einem DSO ja, mit einem guten 50MHz (nominal) Analoggeraet kannst Du noch 100-150MHz zumindest qualitativ sehen solange der Pegel hoch genug ist. Sebastian Hepp schrieb: > Es ging in der Tat nur um DSOs. > > Also sitzt vor dem ADC ein Tiefpassfilter um unerwünschte Messfehler zu > verhindern. Warum kostet ein DSO mit 100MHz Bandbreite statt 40MHz > gleich 250 Euro mehr, wenn nur der Tiefpass anders ist? (Restliche Daten > sind gleich) Weil der Rest der Analog-Elektronik ebenfalls eine Bandbreite von mindestens 100Mhz dann haben muss. Und solche Verstärker sind halt teurer als welche, die nut 40MHz Bandbreite haben. Da ist nicht nur ein anderes Filter drin. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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