Messen mit dem Oszilloskop
Der richtige Tastkopf
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Belastung des Messpunkts durch den Tastkopf
Die Eingangsimpedanz eines Tastkopfs ist, entgegen eines verbreiteten Irrtums, nicht konstant. Viele Anwender gehen davon aus, dass der Tastkopf eine Eingangsimpedanz von kΩ, MΩ oder gar 10 MΩ habe. Solche Werte sind aber über die Frequenz nicht konstant. Mit steigender Frequenz sinkt die Eingangsimpedanz.
Bei Gleichspannung und niedrigen Frequenzen hat der Tastkopf die angegebene Eingangsimpedanz von beispielsweise 10 MΩ für einen passiven 10:1-Teilertastkopf. Bei steigender Frequenz wird aber der Widerstand der Eingangskapazität des Tastkopfes immer niedriger, sodass die Eingangsimpedanz immer weiter abnimmt. Dieser Abfall ist umso steiler, je größer die Eingangskapazität des Tastkopfes ist.
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Bild 6 zeigt einen Vergleich zwischen einem passiven 500-MHz-Tastkopf und einem aktiven 2-GHz-Tastkopf. Man erkennt, dass ab einer Frequenz von etwa 10 kHz die Eingangsimpedanz des aktiven Tastkopfes höher ist als die des passiven Tastkopfes.
Höhere Eingangsimpedanz bedeutet niedrigere Belastung des Messsignals, und niedrigere Belastung bedeutet weniger Beeinflussung und somit höhere Signalintegrität. Bei 70 MHz beträgt die Eingangs-impedanz des passiven Tastkopfs nur noch etwa 150 Ω, während die Eingangsimpedanz der aktiven Probe noch etwa 2,5 kΩ beträgt. Das ist ein erheblicher Unterschied.
Ist etwa ein System mit einer Quell-impedanz von beispielsweise 50 Ω oder 100 Ω zu messen, belastet ein passiver Tastkopf das Messobjekt erheblich stärker als ein aktiver Tastkopf und übt somit auch eine erheblich stärkere Rückwirkung aus. In diesem Frequenzbereich bedeutet der Signalabgriff mit einem passiven Tastkopf praktisch, dass der Messtechniker in der Schaltung einen Widerstand mit 150 Ω anklemmt.
Wenn die Schaltung das toleriert, kann man selbstverständlich einen passiven Tastkopf einsetzen, andernfalls entsteht durch den Signalabgriff mit passivem Tastkopf ein Problem. In diesem Fall ist dann ein Tastkopf mit höherer Impedanz bei höherer Frequenz zu empfehlen, beispielsweise ein aktiver Tastkopf.
Über die Autoren:
Jae-Yong Chang ist Product Manager, Kenny Johnson ist für Projektdefinition, Marktforschung und Produktentwicklung für Tastköpfe verantwortlich. Peter Kasenbacher ist Product Line Manager für Oszilloskope, alle bei Agilent.
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