Analyse von Stromversorgungen mit dem Oszilloskop
Bei Schaltnetzteilen genügt es nicht mehr, mit einem digitalen Multimeter einfach Strom und Spannung zu messen. Stark schwankende Lasten und die hohen Schaltfrequenzen haben das Oszilloskop zum bevorzugten Werkzeug für Messungen an solchen Applikationen gemacht. Doch da gibt es einiges zu beachten.
Bei Schaltnetzteilen genügt es nicht mehr, mit einem digitalen Multimeter einfach Strom und Spannung zu messen. Stark schwankende Lasten und die hohen Schaltfrequenzen haben das Oszilloskop zum bevorzugten Werkzeug für Messungen an solchen Applikationen gemacht. Doch da gibt es einiges zu beachten.
Von Trevor Smith
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Reichten für die Charakterisierung einer Stromversorgung früher noch statische Strom- und Spannungsmessungen mithilfe eines digitalen Multimeters und anschließend einige rechnerische Feinarbeit mit dem Taschenrechner oder Computer aus, ist aus oben genannten Gründen heute das Oszilloskop das bevorzugte Werkzeug für Messungen an Stromversorgungen.
Ein so komplexes Werkzeug wie ein Oszilloskop muss der Anwender vor der eigentlichen Messung so einrichten, dass es die Signale auch ordnungsgemäß erfasst. Besonders die Beseitigung des Versatzes (Skew) zwischen Spannungstastköpfen und Stromzangen ist wichtig. Jeder Tastkopf beziehungsweise jede Zange hat eine jeweils andere charakteristische Laufzeitverzögerung, und das Oszilloskop stimmt diese nicht automatisch aufeinander ab. Solche Laufzeitunterschiede führen letztlich zu Fehlern bei Amplituden- und Timingmessungen. Und da die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist, würde ein Skew falsche Messergebnisse liefern.
Aus diesem Grund verfügen Oszilloskope wie die Serien »MSO« und »DPO« von Tektronix über eine »Deskew«-Funktion. Dies kommt einem echten Deskewing nahe, beseitigt den Signalversatz aber noch nicht vollkommen. Um die Signale wirklich mit absoluter Präzision aufeinander abzustimmen und damit die höchstmögliche Messgenauigkeit zu erreichen, sind der »TEK-DPG« (Deskew Pulse Generator) und der Prüfadapter für den Tastkopf-Deskew erforderlich (Bild 1). Der TEK-DPG arbeitet als Signalquelle für den Prüfadapter des Strommessungs-Deskew. Wenn die Tastköpfe an den Deskew-Prüfadapter angeschlossen sind, kann der Anwender manuell die Einstellung für den tatsächlichen Deskew so ändern, dass die beiden Signale exakt synchron laufen. Neben dem Skew sollte der Anwender noch den Tastkopf-Offset beseitigen, die Stromzangen entmagnetisieren (Degaussing) und die Bandbreite des Oszilloskops begrenzen. Mit dem Einsatz dieser Filter sollte er jedoch sehr umsichtig sein, da auch der Frequenzinhalt höherer Oberwellen dadurch herausgefiltert werden kann. Soll beispielsweise bei einem 1-MHz-Signal auch die 40. Harmonische mit auswertet werden, ist eine Systembandbreite von 40 MHz erforderlich. Wird der Bandbreitenbegrenzungsfilter allerdings auf 20 MHz gestellt, eliminiert man die für diese Messung nötigen Frequenzen.
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