Moderne Oszilloskop-Konzepte zeigen mehr Signaldetails – ENOB als wichtiger Parameter
Fehlersuche mit dem Oszilloskop
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Auswahl der Bandbreitenbegrenzung
Die Funktion zur Begrenzung der Bandbreite, die für die Oszilloskope der Serien DPO7000 und DPO/DSA-70000B ab Firmware der Version 4.0 verfügbar ist, ermöglicht eine Optimierung des Bezugs zwischen Signalfrequenz und Bandbreite – damit lassen sich letztlich die Scope-Kanalcharakteristik auf die Eigenschaften des jeweiligen Messsignals abstimmen und vor allem Fehlmessungen durch Rauschen reduzieren. Die hierfür zuständige Funktion kann über das Vertikalmenü in der Symbolleiste oder durch Rechtsklick auf die Vertikalanzeige und anschließende Auswahl der Funktionen für die Vertikaleinstellungen, die Bandbreitenvergrößerung oder die Bandbreitenbegrenzung aktiviert werden. Auf diese Weise wird die maximale Bandbreite des Oszilloskops in Schritten von 1 GHz bis herunter auf 500 MHz, wie in Bild 3 gezeigt, reduziert.
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Diese Begrenzung der Bandbreite, die über DSP-Bandbreitenfilter erreicht wird, arbeitet bei Abtastraten in Höhe der maximalen Echtzeit-Abtastrate und auch bei noch höheren ET-Abtastraten (Equivalent Time Sampling) und lässt sich auf allen vier Kanälen unabhängig einstellen. Diese Filter lassen sich auch abschalten, wenn der reine Analog-Betriebsmodus ausgewählt wurde. Das Ansprechverhalten des Oszilloskops ist dann ausschließlich von seiner analogen Hardware-Konfiguration bestimmt. Andernfalls können diese DSP-Bandbreitenfilter in allen drei zu Beginn des Beitrages beschriebenen Horizontal-Betriebsarten (automatische, konstante und manuelle Abtastrate) verwendet werden. Weiterhin ist ein Menüpunkt für die Festlegung einer konstanten Abtastrate vorhanden, um sicherzustellen, dass die DSP-Bandbreitenfilterung jederzeit für eine gewählte Horizontal-Zeitablenkungs-Einstellung funktioniert. Durch Auswahl dieser Option wird die Betriebsart mit konstanter Abtastrate für die Zeitbasis ausgewählt, ohne Vor-Auswahl der benötigten Abtastrate. Man muss dabei aber sicherstellen, dass die Abtastrate in Höhe der maximalen Echtzeit-Abtastrate oder darüber liegt.
Die jedem aktiven Kanal zugewiesene Bandbreite wird im Bildschirm angezeigt. In diese Angabe gehen die Charakteristika verschiedener Komponenten des Signalwegs ein, wie etwa des Tastkopfes, der Tastkopfspitzen oder anderer Hardware-Teile, die zu Bandbreitenbeschränkungen führen können. Das Bandbreitensymbol mit dem Gradzeichen zeigt sichtbar an, dass die Bandbreite „DSP-gefiltert“ ist. Wird kein Gradzeichen angezeigt, basiert die verfügbare Bandbreite rein auf der analogen Bandbreite der Komponenten im Signalweg. Weitere Einzelheiten werden angezeigt, wenn man den Mauszeiger darüber platziert.
Die Reihe von wählbaren Filtern zur Bandbreitenbegrenzung hat den Zweck, die grundlegenden Eigenschaften des Oszilloskops wie Filterverlauf, Amplituden- und Phasenlinearität innerhalb des neuen Frequenzbereichs zu bewahren und gleichzeitig die Auswirkungen bandfremden Rauschens auf Messwerte zu reduzieren.
Handhabung der Trigger-Betriebsarten
Um so viele Informationen wie möglich aus einem Signal herauszulesen, ist die effiziente Anwendung der Trigger-Funktionen von Vorteil. Auch wird von einem Oszilloskop erwartet, dass es eine verlässliche und stabile Triggerung auf eine Vielzahl unterschiedlicher Signale erlaubt. Die hier beispielhaft genannten Oszilloskope erfüllen diesbezüglich hohe Anforderungen. Aber wie hochwertig auch die Trigger-Schaltungen sind – die Messsignal-Erfassung benutzt einen anderen Signalweg, und dadurch kommt es zu Skew-Effekten (Laufzeitunterschiede) und Amplitudendifferenzen, die sich als Änderungen der dargestellten Trigger-Position auf dem Display des Oszilloskops bemerkbar machen. Dies gilt übrigens für alle auf dem Markt befindlichen Hochleistungsoszilloskope.
Bei den hier genannten Oszilloskopen ist ein erweiterter Trigger-Modus verfügbar, der einen Ausgleich des Laufzeitunterschieds zwischen Trigger- und Signalerfassungsweg erlaubt, was den Trigger-Jitter eliminiert. Die modernsten Geräte haben einen Spitze-Spitze-Jitter von unter 30 fs, der Effektiv-Jitter liegt weit darunter. So kann ein Trigger-Punkt sogar als Messreferenz verwendet werden. Eine Trigger-Anzeige am unteren Rand des Display-Rasters zeigt an, dass dieser erweiterte Modus aktiv ist (Bild 4).
Im erweiterten Trigger-Modus werden nicht nur die getriggerten Signale korrigiert und auf die ausgewählte Horizontal-Referenzposition bezogen, sondern es werden auch die anderen Kanäle relativ zum getriggerten Kanal angepasst. Trigger-Jitter wird so von allen Signalflanken entfernt, nicht nur von der getriggerten Flanke. So werden Timing-Abweichungen zwischen den Kanälen eliminiert. Das Trigger-Ereignis wird exakt im Signal auf dem Display positioniert, relativ zu Trigger-Pegel, vertikaler Position bzw. vertikalem Offset, horizontaler Position und manuellem De-Skew, wenn der Betrag des De-Skew zusammen mit der horizontalen Position innerhalb der erfassten Daten liegt. Der Flanken-Trigger arbeitet dabei bis zur maximalen Bandbreite des Oszilloskops, d.h. bis zu 20 GHz bei den Oszilloskopen der Serien DPO/DSA72004B für positive/ negative/beidseitige Flanken-Trigger.
- Fehlersuche mit dem Oszilloskop
- Betrieb bei konstanter Abtastrate
- Manueller Betrieb
- Auswahl der Bandbreitenbegrenzung
- Fehlersuche mit dem Oszilloskop
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