Es wird allgemein angenommen, dass die Auflösung der Ergebnisse umso höher ist, je höher die Bandbreite des Oszilloskops ist. Die Frage ist: Wie wichtig ist dies für die Fehlerbehebung der meisten Elektriker und Ingenieure?
Das hängt von Ihren Anwendungen ab.
Je größer die Bandbreite und die Abtastrate des Oszilloskops sind, desto größer sind die Genauigkeit und die Klarheit der Form und Amplitude unbekannter Wellenformphänomene wie Transienten, induziertem Rauschen und Ringbildung oder Reflexionen. Diese Phänomene treten immer häufiger auf, da in aktuellen Industriesteuerungen, medizinischen Bildgebungsverfahren, Luftfahrt, Kommunikation, Militär sowie audiovisuellen und Sicherheitsgeräten immer mehr elektronische Hochgeschwindigkeitskomponenten verwendet werden.
Mindestens die fünfte Oberschwingung eines Signals
Natürlich muss ein Gerät keine maximale Taktrate von mehreren hundert Megahertz (MHz) haben, um ein Oszilloskop mit großer Bandbreite zu benötigen. Eine gängige Faustregel ist es, dass Sie, um mindestens die fünfte Oberschwingungskomponente eines Signals korrekt anzuzeigen, ein Oszilloskop mit einer Bandbreite benötigen, das mindestens das Fünffache der maximalen Taktrate des zu prüfenden Geräts besitzt. Das bedeutet, dass Sie, wenn Ihr Gerät mit maximal 100 MHz betrieben wird, ein 500 MHz Oszilloskop benötigen, um bei diesem Gerät eine Fehlerbehebung durchführen zu können. Da die meisten Geräte im Außeneinsatz gewartet werden, ist ein tragbares Oszilloskop mit einer Kapazität von 500 MHz der einzige Weg zu vermeiden, ein teures und empfindliches Standgerät zum Einsatzort zu bringen.
Scharfe Kanten
Darüber hinaus beinhalten schnelle digitale Schaltungen und Wechselrichterkreisläufe, die Impulse mit scharfen Kanten erzeugen, ein unendliches Spektrum an Frequenzen. Um diese scharfen Kanten akkurat zu erfassen und anzuzeigen, benötigen Sie ein Oszilloskop mit einer Anstiegszeit, die höchstens ein Fünftel der schnellsten Anstiegszeit des geprüften Signals beträgt. Das ScopeMeter Testgerät Fluke 190-502 mit seinen 0,7 Nanosekunden Anstiegszeit erfüllt diese Anforderung für eine Vielzahl von Anwendungen.
Abbildung 1: Die blaue Kurve beinhaltet Frequenzkomponenten bis zur fünften Oberschwingung der Grundfrequenz. Dies zeigt den signifikanten Unterschied in Form und Amplitude im Vergleich zur roten Kurve, die nur Komponenten bis zur vierten Oberschwingung beinhaltet.
Abbildung 2: Die blaue Kurve beinhaltet Frequenzkomponenten bis zur fünften Oberschwingung der Grundfrequenz und zeigt den signifikanten Unterschied in Zeitanstieg und Signalanstiegsgeschwindigkeit (dV/dt) im Vergleich zur roten Kurve, die nur Komponenten bis zur fünften Oberschwingung beinhaltet.)
Praktische Anwendung
Was bedeutet das in der praktischen Anwendung? Abbildung 1 zeigt den Unterschied zwischen einem Oszilloskop mit einer schnellen Abtastrate und einer Bandbreite, die fünf mal größer als die zugrundeliegende ist, und einem Oszilloskop mit dem vierfachen Wert. Dieser Screenshot vergleicht zwei Impulse: einen, der die fünfte Oberschwingungskomponente beinhaltet und einen mit der maximalen Frequenz bis zur vierten Oberschwingungskomponente. Wie Sie sehen, gibt es einen erheblichen Unterschied in der angezeigten Form.
Abbildung 2 zeigt einen zusätzlichen Vergleich der Anstiegszeit und der Signalanstiegsgeschwindigkeit zwischen einer Messung, die Frequenzkomponenten bis zur fünften Oberschwingung beinhaltet, und einer, die Komponenten bis zur vierten Oberschwingung beinhaltet.
Mit einer 500 MHz Bandbreite und schneller Abtastrate erfasst das Fluke ScopeMeter™ 190-502 akkurat schnelle Taktsignale und gibt diese wieder, einschließlich störungsbedingtem Rauschen und falscher Transienten. Das Resultat kann ein signifikanter Unterschied in der Geschwindigkeit und Genauigkeit bei der Fehlerbehebung elektronischer Hochgeschwindigkeitskomponenten sein.