Keysight Technologies

Echtzeit- vs. Sampling-Oszilloskop – was kann was?

20. Februar 2017, 13:36 Uhr | Nicole Wörner

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Wie funktioniert ein Echtzeitoszilloskop?

Ein Echtzeitoszilloskop (siehe Bild 3) digitalisiert ein Signal in Echtzeit. Ein solches Gerät arbeitet sinngemäß wie eine Filmkamera, die von einem rotierenden Rad ein Bild nach dem anderen aufnimmt. Die Filmgeschwindigkeit muss dabei hoch genug sein, dass in jedem Einzelbild genügend Details aufgenommen werden können. In einem Oszilloskop bedeutet das, dass der A/D-Wandler ein Messsignal mindestens doppelt so schnell wie die höchste Signalfrequenz erfassen können muss (gängig ist 2,4-mal so schnell oder mehr). Die längste Sequenz, die man aufzeichnen kann, wird durch die Länge des Films in der Kamera bzw. die Speichertiefe im Oszilloskop bestimmt. Der Schnitt des Films bzw. die Nachbearbeitung der Daten im Speicher des Oszilloskops ergibt schließlich den erwünschten Einblick.

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Die meisten Echtzeitoszilloskope,…

…die heute am Markt sind, haben zwischen 8 und 60 GHz Bandbreite. Ihr Frequenzgang endet praktisch abrupt (daher wird er gelegentlich "Backstein"-Frequenzgang genannt). Diese Geräte erfassen somit alle Frequenzen innerhalb ihrer Bandbreite, aber praktisch nichts über die obere Frequenzgrenze hinaus.

Man wählt daher für viele Anwendungen ein Oszilloskop, das mindestens die dritte Harmonische des Messsignals erfassen kann. Eine höhere Bandbreite bringt allerdings nichts, wenn man die Frequenzen in diesem Bereich nicht auch mit hinreichender Genauigkeit digitalisieren kann.

Die gängigsten Einschränkungen sind…

…das Eigenrauschen des Oszilloskops (das von vielen Einstellungen abhängig sein kann, beispielsweise vom Offset oder der Eingangsempfindlichkeit) und die Linearität des A/D-Wandlers. Den A/D-Wandler kategorisiert man nach der Zahl der "effektiven Bits" (ENOB effektive number of bits). Ist beispielsweise für einen A/D-Wandler ENOB = 6,5 angegeben, bedeutet das, dass man von den vorhandenen 8 Bits, die der A/D-Wandler anbietet, nur 6 ½ Bits nutzen kann.

Echtzeitoszilloskope können riesige Mengen an Daten erfassen….

…Das ermöglicht ihnen, schnell und effizient tatsächliche Signale mit den Anforderungen publizierter Standards zu vergleichen.

Konformitätstests sind ein Grund dafür, dass ein teureres Echtzeitoszilloskop Geld sparen kann: Vorgefertigte Softwareanwendungen setzen eine Menge Fachwissen in praktische Lösungen um. Das erspart dem Anwender viele Ingenieurmonate oder gar -jahre, die er sonst ins Verstehen hochkomplexer Kommunikationsstandards, das Schreiben eigener Software, deren Debugging und letztlich ihrer Zertifizierung stecken müsste.

Fazit

Heutige Hochleistungsoszilloskope sind das Ergebnis vieler Fortschritte bei Hard- und Software in den letzten Jahrzehnten. Sie decken fast jeden Bedarf an Analyse digitaler und auch anderer Signale ab.

Auf den ersten Blick mögen sich die Fähigkeiten der beiden großen Bauformen von Oszilloskopen überlappen, die Unterschiede ihre Möglichkeiten und Leistungen aber führen den Anwender, der vor einem bestimmten Messproblem steht, schnell zu der einen oder der anderen.

Innerhalb beider Bauformen hat der Anwender dann aber immer noch eine Menge Optionen, die ihm erlauben, sein Messgerät genau auf seine Bedürfnisse zuzuschneiden.