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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Oszilloskop mit Tastkopf - Systembandbreite


Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Hallo,

ich habe gerade in einer Manual von einem Tektronix Tastkopf 
(P6106A)gelesen, System Bandwidth (-3dB) 250MHz, bei Betrieb an einem 
250MHz oder equivalent Scope. Das bedeutet doch theoretisch das die 
Bandbreite des Tastkopfes selber gegen unendlich geht, praktisch wohl im 
GHz Bereich liegt?! Wenn ich mal annehme das die es nicht so genau 
nehmen, und sage die Systembandbreite ist in Wirklichkeit 245MHz mit 
250MHz Scope, dann wäre die Tastkopf-Bandbreite immernoch sehr hoch 
(1,23 GHz) liege ich da richtig oder steckt hier ein Denkfehler drin?
Immerhin würde dies den hohen Preis der Tastköpfe erklären...

Formeln die ich benutzt habe:
system_risetime = sqrt(tastkopf_risetime^2 + scope_risetime^2)
risetime = 0.35/bandbreite

Gruß
Dominik

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dominik Friedrichs wrote:

> Das bedeutet doch theoretisch das die
> Bandbreite des Tastkopfes selber gegen unendlich geht,

Soweit mir bekannt, schwächt ein 250MHz Tastkopf ein 250MHz Sinus-Signal 
um 3dB ab, egal welcher Oszi dahinter ist. Wenn der Oszi auch eine 
Bandbreite von 250MHz hat, sind es daher insgesamt 6bB Abschwächung.

Weshalb man die Tastköpfe gerne etwas höher dimensionert als das Scope.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Dominik Friedrichs (forlix)

>250MHz oder equivalent Scope. Das bedeutet doch theoretisch das die
>Bandbreite des Tastkopfes selber gegen unendlich geht, praktisch wohl im

Schön wärs ;-)

>nehmen, und sage die Systembandbreite ist in Wirklichkeit 245MHz mit
>250MHz Scope, dann wäre die Tastkopf-Bandbreite immernoch sehr hoch
>(1,23 GHz) liege ich da richtig oder steckt hier ein Denkfehler drin?
>Immerhin würde dies den hohen Preis der Tastköpfe erklären...

>Formeln die ich benutzt habe:

Die Formeln sind OK, die Aussage nicht. Was für einen Tastkopf hast du 
denn? Die normalen 10:1 haben bestenfalls 350 MHz, wobei die bei 350 MHz 
nicht mehr wirklich nutzbar sind. Rechne mal aus wie gross der 
Eingangswiderstand dann ist, bei 8..10pF Eingangskapazität.
Ein aktiver Tastkopf könnte das schaffen. Die Wahrheit ist aber eher, 
dass TEK von 2x350 MHz Bandbreite ausgeht, das ergibt dann 250 MHz 
Systembandbreite.

MfG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas Kaiser (a-k)

>Weshalb man die Tastköpfe gerne etwas höher dimensionert als das Scope.

Aber nicht 1,3 GHz an einem 250 MHz Scope.

MfG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Falk Brunner wrote:

> Aber nicht 1,3 GHz an einem 250 MHz Scope.

Nur steht in der Webseite von Tek zum P6106A eine Bandbreite von 250MHz 
drin.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas Kaiser (a-k)

>Nur steht in der Webseite von Tek zum P6106A eine Bandbreite von 250MHz
>drin.

Mag sein, aber allein die Aussage, das ein Tastkopf zusammen mit einem 
250 MHz Scope dann auch 250 MHz haben soll ist einfach Unsinn. Da werden 
wieder irgendlweche Mogelkorrekturfaktoren untergejubelt, weil man dem 
Anwender nicht zutraut das selber nach obiger Formel auszurechnen.

MfG
Falk

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Ja also das ist ein normaler 10X Tastkopf, passiv, 2 Meter Kabel, 11.2pF 
Eingangskapazität. Ich habe schonmal wo gelesen, das manche Hersteller 
eben diese Systembandbreite angeben, d.h. wenn man den Tastkopf und das 
Scope benutzt hat man die und die Bandbreite. Und hier steht nunmal so 
drin, das bei nem 250MHz Scope auch die Systembandbreite so ist, bis ich 
das las dachte ich auch mit 250MHz ist der Tastkopf selber gemeint... 
erscheint mir auch irgendwie unlogisch, aber sie geben wirklich bei 
Electrical characteristics in einer Tabelle die ganzen Daten unter der 
Bedingung an, das der Tastkopf an ein 250MHz Scope angeschlossen ist.

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Hier mal ein Bild von der besagten Tabelle...

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hier der Auszug aus dem Vorgängermodell P6106 Manual..

wie man sieht drückt sich Tek selbst sehr schwammig aus.

Ich schliesse daraus dass der Frequenzgang vor dem 3dB punkt nicht 
topfeben ist. Wenn z.B. ab 200MHz der Freq.Gang erst mal um +2.5dB 
ansteigt können solche Effekte auftreten.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn man diese Logik weiterdenkt, käme dabei raus, dass Tek ein 350MHz 
Scope mit 350MHz Probe verkauft und beides 250MHz nennt, damit 
schlussendlich 250MHz bei rauskommen.

Das kann ich mir irgendwie kaum vorstellen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas Kaiser (a-k)

>Das kann ich mir irgendwie kaum vorstellen.

Doch. Da hat wahrscheinlich das Markting wieder mal kräftig 
drinrumgepfuscht.
Denn in dem zweiten Auszug würde es ja bedeuten, dass der Tastkopf real 
780 MHz hätte.

MfG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn ich also ein 250MHz Tek Scope mit einem viel höher dimensionierten 
Tastkopf kombiniere, kriege ich einige zig MHz Bandbreite extra???

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Die Gesamtbandbreite kann niemals größer sein als die kleinste in der 
Kette, siehe Formeln oben.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dominik Friedrichs wrote:

> Nein, in dem Falle wäre die Systembandbreite 212MHz.

Sorry, die Rechnerei ist mir grad zu blöd, drum habe ich es jetzt oben 
umformuliert. Aber wenn das Scope einen Bandbreite >250MHz hat, damit es 
zusammen mit der Probe auf 250MHz rausläuft, müsste sich diese 
"überzählige" Bandbreite ja mittels anderer Tastköpfe rauskitzeln 
lassen.

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Andersrum. Das Scope hat die angegebene Bandbreite, der Tastkopf hat 
eine größere. Dann lässt sich nichts mehr rauskitzeln.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dominik Friedrichs wrote:

> Die Gesamtbandbreite kann niemals größer sein als die kleinste in der
> Kette, siehe Formeln oben.

Klar. Aber es geht ja um die These, dass Scope plus Probe zusammen echte 
250MHz/-3dB abliefern. Was daraus hinausliefe, dass beide Komponenten 
einzeln betrachtet eine höhere Bandbreite hätten.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Dominik Friedrichs wrote:

> Andersrum. Das Scope hat die angegebene Bandbreite, der Tastkopf hat
> eine größere. Dann lässt sich nichts mehr rauskitzeln.

Ok, aber welche Bandbreite muss eine Probe dann haben, damit ein Scope 
mit einer Bandbreite von 250Mhz zusammen mit dieser Probe insgesamt eine 
Bandbreite von 250MHz hat? Eben diese bizarre Logik steckt doch in der 
Anfangsfrage.

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Andreas Kaiser wrote:
> Klar. Aber es geht ja um die These, dass Scope plus Probe zusammen echte
> 250MHz/-3dB abliefern. Was daraus hinausliefe, dass beide Komponenten
> einzeln betrachtet eine höhere Bandbreite hätten.

Oder das eine 250 MHz und das andere unendlich -> gesamt 250MHz
oder das eine 250 MHz und das andere 1GHz -> gesamt 243MHz

D.h. sie geben vielleicht 250MHz an, aber in Wirklichkeit sind es etwas 
weniger, dann käme es hin.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Die Bandbreitenformel und das Additionstheorem gehen von einer 
klassischen Frequenzkurve aus.
Ist der Frequenzgang nicht Topfeben mit einem geraden Abfall an der 
Eckfrequenz so sind auch die aus diesen Formeln abgeleiteten Aussagen 
nicht mehr gültig.

Wie oben schon angedeutet: ein 250MHz (=-3dB) Oszi + eine Probe die erst 
mal bei 250MHz auf +3dB ansteigt um dann erst bei 300MHz ihren -3dB 
Punkt hat ergibt zusammen eine Systembandbreite von >250MHz!

Autor: Andreas K. (a-k)
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Was dann andererseits darauf hinaus liefe, dass eine solche Probe nur 
mit einem bestimmten Scope-Modell oder einen Scope mit bestimmter 
Bandbreite zusammenpasst. Und sich bei einem Scope mit höherer 
Bandbreite die effektive Bandbreite auf weniger als 250MHz reduzieren 
würde (wg. Abweichung nach oben).

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Achso klar jetzt hab ich verstanden. Die verstärkt quasi das Signal 
durch Resonanzen in einem Teil des Frequenzbandes und "erweitert" 
dadurch den Frequenzgang des Scopes.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>die effektive Bandbreite auf weniger als 250MHz reduzieren
>würde (wg. Abweichung nach oben).

Bist du dir sicher dass bei solchen Marketingaussagen über Bandbreite 
streng vom höchsten Punkt des Frequenzgangs die -3dB genommen werden?
So schwammig wie sich Tek in obigen Auszug darüber auslässt?

Ausserdem besitzt das P6106 jede Menge Kompensationsschrauben zum 
Abgleich ans jeweilge Scope (Sprich dessen Frequenzgang).

Wie war doch der alte Spruch? Vor dem Messen abgleichen!

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Schickes Bildchen, beim Nachfolger leider nicht mehr dabei. (früher war 
alles besser...)

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Die verstärkt quasi das Signal durch Resonanzen in einem Teil des Frequenzbandes 
und "erweitert" dadurch den Frequenzgang des Scopes

zumindest wäre das meine Arbeitshypothese....

Aber so eine Passivprobe würde würde ich mir nie zulegen, denn wie oben 
schon jemand anmerkte: Passiveprobes mit 10pF Input Cap. sind über 
100MHz für den Praktischen Einsatz wertlos.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Kupfer Michi wrote:

> Bist du dir sicher dass bei solchen Marketingaussagen über Bandbreite
> streng vom höchsten Punkt des Frequenzgangs die -3dB genommen werden?
> So schwammig wie sich Tek in obigen Auszug darüber auslässt?

Nö, das war Unfug, denn 3dB rauf sind auch nicht weniger genau als 3dB 
runter. Aber angesichts dieser Konfusion sind mir "flache" Probes mit 
nachvollzieharem Verhalten fast lieber als solche mysteriösen 
Zauberkunststücke.

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Kupfer Michi wrote:
> Aber so eine Passivprobe würde würde ich mir nie zulegen, denn wie oben
> schon jemand anmerkte: Passiveprobes mit 10pF Input Cap. sind über
> 100MHz für den Praktischen Einsatz wertlos.

Stimmt, aber wenn man gerade die Gelegenheit hat, sowas günstig zu 
bekommen... ich werde die auch nur mit einem 150MHz Scope benutzen.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Nachtrag:

>Bandbreite streng vom höchsten Punkt des Frequenzgangs

Ich hab noch mal nachgeschaut wie z.B. bei OpAmps die -3dB BW angegeben 
wird. Hier ein besonders eklatanter Fall:

Die AV=+7 -3dB BW wird mit 350MHz angegeben obwohl vorher erst mal ein 
+7dB Peak ist.
Erst bei bei Angaben wie 0.1dB Gain Flatness erkennt man den Pferdefuss.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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ein Kollege hat sowas mal als "ge-huch-ten" Frequenzgang bezeichnet, 
nach dem alten Kameltreiberwitz...

Autor: Dominik Friedrichs (forlix) Benutzerseite
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Was ein Zufall, von dem Ding hab ich mir vor kurzem ein paar zugelegt, 
um einen sehr empfindlichen LWL Empfänger zu bauen... bisher aber noch 
nicht verbaut.

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