ELV-UNISCOPE10 MHz-Oszilloskopvon ELV-HAMEG

Teil 6:Einfuhrung in die Oszilloskopie

Nachfolgend soil eine kurze Einfuhrung in die Oszilloskopie gegebenwerden. Wir beziehen uns hierbei spezieli auf das ELV-UNISCOPE,wobei die gemach ten Angaben und Erläuterungen sinngemàj3 auch aufdie meisten anderen gebriiuchlichen Osziioskope ubertragen werdenkönnen.

GroJJe Bandbreite, hohe Empfindlichkeit, grojie Auflosung sowie emeingebauter Komponententester zeichnenjedoch das EL y- UNISCOPEbesonders aus.

Jnbetriebnahme und Vorein-

stellungen

Vor der ersten lnbetriebnahme muB der Netz-spannungswähler kontrolliert werden!

Bei Lieferung ist das Fertig-Gerat auf220 VNetzspannung cingesteilt. Die Vmschal-tung auf cine andere Spannung erfolgt amNctzsicherungshalter (kombiniert mitKaltgeratestecker) an der GehäuserUcksei-te. Der Sicherungshalter mit seiner quadra-tischcn Abdeckplatte kanri mittels Werk-zeug (z. B. kleiner Schraubenzieher) nachEntfernung der Netzschnurbuchse heraus-gezogen und nach Drehung um jeweils 900fur jede der4einstellbaren Netzspannungenwieder hineingesteckt werden. Dann mugdasaufdem Ruckdeckel des Gerätesbefind-liche schwarze Dreieck unter dem Siche-rungshalter auf die gewihlte Netzspannungzeigen. Diese 1st also immer an der unterenKante des Sicherungshalters ablesbar. DieNetzsicherung mu g der geänderten Netz-spannung entsprechen und, wenn erforder-lich, ausgetauscht werden. Typ und Nenn-strom der Sicherung sind auf der Gehäuse-rückseite und in der Service-Anleitung an-gegeben.

Es wird empfohlen, bei Beginn der Arbeitenkeinc der Tasten einzudrucken und beide

Bedienungsknöpfe mit Pfeilen in ihre cali-brierte Stellung C einzurasten. Die auf vierKnopfkappen angebrachten Striche sollenetwa senkrecht nach oben zeigen (Mitte desEinstellbereiches). Besonders zu beachtenist, daB auch die kleine braune Taste fur dieTriggerart-Umschaltung AT/Norm. unge-drttckt scin soil.

Mit der roten Netztaste POWER wiid dasGerät in Betrieb gesetzt. Das aulicuclitendeLimpchen zeigt den Betriehszustand an.Wird nach 30 Sekunden Anlicizzeit kernStrahi sichthar, 1st moglicherweise der IN-TENS.-Einsteller nicht genugend aufge-dreht oder der Zeitbasis-Generator wirdnicht ausgelost. Auf3erdem können auch diePOS.-Einsteller versteilt scm. Es ist darnnochmals zu kontrollieren, ob cntspre-chend den Hinweisen alle Knopfe and Ta-sten in den richtigcn Positionen stehen.Dabei ist hesondersaufdie AT/Norm.-Tastezu achten. Ohne angelegte MeOspannungwiid die Zeitlrnie nur dann sichtbar, wennsich diese Thste ungedruckt in der AT-Stel-lung (automatischc Triggerung) befindet.Erschcint nur ein Punkt (Vorsicht, Em-brenngefahr!), ist wahrscheinlich die Tastefor. ext. gedruckt. Sic ist dann auszulösen.1st die Zeitlinie sichtbar, wird am INTENS.-Knopf eine mittlere Helligkeit und amKnopIFOCIJS die maximale Schärfe einge-

stellt. Dabei sollte die Taste GD (ground =Masse) gedruckt scm. Der Eingang des Ver-tikalvcrstärkers ist dann kurzgeschlossen.Damit ist sichergestellt, daB keine Stör-spannungen von auBcn die Fokussierungbceinflussen konnen. Eventucll am Y-Ein-gang anliegende Signaispannungen werdenhei gedruckter Taste GD nicht kurzgc-schlossen.

Zur Schonung der Strahlröhre solltc immernur mit jener Helligkeit gearbeitet werden,die MeBaufgabe und Umgebungsbeleuch-tung gerade erfordern. Besondere Vorsichtist bci stehendem punktformigen Strahl ge-boten. Zu hell cingestelit, kann dieser dieLeuchtschicht der Röhre beschadigen. Fer-ncr schadet es der Kathode der Strahlröhre,wenn das Oszilloskop oft kurz hintereinan-der aLis- und eingeschaltet wird.

Trotz Mumetall-Abschirmung der Bildröh-re lassen sich erdmagnetische Einwirkun-gen auf die horizontale Strahilage nichtganz vermeiden. Das ist abhangig von derAufstellrichtung des Oszilloskops am Ar-beitsplatz. Dann verläuft die horizontaleStrahllinie in Schirmmitte nicht exakt paral-lelzu den Rasterlinien. Die Korrekturweni-gerWinkelgradeistaneincm Potentiometerhinter der mit TR bezeichneten Offnung inder Frontplatte mit einem kleinen Schrau-benzieher moglich.

48 ELVjournal 23

Korrektur der DC-BalanceNach einer gewissen Bcnutzungszeit ist Cs

moglich, daiS sich die thcrmischen Eigcn-schaften des Doppel-FET's im Eingang desVertikalverstärkcrs etwas verändert haben.Oft verschiebt sich dabei auch die DC-Ba-lance des Verstärkers. Dies erkennt mandaran, daiS sich beim Durchdrehen desFeinstellers (kleiner Knopf mit roter Pfeil-kappe) am Eingangsteiler Y-AMPL. dieStrahilage merklich andert. Wenn das Fer-tig-Gerat die normale Betriebstemperaturbesitzt bzw. mind. 20 Minuten in Betriebgewesen ist, sind Anderungen unter 1 mmnicht korrekturbedurftig. Groi3ere Abwei-chungen werden mit Hilfe eines klcinenSchraubenziehers, welchen man in die Off-nung BAL. oberhalb des Y-AMPL.-Schal-ters einfUhrt, an der etwa 25 mm dahinter-liegenden Balance-Einstellung korrigiert.Während der Korrektur (Ablenkkoeffizient5mV/cm Taste GD gedrQckt) wird derFeinsteller standig hin und her gedreht. So-bald sich dabei die vertikale Strahllage nichtmehr ändert, ist die DC-Balance richtig em-gestellt.

Art der SignalspannungMit dem UNISCOPE können praktisch allesich periodisch wiederholende Signalartenoszilloskopiert werden, deren Frequenz-spektrum unterhalb 10 MHz liegt. Die Dar-stellung einfacher elektrischer Vorgä nge,wie sinusformige HF- und N F-Signale odernetzfrequente Brummspannungen, ist injeder Hinsicht problemios. Bei der Auf-

zeichnung rechteck- oder impulsartiger Si-gnalspannungen ist zu beachten, daiS auchderen Oberwellenanteile übertragen wer-den mQssen. Die Folgefrequenz des SignalsmuB deshalb wesentlich kleiner sein als dieobere Grenzfrequenz des Vertikalverstär-kers. Eine genauere Auswertung solcher Si-gnale mit dem UNISCOPE ist deshalb nurbis ca. 1 MHz Folgefrequenz moglich.Schwieriger ist das Oszilloskopieren vonSignalgemischen, besonders dann, wenndarin keine mit der Folgefrequenz standigwiederkehrcnde hhheren Pegelwerte ent-halten sind, aufdie getriggert werden kann.Dies ist z. B. bei Burst-Signalen der Fall. Umauch darn ein gut getriggertes Bild zu erhal-ten, ist u. U. die Zuhilfenahmc des Zeit-Feinstellers erforderlich. Fernseh-Video-Signale sind rclativ leicht triggerbar. Aller-dings mufS bei Aufzeichnungen mit Bildfre-quenz die Taste TV ( television) gedrucktsein. Dann werden die schnelleren Zeilen-impulse durch ein Tiefpai3-Filter so weit ab-geschwacht, daiS bei entsprechender Pegel-einsteliung leicht aufdie vordere oder hinte-re Flanke des Bildimpulses getriggert wer-den kann.

Für wahlweisen Betrieb als Wechsel- oderGleich span nungsversthrker hat der Verti-kalverstarkcr-Eingang eine AC/DC-Taste(AC = alternating current; DC = direct cur-rent). Mit Gleichspannungskopplung DC(gedruckte Taste) soilte nur bei vorgeschal-tetem Tastteiler oder bei sehr niedrigen Fre-quenzen gearbeitet werden, oder wenn dieErfassung des Gleichspannungsanteils derSignalspannung unbedingt erforderhch ist.

Bei der Aufzeichnung sehr niederfrequenterImpulse können bei AC-Koppiung des Ver-tikalverstirkers störende Dachschrhgen

auftreten. In diesem Fall ist, wenn die Si-gnalspa nnung nicht mit cinem hohenGlcichspannungspegei uberlagert 1st, dieDC-Kopplung vorzuziehen. Andcrnfaiismui3 vor den Eingang des aufDC-Kopplunggeschalteten Mei3verstärkers ein entspre-chend groi3er Kondensator geschaltet wer-den. Dieser mull. vor allem bei Messungenan Hochspannungen, eine genugend grofSeSpannungsfestigkeit besitzen. DC-Kopp-lung ist auch für die Darstellung von Logik-und lmpuls-Signaien zu empfehlen, beson-dcrs darn, wenn sich dahei das Tastverhält-nis standigandert. Andernfalls wird sich dasBild bci jeder Anderung auf- oder abwärts-hewegen. Reine Gieichspannungen ko nnenrun- mit DC-Kopplung gemessen werden.

Gröfle der SignaispannungIn der ailgemeinen Elektrotechnik beziehtman sich bei Wechselspannungsangaben inder Regel auf den Effektivwert. Für Signal-grol3en und Spann ungsbezeichnungen inder Osziiloskopme wird jedoch der V,,-Wert(Volt-Spitze-Spitze) verwendet. Letztererentspricht den wirklichen Potentmalverhält-nissen zwischen dem positivsten und nega-tivsten Punkt einer Spannung.

Will man eine auf dem Oszilloskopschirmaufgezeichnete sinusformige GrolSc aufihren Effektivwert umrechnen, muil der sichin ergebende Wert durch 2 x 1 2 = 2,83dividiert werden. Umgekehrt ist zu beach-ten, daiS in Veti angegehene sinusformigeSpannungen den 2.83fachen Potentialun-terschied in V, haben. Die Beziehungen derverschiedenen SpannungsgroBen unterein-ander sind aus der nachfolgenden Abbil-dung ersichtlich.

Bud I

Veit = Effektivwert;Vs = einfacher Spitzenwert;

= Spitze-Spitze-Wert;Vr,om = Momentanwert

Die minimal erforderliche Signalspannungam Y-Eingang fur ein I cm hohes Bild be-trägt ca. 2 m V, wenn der i7einstcllcr amEingangsteilerschalter Y-AM PL. his zumAnschlag nach rechts gedreht ist. Es kdnnenjedoch auch noch klcinere Signale aufge-zeichnet werden. Die Ablenkkoeffizentenam Eingangsteiler sind in mV,,/cm oderV55 /cm angegeben. Die Groi3e der angeleg-ten Spannung ermittelt man durch Multi-plikation des eingestellten Ablenkkoeffi-zenten mit der abgelesenen vertikalen Bild-hdhe in cm. Wird mit Tastteiler 10:1 gear-beitet,ist nochmalsmit 10 z multiplizieren.Für Amplitudenmessungen mull der Fein-regler am EingangsteiIerschalter in seinercalibrierten Stellung C stehen (Pfeil waage-recht nach links zeigend). Bei direktem An-

schiuil an den Y-Eingang kann man Signalehis 120 aufzeichnen.

Mit den BezeichnungenH = I-Iöhe in cm des Schirmbildes,U = Spannung in V55 des Signals am Y-Ein-

gang,A = Ablenkkoefflzient in V/cm am Teiler

schalter 1ä13t sich aus gegebenen zweiWerten die dritte GrolSe errechnen:

U UU=A.H H=A A=

Alle drei Werte sind jedoch nicht frei wähl-bar. Sic müssen beim UNISCOPE inner-halb folgender Grenzen liegen:

H zwischen 0,3 und 6cm, moglichst 2,5 and6 cm,

U zwischen 1,5 mV55 und 120 V,A zwischen 5 mV/cm und 20 V/cm in 1-2-5

Teilung.

Beispiele:Eingesteilter AblenkkoeffizientA = 50 mV/cm 0,05 V/cm,

abgeiesene Bildhdhe H = 2,3 cm,gesuchteSpannungU 0,05 2,30,115 V55

Eingangsspannung U = 5 V,eingestellter Ahlenkkoefizient A = 1 V/cm,gesuchte Bildhöhe H = 5:1 = 5 cm

Signalspannung U = 220 Veit2I 2=622V55

(Spannung > 120 V55,mit Tastteiler 10:1 U = 62,2 V55),

gewllnschte BiidhöheH = mind. 2,5 cm, max. 6 cm,

maximaler AbienkkoeffizientA = 62,2:2,5 = 24,9 V/cm,

minimaler AblenkkoeffizientA = 62,2:6 = 10,4 V/cm,

einzustellender AblenkkoeffizicntA = 20 V/cm

Istdas Meilsignal miteinerGleichspannungüberlagert, dart' der Gesamtwert (Gleich-spannung + einfacher Spitzenwert derWechselspannung) des Signals am Y-Ein-gang ±500 V nicht Oberschreiten. Der glei-che Grenzwert gilt auch für normale Tasttei-Icr 10:1, durch deren Teilungjedoch Signal-spannungen bis ca. 1000 V55 auswertbarsind. Mit Spezialtastteiler 100:1 (z. B. HZ37) können Spannungen his ca. 3000 V55gemessen werden. Allerdingsverringertsichdieser Wert bei hoheren Frequenzen (siehetechnische Daten HZ 37). Mit einem norma-len Tasttciler 10:1 riskiert man bei so hohenSpannungen, dali der den Teiler-Lllngswi-derstand überbrückendcC-Trimmerdurch-schlagt, wodurch der Y-Eingang des Oszil-loskops beschadigt werden kann. Soil je-doch z. B. nur die Restwelligkeit einerHochspannung oszilloskopiert werden, ge-niSgt auch der 10:1-Tastteiler. Diesem istdarn noch ein entsprechend hochspan-nungsfester Kondensator (etwa 22-68 nF)vorzuschaiten.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen,dalI die Oszilioskop-Eingangskopplungunbedingt auf DC zu schalten ist, wennTastteiler an höhere Spannungen als 500 Vgelegt werden (siehe .,Anlegen der Signal-spannung).

Mit der gedrllckten Taste GD und dem Y-POS.-Einsteller kann vor der Messung eine

ELVjournal 23 49

horizon tale Ras terlinie als Referenzlinie fürMassepotential eingestellt werden. Sic kannunterhaib, aufoder oberhaib der horizonta-len Mittellinie liegen,je nachdem, ob positi-ve und/oder negative Abweichungen vomMassepotential zahlenmal3ig erfaf3t werdensollen. Gewisse umschaltbare Tastteilerhaben ebenfalls cine eingebaute Referenz-Schalterstellung.

Zeitwerte der SignaispannungIn der Regel sind alle aufzuzeichnenden Si-gnale sich periodisch wiederholende Vor-gange. auch Perioden genannt. Die ZahI derPerioden pro Sekunde ist die Folgefre-quenz. Abhangig von der Zeitbasis-Einstel-lung des TIMEBASE-Schalters könneneineoder mehrere Signalperioden oder auch nurcin Teil einer Periode dargestellt werden.Die Zeitkoeffizienten (Time/cm) sind amTIMEBASE-Schalter in ms/cm und ps/cmangegeben. Die Skala ist dementsprechendin zwei Felder aufgeteilt. Die Dauer einerSignalperiode bzw. eines Teils davon ermit-telt man durch Multiplikation des betref-fenden Zeitabschnitts (Horizontalabstandin cm) mit dem am TIMEBASE-Schaltereingestcllten Zeitkoeffizienten. Dabei mul3der mit einer blaLien Pfeil-Knopfkappe ge-kennzeichnete Zeit-Feinsteller in seiner Ca-librierten Stellung C stehen (Pfeil waagc-recht nach links zeigend).

Mit den BezeichnungenL = Lange in cm einer Welle auf dem

Schirmbild,T = Zeit in s für eine Periode,F = Frequenz in Hz der Folgefrequenz des

Signals,Z = Zeitkoeffizient in s/cm am Zeitbasis-

schalter und der Beziehung F = 1/T las-sen sich folgende Gleichungen aufstel-len:

T T

T = L.Z L=-- Z=-j

I I IF = — L= — Z= —

LZ FZ LF

Alle vier Werte sindjedoch nicht frel wähl-bar. Sic sollten beim UNISCOPE innerhalbfolgender Grenzen liegen:L zwischen 0,2 und 7 cm, moglichst 1 his

7 cm,T zwischen 0,1 us und 0,5 s,F zwischen 2 Hz und 10 MHz,Z zwischen 0,5ps/cm und 0,2 s/cm in 1-2-5

Teilung.

Beispiele:Lange eines Wellenzugs L = 7 cm,eingestellter Zeitkoeffizient Z = 0,5 ps/cm,gesuchte PeriodenzeitT 70,5 196= 35isgesuchte Folgefrequenz F = 1:(3,5 . lQ)= 286 kHz.

Zeit einer Signalperiode T = 0,5 s,eingestellter Zeitkoeffizient Z = 0,2 s/cm,gesuchte Wellenlange L = 0,5:0,2 = 2,5 cm.

Lange eines Brummspannung-WellenzugsL = 1 cm,eingestellter Zeitkoeffizient Z = 10 ms/cm,gesuchte Brummfrequenz F = I :( 1 10 1Q)= 100 Hz.

TV-Zeilenfrequenz F = 15625 Hz,eingestellter Zeitkoeffizient Z = 10 /is/cm,gesuchte Wellenlange L = 1:(15625 . lQ)= 6,4 cm.

Lange einer Sinuswelle L = mm. 2,8 cm,max. 7 cm,Frequenz F = I kHz,max. Zeitkoeffizient:Z = I:(2,8 . 10) = 0,357 ms/cm,

mm. Zeitkoeffizient:Z = 1:(7 I0) = 0,143 ms/cm,

einzustellender Zeitkoeffizient:Z = 0,2 ms/cm,

dargestellte Wellenlänge:L = 1:(10 02 10) = 5cm.

Bestimmend für das Impulsverhalten einerSignaispannung sind die Anstiegszeiten derin ihr enthaltenen SpannungssprUnge.Damit Einschwingvorgange, eventuelleDachschragen und Bandbreitcgrenzen dieMellgenauigkeit weniger beeinflussen, milltman Anstiegszeiten generell zwischen 10%und 90% der vertikalen Impulshohe.

Beispiel: Die Signalamplitude wird mitHilfe des Eingangsteilerschalters Y-AMPL.und seines Feinstellers (rote Pfeil-Knopf-kappe) auf eine vertikale Bildhöhe von 5 ceingestellt. Mit dem Posit ioriseinsteller Y-P05. stellt man these Bildhohe symme-trisch zur horizontalen Raster-Mittellinieem (±2,5 cm Mittenabstand). Der horizon-talc Zeitabstand in cm zwischen den beidenPunkten, an dencn die Strahllinie oben undunten die horizontalen Rasterlinien von+2 cm Mittenabstand kreuzt, ist dann die zuermittelnde Anstiegszeit. Abfallzeiten wer-den sinngemäB genauso gemessen. Die op-timale vertikale Bildlage und der MeBbe-reich für die Anstiegszeit sind in der folgen-den Abbildung dargestellt.

Bei einem am TIM EBASE-Schalter einge-stellten Zeitkoeffizienten von 20 ps/cm er-gabe das Bildbeispicl eine gemessene Ge-samtanstiegszeit von

tges = 1,6 cm 20 ps/cm = 32 ps

Selbstverstandlich mull die Einstellung fürdie Zeitmessung nicht unbedingt genau demBeispiel folgen. Zu beachten ist:

Alle Einstellungen im Y-Feld beeinflussennicht die Zeitmessung. Sic kann also auchmit einer anderen Bildhöhe gemessen wer-den. Wichtig ist nur, daB der horizontaleZeitabstand zwischen 10 und 90% der Im-pulshöhe gemessen wird und daB der Zeit-Feinsteller in Calibrationsstellung C steht.Aus Gründen der Genauigkeit sollte keinesehr kleine Bildhöhe und keine sehr steileFlanke (zu langsame Zeitablenkung) ge-wahlt werden.

Bei sehr kurzen Zeiten ist die Anstiegszeitdes Oszilloskop-Vertikalverstärkers geo-

mctrisch vom gemessenen Zeitwert abzu-zichen. Die Anstiegszeit des Signals ist dann

- 2ta - I tges - toSz 2

Dabei ist tges die gemessene Gesamtan-stiegszeit und t0 die vom Oszilloskop(beim UNISCOPEca. 0,035ps). 1st tgesgrö-Ber als 0,25 ps, dann kann die Anstiegszeitdes Vertikalverstärkers vernachlässigt wer-den (Fehler < I %).Anlegen der SignaispannungDie Zufuhrung des aufzuzeichnenden Si-gnals an den Y-Eingang des Oszilloskops istmit einem abgeschirmten Mellkabel wiez. B. HZ 32 und HZ 34 direkt oder übereinen Tastteiler 10:1 geteilt moglich. DieVerwendung der Mellkabel an hochohmi-gen Mellobjekten istjedoch nur dann emp-fehlenswert, wenn mit relativ niederen Frc-quenzen (his etwa 50 kHz) gearbeitet wird.Für hdhere Frequenzen mull die Mellspan-nungsquelle niederohmig, d. h. an den Ka-bel-Wellenwiderstand (in der Regel 50 (1)angepallt scm. Besonders bei der Ubertra-gung von Rechteck- und Impulssignalen istdas Kabel unmittelbar am Y-Eingang desOszilloskops mit einem Widerstand gleichdem Kabel-Wellenwiderstand abzuschlie-Ben. Bei Benutzung eines 50 fl-Kabels wiez. B. HZ 34 ist hierfür von HAMEG der5011-Durchgangsabschlul3 HZ 22 erhalt-lich. Vor allem bei der Ubertragung vonRechtecksignalen mit kurzer Anstiegszeitkönnen ohne Abschlull an den Flanken undDachern störende Einschwingverzerrungensichtbar werden. Dabei ist zu beachten, daBman diesen Abschlullwiderstand nur mitmax. 2 Watt belasten darf. Diese Leistungwird mit 10 Veti oder - bei Sinussignal -mit 28,3 V, erreicht. Wird ein Tastteiler10:1 (z. B. HZ 30) verwendet, ist kein Ab-schiull erforderlich. In diesem Fall ist dasAnschluflkabel direkt an den hochohmigenEingang des Oszilloskops angepallt. MitTastteiler werden auch hochohmige Span-nungsquellen nur geringfügig belastet (Ca.10 Mfl H 12 pF). Deshalb sollte, wenn derdurch den Tastteiler auftretende Span-nungsverlust durch eine hdhere Empfind-lichkeitseinstellung wieder ausgeglichenwerden kann, nie ohne diesen gearbeitetwerden. Aullerdem stellt die Langsimpe-danz des Teilers auch elnen gewissen Schutzfür den Eingang des Mellverstärkersdar. In-folge der getrennten Fertigung sind alleTastteiler nur vorabgeglichen; daher mullem genauer Abgleich am Oszilloskop vor-genommen werden (siehe ,,Abgleich desTastteilers").Wenn em Tastteiler 10:1 oder 100:1 verwen-det wird, mull bei Spannungen Ober 500 Vimmer DC-EingangskopplLing benutztwerden. Bei AC-Kopplung tieffrequenterSignale ist die Teilung nicht mehr frequenz-unabhangig, Impulse können Dachschrä-gen zeigen, Gleichspannungen werden un-terdrOckt - belasten aber den betreffendenOszilloskop-Eingangskopplungskonden-

sator. Dessen Spann ungsfestigkeit ist max.500 V (DC -- Spitze AC). Ganz besonderswichtig ist deshalb die DC-Eingangskopp-lung bei einem Tastteiler 100:1, der meisteine zulassige Spann ungsfestigkeit vonmax. 1500V (DC +Spitze AC) hat. ZurUn-terdruckung störender Gleichspannungdarf aber ein Kondensator entsprechender

50 ELVjournal 23

Kapazitatund Sparinungsfestigkeit vor denTastteilereingang geschaltet werden (z. B.zur Brummspannungsmessung).Beim 100:1 Tasttciler HZ37ist die zuiassigcEingangswechselspannung frequenzabhan-gig begrcnzt:unterhalb 20 kHz (TV-Zeilenfrequenz!) auf

max. 1500 vs 3000 V55 1061 Veff;oberhalb 20 kHz (mit fin MHz) auf

212 424 150- v - v _ Vejif If I f

Wichtig für die Aufzeichnung kleiner Si-gnalspannungen ist die Wahl des Masse-punktes am Prufobjekt. Er soil moglichstimnier nahe dem MeBpunkt iiegen. Andern-fails kOnnen evtl. vorhandene Ströme durchMasseleitungen oder Chassisteile das MeB-ergebnis stark verfälschen. Besonders kri-tisch sind auch die Massekabel von Tasttei-1cm. Sic solien so kurz und dick wie moglichsei n.

Das Auftreten merklicher Brumm- oderStorspannungen im Mef3kreis (speziell beieinem kieinen Ablenkkoeffizienten) wirdmöglicherweise durch Mehrfach-Erdungverursacht, weil dadurch Ausglcichstromcin den Abschirmungen der McBkabei flie-Ben konnen (Spannungsabfall zwischen denSchutzleiterverbindungen, vcrursacht vonangeschlossenen fremden Netzgeraten, z. B.Signalgencratoren).

Vorsicht beim Aniegen unbekannter Signa-le an den MeBeingang! Ohnc vorgeschalte-ten Tastteiier solite die Taste für die Signal-ankopplung zunächst immer ungedrucktant AC und der Eingangsteilerschalter auf20 V/cm stehen. 1st die Strahilinie nach demAnlegen der Smgnalspannung plotzlich nichtmehr sichtbar, kann es scm, daB die Signal-amplitude viel zu grol3 ist und den MeBvcr-starker total übersteuert. Der Eingangstei-lerschalter muB darn nach links zuruckgc-dreht werden, his die vertikale Auslenkungnur noch 3-6 cm hoch ist. Bei mehr als120 V55 groBer Signalamplitude ist unbe-dingt ein Tastteiler vorzuschalten.

Verdunkeit sich die Strahllinie beim Anle-gen des Signals sehr stark, ist wahrschein-lich die Periodendauer des MeBsignals we-sentlich langer als der eingestellte Wert amTIMEBASE-Schalter. Er ist dann aufeinenentsprechend groBeren Zeitkoeffizientennach links zu drehen.

Abgleich des TastteilersFür die naturgetreue Aufzeichnung der Si-gnale mu g der verwendete Tastteiler 10:1genau auf die Eingangsimpcdanz des Mdl-verstärkers abgestimmt werdcn. Das UN!-SCOPE besitzt hierfür cinen eingebautenRechteckgenerator mit eincr Folgcfrcqucnzvon etwa 1 kHz und einer Ausgangsspan-nungvono,2 V55 ±1 %.ZumAbgleichwirdder Tcilerkopf mit aufgestecktem Federha-ken einfach an die mit einem Rechtecksignalbezeichnete Ausgang-Ose gelegt und seinKompensationstrimmer entsprechend demmittleren Bud abgeglichen (Bud 3).

Der TIMEBASE-Schalter soil sich dabei inSteilung 0,2 ms/cm befinden, und die Y-Eingangskoppiung muB auf DC geschaltetscm. Steht der Eingangsteilerschaiter in der5mV/cm-Stellung (FeinstellcraufC), istdas

I

MMEMMM RNMEMJ MMENNO

I!sch rhtj

Bud 3

aufgezemchncte Signal 4 cm hoch. Da emTastteiier ständig mechanisch und elek-trisch stark beansprucht wird, solite manden Abgieich öfters kontrollieren.

Es wird darauf hingewiesen, daB die Fre-quenz des eingebauten Rechteckgeneratorsnicht zur Zeit-Eichung verwendet werdcnkann. Ferner weicht das Tastverhäitnis vomWert 1:1 ab. SchlieBlich sci noch hemerkt,daB die Anstiegs- und Abfaiizeiten desRechtecksignais so kurz sind. daB die Recht-eckflanken seibst bei maximaler Intensi-tatscmnsteiiung kaum smchtbar sind. Dies istkein Fehier, sondern ebenso Voraussetzungfür einen einfachen und exakten Tastteiier-abgleich (oder eine Abienkkoeffizienten-Kontrolie) wie horizontale Impuisdächer,calibrierte lmpuishöhe und Nulipotentialam negativen Impuisdach.

Triggerung und ZeitablenkungDie Aufzeichnungeines Signals ist erst dannmogiich, wenn die Zeitabienkung ausgeiost,also getriggert wird. Damit sich auch cmstehendes Bud ergibt, muB die AuslOsungsynchron mit dem MeBsignai erfoigen. Diesist mogiich durch das MeBsignal scibst odereine extern zugefuhrte, aber ebenfails syn-chrone Signaispanriung. 1st die Taste AT/Norm. ungedrOckt in der Steilung AT(Automatische Triggerung), wird die Zeit-linie immer, also auch ohne angeiegte MeB-spannung geschrieben. In diesem Steliungkönnen praktisch aile unkomplizierten, sichperiodisch wiederholenden Signale über30 Hz Foigefrequenz stabil stehend aufge-zeichnet werden. Die Bedmenungder Zeitba-sis beschränkt sich dann im wescntiichcnauf die Zeiteinsteliung.

Mit gedruckter AT/Norm.-Taste unci LE-VEL-Einsteiiung (Normaitriggerung) kanndie Triggerung diem Zeitablenkung an jederSteile einer Signaifianke erfoigen. Mit in-temnem Normaitriggerung ist der mit derLEVEL-Einsteiiung erfaBbare Triggerbe-reich stark abhängig von der Bildhöhe desdargesteHten Signals. 1st sic kieiner ais 1cm,erfordert die Einsteiiung wegen des kieinenFangbereiches etwas FeingefOhi. FäHt dieTriggemung aus irgendeinem Grunde aus(z. B. faische LEVEL-Einsteiiung, fehien-des oder zu kieines Signal unter 3 m Bud-höhc), wird sofort der Biidschirm dunkeige-tastet. Dies ist kein Fchicr, sondemn be]Normaitriggemung prinzipicii bedingt. Derwiedereinsetzenden Tmiggerung folgt sofortdie Helitastung des Biidschirms.

Soil die Aufzeichnung eines Signals miteiner negativen Signaiflankebegmnnen, mul3die mit +/- bezeichnete Taste gedmucktwerden. Bei einem Signal mit kumzen Impul-sen kann so die Vordem- odem die Rückflankeder Impulse zum Triggemn gewahlt werden.Bei der Darsteliung nur eines Teils des Wel-ienzugs diner Periode ist die richtige Wahlder positmv steigenden oder negativ fallen-den Triggerfianke besondems wichtig.

Für externe Triggerung wird die Taste Trig.ext. gcdruckt und ein externes Signal derlinken BNC-Buchse mm X-Feld zugeführt.Dieses externe Triggersignal muB synchronmit dem MeBsignal scm. Es kann abem auchein ganzzahiiges Vielfaches oder einenganzzahiigen Teil der MeBsignaifrequenzhaben. Seine Amplitude sollte 0,5 V 55 nichtunter- und 5 V55 nicht uberschmeiten. Exter-ne Triggerung ist — abhangig von der Si-gnaiform — mit automatischem odem mitNormaitriggerung (LEVEI,-Emnsteilung)mogiich. Die extemne Triggermdglichkeit istbeispieisweise nutzlich bci der Brumm-spannungsmessung von Net zgieich rich -tern. Dazu wird der Trmggerbuchse einenetzfrcquente Sinusspannung der angege-benen GröBe zugeführt. Nun ist sofomt diestabile Darsteilung dem am Y-Eingang ange-iegten Brummspannung mogimch. gleich-güitigobessichum 50(60)oder 100(120) HzBmummfrequenz handeit, seibst wenn ihreAmplitude untem 3 mm Biidhöhe (interneTriggerschweiie) hegt. Femner kann beur-teilt werden, ob überlagerte Storspannun-gen netzfrequent oder von anderen Genera-toren asynchmon verursacht sind. Ein amTIMEBASE-Schaiter eingesteiiler Zeitko-effizicnt von 10 ms/cm kann zur ersten Be-urtemiumig dicncn. Seibstverständhch lassensich noch viele andemc McBheispielc für diesinngcmäBe Anwendung diem externen Trig-gerung finden.

Die Koppiungsart des Triggemsignais ist in-tern wie extern Wechseispannungskopp-lung (AC). Bei extemner Nommaitriggerungmit LEVEL-Einsteflung können aile Signa-Ic mit Foigefrequenzen übem 2 H stabil ge-tmiggert werden.

Soli das Video-Signal emnes Fernsehemp-fangers mit Biidfrequenz oszmlloskopmertwemden, muB man zur Abschwachung derZeilenimpulse die Taste TV drucken. Diesist auch für die Triggerung anderer Signaleuntem 800 Hz Foigefrequcnz vortemihaft,wed dann durch den emngeschalteten Tief-paB hochfrequentc Storungen und Rau-schen in der Trmggemspannungszuführungunterdrückt werden. Für die Darsteilungeines Video-Signals mit ZeiienfrequenzmuB dagegen die Taste TV ungedmückt biei-ben. In beiden Fallen solite dabem immemNormaitriggemung mit LEVEL-Einsteilungzum Anwendung kommen. Aul3erdem muBdie passende Steliung der +/- Taste gewahitwerden.

Wie bereits beschrieben, könncn einfacheSignale mit ungedrucktem Taste AT/Norm.automatisch getriggert werden. Die Foige-frcquenz darfdabci auch schwankend scm.Wirdjedoch das Tastverhaitnis eines Recht-ecksignais so stark vcrändcmt, daB sich dereine Ted des Rechtecks zum Nadelimpulsverfommt, kann die Umschaitung auf Nor-maitriggerung und die Bedienung des LE-VEL-Regiems erforderhch werden. Bei Si-gnaigemischen ist die Triggermogiichkeitabhängig von gewissen pemiodisch wieder-kehmenden Pegeiwerten. Die LEVEL-Em-steHung auf these Pegeiwerte erfordertetwas FeingefOhl.

Wenn bei äuBerst komplizierten Signaige-mischen auch nach mehrmaiigem gefuhi-

ELVjoumnai 23 51

vollen Durchdrehen des LEVEL-Reglersbei Normaltriggerung kein stabiler Trig-gerpunkt gefunden wird, ist in vielen Fallender Bildstand durch Betatigung des Zeit-Feinstellers zu erreichen. Bcsonders belBurst-Signalen und Impulsfolgen gleicherAmplitude kann der Start der Triggcrungdann auf den jeweils günstigsten Zeitpunkteingestellt werden. Dabei ist die richtigeWahl der +/- Tastenstellung ebenfallswichtig.

Alle am TIMEBASE-Schalter einstellbarenZeitkoeffizienten beziehen sich auf die linkeAnschlagstellung des Zeit-Feinstellers undeine Lange der Zeitlinie von 7 cm. BeiRechtsanschlag wird die Ablenkzeit etwaurn das 2,5fache verkürzt. Dieser Wert istjedoch nicht exakt calibricrt. Es crgibt sichdann in der obcrsten Stellung des TIMEBA-SE-Schalters eine maxi male Auflosung vonCa. 200 ns/cm. Die Wahl des günstigstenZeitbereiches hangt von der Folgefrequenzder angelegten MeOspannung ab. Die An-zahl der dargestellten Kurvenbilder erhöhtsich mit der VergrbBerung des Zeitkoeffi-zienten, also mit einer Drehung des TIME-BASE-Schalters nach links.

XY-BetriebZur externen Horizontalablcnkung (XY-Betrieb) ist die Taste Hor. ext. zu drUcken.Das X-Signal mul3derrechten BNC-Buchseim X-Feld zugefUhrt werden. Die Empfind-lichkeit des X-Vcrstärkers ist nicht einstell-bar, sic beträgt Ca. 0,65 V00 /cm. Die Span-nung an der Buchse darf also nicht mehr als4,5 V betragen. Gröl3ere X-Spannungenmussen durch einen vorgeschalteten Teilerauf diesen Wert herabgesetzt werden. DieBuchse hat Kondensatorkopplung (AC); eswerden also nur Wechselspannungen uher-tragen. Die Bandbreite des X-Verstärkersreicht von 2 H his 1 MHz (-3 dB). Jedoch istzu beachten, daB schon ab 30 kHz zwischenX und Y eine merkliche, nach hohereri Fre-quenzen ständig zunehmende Phasendiffe-renz auftritt, die oberhalb Ca. 100 kHz 30ubersteigt. Fallen die an der Y- und X-Ein-gangsbuchse angelegten Spannungen ausirgendeinem Grunde aus, wird ein Punktaufdem Bildschirmabgebildet. BeizuhoherStrahlhelligkeit (INTENS.-Einstellung)kann dieser Punkt im Bildschirm einbren-ncn, also die Strahlröhre schadigen!

Ein Anwendungsbeispiel für den XY-Be-trieb ist die Darstellung von Lissajous-Figu-ren zum Frequenzvergleich zweier Genera-toren, von denen mindestens einer eine va-riable Frequenzeinstellung besitzt. Sic wer-den mit passender Ausgangsspannung em-fach an die Y-Eingangsbuchse bzw. an die"or. ext.-Buchse gelegt. Durch Anderungder einstellbaren Frequenz läBt sich dieFrequcnzubereinstimmung auf Bruchteilevon I Hz genau festlegen. Aber auch Har-monische und Sub-Harmonische oder dieFrequenz- oder Phasen-Konstanz (z. B. inAbhangigkeit von der Temperatur oder derBetriebsspannung) der Gencratoren lassensich so kontrollieren.

Komponenten-TestDas ELV-UNJSCOPE hat einen eingebau-ten Komponenten-Tester, der durchDrücken der CT-Taste sofort betriebsbereitist. Der Anschlul3 eines Bauteils erfolgt Ober

die zwei Steckbuchsen unterhalb der CT-Taste. BeigedruckterCT-Tastesindsowohlder Y-Vorverstärker wie auch der Zeitba-sisgencrator abgeschaltet. Jedoch dürfenSignalspannungen an den drei BNC-Buch-sen welter anliegen. Deren Zuleitungenmüssen also nicht gelost werden (siehe aberunten Tests direkt in der Schaltung").Aul3er den INTENS.- und FOCUS-Kon-trollen haben die ubrigen Oszilloskop-Ein-stellungen keinen Einflul3 auf den Testbe-trieb. Für die Verbindung des Testobjektsmit den CT-Buchsen sind zwei einfacheMeBschnüre, wie sie z. B. bei Multirneternverwendet werden, erforderlich. Nach be-endetem Test kann durch Auslösen der CT-Taste der Oszilloskop-Betrieb ubergangslosfortgesetzt werden.

Entsprechend der Schutzklasse des UNI-SCOPE's und der Schutzklasse eventuellfiber MeBkabel angeschlossener andererNetzgerate ist es moglich, daB die mit Erd-zeichen versehene CT-Buchse mit demNetzschutzleiter verbunden, also geerdetist. Im allgemeinen ist das für den Test em-zelner Bauelemente ohne Belang.

Bei Tests in der Schaltung mull letztereunter allen Umständen vorher stromlos ge-macht werclen. Bei schutzgeerdeter Netzan-schlull-Schaltung ist es dazu erforderlich,den Netzstecker der zu testenden Schaltungzu ziehen, damit auch deren Schutzerdver-bindung aufgetrennt ist. Eine doppelteSchutzleiterverbindung würde zu falschenTestergebnissen führen.

Das Testprinzip ist von bestechender Em-fachheit. Der Netztrafo im UNISCOPE lie-fert eine netzfrequente Sinusspannung, diedie Reihenschaltung aus Prüfobjekt undeinem eingebauten Widerstand speist. DieSinusspannung wird zur Horizontalablen-kung und der Spannungsabfall am Wider-stand zur Vertikalablenkung benutzt.

1st das Prüfobjekt eine reelle Grölle (z. B. emWiderstand), sind beide Ablenkspannun-genphasengleich. Aufdem Bildschirmwirdein mehr oder weniger schrager Strich dar-gestellt. 1st das Prüfobjekt kurzgeschlossen,steht der Strich senkrecht. Bei Unterbre-chung oder ohnc Prüfobjekt zeigt sich einewaagerechte Linie. Die Schragstellung desStriches ist ein Mall für den Widerstands-wert. Damit lassen sich ohm'sche Wider-stände zwischen 20 fl und 4,7 kIl testen.

Kondensatoren und Induktivitaten (Spu-len, Drosseln, Trafowicklungen) bewirkeneine Phasendifferenz zwischen Strom undSpannung, also auch zwischen den Ablenk-spannungen. Das ergibt eiiipsenformigeBilder. Schragstellung und Offnungsweiteder Ellipse sind kennzeichnend für denScheinwiderstandswert bei Netzfrequenz.Kondensatoren werden im Bereich von0,1 pF his 1000 pF angezeigt.

Bei Halbleitern erkennt man die span-ungsabhangigen Kennlinienknicke beim

Ubergang von der leitenden in die nichtlei-tende Zone. Soweit das spannungsmalligmoglich ist, werden Vorwarts- und Rück-warts-Charakteristik dargestellt (z. B. beieiner Z-Diode unter 8 V). Es handelt sichimmer um eine Zweipol-Prüfung; deshalbkann z. B. die Verstarkungeines Transistors

nichtgetestet werden, wohl aber die einzel-nen Ubergange B-C, B-E, C-E. Da die amTestobjekt anliegende Spannung nur einigeVolt betragt, können die einzelnen Zonenfast aller Halbleiter zerstorungsfrei geprüftwerden. Andererseits ist deshalb ein Testder Durchbruch- oder Sperrspannung anHalbleitern für hohe Speisespannung aus-geschlossen. Das ist im allgemeinen keinNachteil, da im Fehlerfall in der Schaltungsowieso grobe Abweichungen auftreten, dieeindeutige Hinweise auf das fehlerhafteBauelement geben.Recht genaue Ergebnisse erhält man beimVergleich mit sicher funktionsfähigen Bau-elementen des gleichen Typs und Wertes.Dies gilt insbesondere auch für Halbleiter.Man kann damit z. B. den kathodenseitigenAnschlull einer Diode oder Z-Diode mitunkenntlicher Bedruckung, die Unter-scheidung eines p-n-p-Transistors vomkomplementären n-p-n-Typ oder die richti-ge Gehauseanschlullfolge B-C-E eines un-bekannten Transistortyps schnell ermittein.Wichtiger noch ist die einfache Gut-Schlecht-Aussage Ober Bauteile mit Unter-brechung oder Kurzschlull, die mm Service-Betrieb erfahrungsgem5f3 am haufigstenbenotigt wird.

Die übliche Vorsicht gegenüber einzelnenMOS-Bauelementen in bezug auf statmscheAulladung oder Reibungselektrizitat wirddringend angeraten. — Brumm karmn aufdem Bildschirm sichtbar werden, wenn derBasis- oder Gate-Anschlull eines einzelnenTransistors offen ist, also gerade nicht gete-stet wird (Handempfindlichkeit).Tests direkt in der Schaltung sind in vielenFallen moglich, aber nicht so eindeutig.Dutch Parallelschaltung reeller und/oderkomplexer Gröllen — besonders wenn thesebei Netzfrequenz relativ niederohrnig sind— ergeben sich meistens grolle Unterschie-de gegenüber Einzelbauteilen. Hat man oftmit Schaltungen gleicher Art zu arbeiten(Service), dann hilft auch hier ein Verglemchmit einer funktionsfahigen Schaltung. Diesgeht sogar besonders schnell, weil die Ver-gleichsschaltung gar nicht unter Strom ge-setzt werden mull (und darf!). Mit den Test-kabeln sind einfach die idcntischen Mel-punktpaare nacheinander abzutasten unddie Schirmbmlder zu vergleichen. Unter Um-standen enthält die Testschaltung selbstschon die Vergleichsschaltung, z. B. bei Ste-reo-Kanalen, Gegentaktbetrieb, symmetri-schen Brückenschaltungen. In Zweifelsfal-len kann ein Bauteilanschlull einseitigabge-lotet werden. Genau dieser Anschlull solltedann mit der Prüfbuchse ohne Erdzeichenverbunden werden, weil sich damit dieBrummeinsteuerung verringert. Die Prüf-buchse mit Erdzemchen liegt an Oszilloskop-Masse und ist brumm-unempfmndlich.Beim Test in der Schaltung ist es notwendig,die an die BNC-Buchsen des UNISCOPESangeschlossenen Melkabel- und Tasttciler-Verbindungen zur Schaltung hin zu tren-nen. Sonst ist man nmcht mehr wahlfrem beider Mellpunkt-Abtastung (doppelte Mas-severbmndung).Wir sind nun am SchIul der ELV-SerieUNISCOPE angelangt und wünschenIhnen viel Erfolg beim Nachbau und spa-teren Einsatz Ihres UNISCOPEs.

52 ELVjournal 23