Einige Anwendungsbeispiele für Oszilloskope
Fortsetzung des Artikels von Teil 4
Hochauflösende Erfassung langer Vorgänge mit der MegaZoom-Technik
Viele Oszilloskope bieten großen Speicher erst bei hoher Bandbreite oder erst bei High-End-Modellen. Die Agilent 5000A-Serie bietet standardmäßig einen Erfassungsspeicher von 1 000 000 Punkten (half-channel) oder 500 000 Punkten (full Channel). Dieser Speicher erlaubt beispielsweise Messungen bis zu 500 s mit 500 μs Auflösung oder 250 μs mit 250 ps Auflösung. Die 6000A- und 7000A-Modelle bieten sogar einen Speicher bis zu 8 000 000 Punkten.
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Der große Speicher in Kombination mit dem Rollmodus ermöglicht eine hochauflösende Erfassung auch sehr langsamer Vorgänge wie z.B. Regelvorgänge – und das „rollend“ wie bei einem Schreiber. Wenn man den Signalteil, der interessant ist, herauszoomt, zeigt der hochauflösende Bildschirm gleichzeitig die Gesamtübersicht des Signals sowie das Zoomfenster (Bild 2). Zum Auffinden von Signalteilen lässt sich die Position des Zoomfensters mit dem Positionsdrehknopf verschieben.
Bei Oszilloskopen findet man in der Regel 8-bit-A/D-Wandler, die das Messsignal mit 28 = 256 Abstufungen digitalisieren. Das ist bei derart hohen Abtastraten im Bereich GS/s technisch nicht anders machbar. Bei Anwendungen, wo selbst feinste Signaldetails betrachtet werden müssen, ist eine höhere Vertikalauflösung sehr wichtig. Bei den genannten Agilent-Oszilloskopen werden durch Oversampling Auflösungen bis zu 12 bit (das entspricht 4096 Abstufungen) auch bei einmaligen Vorgängen erreicht. Damit hat man eine hohe Sample-Rate für die schnellen Vorgänge und eine hohe Vertikalauflösung für langsamere Ereignisse.
Messen gepulster Signale mit segmentierbarem Speicher
Bei der Untersuchung eines Lasersignals kann die Pulsbreite durchaus 20 ns und die Wiederholrate 10 kHz betragen. Dies bedeutet, dass alle 100 Mikrosekunden ein 20-ns-Puls erfasst werden muss. Löst man den Puls mit 4 GS/s auf (250 ps), resultiert daraus ein Speicherbedarf von 80 Punkten pro Puls (80 × 250 ps = 20 ns). Wenn eine Abtastrate von 4 GS/s eingestellt ist, würde jetzt ein Speicher von (100 μs bis 20 ns)/250 ps (dies sind knapp 400 000 Punkte) für die Zeit zwischen zwei Pulsen „verschwendet“ werden.
Mit der Option „segmentierbarer Speicher“ kann man den großen Erfassungsspeicher in bis zu 2000 kleinere Portionen aufteilen und einzelne Portionen mit jedem Trigger füllen (Bild 3). So wird der Erfassungsspeicher optimal genutzt. Mit nur 10 μs Totzeit zwischen zwei Triggerungen ist eine Triggerrate bis ca. 100 000 Segmenten pro Sekunde möglich. Sind die Segmente gefüllt, kann man sich jedes einzelne Segment oder auch alle gleichzeitig ansehen. So findet man Variationen in der Pulsbreite, in der Amplitude oder auch einfach in der Signalform. Jedes Segment erhält einen Zeitstempel mit bis zu 250 ps Auflösung, so dass auch der Zeitbezug erhalten bleibt.
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