oscilloskop

Kompakt digitalt oscilloskop fra 1997 med flytende krystallskjerm

Analogt oscilloskop fra 1970-tallet med rørvisning

Et oscillogram av et sinusbølgesignal på et analogt oscilloskop. Perioden og signalets topp-dalverdi kan bestemmes ut fra signalkurven ved hjelp av rutenettet og enhetsinnstillingene som vises ovenfor . Moderne digitale enheter beregner automatisk signalparametrene.

Et oscilloskop ( lat. Oscillare "to rock", gammel Gr. Σκοπεῖν skopein "å se på") er en elektronisk måleinstrument som i sin foretrukne anvendelse gjør den tidsmessige progresjonen av en eller flere elektriske spenninger synlig på en skjerm . Oscilloskopet viser en progresjonsgraf i et todimensjonalt koordinatsystem , der (horisontal) x-akse vanligvis er tidsaksen og (vertikal) y-aksen er spenningsaksen. Det resulterende bildet kalles et oscillogram .

Det er analoge og digitale oscilloskoper, med de analoge enhetene som nesten erstattes av de digitale. I tillegg til multimeteret er oscilloskopet et av de viktigste måleenhetene innen elektronikk og elektroteknikk . Utvalget av målbare spenninger strekker seg på den ene siden fra direkte spenning til lavfrekvent spenning som den forekommer i strømforsyningsnettverket , spenning i lydteknikk til høyfrekvente signaler i radioer, fjernsyn eller datamaskiner derimot strekker området seg fra noen millivolt til noen hundre volt ( toppverdi ) ved bruk av standard tilbehør .

Noen ganger brukes fortsatt begrepet oscilloskop , som var riktig i en tidlig utviklingsfase for en enhet som kunne skrive på papir. Slurvete vilkår er Scope , Oscar eller Oszi .

Mål

Generelt kan hver prosess som kan kartlegges som en tidskurve for en elektrisk spenning representeres med oscilloskopet ved en kontinuerlig eller diskontinuerlig kurve. Den har også et rektangulært visningsområde. Periodiske kurs vurderes fortrinnsvis , de karakteristiske detaljene for hvilken av deres "form" som skal registreres. X-avbøyningen brukes til å vise tid.

Inngangsspenningene er vanligvis koblet direkte via BNC- stikkontakter på fronten eller ved hjelp av en sonde . I laboratorieinnretninger er kontaktene koblet til jord (hus, beskyttende kontakt) på den ene siden via en beskyttende leder . Følgelig må hver spenning som skal måles, jordes på samme måte på den ene siden eller være potensialfri . Det er fortrinnsvis 2 eller 4 inngangskanaler for å påvirke y-avbøyningen av 2 eller 4 inngangsspenninger.

De fleste oscilloskoper kan bruke en inngang for x-avbøyningen, noe som betyr at ikke bare tidsavhengige funksjoner kan representeres (ty-representasjon), men også xy-representasjoner (som Lissajous-figurer eller karakteristikker ). Noen ganger er det en z-inngang som kan brukes til å påvirke intensiteten på kurven.

Mange fysiske størrelser kan representeres av spenningssignaler via måleomformere . Deretter måles oscilloskopet og detaljene om hvordan man kan topp-til-dal-verdi , DC-komponent eller periode , periode , faseforskyvning .

Avhengig av utstyret er det mulig å danne summer eller forskjeller mellom to kanaler eller å vise andre enn tidsrelasjoner, for eksempel i form av

• Karakteristiske kurver for elektroniske komponenter (med en ekstra krets via x-avbøyning)
• Frekvensrespons av elektroniske kretser (med en wobble generator ).

Struktur- og innstillingsalternativer

Blokkdiagram over et oscilloskop

Blokkdiagrammet vist gir en oversikt over strukturen til et oscilloskop.

Innstillingsalternativene er forskjellige, avhengig av merke: Alternativene som er nevnt her er representative og på ingen måte komplette eller er på ingen måte tilgjengelige på alle enheter.

Vertikal montering

Typisk struktur for et inngangsscene

Viktige komponenter for dette er for hver kanal

• en forsterker av høy kvalitet fra direkte spenning til vekselspenning med høy frekvens (vanligvis 100 ... 500 MHz)
• en velgerbryter for spenningsmåleområde
• en justerer for høyden på nulllinjen (y-posisjon)
• en bryter for inngang med mulighet for opptak

• vekselspenningskomponenten til den påførte spenningen (posisjon AC)
• av den totale spenningen inkludert DC-komponenten (posisjon DC)
• nullinjen (posisjon GND).

Som et hvilket som helst måleinstrument, bør et oscilloskop påvirke kretsen som skal undersøkes så lite som mulig og forfalske det påførte signalet så lite som mulig. Dette betyr at inngangs impedans bør være så høy som mulig, mens på samme tid bør det være så få refleksjoner som mulig på målelinjen. Disse kravene kan ikke kombineres med hverandre.

• Et universelt oscilloskop har vanligvis en inngangsmotstand på 1 MΩ og en inngangskapasitans på 20 til 50 pF. Med et sondehode kan motstanden økes og kapasitansen kan reduseres, men mest ved å gjøre uten de laveste måleområdene for små spenninger.
• Når det gjelder spesielle oscilloskoper for anekoiske høyfrekvente applikasjoner, kan inngangsmotstanden være 50 Ω.

En spesiell egenskap ved oscilloskopet: Spenningens nullpunkt er verken festet ved kanten av bildet eller fast på midtlinjen, men alltid der det er plassert individuelt for optimal bruk av skjermen.

Utløsermontering

For utløsing:
Tynn linje: en sagspenningsspenning kontinuerlig til stede ved inngangen.
Tykk linje: En del av inngangsspenningen som er synlig på skjermen i en gitt skala (når den utløses med en positiv økning).

Et påført signal måles kontinuerlig og trekkes igjen og igjen fra venstre kant av visningsområdet til høyre. For å få et jevnt bilde med de periodiske signalene, er det nødvendig å stoppe skjermbildet til signalet som skal vises, har nådd en definert starttilstand. Først da utløses en ny skjerm. Løpene er derfor identiske og oppdaterer bildet igjen og igjen.

Vanligvis er disse satt

• utløsernivået (NIVÅ, kontinuerlig justerbar spenning)
• utløserstigningen som signalet krysser utløsernivået med
  (SLOPE, + eller -)
• utløsermodus (MODE, normal eller automatisk).

Hvis den angitte utløsertilstanden ikke blir oppfylt av det valgte utløsersignalet, forblir tidsbasen i venteposisjon under normal drift; i automatisk modus opprettes en skjerm, om enn frikjøring. DC-spenning kan for eksempel ikke utløses; Frihjuling er også nyttig for å lete etter signalstien opp til riktig innstilling av den vertikale enheten.

En mulig utløserkilde, hvis spenningskurve skal utløses, kommer i tvil

• hver av kanalene (CH1, CH2, ...)
• en ekstern triggerinngang (EXT)
• forsyningsnettverket (50 Hz; LINE), ettersom nettverkssynkrone hendelser ofte skal registreres.

Avhengig av utstyret til oscilloskopet, er det også spesielle utløserkretser som z. B. Oppdag TV-signaler eller I ² C- bussyklusen og bruk dem til å utløse.

Horisontal montering

En tidsbase , som også må oppfylle høye krav, sikrer at bildet går horisontalt . Den har justeringsmuligheter for

• tidsmåleområdet
• den horisontale posisjonen til begynnelsen av bildet.

Når det gjelder et analogt oscilloskop, genererer det en spenning som stiger strengt lineært over tid fra utløsertiden (" sawtooth voltage "), som brukes til den horisontale avbøyningen.

Når det gjelder et digitalt oscilloskop, skannes kurset og dataene fra målepunktene lagres i et dataminne som gjentatte ganger blir overskrevet i en ring. Her sikrer tidsbasen tidsintervallet som måledataene blir hentet og skrevet til minnet. Disse blir deretter brukt til å bygge bildet fra en spesifisert avstand til utløsertiden. Datalagringsenheten godtar data over lengre tid enn perioden som vises på skjermen. Dette betyr at historikken til utløserhendelsen (“pre trigger”) kan vises.

Med digitale oscilloskoper er det også det praktiske alternativet å vise engangshendelser ("single"). Fra og med utløserhendelsen skrives dataminnet bare med et definert antall målepunkter, men overskrives ikke lenger. Dette gjør at et forbigående signal kan registreres og vises så lenge som ønsket.

Praktiske oscilloskoper har to tidsbaser. I tillegg til hovedtidsbasen, er det en andre tidsbase som kan brukes til å generere forstørrede seksjoner med raskere prosessering. Dette starter etter en justerbar forsinkelsestid etter at hovedtidsbasen er utløst; eller det kan utløses etter den angitte forsinkelsestiden på grunn av en annen utløserhendelse. På denne måten kan en hendelse løses mye finere enn det som er mulig med hovedtidsbasen hvis hendelsen inntreffer en lengre distanse etter utløserhendelsen. Den andre tidsbasen kan utelates hvis dataene blir registrert fra begynnelsen og skrevet til minnet mye tettere enn de kan brukes til bildekonstruksjon. For en bedre løsning av hendelsen vises en del av dataene spredt.

Måleområder

For å kunne lese måleverdiene inneholder skjermen et rutenett. Den er fortrinnsvis utstyrt med 10 delinger ("div" for kort) horisontalt og 8 divisjoner vertikalt. Et måleområde er her - fortrinnsvis forskjellig fra målingen - ikke med en null- og fullskalaverdi , men av en skala ("skala") eller i avbøyning.

Indikasjonen brukes til en kvantitativ beskrivelse av tiden på skjermen

${\ displaystyle {\ frac {\ Delta t} {\ Delta x}} = {\ frac {1} {\ text {Horisontal hastighet}}} = {\ text {Horisontal skala}}}$

Typiske justerbare skalaer er 10 ns / div… 1 s / div med tre innstillinger per effekt på ti i faktorene 1, 2 og 5.

Men 20 ps / div eller 5000 s / div tilbys også.

Innstillingsalternativene strekker seg derfor vanligvis over det store området på rundt åtte krefter på ti, og i noen tilfeller noen få til.

Spesifikasjonen brukes til en kvantitativ beskrivelse av spenningen på skjermen

${\ displaystyle {\ frac {\ Delta U} {\ Delta y}} = {\ frac {1} {\ text {Sensitivity}}} = {\ text {Vertikal skala}}}$

Typiske justerbare vekter er 2 mV / div ... 5 V / div i samme trinn som for tiden.

arter

Digital oscilloskop

Oscillogram registrert med et digitalt oscilloskop

oversikt

Digital oscilloskop for høyere krav, med TFT-fargeskjerm, 2012

Digital oscilloscope, entry-level model, with color TFT display, 2008

I dag brukes digitale oscilloskoper (DSO, engelsk: Digital Storage Oscilloscopes ) overveiende . For hver kanal, etter forsterkning ved hjelp av analog teknologi, konverterer de spenningsverdiene til digitale signaler på diskrete tider og lagrer dataene i et dataminne . Disse brukes deretter til å bygge bildet, men kan også lagres på et eksternt minne etter målingen eller overføres til en PC .

Det er forskjellige nivåer av utstyr så vel som blandede former mellom analoge og digitale oscilloskoper. I tillegg til målingsalternativene nevnt ovenfor, inneholder digitale oscilloskoper andre funksjoner, for eksempel:

• Pre-triggering for å vurdere historien til en hendelse som utløser triggering, for eksempel når du leter etter årsaken til en spenningspike
• Gjennomsnittlig over mange bildeløp for å undertrykke interferens med periodiske signaler
• Beregning av stigetid, pulsbredde, amplitude, frekvens osv.
• Beregning av frekvensspektre / FFT , histogrammer og statistikk
• automatisk justering til et ukjent signal.

Inngangsspenningen digitaliseres med en analog-digital omformer (ADC) med en oppløsning på 8 til mer enn 12 bits. Flash-omformere brukes mest . Når det gjelder høyhastighetskrav, drives omformerne som er tilgjengelige for 2 til 4 kanaler parallelt, som deretter fungerer tidsforskyvet (sammenflettet) for 1 kanal. En 8-bit ADC kan løses i 256 trinn; En relativ oppløsning på 25 trinn / div resulterer over et måleområde på 10,24 div, som er tilstrekkelig for visning i vertikal retning.

I tillegg til oppløsningen i y-retning (spenning) er tidsoppløsningen også en viktig parameter: Den bestemmes på den ene siden av båndbredden til den analoge inngangsforsterkeren og på den andre siden av samplingshastigheten som signalet samples. Siden digitale oscilloskoper representerer en anvendelse av tidsdiskret signalbehandling , spiller samplingsfrekvensen og Nyquist-Shannon samplingssetningen en sentral rolle. Samplingsfrekvensen er vanligvis spesifisert i "megasamples per second" (MS / s eller Msps) eller "gigasamples per second" (GS / s eller Gsps), dvs. antall prøver per sekund. I begynnelsen av 2009, selv i det lavere prissegmentet (800 til 2000 €) av DSO, var samplingsfrekvensen i området 1 GS / s med båndbredder (-3 dB) mellom 60 og 200 MHz.

Eksempel: Hvis en punkttetthet på 50 S / periode anses ønskelig på skjermen for en kurve som ikke er enkel, er dette mulig med en samplingsfrekvens på 1 GS / s opp til en signalfrekvens på 20 MHz. Undersamplingen beskrevet nedenfor starter deretter rundt den 25. harmoniske .

En annen parameter er minnedybden, som i oscilloskopet betyr antall målepunkter som kan lagres. Det er gitt som et totalt antall eller per kanal. Hvis det bare er å se på bildet, er en horisontal punktdensitet på 50 S / div tilstrekkelig, med en 10 div bildebredde som er en lagringsdybde på 500 poeng, for pre-trigger med triggerhendelsen på høyre kant av bildet ytterligere 500 poeng. Imidlertid kan isolering av årsaken til tidsavvik i en kompleks digital datastrøm kreve millioner av punkter som minnedybde.

DSO-er implementeres ofte på grunnlag av FPGA-er , siden de små mengdene og flommen av data som skal behandles og lagres, ikke alltid kan oppnås med en DSP . Over en samplingsfrekvens på ca. 1 GS / s bruker DSO ofte flere AD-omformere per kanal parallelt (sammenflettet modus), som sampler signalet ut av fase. Ved veldig høye frekvenser er lavklokkejitter det sterkeste kvalitetskriteriet.

Utviklingen mot stadig mindre enheter har gjort det mulig ikke bare å lage svært kompakte DSO-er for bruk i laboratoriet, men også å lage robuste, bærbare "håndholdte" oscilloskoper for bruk f.eks. B. om montering og vedlikehold. Disse er flytende, noen er potensialfrie i alle inngangskanaler og er ofte utstyrt med multimeterfunksjoner .

Delprøve

Hvis den påførte spenningen (tynn linje) skannes for sjelden, kombineres målepunktene for å danne et forvrengende bilde (tykk linje). I dette enkle tilfellet er frekvensen åpenbart feil (for lav).

Skanningen kan ikke lenger følge prosessen ved høyere og høyere frekvenser av inngangsspenningen. Hvis det er færre enn 2 poeng per periode, oppstår undersampling og alias-effekten skaper bilder som ikke lenger har noe til felles med den opprinnelige gradienten. Periodiske signaler kan imidlertid settes sammen riktig igjen ved å samle verdier fra mange kjøringer. En forutsetning er en veldig rask prøve-og-hold-krets som kan oppdage inngangssignalet på spesielt kort tid. To påviste periodiske prøvetakingsteknikker er:

Sekvensiell prøvetaking: Det er bare en prøvetaking per utløser. I det første løpet er prøvetakingstiden en kort forsinkelsestid bak utløserpunktet. For andre løp dobles forsinkelsestiden, for den tredje tredobles den - til tidsvinduet er fylt. Pikslene er ordnet i rekkefølgen av skanningen, den ene under den andre med liten avstand mellom forsinkelsen.

Tilfeldig prøvetaking av et signal i flere sykluser

Tilfeldig (uavhengig av utløsende) prøvetaking (tilfeldig prøvetaking): Her tas hvert målepunkt innenfor den mulige driftshastigheten, og i tillegg måles den tidsmessige avstanden til utløserpunktet. Pikslene er ordnet i rekkefølgen av dette tidsintervallet. Hvis anskaffelsestiden er lang nok, er pikslene så nærme at en lukket kurve vises.

Med disse teknikkene kan imidlertid ingen lavfrekvente signalkomponenter være til stede, siden disse vil vises som en uskarphet i den konstruerte kurven.

Toppgjenkjenning (feil deteksjon)

Med digitale lagringsoscilloskoper er det en risiko for at svært korte hendelser blir registrert feil eller slett ikke mellom to prøvetakingspunkter på grunn av aliaseringseffekten, spesielt med langsommere tidsinnstillinger. For å sikre at spenningstopper ( feil ) alltid blir oppdaget, har noen enheter permanent tilgjengelige (dvs. analoge) maskinvaretoppdetektorer hvis positive eller negative toppverdier lagres midlertidig, digitaliseres separat og settes inn i bildet.

Forskjeller sammenlignet med det analoge oscilloskopet

• Skjermen kan være større og farget, noe som gjør det lettere å skille mellom de enkelte kanalene.
• Hyppig prøvetaking og gjennomsnitt av suksessive løp resulterer i bedre oppløsning ned til under mV / div-området og undertrykkelse av interferens.
• Kortsiktige hendelser kan gå tapt mellom prøvene, bortsett fra når pigg oppdages.
• Med pre-trigger kan signalforløpet vises før trigger-tiden.
• Kompliserte triggerfunksjoner som pulsbreddutløsere eller i sammenheng med serielle grensesnitt gir utløsing på en sekvens av serielle bitmønstre.
• Autoset og Autorange forårsaker en automatisk, i mange tilfeller optimal justering av inngangssignalet. Imidlertid har nyere analoge oscilloskoper også denne funksjonen.
• Rulling og forstørrelse over flere lagrede grafer utvider visningsalternativene.
• Selv langsomme prosesser, f.eks. B. en temperaturprofil over en dag kan registreres.
• I stedet for en endimensjonal liste kan oscilloskopets minne også inneholde en flerdimensjonal matrise av de forrige samplingsintervallene for å simulere en fosforskjerm. De forrige periodene er vist i forskjellige farger og kan derfor skilles (f.eks. Fargede øyediagrammer ).
• Automatisering og fjernkontroll er mulig via standardiserte grensesnitt som f.eks B. serielt grensesnitt , USB-port eller GPIB .
• Data- eller bildefiler kan lagres og integreres i andre applikasjoner. Dette kan gjøres via grensesnitt for tilkobling av standard USB-masselagringsenheter .
• Numeriske beregninger som rms-verdi eller frekvens av den viste signalkurven kan utføres og vises i bildet.
• Markørfunksjoner gjør det mulig å måle horisontale og vertikale avstander i displayet. Analoge oscilloskoper av nyere design har også disse funksjonene.
• Avledede kanaler er mulige; Begrepet "matematikkanal" brukes også. For eksempel kan spekteret av et signal dannes og vises i sanntid ved hjelp av Fourier-transformasjon .
• Enkelte enhetsinnstillinger (oppsett) kan lagres og kalles opp igjen senere. Imidlertid har nyere analoge oscilloskoper også denne funksjonen.
• Overflod av funksjoner krever håndtering ved å stille inn et stort antall betjeningselementer. Når det gjelder digitale oscilloskoper, er disse bare delvis tilgjengelige på fronten, noen ganger som funksjonstaster , ellers ved å hente frem menyer.
• Feil representasjoner på grunn av aliaseffekten er ikke umiddelbart gjenkjennelig. Høykvalitets oscilloskoper bruker klokkeformet for å undertrykke aliaseringsfrekvenser, slik at brukeren umiddelbart kan se at aliasing skjer fra skjermen.

Analogt oscilloskop

Analogt oscilloskop

oversikt

Funksjonsdiagram over et elektronstråleoscilloskop

Digitaliseringsplugg-i 7D20 med GPIB- buss for analoge oscilloskoper i 7000-serien fra Tektronix fra 1980-tallet. Den aktiverte mange målefunksjoner som med senere digitale oscilloskoper i en konvensjonell analog enhet, for eksempel digital signalprøvetaking med opptil 40 MS-prøver / s.

Katodestrålerør til en analog enhet, skjermen er til venstre. Fordi en relativt lang lengde gir tekniske fordeler, hadde analoge enheter ofte en dybde som var betydelig større enn bredden og høyden på fronten.

Med analoge oscilloskoper "projiseres" spenningen som skal måles via en bryter som kan byttes på skjermen til et katodestrålerør ved hjelp av en elektronstråle. Mer presist blir elektronstrålen fokusert på et punkt avbøyd i y-retning av inngangsspenningen. Når det gjelder tidsavhengig representasjon, må det samtidig genereres en vippende svingning for x-avbøyningen , som, utløst av utløseren, stiger jevnt med en omstillbar bratthet og deretter raskt faller igjen. Stigningstiden til denne sagformede vippesvingningen gir varigheten til det viste signalsegmentet. Det kan vanligvis settes i et veldig bredt spekter. Elektronstrålen beveger seg fra venstre til høyre (i løpet av denne tiden skapes bildet, som forsvinner etter en kort etterglødeperiode) og deretter umiddelbart tilbake til startpunktet. Strålen skannes mørkt slik at retur av lyspunktet ikke kan sees.

I motsetning til andre skjermer blir avbøyningen av elektronstrålen i analoge oscilloskoper praktisk talt alltid utført kapasitivt ved hjelp av elektriske felt . Denne typen avbøyning er mye lettere å kontrollere over store frekvensområder; fordelene oppveier ulempene (lette flekkdeformasjoner med økende avbøyning, stor installasjonsdybde for det tilhørende billedrøret) i det tiltenkte bruksområdet.

Av tekniske årsaker, praktiske ulemper (som størrelsen på katodestrålerøret) og økonomiske hensyn (for eksempel de lave kostnadene ved DSO), er analoge oscilloskoper bare av sekundær betydning i praktisk laboratoriebruk i dag.

Flerkanalsdrift

Det er vanligvis nødvendig å vise to eller flere signaler på skjermen samtidig for å kunne gjenkjenne forhold. Det er forskjellige metoder for å gjøre dette.

• To-strålesoscilloskop: Det er to elektronkanoner, fokuserings- og y-avbøyningssystemer i røret, men et vanlig x-avbøyningssystem. På denne måten kan kurver vises uavhengig samtidig. Imidlertid har slike enheter ikke blitt produsert i flere tiår. To-strålerør kan også kombineres med følgende teknikker for å kunne vise mer enn to signaler.
• Flerkanalsoscilloskop i helikoptermodus: Du kan bytte raskt mellom inngangene, og delene av gradientene vises på skjermen for bedre optisk separasjon i forskjellige høyder. Representasjonen består av en stiplet (hakket opp) linje for hver kanal, hvis segmenter imidlertid beveger seg så tett sammen med en høy koblingsfrekvens (i forhold til avbøyningsfrekvensen) at øyet kan se en lukket kurve. Når ett signal utløses, løper de andre samtidig. Denne driftsmodusen brukes for det meste med lave avbøyningsfrekvenser, for eksempel når du viser langsomme signalkurver under 100 Hz.
• Flerkanalsoscilloskop i vekselvis drift: Signal fra en kanal vises en gang over full bredde på skjermen, deretter byttes den til neste kanal og kurven vises helt i en annen høyde - i kontinuerlig endring. Hvis signalfrekvensen er høy nok, kan øyet se kurvene samtidig uten å flimre, og det er grunnen til at denne driftsmodus vanligvis velges når du viser raske signalkurver. Visningen av hver kurve utløses vanligvis av det samme signalet. Som et resultat forblir det tidsmessige forholdet mellom signalene gjenkjennelig, forutsatt at det er snakk om periodiske prosesser. Noen typer oscilloskoper kan også stilles inn slik at hvert inngangssignal utløser sin egen syklus. I denne driftsmodus går imidlertid det tidsmessige forholdet mellom signalene i displayet tapt.

Et flerkanalsoscilloskop krever mer innsats, siden det kreves en separat vertikal montering for hver kanal.

CCD-oscilloskop

Oscilloskopet har et lite katodestrålerør hvis elektronstråle genererer oscillogrammet på en CCD-sensor som ligger i røret . Fordi røret er veldig lite, kan det fungere i GHz-området. Oscilloskopet har ingen prøvetakingsgap. En LCD-skjerm viser bildet. En enkelt prøve kan tas ved å slå av elektronstrålen. Prisen for en moderne enhet er rundt 20 000 USD.

Blandet signaloscilloskop

Som blandet signal- oscilloskop kalles digitale oscilloskoper, som ikke bare via en eller flere analoge innganger, men også på ekstra digitale funksjoner Innganger: De digitale kanalene kan vanligvis justeres (til en bestemt logikkfamilie TTL , CMOS , etc.) og deretter bare skille mellom statene HØY, LAV og udefinert.

DSO som datatilbehør

Digitale lagringsoscilloskoper tilbys også som datatilbehør. De er da enten et pluggkort eller en separat enhet koblet via et grensesnitt. Du kan også bare bestå av programvare og bruke et signal fra et ADC-kort eller (med begrensede nøyaktighetskrav i området mellom 10 Hz og 10 kHz) lydinngangen . Imidlertid oppnår ingen av disse løsningene parametrene for autonome DSO, men er vanligvis mye billigere. De kan også vises grafisk på en PC og kan derfor være spesielt nyttige for undervisningsformål.

Bølgeformmonitor

Den bølgeform monitor (WFM) er en spesiell oscilloskop som brukes i profesjonell videoteknologi for å måle analoge videosignaler.

Historisk utvikling

Skildring av sykehusansvarlig

Tidlig oscillogram på film

Kamerafeste for opptak med et analogt oscilloskop

Philips oscilloskop med rørforsterkerteknologi , 1955

Heathkits OL-1-oscilloskop , 1954. Det ble solgt for 29,50 US $ ( rundt 280 $ i dagens kjøpekraft ) som et sett.

De første automatiserte enhetene på begynnelsen av det 20. århundre som registrerte en signalkurve over tid, brukte galvanometre til å flytte en penn over en roterende papirrulle, slik det er for eksempel med sykehusforfatteren . Slike enheter er fremdeles vanlige på begynnelsen av det 21. århundre i form av måleregistratorer , selv om de i økende grad blir erstattet av dataloggere . Begrensningen skyldes den mekaniske bevegelsen i den smale båndbredden , som bare tillater opptak av lavfrekvente signalkurver.

Forbedringer erstattet den mekaniske pekeren til galvanometeret med et speilgalvanometer, og signalkurven ble registrert optisk på en lysfølsom film. Håndteringen, inkludert nødvendig filmutvikling, var imidlertid tidkrevende. En klar forbedring skyldes bruk av katodestrålerør . De første katodestrålerørene ble utviklet på slutten av 1800-tallet, bruken av et måleinstrument for signalregistrering med to elektronstråler går tilbake til en utvikling på 1930-tallet av det britiske selskapet ACCossor , som senere ble kjøpt av Raytheon- selskapet. . Disse for det meste ukalibrerte enhetene ble brukt som skjermer for de første radarenhetene under andre verdenskrig .

En ytterligere forbedring av oscilloskopet, i tillegg til en kalibrert tidsbase, ble skapt av muligheten for å utløse periodiske signalkurver. Dette gjorde det mulig å nøyaktig justere tidspunktet for visning av repeterende signalkurver og skapte den grunnleggende funksjonaliteten til et analogt oscilloskop. Utløseren ble utviklet i Tyskland under andre verdenskrig og ble først brukt i 1946 i det kommersielt brukte oscilloskopet Model 511 fra det amerikanske selskapet Tektronix .

Analoge oscilloskoper med katodestrålerør med ekstremt lang etterglødetid, et såkalt lagringsdisplayrør, ble brukt til å vise engangsprosesser, ikke-periodiske . Den lange etterglødetiden ble oppnådd med spesielle belegg på det lysende laget i katodestrålerøret. Lagringsrørene hadde en tidsbegrenset lagringstid fra noen få sekunder til mindre enn et minutt, og hadde en relativt lav romlig oppløsning og en begrenset driftstid. I lang tid var de den eneste måten å vise individuelle hendelser med ganger under ca. 1 ms. Fra tider på omtrent 1 ms og oppover kan det utføres hendelsesutløste fotografiske opptak av bildet av katodestrålerøret.

En annen utvikling var det ikke-selvlysende blå skriftrøret, også kjent som Skiatron. Den trenger en ekstern lyskilde. Elektronstrålen treffer et eksternt synlig lag av dampavleirede alkalihalider, for det meste kaliumklorid . Den negative ladningen til strålen forårsaker misfarging av de berørte områdene, som avhengig av typen ser blå til blå-fiolett ut. Dette sporet er veldig permanent, varer fra noen minutter til noen dager og kan slettes ved oppvarming.

På grunn av de ekstra mulighetene for digital signalbehandling og lagring ble analoge oscilloskoper i økende grad erstattet av digitale lagringsoscilloskoper (DSO) fra 1980-tallet og utover. Forutsetningen for dette var tilgjengeligheten av analoge-digitale omformere med høy båndbredde. De første oscilloskopene for digital lagring ble brakt ut på markedet av Walter LeCroy , grunnleggeren av New York-selskapet LeCroy , som tidligere hadde jobbet i CERN med utvikling av raske analog-til-digitale omformere for opptak av målesignaler.

litteratur

Joachim Müller: Digitale oscilloskoper - Veien til profesjonell måling . Beam-Verlag, Marburg 2017, ISBN 978-3-88976-168-2 .

weblenker

Wiktionary: Oscilloskop  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

• Grunnleggende kunnskap om oscilloskoper 3-delt dossier på Elektronikpraxis Online
• Oscilloskop-simulering (krever en Shockwave- aktivert nettleser)
• Oscilloskop: simulering i nettleseren (ingen plug-in nødvendig, egnet for smarttelefoner og nettbrett)
• Den oscillerende siden
• Cathode Ray Tube-nettstedet (engelsk)
• Tips for valg av passende oscilloskop
• Milepæler i oscilloskoputvikling

Individuelle bevis

1. ↑ datablad, side 12
2. ↑ datablad, side 7
3. ↑ datablad, side 2
4. ↑ XYZ for analoge og digitale oscilloskoper. 2004, side 40 eller 42
5. ↑ Prosjekt Welec W2000a på Sourceforge
6. ↑ Evaluering av samplingsfrekvenser for oscilloskop vs prøvetaking: Hvordan få mest mulig nøyaktige digitale målinger ( Memento av 3. desember 2008 i Internet Archive ), (PDF; 1,3 MB)
7. ↑ XYZ for analoge og digitale oscilloskoper. 2004, side 26 og 28 .
8. ↑ Herbert Bernstein: LF- og HF-målingsteknologi: måling med oscilloskoper, nettverksanalysatorer og spektrumanalysatorer. Springer Vieweg, 2015, s. 129.
9. ^ Bob Eckweiler: Månedens Heathkit # 41 - OL-1 Three Inch Oscilloscope, Orange County Amateur Radio Club, 2012
10. ^ Hawkins Electrical Guide, Theo. Audel and Co., 2. utgave 1917, bind 6, kapittel 63: Måling av bølgeform , side 1851, figur 2598.
11. ^ Frank Spitzer og Barry Howarth: Prinsipper for moderne instrumentering , Rinehart og Winston, New York, 1972, ISBN 0-03-080208-3 , side 122.