Eine Aussage über die Qualität der Stromversorgung

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5. DC-Block-Kondensatoren nur begrenzt anwenden: Ein Block-Kondensator bietet eine große Kapazität und wird in Serie zum Eingang des Oszilloskops geschaltet. Der Vorteil: Signalgleichanteile werden unterdrückt und der AC-Anteil und die Empfindlichkeit des Oszilloskops lässt sich steigern. Sehr kleine Signalfrequenzen werden unterdrückt. Das Bild 7 zeigt eine 5-V-Versorgung mit einem Block-Kondensator. Gemessen wird mit dem Tastkopf N7020A und DC-Kompensation. Der Blockkondensator unterdrückt die niederfrequenten Änderungen, was zu Fehlinterpretationen führen kann.

6. Netzteilbelastung durch Oszilloskop und Tastkopf reduzieren: Wird ein Netzteil mit einer Tastspitze gemessen, so beeinflusst der Kontakt das zu messende Signal. Schließt man ein 50-Ohm-Kabel an und dieses mit dem 50-Ohm-Eingang des Oszilloskops verbunden, so belastet das bereits das Netzteil. Das zu messende Ausgangssignal wird deutlich verändert. Eine 50-Ω-Leitung reduziert das Rauschen, stellt aber eine erhebliche Belastung dar. Bei einem 3,3-V-Netzteil ist das eine Last von 66 mA. Eine Alternative ist ein Tastkopf, der nur eine Belastung von 50 kΩ darstellt.

7. FFT bei einem Netzteil? Eine FFT macht periodisch auftretende Störungen sichtbar. Zudem sieht man, ob es sich um einen Takt der Digitalschaltung handelt oder um die Schaltfrequenz des Netzteil-Konverters. Im Bild 9 ist die Grundwelle von 2,8 MHz und ihre Harmonische zu erkennen. Ebenso sind die beiden verwendeten Taktfrequenzen von 10 und 125 MHz zu sehen. Der Power-Rail-Tastkopf auf einem Teilverhältnis von 1:1, eine Offset-Kompensation von 3,3 V und eine Tastkopf-Bandbreite von 500 MHz zeigen die Störer. Die anderen beiden Taktsignale sind erst mit einer FFT erkennbar.

8. Die richtige Triggerbedingung wählen: Um die richtigen Störsignalkomponenten zu erkennen, lässt sich auf die bekannten Takte triggern. Damit steht dann das angezeigte Bild mit dem jeweiligen Takt. Das Beispiel der 3,3-V-Versorgung sei nochmals genutzt. Wie oben kann man über die FFT die Rauschsignal-Frequenz bestimmen. Wird die Durchschnittswertbildung aktiviert, reduzieren sich alle anderen Störsignalfrequenzen.

9. Für ausreichend Bandbreite sorgen: Unter Punkt 2 wurde gezeigt, wie die Bandbreite zu limitieren ist, um den Rauschpegel zu senken. Allerdings kann eine zu stark reduzierte Bandbreite die Sicht auf die Rausch-Realität verzerren. Transienten und zufälliges Rauschen werden unterdrückt. Diese beeinflussen aber digitale Schaltungen und führen zu Aussetzern. So können geschaltete Ströme, ausgelöst durch den Takt oder durch das Schalten von Daten, zu erheblichem Rauschen auf den Versorgungsnetzleitungen führen. Entscheidend ist daher die Wahl des richtigen Tastkopfes mit der entsprechenden Bandbreite.

10. Der Power-Rail-Tastkopf N7020A: Die Punkte 1 bis 9 sollen es dem Ingenieur erleichtern, die richtige Auswahl eines Tastkopfes und die richtige Einstellung des Scops vorzunehmen. Es gibt Hilfsmittel, die speziell dafür entwickelt wurden, eine Aussage über die Reinheit der Versorgungsspannung zu treffen. Dazu gehört beispielsweise der aktive Tastkopf N70201A. Er kompensiert eine Offsetspannung von ±24 V (Punkt 4). Das reicht für die meisten elektronischen Schaltungen.

Mit einem Eingangsteiler von 1:1 (Punkt 3) und einer Bandbreite von 2 GHz (Punkt 7) lassen sich Transienten erfassen. Andererseits kann die Bandbreite begrenzt werden, um Rauschen zu verringern (Punkt 2), wenn Transienten nicht untersucht werden sollen und eine Bandbreite von 2 GHz nicht benötigt wird. Seine Ausgangsimpedanz beträgt 50 Ω (Punkt 1).

* Klaus Höing ist für die Öffentlichkeitsarbeit bei dem Messtechnik-Distributor dataTec in Reutlingen zuständig.

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