Oszi: Anstiegszeitmessungen

[Dirk]

Hallo Leute,

ich hätte da ein paar Fragen zur Anstiegszeitmessung von Rechtecksignalen mit dem Oszi.

Ich mache das wie standardmäßig festgelegt:
- Zeit des Signalanstiegs (t) zwischen 10% und 90% der Amplitude am Schirm ablesen
- Berechnen der Signalanstiegszeit (ts) nach der Formel:
ts = Sqrt(t² - to²)
(to -> Anstiegszeit des Oszis)

Frage 1:
Bei sehr schnellen Signalanstiegen (und meinem billigem Oszi ...) kann evtl. to² größer als t² werden, dadurch ist die Formel nicht mehr anwendbar. Theoretisch müßte man doch aber auch dann noch messen können, wenn die Oszi-Anstiegszeit größer als die Signalanstiegszeit ist. Wie könnte man das dann rechnen?

Frage 2:
Außer dem Oszi selbst hat ja auch noch der Tastkopf eine eigene Anstiegszeit (tt), die je nach Qualität auch höher als die des Oszis sein kann. Ersetzt die beim Tastkopf angegebene Anstiegszeit die des Oszis oder addieren die sich?
Muss man also tt und to addieren und oben in die Formel (bei to) einsetzen? Oder muss ich sowas rechnen:
ts = Sqrt(t² - to² - tt²) ??
... oder einfach nur die Tastkopf-Angabe für die Anstiegszeit als to verwenden?

(Bei der Gelegenheit am Rand: Wie ist das bei der Eingangsimpedanz (R und C)? Gelten da im Messbetrieb die Daten, die der Hersteller des Tastkopfes angibt oder addiert sich z.B. die Eingangskapazität zu der des Oszis?)

Frage 3 (unabhängig von der Anstiegszeitmessung):
Muss man beim Messen hoher Frequenzen ("hoch" bezogen auf die Leistungsfähigkeit des Oszis) die Signalanstiegszeit nicht theoretisch mit einrechnen oder ist die "herauskalibriert"?

Gruß Dirk

[PICture]

Hallo Dirk!

Deine Fragen sind nicht leicht zu beantworten, ich versuche es trotzdem tun. Sollte ich mich jedoch irren, werden meine Gedanken hoffentlich andere korriegieren.

Antwort 1:

Logischeweise beziehen sich die Anstiegzeiten sowohl des gemessenen Signals als auch des Oszis auf ideale Rechtecke. Der Oszi bekommt aber nicht mehr einen idealen Rechteck, sondern schon mit Anstiegszeit des Signals. Deswegen so lange die Anstiegzeit des Oszis kürzer als des gemessenes Signals ist, kann die von dir angegebene Formel benutzt werden. Wenn der Anstiegszeit des Oszis jedoch grösser als des Signals ist lässt sich die Anstiegszeit nicht mehr mit der von dir genannter Formel aus dem Oszibild bestimmen. Theoretisch sollte es möglich sein aber nötige, wahrscheinlich kompliziertere Formel, ist mir nicht bekannt. Vielleich geht se sogar mit der umgestellter Formel ts = Sqrt(to² - t²).

Antwort 2:

Aus dem o.g. Grund addieren sich die Anstiegszeiten des Tastkopfes und des Oszis.

Die Eigangskapazität des Tastkopfes ist von einem Oszi nicht beeinflüsst.

Antwort 2:

Bei Messungen von sinusoidalen HF Frequenzen muß man den Frequenzgang des Oszis berücksichtigen und die Amplitude nach dem Verlauf des Frequenzgangs ausrechnen.

MfG

[Manf]

Die Formel ist ja richtig. Bei einem schnellen Eingangssignal nähert sich die gemessene Anstiegszeit der des Oszilloskops an.

Wird die gemessene Anstiegszeit kleiner als die des Oszilloskops, dann ... was soll das, dann hat man keine negative Signalanstiegszeit sondern eine korrigierte Bestimmung der Anstiegszeit des Oszilloskops. Mit Generatoren deren Anstigeszeit "null" ist bestimmt man die Anstiegszeit des Oszilloskops.

Die Quadrate der Anstiegszeiten von Signal, Tastkopf und Oszilloskop werden zum Quadrat der Systemanstiegszeit addiert.

[Dirk]

Danke PICture & Manf!


Die Eigangskapazität des Tastkopfes ist von einem Oszi nicht beeinflüsst.
Ok.

Die Quadrate der Anstiegszeiten von Signal, Tastkopf und Oszilloskop werden zum Quadrat der Systemanstiegszeit addiert.
Also für die Praxis:
Anstiegszeit Oszilloskop: 11,6 ns; Tastkopf: 24 ns

ts = Sqrt(t² - 11,6² - 24²)

(ts -> Ergebnis Signalanstiegszeit, t -> von der Bildröhre abgelesene/gemessene Anstiegszeit)
Richtig so?

Gruß Dirk

[Besserwessi]

Die Rechnung mit der Anstiegszeit setzt eine einigermassen typisch verrundete Rechtechform vorraus. Wenn man da starke Verzerrungen oder Überschwinger z.B. durch Signalrefelxionen hat, kann es sehr selten tatsächlich passieren das die Flanke am Oszilloskop steiler erscheint als das Scope es eigentlich kann. Für diesen Fall kann man dann halt nur sagen das die Flanke sehr Steil ist.

Die Rechnung mit den Anstigszeiten ist richtig so.

[Manf]

Bei dem Zahlenwert 24ns handelt es sich wohl um einen 1:1 Tastkopf.
Für eine Messung der Anstiegszeit sollte man dann wenn möglich einen 10:1 Tastkopf nehmen der mit beispielsweise 3,5ns nicht mehr die Messung bestimmt.

Oszilloskop 11,6ns und Tastkopf 3,5ns zusammen ergeben dann 12,1ns und nicht mehr 26,7ns. Man sollte im allgemeinen nicht erwarten, genauer als auf 20-30% dieser Zeit messen zu können.

[Dirk]

Für eine Messung der Anstiegszeit sollte man dann wenn möglich einen 10:1 Tastkopf nehmen der mit beispielsweise 3,5ns nicht mehr die Messung bestimmt.
Ja, danke für den Hinweis.
Das Selbe gilt ja wohl auch für die vertikale MAG-Funktion. Wenn man die einschaltet, bekommt man locker eine 4-5 fache Eigenanstiegszeit des Oszis.

Gruß Dirk

[PICture]

Hallo!

Es muss auch immer daran gedacht werden, dass jeder Tastkopf mit seiner Eigangsimpedanz (Widerstand, Kapazität, Induktivität der Massenführung) die Schaltung beeinflüsst in der gemessen wird.

Das was wir auf dem Bildchirm sehen, ist je näher der Wirklichkeit um so kleiner die o.g genannte Parameter des Tastkopfes sind. Mann darf in der Praxis nie einen Oszi als genauen Messgerat betrachten.

Er zeigt das Signal zwar genau, aber ohne ihm ist das Signal anders. Das sieht man am besten, wenn man paralell zu einem Tastkopf einen zweiten aschliesst.

MfG

[Dirk]

@PICture,

Mann darf in der Praxis nie einen Oszi als genauen Messgerat betrachten.
Denke ich auch, aber ich wollte das erst 'mal verstanden haben mit der Anstiegszeitmessung.

Gruß Dirk