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Anna Bieler - Atelier neun

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MESS- UND PRÜFTECHNIK
OSZILLOSKOPSONDEN
www.polyscope.ch
Test des Sondeneinflusses mittels zweier Sonden
Artikel 2/4 – mit Le serwettbewerb in Ausgabe 22/08
Acht Tipps zur Optimierung
von Messungen mit Oszilloskopsonden
Bei Messungen von Signalen vergisst man oft, dass die eingesetzten Messinstrumente die
Originalsignale des Testobjekts und damit auch das Messresultat mehr oder weniger beeinflussen.
Oft vergisst man auch, die eingesetzten Messgeräte aufeinander abzustimmen, um Messfehler
zu minimieren. Tipp 2 und 3 werden in dieser Folge diskutiert.
» Friedrich Weibel
Tipp 2 – Testen des Sondeneinflusses
mit zwei Sonden
In einer idealen Welt würde eine Sonde einen
unendlich grossen Eingangswiderstand und
eine vernachlässigbar kleine Kapazität und
Induktanz aufweisen. Das gemessene Signal
würde eine genaue Replika des Originalsignals sein. Leider unterscheidet sich aber die
reale Welt von der idealen, die Sonde wird
Teil der Messung und beeinflusst sie (Bild 1).
Wie wir im Tipp 1 in Polyscope 19/08 gesehen haben, kann der Anschluss einer Sonde
das Signalverhalten des Testobjekts beeinflussen. Bevor mit Messungen an einem Testobjekt begonnen wird, sollte man daher zuerst
prüfen, ob dies im aktuellen Test auch der Fall
sein könnte. Um die Grösse der Sondenbelastungseffekte zu überprüfen, schliesst man
eine Sonde am Testpunkt an. Das Signal wird
gespeichert und als Referenz auf dem Display
dargestellt. Dann macht man das Gleiche mit
einer zweiten Sonde und kann nun überprüfen, wieweit sich diese Sonden-Doppelbelastung auf das Testobjekt auswirkt.
Polyscope 20/08
OSZILLOSKOPSONDEN
MESS- UND PRÜFTECHNIK
Signalbeeinflussung, verursacht durch langes Massenkabel
Reduzierter Sondeneinfluss dank kürzerem Massenkabel (Draht)
Eventuell muss man Anpassungen bei der
Messprozedur machen oder eine bessere Sonde verwenden. Im Beispiel in Bild 2 genügte
es, ein kürzeres, 18 cm langes Massenkabel
für die Sonde zu verwenden. In Bild 3 wurde eine kurze Drahtverbindung gewählt, was
die Schwingung auf dem untersuchten Signal
(gelbes Signal) eliminierte.
Tipp 3 – Kompensieren der Sonde
vor der Messung
Die meisten Sonden sind entwickelt worden,
damit sie mit den Eingangsspezifikationen
Tipp 1 bis 8
Tipp 1 – Passive oder aktive Sonden?
Tipp 2 – Testen des Sondeneinflusses mit
zwei Sonden
Tipp 3 – Kompensieren der Sonde vor der
Messung
Tipp 4 – Messtipps zur Messung kleiner Ströme
Tipp 5 – Sichere, massenfreie Messungen mit
einer Differenzialsonde
Tipp 6 – Prüfen des Gleichtaktunterdrückungsverhältnisses (CMMR)
Tipp 7 – Signalbeeinflussung durch Sonde prüfen
Tipp 8 – Dämpfen der Resonanz
Polyscope 20/08
bestimmter Oszilloskoptypen kompatibel
sind. Es gibt aber geringe Schwankungen
zwischen gleichen Oszilloskoptypen oder sogar zwischen den verschiedenen Kanälen des
gleichen Oszilloskops. Daher muss der Benutzer die Sondenkompensation beim ersten Anschluss an ein Oszilloskop überprüfen. Vielleicht wurde die Sonde zuvor mit einem
anderen Oszilloskopeingang abgeglichen, der
anders spezifiziert war. Um eine Kompensation zu ermöglichen, haben die meisten Passivsonden ein eingebautes RC-Abschwächernetzwerk. Sondenkompensation bedeutet,
dieses RC-Netzwerk so an die Verhältnisse
des Oszilloskopeingangs anzugleichen, dass
das Abschwächungsverhältnis (z. B. 1:10)
über die ganze spezifizierte Sondenbandbreite korrekt erhalten bleibt.
Wenn das Oszilloskop eine automatische
Kompensationsanpassung an die angeschlossene Sonde ermöglicht, sollte man diese
Eigenschaft nutzen. Andernfalls muss die variable Kapazität im Sonden-RC-Kreis manuell
angepasst werden. Die meisten Oszilloskope
bieten zur Sondenkompensation eine Rechtecksignalreferenz auf der Frontplatte an.
Nach Anschluss der Sonde an diese Signalquelle kann mit einem kleinen Schrau-
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MESS- UND PRÜFTECHNIK
OSZILLOSKOPSONDEN
Der variable Kondensator der Sonde kann mit
einem kleinen Schraubenzieher justiert werden
benzieher die Sonde so eingestellt werden,
dass das Signal die korrekte Rechteckform
aufweist (Bild 4).
Das Diagramm in Bild 5 zeigt, wie man
den Kompensationskondensator im Abschwächerteil der Sonde korrekt einstellt.
Man kann hier entweder Überschwingen
oder Unterschwingen am Rechtecksignal
feststellen, wenn die Niederfrequenzjustierung nicht korrekt gemacht wird. Dies führt
zu Ungenauigkeiten bei Hochfrequenzmessungen. Es ist daher wichtig, dass dieser
Kompensationskondensator korrekt justiert
worden ist.
Infoservice
Friedrich Weibel
Computer Controls AG
Neunbrunnenstrasse 55, 8050 Zürich
Tel. 044 308 66 66, Fax 044 308 66 55
info@ccontrols.ch, www.ccontrols.ch
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Sauberes Signal dank korrekter Kompensation der Sonde
Polyscope 20/08
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