Was die vertikale und horizontale Skalierung bei einem Oszilloskop bedeuten

Anbieter zum Thema

Keysight Technologies Deutschland GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

dataTec AG

Der Einfluss der vertikalen Skalierung auf die Messung

Die vertikale Skalierung (Eingangsempfindlichkeit) ist für Messungen wichtig, bei denen es auf die Amplitude ankommt. Das sind beispielsweise Spitze-Spitze, Effektivwert, Maximum oder Minimum. Als Beispiel dient wieder das Signal mit 100 kHz. Gemessen werden soll die Spitze-Spitze-Spannung. Bei 770 mV/div ergibt sich ein Messwert von 681 mV bei einer Standardabweichung von 18,1 mV. Ändert man die vertikale Skalierung, erhält man einen Durchschnittswert von 512,5 mV bei einer Standardabweichung von 1,2 mV.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Wieso wirkt sich die vertikale Skalierung auf die Genauigkeit der Messung aus? So wie die horizontale Messung die Abtastrate beeinflusst, wird sich die vertikale Messung auf die Auflösung des A/D-Wandlers aus. Ein A/D-Wandler mit einer Auflösung von 2 Bit (Bild 3) verfügt über vier vertikale Quantisierungsstufen. Bei einem A/D-Wandler mit 3 Bit erbeben sich acht mögliche Stufen (2³ = 8). Das analoge Signal wird wesentlich genauer umgesetzt (Bild: 4).

Ein Oszilloskop mit einer Auflösung von 8 Bit

Viele Oszilloskope haben eine Auflösung von 8 Bit. Die volle Höhe des Signalfensters auf dem Bildschirm steht bei 256 Stufen. Ein Digitaloszilloskop verwendet die quantisierte Kurvenform für seine Messungen. Die numerischen Messwerte sind umso genauer, je besser der A/D-Wandler das Signal umsetzt. Skaliert man das Signal so, dass die Auflösung des Oszilloskops maximal ausgenutzt wird, erhält man einen erheblich genaueren V_pp-Messwert. Misst man mit einem Kanal den Strom und mit dem anderen die Spannung, muss man beide Kanäle auf die volle Bildschirmhöhe aufziehen und darf sie nicht untereinander darstellen. Das ist ein typisches Beispiel für eine Leistungsmessung. Wird für beide Einzelmessungen nur die halbe Bildschirmhöhe verwendet, nutzt das Scope nicht die volle Auflösung.

Es sei angemerkt, dass die Auflösung eines Oszilloskops nur ein Teil des gesamten Systems ist. Bezüglich der Auflösung muss immer der volle Signalpfad beachtet werden. Darunter fallen auch externe Faktoren wie Messwertaufnahme mit dem Tastkopf oder Störsignale des Systems. Aber auch interne Faktoren wirken sich aus, wie etwa das Grundrauschen des Oszilloskops. Ist der Störpegel entsprechend hoch, zeigt die höhere Auflösung nicht den genaueren Messwert an, sondern mehr Rauschen.

Der Messtechniker sollte wissen, welche Einstellungen das verwendete Oszilloskop bietet. Denn nur mit korrekt eingestellten Parametern erhält man valide Messdaten. Und mit genaueren Messdaten hat der Entwickler eine gute Basis, um sein System zu verifizieren und Fehler zu diagnostizieren. Dazu gehören korrekte die Skalierung der Abtastrate und der Auflösung eines Oszilloskops.

* Daniel Bogdanoff ist Produkt-Manager für Oszilloskope bei Keysight Technologies in Colorado Springs, USA.

(ID:43920113)