Wie Sie Ihrem Digital-Oszilloskop vertrauen können

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Was bei der Helligkeit des Bildschirms zu beachten ist

Mit dem Fortschreiten der Oszilloskoptechnik ist es den Herstellern möglich, das natürliche, weiche Aussehen einer Messkurve auf einem Analogoszilloskop digital nachzubilden. Die Bilder (siehe Galerie) zeigen zwei Bildschirmfotos des Mixed-Signal-Oszilloskops MSO-X 4154A von Keysight. Im Bild ist die Helligkeit auf 50 Prozent eingestellt. Das ist der Standardwert.

Bildergalerie

Auf dem unteren Bild beträgt die Bildschirmhelligkeit 100 Prozent. Die größere Bildschirmhelligkeit hat den Vorteil, dass man seltene Ereignisse auf dem Bildschirm besser sieht. Allerdings bekommt der Anwender den unzutreffenden Eindruck, dass das Signal stärker rauscht, weil das Rauschen stärker auf dem Bildschirm dargestellt wird. Dieser Eintrug trügt, denn bei beiden Einstellungen ist der Effektivwert des Rauschens gleich.

Verschiedene Hersteller erzeugen diesen Effekt auf unterschiedliche Weise, aber allgemein nimmt ein DSO Bilder viel schneller auf, als der Bildschirm selbst neu geschrieben wird. So benötigt ein Oszilloskop eine gewisse Zeit, in der es Signaldaten sammelt, bevor irgendetwas auf den Bildschirm geschrieben wird. Bei 30 Bildschirmbildern pro Sekunde sind das beispielsweise 33,3 ms. In dieser Zeit kann ein DSO tausende Kurven erfassen. Pixel werden dann umso heller auf dem Bildschirm dargestellt, je häufiger das Messsignal in dem betreffenden Zeitintervall den zugehörigen Kurvenpunkt durchlaufen hat.

Frühe DSOs beherrschten diesen Mechanismus noch nicht. Sie zeichneten Bildpunkte immer mit einer Helligkeit von 100 Prozent auf. So mancher der frühen Anwender war enttäuscht von dem, was er auf dem Bildschirm seines DSOs sah. Seine Signale sahen auf ihm bedeutend schlechter aus als auf seinem alten analogen Oszilloskop.

Was die Signalaktualisierungsrate aussagt

Die Signalaktualisierungsrate besagt, wie schnell ein Oszilloskop nach dem Digitalisieren und Darstellen einer Kurve bereit für die Aufnahme der nächsten Kurve ist. Ein Beispiel soll das verdeutlichen: Angenommen, man will ein 500-kHz-Taktsignal auf einem Oszilloskopbildschirm darstellen. Dann sind das 500.000 ansteigende Flanken pro Sekunde, auf die das Oszilloskop triggern könnte.

Aber erfasst es wirklich jede dieser Flanken und zeigt sie auf dem Bildschirm an? Nein. In der Wirklichkeit triggern die meisten Oszilloskope allenfalls mit einem Bruchteil dieser Frequenz. Nimmt man einen Wert von 100 µs an, die das Oszilloskop braucht, bis es das nächste Mal triggern kann, so triggert es 10.000 mal pro Sekunde. Es kann also gerade einmal 2 Prozent des Signals auf dem Bildschirm darstellen.

Ist das Oszilloskop aber bereits nach 1 µs wieder aufnahmebereit, kann es eine Million Mal pro Sekunde triggern. Damit kann man mit einer Wahrscheinlichkeit von fast 100 Prozent alle Flanken des Taktsignals erfassen. Vorausgesetzt, die Horizontalablenkung ist schnell genug.

Das Rauschen folgt einer Gauss-Verteilung, die zu beiden Seiten keine Grenzen hat. Je seltener ein Rauschereignis ist, desto weiter außen in der Verteilungskurve liegt es. Will man auch seltene Ereignisse erfassen, kommt man diesem Ziel umso näher, je näher man der vollständigen Erfassung des Messsignals in einem bestimmten Zeitintervall kommt.

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