Home  •  Impressum  •  Sitemap

Messungen mit dem Oszilloskop


Mit einem Oszilloskop sind verschiedene Messungen möglich. Um den Umgang mit dem Oszilloskop etwas zu üben, habe ich selbst einige einfache Messungen durchgeführt und die dazugehörigen Schirmbilder abfotografiert. Alle Messungen sind mit dem PM 3240 durchgeführt.



vorsicht.gif

Achtung:
Niemals versuchen, mit einem Oszilloskop die Netzspannung aus der Steckdose anzusehen, auch nicht mit vorgeschalteten Tastteiler! Sowas hat meist böse Folgen. Der Meßeingang von Oszilloskopen hat an der Netzspannung nichts zu suchen.



Vorbereitende Einstellungen

Folgende Einstellungen sollten vor den Messungen am Oszilloskop (PM 3240) gemacht werden:

Einstellungen am Gerät allgemein:

  • Gerät einschalten
  • Helligkeit mit dem Regler ILLUM und Schärfe mit dem Regler FOCUS einstellen

Einstellungen an der Vertikaleinheit:

  • Am Tastenblock oben die Taste A dücken (Darstellung Kanal A)
  • Den Regler AMPL/DIV auf den höchsten Wert stellen (hier 2 V pro DIV)
  • Den Regler GAIN in Rechsstellung einrasten (Kalibrierungsstellung)
  • Ankopplung des Signals auf DC stellen
  • Mit dem Regler POSITION den Strahl in die Mitte des Schirmes bringen

Solange man mit nur einem Kanal arbeitet (z. B. A) reicht es, diese Einstellungen auch nur am Kanal A zu machen. Ansonsten gelten diese Voreinstellungen auch für den Kanal B.

Einstellungen am Horizontalkanal:

  • Am Tastenblock oben DEL'D TB-EXT.X-MAIN TB die Taste MAIN TB dücken
  • Mit dem Regler POSITION TB MARGIN den Strahl in die Mitte des Schirmes bringen

Einstellungen am Hauptzeitablenkgenerator:

  • Am Tastenblock AUTO-TRIG-SINGLE die Taste TRIG dücken (Triggerung auf normale Weise)
  • Den Regler TIME/DIV or DELAY TIME auf eine mittleren Wert stellen (z. b. 10 Millisekunden)
  • Am Tastenblock DC-LF-HF die Taste DC dücken (Triggersignal wird direkt gekoppelt)
  • Am Tastenblock A-B-EXT-LINE die Taste Taste A dücken (Triggersignal von Kanal A)

Der verzögerte Zeitablenkgenerator wird hier nicht benötigt. Ich habe ihn bis jetzt auch noch nie benutzt. Sind diese Einstellungen gemacht, sollte eine gerade Linie auf dem Schirm erscheinen:


grund.jpg

Die Grundanzeige: Der Elektronenstrahl auf dem Schirm


Deutlich ist auch das Bildschirmraster zu erkennen. Ein Quadrat ist genau 1 cm groß. Beim PM 3240 ist der Bildschirm 8 cm hoch und 10 cm breit. Zur genauen Ablesung sind an die beiden mittleren Rasterlinien (horizontal und vertikal) kleine Hilfslinien mit einem Abstand von 2 mm gezeichnet.



Gleichspannungen

Vor der Messung wird nochmal kontrolliert, ob sich der Elektronenstrahl in der Grundstellung (Bildschirmmitte) befindet. Notfalls mit dem Regler POSITION an der Vertikaleinheit nachregeln.

Dann wird die Meßspannung am Kanal A angelegt. Wichtig: Unbedingt die Spannungsgrenzen beachten! Ohne Tastteiler darf die Spannung höchstens 16 V betragen (Scheitelwert)! Bei Verwendung eines Tastteilers liegen die Grenzen höher, aber auch hier ist unbedingt die Höchstspannung für den Tastteiler zu beachten!


oszi_spannung.gif

Spannungsmessung an einer 9V-Batterie


Eine Gleichspannung wird als gerade Linie angezeigt, genau wie die Grundanzeige ohne Signal. Sobald die Gleichspannung am Oszilloskop angelegt wird, wandert die Linie des Elektronenstrahls auf dem Schirm ein Stück nach oben, je nachdem wie hoch die Meßspannung und die Einstellung des Schalters AMPL/DIV ist. Ist die Auslenkung zu gering, stellt man den Schalter AMPL/DIV eine Stufe kleiner ein, z. B. 1 V pro cm oder 0,5 V pro cm.


gleichspannung.jpg

Gleichspannung einer Batterie


Wie hoch ist die Spannung? Dazu wird die Auslenkung der Linie von der Grundlinie auf dem Schirm abgelesen. Die Spannung ergibt sich dann aus dem Produkt der abgelesenen Höhe (in cm) mal dem Wert, auf den der Schalter AMPL/DIV eingestellt ist! Bei dem Bild oben steht der Schalter z. B. auf 0,5 V pro cm. Die Höhe der Strahllinie von der Grundlinie beträgt 1,8 cm. Die Rechnung lautet:

oszi_gleichspannung.gif

Bei dieser Messung wurde allerdings ein Tastteiler mit dem Verhältnis 1:10 benutzt. Daher muß das Ergebnis noch mit 10 multipliziert werden. Die Spannung beträgt also 9 V! Die Messung erfolgte an einer 9 V Blockbatterie.

Die Abkürzung Div kommt von "Divit", was soviel wie Teil heißt. Div steht hier für eine Rastereinheit.



Wechselspannungen

Auch hier wird vor der Messung nochmal kontrolliert, ob sich der Elektronenstrahl in der Grundstellung (Bildschirmmitte) befindet. Notfalls wieder nachregeln. Vorher aber noch ein Warnhinweis:

Niemals mit einem Oszilloskop in die Steckdose oder an Spannungen von 230 V gehen!! Auch nicht bei Verwendung von Tastteilern!

Erste Wechselspannungsmessungen macht man am besten an einem Sinusgenerator. Dieser erzeugt auch einen sauberen Sinus. Die Spannung aus der Steckdose ist dagegen durch Oberwellen und andere Störungen mehr oder weniger verzerrt.

Auch hier fängt man mit der ganz oben beschriebenen Grundeinstellung an. Ist nach dem Anlegen der Meßspannung die vertikale Auslenkung zu gering, stellt man den Schalter AMPL/DIV auf einen kleineren Wert. Anschließend stellt man den Schalter für die horizontale Auslenkung (TIME/DIV) auf einen Wert, bis man ein oder zwei Perioden der Sinusschwingung auf dem Schirm sieht. Hier ein Beispielbild:


sinus.jpg

Sinusförmige Wechselspannung aus einen Sinusgenerator


Zunächst wird wieder die Spannungshöhe bestimmt: Bei dem Bild oben stand der Schalter AMPL/DIV auf 0,5 V pro cm. Die obere Spitze der Sinuskurve liegt 3 cm über der Grundlinie:

oszi_wechselspannung.gif

Der Scheitelwert der Wechselspannung beträgt 1,5 V! Den Effektivwert muß man noch ausrechnen, indem man den Scheitelwert mit 0,707 multipliziert. Das ergibt etwa 1,06 V!

Fehlt noch die Bestimmung der Frequenz. Der Schalter TIME/DIV stand auf 1 Millisekunde pro cm. Eine Sinusperiode hat 3,8 cm auf dem Schirm. Man multipliziert die Länge einer Periode auf dem Schirm in cm mit dem eingestellten Wert am Schalter TIME/DIV:

oszi_zeit.gif   oszi_frequenz.gif

Die Sinuskurve auf dem Bild hat also eine Frequenz von 263 Hz und eine Scheitelspannung von 1,5 V!

Um sich die Netzspannung anzusehen, muß man einen Trenntrafo verwenden, der die Spannung auf einen ungefährlichen Wert, z. B. 12 V herunterbringt. Es muß sich hier unbedingt um einen richtigen Trenntrafo handeln, weil das Spannungssignal potentialfrei sein muß!


sinusunsauber.jpg

Die sinusförmige Wechselspannung aus der Steckdose ist durch Oberwellen verzerrt
Gemessen wurde am Ausgang eines Trenntrafos mit 12 V.


Eine weitere Form von Wechselspannung ist die Rechteckspannung. Bei ihr werden allerdings auf dem Schirm nicht die Flanken dargestellt.


rechteck.jpg

Bei der Rechteckspannung werden die Flanken nicht dargestellt



Brummspannungen

Wird Gleichspannung aus einer Wechselspannungsquelle erzeugt, so bleibt je nach Qualität der Schaltung eine mehr oder minder starke Restwelligkeit zurück, die man als Brummspannung bezeichnet. Man mißt sie, indem man das Oszilloskop auf Wechselspannung stellt (Tastenblock AC-0-DC beim PM 3240 auf AC stellen). Bei dieser Einstellung wird ein Kondensator in Reihe zum Eingang geschaltet, der den Gleichspannungsanteil aus dem Meßsignal entfernt.


brummspannung.jpg

Nicht glatte Gleichspannung (Brummspannung)
So sieht eine nicht richtig geglättete Gleichspannung aus;
man bezeichnet diese auch als Brummspannung.



Strom

Ströme können nur indirekt gemessen werden. Dazu wird ein Widerstand mit bekanntem Wert in den Stromkreis eingebaut und an diesem der Spannungsabfall mit dem Oszilloskop gemessen.


oszi_strom.gif

Strommessung an einem Widerstand


Der fließende Strom läßt sich dann nach dem Ohmschen Gesetz berechnen:

ohmsches2.gif


Phasenverschiebungen

Phasenverschiebungen mißt man im Zweikanalbetrieb, d. h. das eine Meßsignal wird an Kanal A, das andere an Kanal B gelegt. Für den Zweikanalbetrieb müssen am Oszilloskop einige Einstellungen anders sein als beim Einkanalbetrieb. Die Einstellungen für die Vertikaleinheit sind bei einem Zweikanaloszilloskop ja zweimal vorhanden. Bis jetzt haben wir nur den Kanal A benutzt. Zunächst erhält auch der Kanal B die folgenden Grundeinstellungen:

  • Den Regler AMPL/DIV auf den höchsten Wert stellen (hier 2 V pro DIV)
  • Den Regler GAIN in Rechsstellung einrasten (Kalibrierungsstellung)
  • Ankopplung des Signals auf DC stellen
  • Am Tastenblock A-ALT-CHOP-ADD-B (Vertikaleinheit) die Taste ALT drücken. Damit werden beide Kanäle gleichzeitig auf dem Schirm dargestellt!

Als Beispiel wird hier die Phasenverschiebung an einem RC-Glied (Widerstand und Kondensator) gemessen. Dazu wird das eine Meßsignal an die Buchse von Kanal A, das andere an die Buchse von Kanal B angeschlossen.


oszi_phasenverschiebung.gif

Phasenverschiebungsmessung an einem Kondensator



sinusphasenverschoben.jpg

Zwei Sinussignale mit verschiedener Phasenlage


Wie man sieht, sind hier beide Sinuskurven deutlich versetzt (phasenverschoben). Wie groß ist nun die Phasenverschiebung? Dazu mißt man erstmal die Länge einer Sinusperiode auf dem Schirm - sie beträgt hier 9 cm. Danach den Abstand beider Sinuskurven auf dem Schirm - das sind etwa 0,9 cm. Die Rechnung lautet dann:

oszi_phasenverschiebung2.gif

Die Phasenverschiebung beträgt hier 36 Grad. Auf dem nächsten Bild sieht man dagegen eine Phasenverschiebung von 180 Grad:


sinus180grad.jpg

Zwei Sinussignale mit 180 Grad Phasenverschiebung
Das verstärkte Signal ist gegenüber dem Originalsingal um 180 Grad phasenverschoben!
Messung am rechten Ausgangskanal des TDA 1519.



Messungen an Verstärkern

Verstärker sollen Signale möglichst unverfälscht verstärken, d. h. die ursprüngliche Kurvenform der Signale nicht verändern. Mit einem Sinusgenerator und einen Oszilloskop kann man das leicht überprüfen. Man sieht z. B. bei welcher Eingangsspannung ein Verstärker anfängt zu übersteuern. Weiterhin lassen sich mit einem Oszilloskop die Arbeitspunkte der Transistoren genau einstellen.


sinus2gleich.jpg

Original- und verstärkter Sinus
Messung am linken Ausgang des TDA 1519 mit etwa halb aufgedrehtem Lautstärkeregler.



sinusueber1.jpg

Verzerrter Sinus
Messung am linken Ausgang des TDA 1519 mit etwa bis drei Viertel aufgedrehtem Lautstärkeregler. Die Sinuskurve beginnt oben und unten flach zu werden - der Verstärker ist bereits übersteuert.



sinusueber2.jpg

Stark verzerrter Sinus
Messung am linken Ausgang des TDA 1519 mit fast voll aufgedrehtem Lautstärkeregler. Der Sinus nimmt schon einer eher rechteckige Form an - der Verstärker ist total übersteuert. Für angeschlossene Lautsprecher bestünde jetzt eine große Gefahr ihrer Zerstörung!



sinusapunkt1.jpg

Falscher Arbeitspunkt
Messung an einer einfachen Gegentaktstufe mit BC 548 / BC 558.
Die negative Halbwelle (PNP-Transistor) zeigt bereits Anzeichen einer Übersteuerung (abgeflachte Spitze) während die positive oben noch rund ist. Der Arbeitspunkt des PNP-Transistors ist falsch.


Bitte beachten Sie unbedingt die Warnhinweise!

© Copyright: 2005-2017 Mario Lehwald
www.hobby-bastelecke.de