Grundlagen des Oszilloskops: Ein Leitfaden für Anfänger

Als Elektronikingenieure sind wir im Vergleich zu anderen Ingenieurdisziplinen unglaublich privilegiert. Nicht nur entwickelt sich die Elektronik rasant weiter und findet immer breitere Anwendung und Funktionalität, sondern unsere Testgeräte bieten uns auch die größten Möglichkeiten, die von uns gebauten Geräte zu diagnostizieren und zu untersuchen. Obwohl alle Ingenieurdisziplinen fantastische Simulationstools haben, kann das Sehen, wie etwas in der realen Welt funktioniert, viel mehr Einblicke bieten.

Wir haben viele Werkzeuge, die es uns ermöglichen zu sehen, was unsere Schaltungen tun, aber als Anfänger ist man sich vielleicht nicht sicher, wo man anfangen soll. Die zwei wichtigsten Werkzeuge, die Sie zum Diagnostizieren jeder Schaltung besitzen werden, sind ein digitales Multimeter und ein Oszilloskop. Sie fragen sich vielleicht: "Welches Oszilloskop oder andere Testgeräte sollte ich mir anschaffen?" oder sogar "Wie benutze ich ein Oszilloskop?", was häufige Fragen von Studenten und Bastlern sind. In diesem Artikel werde ich einige Grundlagen über Oszilloskope behandeln, die jeder Ingenieur kennen sollte, sowie einige Tipps und Tricks für den Umgang mit verschiedenen Oszilloskopen.

Digitales Multimeter vs. Oszilloskop

Es gibt eine riesige Auswahl an elektronischen Messgeräten und Geräten, von denen das Multimeter wahrscheinlich das beliebteste ist. Multimeter können Strom, Spannung, Widerstand und oft auch andere Parameter messen, abhängig vom Modell. Einige beinhalten eine eingebaute Temperatureinstellung für RTD-Sonden oder einen Infrarotsensor für Temperaturmessungen. Ein Multimeter wird verwendet, um festzustellen, ob Ihre Stromversorgung angemessen funktioniert, kann helfen, beschädigte Teile zu finden, messen, ob der Spannungsabfall oder der Widerstand der Teile korrekt ist, den Ort eines Kurzschlusses oder eines offenen Stromkreises finden und so weiter.

Ein Multimeter ist hilfreich, wenn es um Elektronik geht, findet aber schnell seine Grenzen, da seine Frequenzantwort begrenzt ist. Das Multimeter ist perfekt, um zu sehen, was eine durchschnittliche Spannung ist, vielleicht sogar die Frequenz eines Stromkreises bis zu mehreren hundert Kilohertz zu zählen. Es bietet jedoch keine Visualisierung. Wenn Sie eine Spannung über die Zeit im Detail betrachten müssen oder irgendeinen Aspekt einer Wellenform visualisieren möchten, wird ein anderes Messgerät benötigt – das Oszilloskop.

Grundlagen des Oszilloskops

Oszilloskope helfen dem Ingenieur, verschiedene Parameter zu messen, wie Spannung, analoge und digitale Signale und Rauschen. Moderne Oszilloskope verfügen auch über eine große Anzahl zusätzlicher Funktionen, die für einen Elektronikingenieur nützlich sind.

Fast jedes Oszilloskop, das Sie heute zum Verkauf finden, wird ein Digitalspeicheroszilloskop (DSO) oder ein Mixed-Signal-Oszilloskop (MSO) sein. Ein Mixed-Signal-Oszilloskop ist ein Digitalspeicheroszilloskop mit zusätzlicher Funktionalität, die Logikanalysator-Fähigkeiten integriert. Einige Modelle führen auch eine FFT durch, was Messungen im Frequenzbereich ermöglicht.

Jeder Stil eines Oszilloskops ist ein fantastisches Diagnosewerkzeug beim Fehlersuchen in einem Schaltkreis. Sie können die genaue Wellenform Ihres Schaltkreises mit Millivolt-Auflösung sehen, und bei einigen Oszilloskopen sogar mit Pikosekunden-Auflösung. Dies macht es möglich, kurze transiente Spitzen von Sensoren, Encodern oder Schaltkreisen zu erfassen, die ein Multimeter nicht zuverlässig erfassen kann. Es ermöglicht Ihnen auch, digitale Signale zu betrachten, die Qualität von Übergängen zu inspizieren und Klingeln oder andere Signalintegritätsprobleme zu betrachten.

Oszilloskop-Kanäle

Oszilloskope haben mehrere Kanäle. Daher können Sie die Wellenform, die in einen Schaltkreis geht, sowie die Wellenform, die herauskommt, überwachen, was es perfekt für die Überwachung von analogen Filtern, Verstärkern und anderen analogen Schaltkreisen macht. Angenommen, Sie arbeiten hauptsächlich mit digitalen Signalen. In diesem Fall sind Oszilloskope auch fantastische Werkzeuge für Sie - Sie können einen Kanal haben, der ein Signal überwacht, zum Beispiel einen Knopf, und dann die Reaktion eines Mikrocontrollers auf diesen Eingang sehen - wie eine Übertragung über SPI oder I2C. Mit den präzisen Zeitmessungen eines Oszilloskops können Sie messen, wie lange Ihr Code zur Ausführung oder Reaktion auf einen Interrupt benötigt. Mixed-Signal-Oszilloskope gehen noch einen Schritt weiter, indem sie einen Logikanalysator integrieren, der Ihnen viele digitale Eingangskanäle zur Überwachung neben den analogen Kanälen bietet.

Wie man EMI mit einem Oszilloskop misst

Sie können ein Oszilloskop auch als groben Nahfeld-Elektromagnetische-Interferenz-Detektor verwenden, selbst wenn das Oszilloskop keine FFT-Funktion hat. Zum Beispiel versuche ich im Bild unten, die Quelle des abgestrahlten Rauschens eines kommerziellen LED-Treibers niedriger Qualität zu isolieren. Ich habe einfach das Erdungskabel der Sonde mit der Spitze verbunden, was mir eine große Nahfeldschleifensonde gibt. Das Signal auf dem Bildschirm des Oszilloskops ist reines abgestrahltes Rauschen; der LED-Treiber könnte noch in seinem Gehäuse sein.

Wir können das Schalten des LED-Treibers sehen und wären in der Lage, eine potenzielle Geräuschquelle zu verfolgen und die Änderung des Signals zu betrachten, wenn Filter- oder Dämpfungskomponenten zu den problematischen Netzen hinzugefügt werden. Auch wenn es kein Ersatz für einen Spektrumanalysator ist, kann ein Oszilloskop dennoch dabei helfen, potenzielle EMI-Probleme zu verfolgen, die dazu führen könnten, dass Sie eine Zertifizierung nicht bestehen. Wenn Sie eine präzisere Messung benötigen, können Sie auch speziell gebaute Nahfeldsonden kaufen, um Ihre Platine zu analysieren.

Während Oszilloskope fantastische Diagnosewerkzeuge sind, können sie auch bei der Planung eines Projekts nützlich sein. Wenn Sie beispielsweise ein Schaltbild mit einem Simulationstool wie SPICE simulieren, ist Ihr Bauteilmodell möglicherweise keine perfekte Darstellung des realen Bauteils. Indem Sie ein Oszilloskop an einer Steckbrettversion Ihres Schaltbilds verwenden, können Sie in Echtzeit damit interagieren und die genaue Reaktion dieses Bauteils sehen, was Ihnen ermöglicht zu bestimmen, ob Ihre Simulation genau sein wird oder nicht. Dieser Prozess kann auch die Auswahl der Bauteile erheblich verbessern, indem Sie Proben verschiedener Teile in einem Testkreis ausprobieren, anstatt sich auf ein generisches SPICE-Modell für diesen Bauteiltyp zu verlassen.

Zusätzlich zur Auswahl der Bauteile wird ein Oszilloskop oft auch während der Qualitätssicherungstests einer Produktionsplatine verwendet. Für analoge Schaltungen, wie Verstärker oder Stromversorgungen, ermöglichen viele Oszilloskopmodelle die Konfiguration eines Pass/Fail-Modus, der Ihnen sofort mitteilen kann, ob eine Schaltung die Kriterien erfüllt, um im Produktionsprozess weiterzumachen.

Welches Oszilloskop?

Ein Oszilloskop ist ein entscheidendes Werkzeug für jeden Elektronikingenieur, Hardware-Designer oder Firmware-Entwickler. Sie sind auch unschätzbare Werkzeuge für Maker, Studenten und Elektronik-Hobbyisten. Es gibt eine riesige Auswahl an Oszilloskopen auf dem Markt - wie wählt man also eines aus, das den eigenen Bedürfnissen entspricht?

Es gibt eine große Auswahl an Oszilloskopen auf dem Markt, mit einer breiten Preisspanne. Ein sehr billiges Oszilloskop könnte Sie 100 Dollar kosten, aber der Himmel ist die Grenze, da einige Oszilloskope über eine halbe Million Dollar kosten! Selbst einige Sonden für High-End-Oszilloskope kosten mehr als ein neues Familienauto.

Bevor wir uns die Spezifikationen oder Modelle von Oszilloskopen ansehen, werfen wir zunächst einen kurzen Blick darauf, wie ein Oszilloskop funktioniert.

Ein modernes digitales Oszilloskop nimmt ein analoges Eingangssignal von der Sonde auf und wandelt es in ein digitales Signal für die Anzeige um. Es arbeitet auch mit einer unglaublich breiten Spanne von Spannungen; selbst ein Oszilloskop der unteren Preisklasse kann eine maximale Spannung von 1000 V(Spitze)/300 V(eff) haben und dennoch in der Lage sein, Signale zu messen, die nur wenige Millivolt in der Amplitude betragen. Die Eingangsstufe des Oszilloskops kümmert sich um die Skalierung dieser breiten Spannungsbereiche auf etwas, mit dem das Oszilloskop umgehen kann. Dieses konditionierte Signal wird dann verwendet, um das Oszilloskop zu triggern sowie in die Abtast- und ADC-Kette einzugehen, was letztendlich als Messwerte im Speicher endet. Diese Messwerte im Speicher können Sie sich als eine zeitgestempelte Liste von einzelnen Proben vorstellen, die zusammengesetzt Ihre Wellenform auf dem Bildschirm anzeigen.

Bandbreite des Oszilloskops

Die Bandbreite ist eine der prominentesten Methoden, um verschiedene Oszilloskope zu vergleichen. Sie repräsentiert die maximale Signalfrequenz, die gemessen werden kann, ohne dass signifikante Aufmerksamkeit erforderlich ist. Die Dämpfung entsteht durch die induktive und kapazitive Reaktanz, die sich mit steigender Frequenz ändert. Dies begrenzt letztendlich die Bandbreite der Oszilloskop-Hardware. Allerdings haben auch die Sonden selbst Bandbreitenbegrenzungen. Wenn Sie ein Oszilloskop kaufen, werden die mitgelieferten Sonden typischerweise die gleiche oder eine größere Bandbreite als das Oszilloskop selbst haben. Die beworbene Bandbreite ist der Punkt, an dem das Signal um -3 dB oder etwa 70,7% des gemessenen Signals gedämpft wird.

Beim Kauf eines Oszilloskops sollte es eine höhere Bandbreite als das maximale Frequenzsignal haben, das Sie messen möchten. Für viele Ingenieure wird dies wahrscheinlich ein Taktgeber/Oszillator oder ein Kommunikationsprotokoll sein.

Abtastrate des Oszilloskops

Die Abtastrate ist, wie viele Datenpunkte das Oszilloskop pro Sekunde in den Speicher umwandeln und speichern kann. Je mehr Proben Sie erfassen können, desto detaillierter wird das Signal auf dem Display sein. Die Abtastrate muss mindestens das Zweifache der Frequenz Ihres Signals betragen, idealerweise mindestens viermal größer als die Signalfrequenz. Viele hochwertige Oszilloskope bieten 10 bis 20 Mal ihre Bandbreite als maximale Abtastrate, was es Ihnen ermöglicht, kleine transiente Spitzen oder Einbrüche in Ihrem Signal zu erfassen.

Mit einer niedrigen Abtastrate können Sie kleine transiente Schwankungen oder Jitter im Signal vollständig verpassen, da die Chance, dass diese Transienten zwischen den Proben landen, zunimmt.

Speichertiefe

Die Speichertiefe eines Oszilloskops ist eine leicht zu übersehende Spezifikation, die besonders bei hohen Abtastraten kritisch sein kann. Die Speichertiefe bestimmt, wie viele Messwerte gespeichert werden können und somit, wie lange Ihr Oszilloskop Daten erfassen kann. Dies beeinflusst, wie weit Sie nach dem Auslösen in einem Signal scrollen oder wie stark Sie in einen bestimmten Bereich eines erfassten Signals hineinzoomen können. Im Allgemeinen ist mehr Speichertiefe besser; mehr Daten zu haben, ist normalerweise eine gute Sache. Einige Geräte der unteren Preisklasse können Schwierigkeiten haben, alle Daten in ihrem Speicher zu verarbeiten, wenn sie eine erhebliche Menge ohne die notwendige Verarbeitungsleistung besitzen. Dies kann zu langsamen mathematischen oder anderen Operationen führen, aber bei einem allgemeinen Oszilloskop tendieren die Hersteller dazu, eine vernünftige Menge an Speicher im Verhältnis zu den Verarbeitungskapazitäten bereitzustellen.

Mehr Speichertiefe erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass seltene/glitchige Signale erfasst werden, was es einfacher macht, „seltsames Verhalten“ in Ihrem zu testenden Gerät aufzuspüren.

Andere Spezifikationen

Wir könnten viele Seiten über die Spezifikationen von Oszilloskopen diskutieren, aber diese Spezifikationen sind für einen ersten oder zweiten Oszilloskopkauf wahrscheinlich nicht so kritisch wie die oben genannten Optionen. Wenn Sie nicht vorhaben, die Grenzen eines von Ihnen gekauften Oszilloskops auszureizen, werden die meisten Optionen auf dem Markt für den Durchschnittsanwender „gut genug“ sein.

Was sollte vermieden werden?

Bevor wir uns einige Optionen für beliebte Oszilloskope ansehen, möchte ich zunächst ein paar Warnungen bezüglich sehr kostengünstiger Geräte aussprechen. Ich sage normalerweise ungern, dass etwas nicht wert ist, gekauft zu werden, aber wenn Sie sich den Online-Marktplatz ansehen, gibt es zweifellos kostengünstige Geräte, die sich Oszilloskope nennen und es nicht wert sind, Ihre Zeit oder Ihr Geld zu verschwenden.

Allgemein gesprochen, kommen diese Vorschläge von Dingen, die vermieden werden sollten, auf Bandbreite und Abtastrate herunter. Wenn Sie ein Oszilloskop für die Arbeit mit Elektronik suchen, würde ich eine absolute Mindestbandbreite von 25MHz empfehlen, mit 50MHz als empfohlene Mindestbandbreite und eine der Bandbreite entsprechende Abtastrate.

Oszilloskop-Multimeter

Während es tragbare Oszilloskope gibt, die unglaublich leistungsfähig sind, sind die kostengünstigen, die wie Multimeter aussehen, es nicht. Diese sind dafür konzipiert, ein Wechselstromsignal von etwas wie einem Generator oder Ihrer Wandsteckdose zu betrachten und werden für den Zweck des Elektronikdesigns oder Testens kaum nützlich sein.

Wenn Sie ein Elektriker sind, der einen Generator repariert, bin ich sicher, sie wären perfekt, aber für die Arbeit mit einem Mikrocontroller ist die Bandbreite von 20KHz/200KSa/s ziemlich sinnlos.

Die tragbaren Mini-Oszilloskope mit Farb-TFT

Obwohl diese kleinen Einheiten günstig sind und ziemlich ordentlich aussehen, ist die Realität, dass sie, wenn Sie Glück haben, nur auf einem kostengünstigen ARM-Mikrocontroller laufen. Mit einer typischen Bandbreite von nur 1MHz und 10MSa/s liegt selbst eine langsame SPI-Kommunikation weit über den Fähigkeiten dieses Geräts. Teurere Versionen könnten bis zu 15MHz oder mehr Bandbreite mit Abtastraten von bis zu 100MSa/s erreichen, aber auch das ist einfach nicht ausreichend, um in modernen Schaltkreisen nützlich zu sein.

Der Bildschirm mit niedriger Auflösung und die insgesamt begrenzten Fähigkeiten bedeuten, dass Sie nicht viel Wert für Ihr Geld bekommen, es ist unwahrscheinlich, dass es beim Entwerfen oder Testen von Elektronik, die Sie bauen könnten, von großem Nutzen ist.

Bausatz-Oszilloskope

Obwohl es immer Spaß macht, einen Bausatz zusammenzubauen, sind diese im Wesentlichen eine nackte, ungehäuste Version der oben genannten Option und genauso begrenzt.

Obwohl diese viel günstiger sind als die oben genannte Option, ist ihr Nutzen gleichermaßen gering.

9 Beliebte Erste Oszilloskope

Im Vergleich zu den oben genannten Geräten sind diese Oszilloskope sehr beliebt, und einige sind nicht viel teurer als die oben genannten. Generell bevorzuge ich selbst ein 4-Kanal-Oszilloskop. Ich finde mich oft in der Situation, dass ich beim Experimentieren mit einer Schaltung oder bei der Fehlersuche 3 Kanäle verwenden möchte. Ein wenig mehr für ein 4-Kanal-Oszilloskop auszugeben, gibt Ihnen Raum zum Wachsen, wenn Sie es sich leisten können. Oszilloskope behalten jedoch ihren Wert außergewöhnlich gut, daher, wenn Ihr Budget knapp ist und Sie keinen sofortigen Bedarf für 3-4 Kanäle sehen, dann kann eine 2-Kanal-Option einige Einsparungen bieten.

Viele Oszilloskope bieten eine relativ günstige Basisversion mit begrenzten Softwarefunktionen an. Sie können diese Softwarefunktionen in Zukunft durch den Kauf eines Lizenzschlüssels, der in das Gerät eingegeben wird, aufrüsten, was Ihnen einen Upgrade-Pfad bietet, ohne ein ganz neues Gerät kaufen zu müssen. Sie könnten sogar feststellen, dass diese Upgrades während Verkaufsveranstaltungen zu einem ermäßigten Preis oder kostenlos gebündelt angeboten werden.

Die Oszilloskope in dieser Liste werden in keiner bestimmten Reihenfolge angeboten, und alle sind ausgezeichnete Wahlmöglichkeiten für ihr Zielpublikum.

Rigol DS1052E

Trotz der Tatsache, dass es eines der günstigsten Einsteiger-Oszilloskope ist, ist das Rigol DS1052E durchaus leistungsfähig. Es ist ein 2-Kanal-Oszilloskop, das relativ einfach zu bedienen ist. Das DS1052E ist sehr beliebt in der Maker-/Studenten-/Hobbyisten-Community, weil es ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet. Es ist außerdem relativ kompakt, was perfekt ist, um es auf einem kleinen Schreibtisch für Hobbyisten oder Studenten unterzubringen.

Da dies ein sehr einsteigerfreundliches Gerät ist, findet man sie oft gebraucht in gutem Zustand, da die Leute auf leistungsfähigere Oszilloskope umsteigen, wenn ihre Fähigkeiten und Erfahrungen wachsen. Wie zuvor erwähnt, behalten Oszilloskope ihren Wert gut, also erwarten Sie keinen allzu großen Rabatt für ein gebrauchtes Modell - jedoch könnten Sie eines mit freigeschalteten Optionen bekommen, die Ihnen mehr Fähigkeiten als ein neues Basisgerät bieten.

Obwohl dies für den Preis ein sehr leistungsfähiges Oszilloskop ist, hat es nur 2 Kanäle, und der Bildschirm ist relativ klein und niedrig auflösend.

Rigol DS1054Z

Ich wäre nicht überrascht, wenn das Rigol DS1054Z eines der meistverkauften Oszilloskope aller Zeiten ist. Für den Preis, der nur ein wenig höher ist als der des DS1052E oben, erhalten Sie eine enorme Menge an Funktionalität sehr günstig. Ich besitze ein DS1054Z, es ist nicht mein primäres Oszilloskop, aber sein kompaktes und leichtes Format macht es sehr praktisch für Arbeiten an Hightech-Maschinen, wenn ein größeres Oszilloskop etwas umständlich sein könnte.

Zusätzlich zu den 2 zusätzlichen Kanälen im Vergleich zum DS1052E erhalten Sie auch einen viel größeren Bildschirm mit hoher Auflösung, was es viel einfacher macht, zu sehen, was passiert. Sie erhalten auch mehr Tasten um den Bildschirm herum, was den Zugang zu Funktionen erleichtert und generell die Benutzererfahrung verbessert.

Rigol MSO5074

Als letztes Rigol-Oszilloskop werden wir uns das MSO5074 ansehen. Das MSO5074 ist ein Mixed-Domain-Oszilloskop, was bedeutet, dass es auch als Protokollanalysator mit den zusätzlichen digitalen Eingängen fungieren kann. Mit Softwareoptionen kann es auch als beliebiger Funktionsgenerator und Spektrumanalysator dienen, was es unglaublich vielseitig macht. Das MSO5000-Serien-Oszilloskop ist mein aktuelles Alltagsgerät, da das Preis-Leistungs-Verhältnis beim Wiederaufbau meines Heimlabors nach einem Umzug unschlagbar war.

Neben einem relativ großen Bildschirm ist der Touchscreen überraschend benutzerfreundlich. Als ich das Oszilloskop kaufte, dachte ich, der Touchscreen sei ein bisschen eine Spielerei. Wenn ich jedoch mein DS1054Z benutze, ertappe ich mich jedoch viel zu oft dabei, wie ich versuche, den Bildschirm zu berühren, ohne dass etwas passiert - also hat es sich als weit nützlicher herausgestellt, als ich ursprünglich erwartet hatte.

Eine weitere Funktion, die ich überraschend nützlich finde, ist, dass das Oszilloskop einen HDMI-Ausgang hat, was es mir ermöglicht, den Bildschirm mit einem HDMI-Recorder aufzunehmen oder die Ausgabe auf einen großen Bildschirm zu legen. Mit der Menge an Heimarbeit, die heutzutage jeder macht, ist dies eine ziemlich interessante Option, da sie es Ihnen ermöglicht, ein Problem mit dem zu testenden Gerät aufzunehmen und ein Video an einen anderen Ingenieur zu senden. Man könnte auch eine HDMI-Erfassungskarte verwenden, um die Anzeige Ihres Oszilloskops direkt in einen Konferenzanruf zu streamen.

Dies ist auch ein unglaublich beliebtes Oszilloskop, und der Preis ist für seine Fähigkeiten ziemlich fantastisch. Es ist so beliebt, dass die Community es sogar möglich gemacht hat, dass man klassisches Doom auf dem Oszilloskop spielen kann, wenn man eine Pause von der Arbeit an der Elektronikbank braucht.

Tektronix TBS1202B-EDU

Tektronix ist ein sehr angesehener Hersteller von Testgeräten, der seit Jahrzehnten in der Branche tätig ist. Das TBS1052B-EDU, als ein 1000er Serie Oszilloskop, kann direkt mit dem Rigol DS1052E und DS1054Z oben verglichen werden. Funktionsweise ist das Rigol DS1054Z vergleichbarer. Allerdings hat das TBS1202B-EDU nur zwei Kanäle. Das Oszilloskop eignet sich gut als Einstiegsoszilloskop. Das DS1054Z richtet sich an Studenten und Bildungseinrichtungen.

Tek hat auch mehrere andere Modelle, die in der gleichen Serie deutlich günstiger sind, wie das TBS1052C, das ein 50MHz Oszilloskop ist, ähnlich wie die Rigol-Optionen, zu einem ähnlichen Preis.

Mir gefällt, dass das TBS1202B-EDU-Modell eine Bandbreite von 200MHz hat und mit einer Abtastrate von 2GSa/s kommt, doppelt so viel wie die anderen Optionen in der TBS1000er Serie. Leider ist die Speichertiefe mit nur 2500 Punkten etwas begrenzt, während Alternativen in der gleichen Serie 20.000 Punkte Aufzeichnungslänge haben.

Tektronix TDS2024C

Wenn man einen Schritt zu einem 2000er Serie Oszilloskop macht, hat das Tektronix TDS2024C 4 Kanäle. Wie das TBS1202B, das wir oben betrachtet haben, hat es auch 200MHz Bandbreite, 2GSa/s Abtastrate und nur 2500 Punkte Aufzeichnungslänge. Obwohl seine Eingangsspezifikationen ziemlich gleich sind, ist es ein leistungsfähigeres Oszilloskop mit zusätzlicher Softwarefunktionalität, mehr Kanälen und dedizierten Hardware-Tasten für alle am häufigsten verwendeten Funktionen.

Leider ist die Bildschirmgröße kleiner als bei den Oszilloskopen der 1000er Serie.

Einer der Hauptvorteile der 2000er Serie ist meiner Meinung nach, dass sie mit Grenzwertprüffunktionen ausgestattet ist, was sie ideal für schnelle Tests und die Freigabe von Geräten vor dem Versand macht.

Keysight DSOX1204A

Keysight, früher bekannt als Agilent, ist seit vielen Jahrzehnten ein führender Anbieter von Testgeräten. Die DSOX1000 Serie ist ihre Einstiegsserie von Oszilloskopen, aber keineswegs ein einfaches Gerät. Ihre 1000er Serie von Oszilloskopen gibt es in Varianten mit 70MHz, 100MHz und 200MHz. Mit 4 Kanälen und einer Abtastrate von 2GSa/s sowie 2 Millionen Punkten Speichertiefe ist es ein leistungsstarkes und praktisches Oszilloskop.

Keysights Erfahrung in Testgeräten zeigt sich in ihrem Benutzerinterface für das Display. Das Display ist groß und hell, mit einem fantastischen Layout, das sehr einfach zu bedienen ist.

Keysight MSOX2004A Oszilloskop

Die Oszilloskope der 2000er Serie von Keysight bieten Varianten, die auch eine Option für einen 8-Kanal-Logik-/Protokollanalysator enthalten. Ich habe in der Vergangenheit ein MSOX2004A besessen, und es sind sehr gut konzipierte Oszilloskope, mit einer einfachen, aber leistungsstarken Benutzeroberfläche. Das MSOX2004A ist die Einstiegsversion der mittleren 2000er Serie von Oszilloskopen, mit einer Bandbreite von 70MHz, einer Abtastrate von 2 GSa/s und einer Speichertiefe von 1 Million Punkten sowie dem 8-Kanal-Logikanalysator.

Zusätzlich zur Funktionalität des Logik-/Protokollanalysators bietet das Oszilloskop auch Optionen für einen beliebigen Funktionsgenerator und ein integriertes digitales Voltmeter, was es zu einem vielseitigen Oszilloskop macht.

Rohde und Schwarz RTB2004

Rohde und Schwarz sind typischerweise bekannt für sehr hochwertige Testgeräte, insbesondere in der Welt der HF-Technik. Es sollte daher nicht überraschen, dass ihr Oszilloskop der 2000er Serie, ein Einstiegsmodell für sie, voller Funktionen und sehr hochspezifiziert ist. Das RTB2004 verfügt über viele optionale Funktionen, die später gekauft werden können, um den Basispreis niedrig zu halten.

Das innovativste Merkmal dieses Oszilloskops ist, dass es einen 10-Bit-Analog-Digital-Wandler hat. Typischerweise haben Oszilloskope nur einen 8-Bit-ADC. Die zusätzliche Auflösung bietet ausreichend Details bei Wellenformen und ermöglicht potenziell präzisere Messungen.

Das RTB2004 verfügt über vier analoge Kanäle, 70MHz Bandbreite (softwareseitig aufrüstbar), eine Abtastrate von 2,5 GSa/s und eine Speichertiefe von 20 Millionen Samples. Zusätzlich zu den typischen Oszilloskop-Funktionen kann das RTB2004 auch als beliebiger Funktionsgenerator, Protokollanalysator mit 16 digitalen Kanälen und als Spektrumanalysator fungieren.

PicoScope 2000

Die PicoScope 2000 Serie unterscheidet sich ein wenig von allem anderen, was wir uns angesehen haben, da sie PC-basiert und nicht vollständig integriert sind. Man benötigt einen Laptop oder Computer, um eines dieser Oszilloskope nutzen zu können, wobei die Verarbeitung über eine USB-Verbindung an den leistungsfähigeren Computer ausgelagert wird.

Pico Tech ist bekannt für ihre Automobilinstrumente und die Herstellung kostengünstiger PC-verbundener Oszilloskope. Obwohl die Modelle mit geringerer Bandbreite preiswert sind, würde ich nichts unter dem 50MHz Modell (2206B) empfehlen, da es schnell seine Grenzen in der Entwicklung eingebetteter Systeme finden würde.

Das PicoScope 2206B hat eine Abtastrate von 500 MSa/s, was es zur niedrigsten Abtastrate aller betrachteten Oszilloskope macht. Die Wellenformrate ist im Vergleich zu anderen Optionen ebenfalls ähnlich niedrig.

Ein früherer Arbeitgeber hatte ein PicoScope. Allerdings musste ich für viele Aufgaben mein eigenes Oszilloskop mitbringen, da die Eingangsspannung nur maximal 20V Spitze mit einem maximalen Limit von 100V betrug. Ich arbeitete an einem 300V System, also wenn Sie an etwas arbeiten, das höher als 20V ist, ist das PicoScope wahrscheinlich nichts für Sie.

Wenn der Platz begrenzt ist und Sie nach einer kostengünstigen Option suchen, ist das PicoScope eine interessante Option.

Wie man ein Oszilloskop auswählt

Wenn Sie über den Kauf Ihres ersten Oszilloskops nachdenken, ist es gut zu überlegen, wofür Sie es verwenden möchten oder welche Schaltungen Sie auf etwas, das Sie entwerfen, haben könnten. Ein Schaltnetzteil könnte bis zu 2 MHz in Frequenz mit einigen sehr kurzen transienten Spitzen sein, wenn es schaltet. Ein Mikrocontroller kann schnell Signale von 50 MHz+ mit seinen IO-Pins oder Kommunikationen wie SPI erzeugen. Ein Encoder-Rad kann sehr kurze Pulse erzeugen, die eine angemessene Abtastrate benötigen.

Mikrosekunden lange Ereignisse sind für Oszilloskope trivial, aber überlegen Sie, ob Sie schneller benötigen. Was ist das kürzeste Ereignis/Transiente/Puls, das Sie mit Ihrem Oszilloskop sehen müssen? Berechnen Sie die Bandbreiten- und/oder Abtastratenanforderungen, um diese Signale zuverlässig zu erfassen.

Oszilloskope mit eingebauten Logik-/Protokollanalysatoren sind unglaublich leistungsfähig für Firmware-Entwickler. Die dekodierten digitalen Kanäle können für Trigger verwendet werden, sodass Sie mit der Aufzeichnung der analogen Wellenformen beginnen können, wenn ein spezifisches Byte oder eine Byte-Sequenz auf dem Kommunikationskanal erkannt wird.

Abschließende Gedanken

Es gibt viele großartige Optionen für Oszilloskope auf dem Markt, auch für diejenigen mit einem begrenzten Budget. Selbst Budget-Oszilloskope sind heute so leistungsfähig und fähig im Vergleich zu Alternativen auf dem Markt vor 10 oder 15 Jahren, dass wir wirklich die Qual der Wahl haben.

Wenn Sie sich nicht darauf festlegen, eine große Markenmarke zu haben, die seit dem Anbeginn der Zeit Testgeräte baut, bieten Rigol und Siglent ein unglaubliches Preis-Leistungs-Verhältnis. Vor etwa zehn Jahren baute Rigol als OEM-Partner für Agilent (jetzt Keysight) deren Low-End-Oszilloskope und ist seit den späten 90ern dabei. Im letzten Jahrzehnt hat Rigol weiterhin in einem rasanten Tempo innoviert.

Ich habe in den letzten zehn Jahren hauptsächlich Geräte von Keysight und Rigol besessen und habe großen Respekt vor beiden Marken. Rigol wird oft eher als Budget-/Hobbyistenmarke angesehen, aber wenn man die Spezifikationen, insbesondere bei den höherwertigen Einheiten, vergleicht, ist es für mich ein klarer Gewinner, wenn man den Einzelhandelspreis in die Rechnung einbezieht. Wenn Sie nicht vorhaben, Ihr Oszilloskop an die Grenzen zu treiben, können die meisten der feinen Spezifikationen zwischen den meisten großen Akteuren auf dem Markt praktisch als gleichwertig angesehen werden. Mein neues Heimelektroniklabor besteht zu 80% aus Rigol, 20% Siglent, nachdem ich alle Optionen in den Showrooms der Lieferanten direkt verglichen habe - ich bemühe mich ziemlich, mich nicht vom Logo auf dem Gerät beeinflussen zu lassen.

Ich habe Siglent nicht zu dieser Liste hinzugefügt, als einen weiteren kostengünstigen chinesischen Anbieter, da die Maker- und Hobbyistengemeinschaft letztendlich Rigol bevorzugt. Bestimmte Geräte von Siglent sind für einen ähnlichen Preis zu Rigol überlegen, aber ich fühle, dass Rigol immer noch die Nase vorn hat bei Oszilloskopen. Hantek (und alle anderen Marken, unter denen die Ausrüstung verkauft wird) und Owon haben es auch nicht in die Auswahl geschafft, da ich das Gefühl habe, dass sie noch nicht in der gleichen Liga wie Rigol und Siglent sind, was Qualität oder Wert betrifft - wenn es nur marginal günstiger ist, könnte man genauso gut ein wenig mehr Geld für die technisch überlegenen Optionen mit mehr Community-Unterstützung ausgeben.

Letztendlich sollte Ihre Entscheidung davon abhängen, wofür Sie die Ausrüstung verwenden werden, was Ihr Budget ist und was Ihre zukünftigen Anforderungen sein könnten. Aus dieser Liste heraus fühle ich, dass Keysight die am einfachsten zu bedienenden Oszilloskope hat, Rigol das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet und R&S die interessanteste Option darstellt. Alle hier gezeigten Grundlagen des Oszilloskops gelten allgemein für die oben vorgestellten Modelle.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Altium Designer Ihnen bei Ihrem nächsten PCB-Design helfen kann? Sie fragen sich immer noch, wie man ein Oszilloskop verwendet? Sprechen Sie mit einem Experten bei Altium.