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Description
Flashcards by chrissi.gruber, updated more than 1 year ago
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Created by chrissi.gruber
almost 10 years ago
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| Question | Answer |
| Allgemeine Aufgabe und Funktionsweise eines Analogoszilloskops | - Visualisierung des Zeitverlaufs einer elektr. Spannung u(t) auf analoger oder digitaler Basis - Herzstück: Kathodenstrahlröhre, bestehend aus einem evakueirten Glaskolben zur Erzeugung, Formung, Ablenkung und Beschleunigung eines Elektronenstrahls und einem Bildschirm. |
| Bauformen Oszilloskop | - analog / digital / digital-sampling / mixed signal (MSO) - Digital-Phosphor-Oszilloskop: Signal auch Geschw./Intensität darstellen, fluoriszierender Schirm - Digital-Sampling (im GHz-Bereich) - Analog-Oszilloskop (mit Kathodenstrahlröhre) -> nur Spannngen können visualisiert werden (1 GHz max.) >10Hz, zB zur Messung von Hirnspannung |
| Digitalspeicheroszilloskop - Funktionen | - Messsignale werden in zeitlich diskreten Binärzahlen verarbeitet - Funktionen: Berechnung von Spitzen- und Mittelwerten, Zeitwerten, Frequenz, Fouriertransformation, Filterung - Einbindung in ein automatisches Messsystem, abspeichern von Daten - LCD-Bildschirm - Aufbau: Vertikalverstärker, AD-Konverter, Echtzeiverarbeitung, Aufnahmespeicher, Rechenspeicher |
| Digital-Phosphor-Oszilloskop DPO: Funktionsweise | - DPO verwendet parallele Verarbeitungsarchitektur -> höhere Signalerfassungsraten. - Bei allen bisherigen DPOs tritt eine Holdoff-Zeit auf, in der Daten verarbeitet und System zurückgesetzt wird und auf das nächste Triggerereignis gewartet wird. - durch 3. Dimension (Helligkeit) muss Erfassung nicht mehr unterbrochen werden, Störungen werden sichtbar weil Signale ununterbrochen aufgezeichnet werden (Glitch, Flankenfehler) - 100-fache Abtastfrequenz = 100kHz |
| Digital-Sampling-Oszilloskop | - Spannungen max. bis 3V - sequentielles Abtasten für sehr schnelle Signale (hochfrequente Signale 50 GHz) - Störimpulse wzsichen Digitalisierung / Abtastimpulsen können nicht dargestellt werden - sehr hohe Bandbreite, dafür geringerer Dynamikbereich (3V) |
| Echtzeitabtastung | - zum Erfassen schneller, einmaliger Transienten - Hochgeschwindigkeitsspeicher Abtastrate u. Speichertiefe wichtig Achtung auf Aliasing! |
| Begriffserklärung: Abtasten / Abtastfrequenz / Abtasttheorem / Aliasing | bedeutet die Bestummg der Amplitude eines Analogsignals zu diskreten Zeitpunkten -> Abtastfrequenz Abtasttheorem von Shannon: Signal muss mit mehr als dem zweifachen Wert der Signalfrequenz digitalisiert werden, da 2 Punkte pro Periode zu wenig sind Wird das nicht eingehalten -> Aliasing (Schwebung, Geisterbilder): Messfehler, es wird ein Signal angezeigt, aber es weist die falsche Frequen auf. Anti-Aliasingfilter eliminiert Frequenzen über dem Abtastlimit. |
| Wie kann der Signalverlauf dargestellt werden? | - Punktdarstellung (es werden nur die gemessenen Punkte dargestellt, kann zu Pseudoaliasing führen, da das menschliche Auge eine scheinbare Schwebung interpretiert) - Lineare Interpolation und Si-Interpolation (enthalten eine Interpretation der Messwerte) |
| Begriffserklärung: Äquivalentzeit-Abtastung | - für hochfrequente, repetierende Signale - wenn die Signalfrequenz höher als die halbe Abtastrate des DSO - mehrere Abläufe eines Signals werden aufgezeichnet und zu einem Signal zusammengesetzt |
| Aufzeichnungsarten im DSO | Daten aus einer einzigen Aufnahme: - Sample mode / direkte Aufzeichnung, pro Gruppe wird 1 Wert gespeichert -> Informationsverlust, jedoch wenn zusammengesetzt ergibt Signal, Störungen werden nur per Zufall aufgezeichnet - Peak detect Mode: abwechselnd Minimum und Maximum wird aufgezeichnet -> Störungen werden sichtbar gemacht (Detektion von Glitches) - Hi Res Mode: Mittelwert eines Intervalls wird gespeichert, Glättung des Signals Daten aus mehreren Aufzeichnungen: - Envelope Mode: Min-Max-Mode mit mehreren Aufzeichnungen - Average Mode: mehrere im Sample Mode aufgezeichnete Signale werden gemittelt (nur für repetierende Signale), zur Glättung |
| Arten der Speicherung und Visualisierung im Oszi | - Verwendung eines Ringspeichers: wiederholend (refresh mode, Periode eines Signals wird immer wiederholend übereinander aufgezeichnet); Einzelaufnahme (single shot, einmaliger Vorgang wird einmalig gespeichert); Roll-Modus (für sehr langsame Vorgänge zB Temperaturänderung) Auswertung/Visualisierung: Elektronenstrahlröhre, Rasterbildschirm, LCD-Rasterbildschirm |
| Vorteile DSO | - Visualisierung, vielfärbig - Schnittstellen - Auswertung, vielfältige Messungen möglich - Mathematische Operationen - Druckfähigkeit - ADCs sehr schnell (bis 40 GS/s) |
| Begriffserklärung DSO: Ablenkkoeffizient, Zeitbasis, Trigger | Ablenkkoeffizient (y-Ablenkung): Volt/Div. Anpassung des Eingangssignals, Darstellung auf Raster (logarithmisch) Zeitbasis (x-Ablenkung): Sec/Div. legt Zeitmaßstab fest, Sägezahnspannung dient im y-t-Betrieb als x-Ablenkung Trigger: sorgt bei periodischen Signalen für ein stehendes bild und legt den Start einer Aufzeichnung fest (automatisch oder manuell: Mitteilung der steigenden und abfallenden Flanke, visualisiert das Signal durch übereinanderlegen des selben Ausschnittes) |
| Trigger | sorgt für stehendes Bild, entspricht der Steuerung des Speichers - im DSO kann auch vor und nach dem Triggerzeitpunkt aufgezeichnet werden: Pretrigger / Posttrigger Durch einstellbaren Verzögerungszähler kann eingestellt werden wie viele Datenpunkte vor/nach dem Triggerereignis aufgezeichnet werden. Weitere Möglichkeiten: Triggern auf Signalkenngrößen, Signalmuster, Runttrigger, Toleranzmasken |
| Begriffserklärung: Triggerschwelle, Interner Trigger, externer Trigger, Netztriggerung, Triggerfilter, Triggerflanke | Triggerschwelle: Spannungswert, bei dem das Triggerereignis stattfindet Interner Trigger: verwendet das verstärkte y-Signal zur Auslösung Externer Trigger: verwendet Synchronisiersignal zur eines Frequenzgenerators Netztriggerung: Triggersignal wird von der 50Hz-Netzspannung abgeleitet Triggerfilter: Nach der Wahl des Triggereingangs kann das Triggersignal gefiltert werden (DC, AC, Tiefpass, Hochpass) Triggerflanke: zur Vermeidung von Doppelbilden muss man positive und negative Flanke des Triggersignals wählen |
| weitere Triggermöglichkeiten | Anstiegsgeschwindigkeits-Triggerung, Glitch-Triggerung, Impulsbreiten-Triggerung, Time-out-Triggerung, Runt-Impuls-Triggerung, Logik-Triggerung, Setup-and-hold-Triggerung, Kommunikations-Triggerung |
| Hold-Off | bei Signalen die öfter als 2 mal vorkommen würde der Trigger so oft auslösen, dass das Bild nicht stehend ist Während der Hold-Off Zeit wird der Trigger gespert -> vermeidet Doppelbilder bei Signalen die öfter als 2mal pro Periode den selben Momentanwert annehmen |
| Oszilloskop Zubehör: Tastköpfe und Tastleiter | - passive und aktive Tastköpfe für kleine, große und Hochfrequenz-Spannungen (= Spannungsteiler für bis zu 10x so hohe Spannungen) - Tastleiter: abgeschirmtes Koaxial-Messkabel mit BNC-Steckverbindung - passiver Tastkopf: Frequenzkompensierter Spannungsteiler, der mit Hilfe einer Rechtecksspannung abgeglichen werden muss - Tastrichter: Gleichrichtertastkopf für Messungen im Hochfrequenz-Bereich immer zu Beginn der Messung einen Abgleich durchführen - sonst unter/überkompensiert = Messfehler intelligente Tastköpfe: kein Abgleich notwendig |
| Tastkopf - Eigenschaften | - Minimierung der Belastung: bei Frequenzen über 5 kHz sollte ein Tastkopf verwendet werden - statt des 10x Tastkopf sollte bei kleinen Signalen <5mV ein 1x Tastkopf verwendet werden (manche sind umschaltbar) - intelligente Tastköpfe passen sich automatisch an - Vor Messung ist ein Abgleich des Tastkopfes auf ideales Übertragungsverhalten notwendig |
| Oszilloskop - vertikale Bedienelemente | dienen zur spannungsmäßigen Skalierung und Positionierung des Signals am Bildschirm: Position, Volt/Div., Eingangskopplung AC/DC, Bandbreite begrenzen, Feinskalieren, Kanal invertieren |
| Oszilloskop - horizontale Bedienelemente | dienen zur zeitmäßige Skalierung und Positionierung des Signals am Bildschirm: Position, Sec./Div., Zeitbasis, Vergrößerung, Triggerposition (Pretrigger), X-Y-Mode |
| Trigger-Bedienelemente | sorgen für stehendes Bild bei periodischen Signalen sowie zur Aufnahme von einmaligen Vorgängen Triggermodus: bestimmt ob Oszi auch ohne Triggerereignis auslöst Automatik-Triggerung: wird eingesetzt wenn man Signal nicht kennt Normal-Triggerung: nur wenn Triggerereignis vorhanden ist Single-Sweep: einmalige Vorgänge können mit einem DSO einfacher dargestellt werden |
| Bedienelemente Oszilloskop | Grundartenrechenarten, Erfassungsmenü, cursor für Messung, Menü für Messung, Menü für Anzeige, Speichern und Drucken, Interface |
| Auswahlkriterien Oszilloskop | Bandbreite (zu gering - steile Flanken nicht mehr lesbar), Anstiegszeit, Abtastrate S/s, Aufzeichnungsrate (wie groß ist der Infoverlust), Speichertiefe, Triggermöglichkeiten, Flexibilität (was kann alles ausgewertet werden) |
| Messungen mit dem Oszilloskop | Messung von Gleich- und Wechselspannungen, Mischspannungen, Frequenzmessung, Frequenzmessung durch Frequenzvergleich (mit x-y-Betrieb, markante Figuren entstehen -> Lissajous-Figuren -> Bestimmung der Phasenverschiebung, jedoch keine Bestimmung der Richtung der Phasenverschiebung - Bestimmung der Phasenverschiebung: Periodendauer messen, über Ablenkkoeffizient berechnen - Problematik des Massekurzschlusses: Kennlinienaufnahme der Zenerdiode: 1. Spannung am R aufnehmen, Spannung an der Diode aufnehmen -> erdfreien Frequenzgenerator verwenden |
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