Oscilloscopen

Een oscilloscoop is een onmisbaar meetinstrument voor ontwikkelaars van elektronica. Het wordt gebruikt voor het testen en analyseren van schakelingen. 

Wat is een oscilloscoop?

Oscilloscopen zijn elektronische meetinstrumenten die meerdere elektrische spanningen tegelijk op een scherm weergeven. De focus van de metingen ligt vooral op het verloop in de tijd en de veranderingen in de spanningscurves in de tijd. Hiertoe wordt de spanningstijdreeks, ook wel de curve genoemd, weergegeven in een tweedimensionaal coördinatensysteem met een horizontale X-as (tijdas) en verticale Y-as (spanningsas). De afbeelding die op een klein scherm wordt weergegeven, is het oscillogram. Terwijl de voorheen gebruikelijke analoge oscilloscopen bestonden uit kathodestraalbuizen die vergelijkbaar waren met televisiebeeldbuizen, gebruiken hun digitale opvolgers nu LC-displays.

Afhankelijk van waarvoor de oscilloscoop wordt gebruikt, worden hand- of tafeloscilloscopen en oscilloscoopaccessoires aanbevolen. Hoewel de technologie in de oscilloscopen steeds compacter wordt en de apparaten daardoor steeds kleiner worden, zijn normale desktop-oscilloscopen niet onder een bepaalde grootte verkrijgbaar. Dit komt door de grootte van het scherm en toetsenbord, waardoor u een nauwkeuriger beeld van de geschiedenisgrafieken heeft.

Wilt u mobiel zijn en toch niet zonder een grote monitor kunnen, dan kunt u overwegen om een ​​USB-oscilloscoop aan te schaffen, ook wel oscilloscoop-opzetstuk of ballast-oscilloscoop genoemd. Dit kleine apparaat kan met een USB-kabel op een laptop of pc worden aangesloten. De metingen worden op hun scherm weergegeven. Met alle kabels en testkoppen passen oscilloscoopbevestigingen in elke laptoptas.

Handheld oscilloscopen, ook wel ScopeMeters genoemd, werken op batterijen en zijn qua prestaties vergelijkbaar met grotere apparaten. Technici gebruiken ze graag in het veld of om grotere machines in productiehallen te onderhouden. Let op het verkleinde display en het kleinere toetsenbord.

Onze praktische tip: oscilloscoop-opzetstukken

Oscilloscoop-opzetstukken behoren tot de klasse van digitale oscilloscopen. Dit is ook beschikbaar als software die het signaal van een A / D-converterkaart of een audio-ingang gebruikt. Hun grafische uitvoer kan worden gedaan met behulp van een pc en is bijzonder geschikt voor lesdoeleinden. Oscilloscopen als computeraccessoires zijn goedkoper dan zelfstandige digitale oscilloscopen, maar bereiken hun parameters niet.

Welke oscilloscopen zijn er?

Er wordt voornamelijk onderscheid gemaakt tussen analoge en digitale oscilloscopen. Beiden visualiseren zowel het spanningssignaal als de frequentie, faseverschuivingen, doorgangskarakteristieken of pulsdiagrammen.

Digitale oscilloscopenvoeren analoog-naar-digitaal-conversies uit en beschikken over tal van praktische kenmerken en functies:

• Pre-triggering: hiermee kunt u wachten op een bepaalde gebeurtenis, bijvoorbeeld een spanningspiek. Dankzij opslag kan het seinparcours voorafgaand aan het evenement worden bekeken.
• Digitale piekdetectie (storingsimpulsdetectie)
• Subsampling (equivalente tijdsbemonstering)
• Middeling: Middelen over talrijke weergaveperiodes maken storingsonderdrukking met periodieke signalen mogelijk
• Analysesoftware voor bijv. Stijgtijd, pulsbreedte, amplitude, frequentie
• Automatische aanpassing aan een onbekend signaal
• Wiskundige functies zoals sommen of verschillen tussen kanalen
• Frequentiespectra / FFT, histogrammen, statistieken

Als opslagoscilloscopen kunnen ze ook gegevens na de meting beschikbaar stellen, opslaan op een opslagmedium of overbrengen naar een pc. Nadelen zijn de meer gecompliceerde bediening in vergelijking met analoge apparaten en het risico op een vervormde weergave door het aliasingeffect. Hogere frequenties worden ten onrechte als lager geïnterpreteerd. Digitale oscilloscopen werken echter energiezuinig met LCD-technologie en snelle processoren. Ze geven de meetdata ook veel nauwkeuriger weer. Moderne, digitale oscilloscopen bieden ook uitgebreide functies voor signaalanalyse. U kunt uw weergave eenvoudig vergroten of scrollen.

Analoge oscilloscopen zijn veel groter en onhandiger dan digitale. Nadelen zijn orthogonale fouten, randvervaging of niet-lineariteiten. De lage prijs spreekt voor een analoge versie. Bovendien kan de capacitieve afbuiging van de elektronenbundel gemakkelijk worden geregeld over grote frequentiebereiken. Digitale oscilloscopen hebben analoge apparaten bijna volledig van de markt geweerd vanwege hun functionele diversiteit en opslagcapaciteit.

Naast de analoge en digitale oscilloscopen zijn er ook CCD-oscilloscopen, mixed-signal-oscilloscopen of de meer gespecialiseerde spectrum analisers (WFM) uit de videotechnologie.
De CCD-oscilloscoop heeft een kleine kathodestraalbuis voor het genereren van een schermbeeld op de CCD-sensor in de buis. De buis is extreem klein en kan daarom in het GHz-bereik werken. De CCD-oscilloscoop heeft geen scanafstand, de monitor geeft het beeld weer. Een enkel monster kan worden vastgelegd door de elektronenstraal uit te schakelen.
De spectrum analisers is een digitale oscilloscoop die zowel analoge als digitale ingangen heeft. De digitale kanalen kunnen meestal worden ingesteld op een specifieke logische familie (TTL, CMOS). Ze maken alleen onderscheid tussen de staten laag, hoog en ongedefinieerd.
De waveform monitor, afgekort WFM, is een speciale oscilloscoop die analoge videosignalen meet in professionele videotechnologie.

Waar u op moet letten bij het kopen van een oscilloscoop

Voordat u een oscilloscoop koopt, moet u zich afvragen wat u wilt meten en of u deze stationair op het werk of onderweg nodig heeft. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de bemonsteringssnelheid, het aantal beschikbare kanalen, de bandbreedte, de meetnauwkeurigheid en de geheugendiepte. We zullen deze en andere factoren hieronder nader bekijken.

Analoog of digitaal?

Digitale oscilloscopen zijn bij uitstek geschikt voor hoogfrequente signalen. Ze kunnen worden gebruikt voor het effectief opnemen, opslaan en analyseren van uitgebreide frequenties, functies en signalen. Bovendien hebben ze een groter scala aan functies en kunnen ze meerdere signalen parallel weergeven. Analoge oscilloscopen slaan daarentegen het beeld op de buis op in plaats van het signaal.

De Bandbreedte

De bandbreedte bepaalt de maximale frequentie van alle componenten van een analoog of digitaal signaal die door het apparaat kunnen worden opgenomen. Het wordt geselecteerd op basis van de gewenste toepassing. Om analoge signalen te meten, moet de bandbreedte minstens drie keer zo groot zijn als de maximale frequentie van het bewegende signaal, voor digitale signalen minstens vijf keer zo groot. Dus als de hoogste klokfrequentie 100 MHz is, moet de oscilloscoop minimaal 500 MHz kunnen meten. Met name hoogfrequente signalen hebben een hoge bandbreedte nodig om betrouwbaar te kunnen meten en vervormde signalen te voorkomen.