Oszilloskop | Leitfaden für effektive Messungen

Welches Oszilloskop passt zu meiner Arbeit? Digitale Oszilloskope bieten fortschrittliche Analysefunktionen, während analoge Oszilloskope für bestimmte Anwendungen nach wie vor unersetzlich sind. Erfahren Sie hier, was ein Oszilloskop leisten kann, wie Sie das richtige Modell für Ihre Messaufgaben finden und welche Neuheiten es am Markt gibt.

Inhalt

• Oszilloskope 2024 – Das Wichtigste auf einen Blick
• Oszilloskop Neuheiten 2024
  • Oszilloskope der nächsten Generation
  • Hochauflösendes Mixed-Signal-Oszilloskop
• Digitale und analoge Oszilloskope: Ein Vergleich
• Handheld-Oszilloskope: Mobilität und Vielseitigkeit
• Mixed-Signal-Oszilloskope: Die beste Lösung für komplexe Signale
• PC-Oszilloskope: Flexibilität und Kompatibilität
• Wichtige Leistungsmerkmale bei der Auswahl eines Oszilloskops
• Zubehör und Tastköpfe für Oszilloskope
• Praktische Tipps zur Verwendung von Oszilloskopen
• Häufig gestellte Fragen

Oszilloskope 2024 – Das Wichtigste auf einen Blick

• Digitale Oszilloskope haben die analogen Modelle aufgrund ihrer kompakten Bauweise, Energieeffizienz und erweiterten Analysefunktionen weitestgehend ersetzt.
• Handheld-Oszilloskope mit Multimeter-Funktion bieten Flexibilität und Mobilität für Außendiensteinsätze, wobei einige Modelle zusätzlich als vollwertige True-RMS-Multimeter fungieren.
• Mixed-Signal-Oszilloskope sind für die simultane Analyse von analogen und digitalen Signalen ideal, insbesondere zur Fehlerbehebung in digitalen Schaltkreisen.

Oszilloskop Neuheiten 2024

Ob Sie nun ein analoges, digitales, Handheld-, PC- oder Mixed-Signal-Oszilloskop benötigen, hängt von Ihren spezifischen Anforderungen und Anwendungen ab. Nachfolgend stellen wir Ihnen Neuheiten vor.

Oszilloskope der nächsten Generation

16.02.2024 | Rohde & Schwarz erweitert seine Oszilloskop-Reihe mit dem innovativen R&S MXO 5, dem ersten achtkanaligen Oszilloskop des Unternehmens. Dieses Spitzengerät setzt neue Maßstäbe in der Signalanalyse, indem es auf der leistungsstarken MXO-EP Verarbeitungs-ASIC-Technologie basiert. Es bietet eine unübertroffene Messleistung, die es Entwicklungsingenieuren ermöglicht, noch anspruchsvollere Design-Anforderungen zu erfüllen und ihre Projekte effizienter zu debuggen.

Das R&S MXO 5 definiert über seine acht Kanäle mit bis zu 4,5 Millionen Erfassungen pro Sekunde und mehr als 18 Millionen Messkurven pro Sekunde, die Präzision in der Signalverfolgung neu. Diese Leistungsfähigkeit ist entscheidend für das Erfassen feiner Signaldetails und seltener Ereignisse, was die Geräte besonders für anspruchsvolle Anwendungen in Bereichen wie Stromumwandlung und Automotive qualifiziert.

45.000 FFTs/s Performance

Die außergewöhnliche FFT-Performance mit 45.000 FFTs pro Sekunde ermöglicht eine exzellente Darstellung von Signalen im Frequenzbereich, was das Oszilloskop für EMI- und Harmonische-Tests prädestiniert. Die weltweit höchste Erfassungsrate ermöglicht es dem Oszilloskop, bis zu 99 % der Echtzeit-Signalaktivität zu registrieren, wodurch die Signalanalyse erheblich beschleunigt wird.

Mit einem branchenführenden Speicherangebot von 500 Mpts in der Standardkonfiguration und einer optionalen Erweiterung auf bis zu 1 Gpts bietet das R&S MXO 5 genügend Kapazität, um umfangreiche Datenmengen aufzuzeichnen und längere Zeiträume ohne Verlust der Bandbreitendaten-Genauigkeit zu erfassen.

Das Gerät setzt als erstes Achtkanal-Oszilloskop mit digitaler Triggerung neue Standards und ermöglicht eine präzise Isolation kleiner Signalanomalien dank seiner hohen Empfindlichkeit und der 18-bit-Architektur. Diese Fähigkeiten machen es zu einem idealen Werkzeug für Leistungs- und Signalintegritätsmessungen sowie für Logik- und Bus-Protokoll-Tests.

Die intuitive Bedienung über einen 15,6"-Full-HD-Touchscreen, kombiniert mit einer kompakten Bauweise und der niedrigsten Lautstärke seiner Klasse, sorgt für ein optimales Benutzererlebnis.

Hochauflösendes Mixed-Signal-Oszilloskop

15.02.2024 | Die Oszilloskop Serie DLM5000HD erweitert das Produktportfolio von Yokogawa bezogen auf die vertikale Auflösung. Mit der neuen 12-Bit A/D-Wandler Technologie und einem geringerem Grundrauschen überzeugt das neue Oszilloskop bei der Signal-Analyse, insbesondere bei verschiedenen Eingangsspannungen. Die HD-Variante bietet zudem verbesserte Funktionen, die bei der einfachen Handhabung im Messalltag unterstützen.

Die Oszilloskope der DLM5000HD Serie gibt es als 4- bzw. 8-Kanal Variante mit Bandbreiten von 350 und 500 MHz. Ein neu gestalteter 12-Bit A/D-Wandler sorgt für eine hohe vertikale Auflösung und eine verbesserte Signaldarstellung sowie Analyse z. B. in der Entwicklung von Leistungselektronik. Die vertikale Auflösung von 12-Bit steht ohne Einschränkung von Abtastrate oder Kanalanzahl bereit. Bei aktiviertem High-Resolution Modus können bis zu 16-Bit Auflösung realisiert werden.

Auch erweitert die HD-Variante das Angebot der bestehenden DLM5000, die eine vertikale Auflösung von 8-Bit bereitstellt. Das DLM5000HD bietet ein optimiertes geringes Grundrauschen, umfangreiche Spannungsbereiche und viele Echtzeit-Tiefpassfilter pro Kanal, womit hohe Signaltreue gewährleistet ist.

Synchronisation erweitert Kanalanzahl

Bei einem Bedarf von mehr als 8 analogen Kanälen gestattet die Funktion DLM sync die Synchronisation von zwei Oszilloskopen. Über nur ein spezielles Kabel erfolgt die Takt- und Trigger-Synchronisierung beider Geräte. Das erweitert die Kanalzahl auf bis zu 16 analoge (8 + 8) und 64 digitale Kanäle. Alternativ ist eine Misch-Konfiguration von 4- und 8-Kanal Modellen realisierbar.

Der Speicher bietet Signalerfassung bis zu einem Gigawort. Davon profitiert auch der Historyspeicher. Mit dieser Funktion werden bis zu 200.000 zuvor erfasste Messungen automatisch abgelegt. Die Signale lassen sich einzeln, überlagert oder in einer Liste mit Zeitstempel anzeigen.

Hinsichtlich der seriellen Bus-Analyse wurde die intelligenten Auto-Setup Funktion weiter optimiert. Die automatische Erkennung der Bitrate und Triggerschwelle kann für gespeicherte und mathematisch bearbeitete Messdaten herangezogen werden. Dies erweitert die Auto-Setup Funktion, die bis jetzt nur für anliegende Signale angewendet werden konnte.

Einsatzbereiche für die neuen Oszilloskope finden sich in der Elektronik für Automotive und Transport wie in Steuergeräten, Antrieben und seriellen Bussystemen, in der Leistungselektronik, in Haushaltsgeräten, Klimaanlagen und Lüftern sowie in Industrieanlagen.

Digitale und analoge Oszilloskope: Ein Vergleich

Oszilloskope gibt es in verschiedenen Formen und Ausführungen, aber die zwei grundlegendsten Typen sind digitale und analoge Oszilloskope. Digitale Oszilloskope nutzen die LCD-Technologie für größere und farbige Displays, während analoge Oszilloskope auf Kathodenstrahlröhren basieren. Die kompaktere Bauweise und höhere Energieeffizienz digitaler Oszilloskope bieten Vorteile gegenüber den größeren und energieintensiveren analogen Modellen. Darüber hinaus bieten moderne digitale Oszilloskope erweiterte Funktionen wie Pre-Triggering, Analyse-Software, Mittelwertbildung und mathematische Funktionen, die eine detailliertere Signalanalyse ermöglichen.

Auf der anderen Seite speichern analoge Oszilloskope das Signalbild direkt auf der Röhre, während digitale Geräte das Signal digital speichern und damit eine nachträgliche Bearbeitung und detaillierte Analyse erlauben. Heutzutage haben die technologischen Vorteile und erweiterten Funktionen dazu geführt, dass digitale Oszilloskope die analogen Modelle am Markt weitgehend ersetzt haben.

Digitale Oszilloskope

Digitale Oszilloskope dienen zur Anzeige der elektrischen Spannung im zeitlichen Verlauf und ermöglichen Spannungsmessungen als Funktion der Zeit sowie Zeit- und Frequenzmessungen. Sie eignen sich besonders gut für die Aufzeichnung, Speicherung und Analyse von hochfrequenten Signalen.

Im vertikalen System eines digitalen Oszilloskops wird das Eingangssignal in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt, während das horizontale System die Visualisierung des Wellenmusters über die Zeitskala ermöglicht. Dies ermöglicht es den Benutzern, die Dynamik der Signalveränderungen über die Zeit zu verstehen und die Signalintegrität zu überprüfen.

Moderne digitale Oszilloskope bieten Anzeige- und Messfunktionen wie:

• Zoom
• Spitzenwertmessungen
• Erfassung von Anstiegs- und Abfallzeiten
• präzisere Darstellung von Messdaten durch schnelle Prozessoren.

Diese Funktionen erweitern die Möglichkeiten der Signalanalyse und machen digitale Oszilloskope zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Ingenieure und Techniker.

Analoge Oszilloskope

Im Gegensatz zu digitalen Oszilloskopen ermöglichen es analoge Oszilloskope, physikalische Größen, die sich als zeitlicher Verlauf einer elektrischen Spannung abbilden lassen, darzustellen. Sie verwenden meist BNC-Buchsen zum Anschluss von Eingangsspannungen. Sie sind besonders vorteilhaft für die Erfassung periodischer Signale und die Darstellung charakteristischer Details, etwa in der Tontechnik.

Mit analogen Oszilloskopen können neben der normalen Wellenformdarstellung auch X-Y-Darstellungen, wie Lissajous-Figuren, realisiert werden. Sie besitzen typischerweise eine Eingangsimpedanz von 1 MΩ und eine Eingangskapazität von 20 bis 50 pF. Dies macht sie ideal für die Untersuchung von Signalinteraktionen und Phasenbeziehungen entlang der X Achse und Y Achse.

Die typischen Einsatzgebiete von analogen Oszilloskopen reichen von der Messung von Gleichspannungen bis hin zu hochfrequenten Signalen in Geräten wie Radios, Fernsehern oder Computern. Obwohl digitale Oszilloskope aufgrund ihrer erweiterten Funktionen immer populärer werden, haben analoge Oszilloskope immer noch ihren festen Platz in bestimmten Anwendungen.

Handheld-Oszilloskope: Mobilität und Vielseitigkeit

Handheld-Oszilloskope sind aufgrund ihrer Kompaktheit und Mobilität ideal für Tests und Außendienstanwendungen. Durch ihre kompakte Bauweise eignen sie sich hervorragend für Anwendungen, bei denen Platz und Mobilität eine Rolle spielen. Diese Geräte ermöglichen die Messung von Spannung, Frequenz, die Aufzeichnung von Transienten und die Durchführung mathematischer Funktionen wie die Fourier-Spektralanalyse. Typischerweise sind sie als digitale Abtastoszilloskope mit einem kompakten Display ausgeführt.

Zu den Vorteilen von Handheld-Oszilloskopen zählen ihre Mobilität, der Betrieb über Batterie oder Netzteil und bei einigen Modellen die Integration einer Digitalmultimeter-Funktionalität.

Multimeter-Funktion

Handheld-Oszilloskope mit Multimeter-Funktion können als vollwertige True-RMS-Multimeter eingesetzt werden, die Spannung, Strom, Widerstand, Kapazität, Durchgang und Dioden messen können, wie beispielsweise das Owon HDS272S. Dies erweitert ihre Funktionalität über die eines herkömmlichen Oszilloskops hinaus und ermöglicht es den Benutzern, eine Vielzahl von Messungen mit einem einzigen Gerät durchzuführen.

Sie bieten einen automatischen Messbereich und zeigen Messwerte groß auf einem integrierten Display an. Das Owon HDS272S verfügt beispielsweise über ein kontrastreiches 3,5-Zoll-Farbdisplay für den Einsatz im Freien. Dies macht es zu einer idealen Wahl für Techniker und Ingenieure, die häufig im Freien arbeiten oder unterwegs sind.

Mixed-Signal-Oszilloskope: Die beste Lösung für komplexe Signale

Mixed-Signal-Oszilloskope (MSOs) ermöglichen die simultane Analyse von analogen und digitalen Signalen. Sie eignen sich besonders für die Verifizierung und Fehlerbehebung in digitalen Schaltkreisen. Sie bieten die Flexibilität, digitale Signale sowohl im Timing- als auch im State-Akquisitionsmodus zu erfassen.

Um Analysen zu vereinfachen, können MSOs digitale Timing-Wellenformen farbcodiert anzeigen, wobei Logik-Tiefs typischerweise blau und Logik-Hochs grün dargestellt werden.

Anwendungsbereiche

MSOs ermöglichen das Auffinden und Analysieren von Crosstalk zwischen digitalen Signalen durch gleichzeitige Darstellung von digitalen und analogen Wellenformen. Dies ermöglicht eine tiefgreifende Analyse von Signalinterferenzen und verbessert die Fähigkeit zur Fehlerbehebung und Optimierung von Schaltkreisen.

MSOs werden auch verwendet, um Fehler in seriellen Protokollen wie RS232 und I2C zu beheben, was insbesondere bei der Arbeit mit Mikrocontrollern von Vorteil ist. Sie können eingesetzt werden, um Analog-Digital-Wandler (ADCs) auf fehlende Codes zu prüfen und um die korrekte Funktion des Signalverarbeitungssystems zu gewährleisten. Dies macht sie zu einem unverzichtbaren Tool in zahlreichen Anwendungen.

PC-Oszilloskope: Flexibilität und Kompatibilität

PC-Oszilloskope mit USB-Anschluss sind:

• klein, leicht und handlich, was sie besonders kompatibel und flexibel macht,
• können sowohl an Desktop-Rechner als auch an Laptops angeschlossen werden,
• können flexibel in verschiedenen Umgebungen und Situationen eingesetzt werden,
• ermöglichen eine detaillierte und große Darstellung der Messkurven auf dem PC-Bildschirm, was für Analyse und Auswertung von Vorteil ist.

PC-Oszilloskope sind aufgrund ihrer erhöhten Leistungsfähigkeit, portablen Einsatzmöglichkeiten und der Option zur kabellosen Kommunikation mit mobilen Endgeräten über Apps vorteilhaft.

Vorteile und Anwendungen

PC-Oszilloskope bieten folgende Vorteile:

• Hohe Genauigkeit,
• Schnelle Datenverarbeitung,
• Viele Kanäle für Messungen,
• Unlimitierte Datenmenge durch die Festplattengröße des PCs.

Sie können bequem von Ihrem Schreibtisch aus verwendet werden und ermöglichen es Ihnen, komplexe Analysen und Messungen durchzuführen.

Umfangreiche Software-Funktionen ermöglichen die präzise Steuerung von Triggern, Kanaleinstellungen und weiteren Funktionen für eine verbesserte Auswertung und Darstellung von Messdaten. Die Messdaten können für die Teamarbeit leicht gespeichert und geteilt werden, und regelmäßige kostenlose Software-Updates erweitern die Funktionalitäten des Geräts mit derselben Hardware.

Spektrumanalysatoren als Zubehör für PC-Oszilloskope werden für die Untersuchung der Frequenzzusammensetzung von Signalen genutzt. Das ermöglicht ein breites Anwendungsspektrum.

Wichtige Leistungsmerkmale bei der Auswahl eines Oszilloskops

Bei der Auswahl eines Oszilloskops sind folgende Leistungsmerkmale entscheidend:

• Bandbreite: bestimmt die Frequenz, bei der Signale noch korrekt übertragen werden und sollte deutlich über der Frequenz des zu messenden Signals liegen,
• Abtastrate: muss hoch genug sein, um das Signal entsprechend dem Nyquist-Theorem akkurat digitalisieren zu können und Aliasing zu vermeiden,
• Auflösung: bestimmt die Genauigkeit der Messwerte und sollte ausreichend hoch sein, um feine Details im Signal erkennen zu können,
• Anzahl der Kanäle: bestimmt, wie viele Signale gleichzeitig gemessen werden können.

Diese Leistungsmerkmale sollten bei der Auswahl eines Oszilloskops berücksichtigt werden. Die Auflösung des Oszilloskops wird durch die Bitrate des ADC bestimmt und ist entscheidend für die Genauigkeit bei der Darstellung von kleinen Signalen. Mit einer 12 bit Auflösung lassen sich die Signale noch präziser darstellen. Die Anzahl der Kanäle beeinflusst, wie viele Signale gleichzeitig verfolgt werden können. Sie sollte basierend auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung gewählt werden.

Zubehör und Tastköpfe für Oszilloskope

Tastköpfe sind unerlässliche Zubehörteile für Oszilloskope, die zur Anpassung und Übertragung von Messsignalen dienen. Passive Niederspannungs-Tastköpfe sind die am häufigsten verwendete Form. Spezielle Tastköpfe wie Stromzangen, aktive und differentielle Tastköpfe sowie Hochspannungs-Tastköpfe ermöglichen die Messung besonderer Signalarten und Spannungsbereiche. Für präzise Messergebnisse muss die Bandbreite und die Kapazität des Tastkopfes mit den Spezifikationen des Oszilloskops übereinstimmen.

Das Oszilloskop, eines der wichtigsten Messgeräte, kann mit zusätzlichem Zubehör wie Erdklammern und flexiblen Adaptern ausgestattet werden, um die Messfähigkeiten zu erweitern und die Handhabung im Alltag zu vereinfachen. Beim Einsatz von Tastköpfen sind Sicherheitsrichtlinien wie die Beachtung der maximal zulässigen Spannung und eine ordnungsgemäße Erdung zu befolgen, um die Benutzersicherheit zu gewährleisten.

Praktische Tipps zur Verwendung von Oszilloskopen

Vor der ersten Verwendung eines Oszilloskops sollte man das Gerät mit dem internen Kalibrierungssignal abgleichen. Dazu werden die Tastköpfe vor Beginn der Messungen am Kalibrierungsanschluss des Oszilloskops angeschlossen. Dabei wird sichergestellt, dass Spannung und Frequenz eines Signals richtig dargestellt werden. Das korrekte Teilerverhältnis am Oszilloskop und am Tastkopf ist entscheidend, damit die angezeigte Signalgröße der tatsächlichen Spannung entspricht, was über Schalter und Menüknöpfe eingestellt wird. Messklemme und Masseklemme des Tastkopfes müssen korrekt am Messpunkt bzw. an der Masse der Schaltung angelegt werden, um exakte Messwerte zu erhalten.

Nach Anschluss des Tastkopfes muss die Skalierung des Oszilloskops angepasst werden, um die Spannung in Relation zur vertikalen Teilung deutlich ablesen zu können. Für die komplette Darstellung eines periodischen Signals sollte die horizontale Zeitskala so eingestellt werden, dass mehrere Perioden sichtbar sind. Die vertikale Skalierung muss den höchsten und niedrigsten Punkt des Signals anzeigen. Eine angemessene Empfindlichkeit und Zeitskala sind wichtig, um das Signal für eine präzise Analyse optimal auf dem Display darzustellen. Die Trigger-Funktion des Oszilloskops wird genutzt, um ein statisches Bild des Signals zu erzeugen, indem Trigger-Level, -Modus und -Kriterium passend eingestellt werden. Bei Unklarheiten oder Problemen mit der Darstellung des Signals sollten Anschlüsse, Einstellungen und externe Störquellen als Teil der Fehlersuche überprüft werden.

Die Verwendung der Auto-Range-Funktion kann die Anpassung von vertikaler Skalierung und Zeitbasis erleichtern, aber manuelle Anpassungen können für optimale Ergebnisse nötig sein. Die integrierten Funktionen des Oszilloskops, wie das Speichern von Messungen als Bild oder CSV, automatische Messungen und mathematische Funktionen sollten für die Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse genutzt werden.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Oszilloskop einfach erklärt?

Ein Oszilloskop ist ein Gerät, das den zeitlichen Verlauf von elektrischen Spannungssignalen sichtbar macht, indem es die nahezu trägheitslose Ablenkung der Elektronen im elektrischen Feld ausnutzt. Es gehört neben dem Multimeter zu den wichtigsten Mess- und Diagnosegeräten.

Für was braucht man ein Oszilloskop?

Ein Oszilloskop wird benötigt, um den zeitlichen Verlauf von elektrischen Spannungen grafisch darzustellen und elektrische Größen wie Spannung, Zeit, Frequenz, Phase und Amplitude direkt zu messen. Daher ist es ein unverzichtbares Instrument in der elektronischen Messtechnik.

Was macht ein Oszillograph?

Ein Oszillograph dient zur graphischen Darstellung elektrischer Spannungen und ermöglicht eine vielfältige Anpassung der Zeitdarstellung. Die Elektronenstrahlröhre ist das wichtigste Bauteil eines Oszillographen zur Anzeige veränderlicher Spannungen.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Rhode+Schwarz, Yokogawa.