Elektronik_Grundlagen_HAR_5566    
 

Oszilloskop

Ein Oszilloskop stellt Spannung über ihren zeitlichen Verlauf dar, d. h. es werden die physikalischen Größen Spannung und Zeit gemessen.
Ein Oszilloskop wird verwendet, wenn periodische wiederkehrende Signale bildlich dargestellt und schnelle elektrische Vorgänge sichtbar gemacht werden müssen.
Umgangssprachlich wird das Oszilloskop auch Oszi genannt.

Braunsche Röhre

Brownsche Röhre
Das Messsystem des Oszilloskops ist die Braunsche Röhre. Es ist eine Elektronenstrahlröhre mit einem masselosen Elektronenstrahl. Die Braunsche Röhre dient in einem Oszilloskop der Darstellung des zu messenden Spannungsverlaufs.

1. Kathode

Die beheizte Kathode liefert die Elektronen aus, die von der Anode angezogen werden. An der Kathode liegt eine Spannung von -200 bis -800 Volt.

2. Wehneltzylinder

Der Wehneltzylinder ist die Steuerelektrode die die Helligkeit (intensität) des Leuchtpunktes auf dem Bildschirm beeinflusst. Die Helligkeit wird durch die Geschwindigkeit und die Dichte der Elektronen beeinflusst.

3. Elektronenoptik

Die Elektronenoptik beeinflusst die Ablenkung der Elektronen in einem elektrischen Feld. Damit werden die Elektronen mehr oder weniger gebündelt. Damit wird der Durchmesser des Elektronenstrahls verändert und die Schärfe beeinflusst. Man spricht auch vom Fokussieren.

4. Anode

Die Geschwindigkeit der Elektronen wird von der Anode (positives Potential zur Kathode) gesteuert. Die Geschwindigkeit ist so hoch, dass die Elektronen durch die Öffnung in der Anode durchschießen. Die Anode liegt an einer Spannung von +100 bis +200 Volt und beschleunigt die Elektronen.

5. Ablenkplatten

Damit statt eines Leuchtpunktes ein Bild bzw. Linienverlauf entsteht, werden die Elektronen mit sich gegenüberliegenden Platten abgelenkt. Die X-Platten sind für die Zeitmessung. Sie lenken den Elektronenstrahl horizontal ab (links oder rechts). Die Y-Platten sind für die Spannungsmessung. Sie lenken den Elektronenstrahl vertikal ab (hoch oder runter).
Den Platten sind Verstärker vorgeschaltet, damit auch die kleinste Spannung leistungslos gemssen und angezeigt werden kann.

6. und 7. Leuchtschicht und Leuchtpunkt

Der Leuchtpunkt wird erst durch die Leuchtschicht auf dem Bildschirm sichtbar. Die Leuchtschicht wird durch die Elektronen zum Leuchten angeregt.

Funktionsweise eines Oszilloskop

  1. Anzeigemedium
    Als Anzeigemedium werden Elektronen verwendet. Diese haben eine geringe Masse und sind sehr schnell.
    Die Elektronenstrahlröhre (Braunsche Röhre) dient hierbei zur Erzeugung, Bündelung, Ablenkung und Beschleunigung der Elektronen.
  2. Zeitablenkung
    Die Zeitablenkung erfolgt durch einen Zeitablenkgenerator.
    Sägezahnspannung Sein Signalverlauf ist eine Sägezahnspannung. Im Zeitraum t0 - t1 wird der Elektronenstrahl vom linken zum rechten Bildrand abgelenkt. Im steilen Spannungsabfall bei t1 wird der Elektronenstrahl an den linken Bildschirmrand abgelenkt.
    Die Zeitablenkung kann mittels eines Schalters verändert werden.
  3. Betriebsarten der Spannungsmessung
    Die Spannungsmessung erfolgt durch die Eingänge YI und/oder YII (Kanäle).
    Wie bei jedem analogen Messgerät, muss über Schalter der Messbereich eingestellt werden. Bei richtig eingestelltem Messbereich wird der Signalverlauf auf dem Bildschirm sichtbar.
    Werden 2 Spannungen mit einem Zwei-Kanal-Oszilloskop dargestellt, muss auf die richtigen Einstellungen bei der Betriebsart geachtet werden. Es gibt 2 Betriebsarten:
    • Alternated
      Alternated Bei dieser Betriebsart werden die Kanäle YI und YII nacheinander dargestellt.
      Dies ist bei Messungen von Signalen mit mittlerer bis hoher Frequenz sinnvoll.
    • Chopped
      Chopped Bei dieser Betriebsart werden die Kanäle YI und YII abwechselnd dargestellt.
      Die ist bei Messungen von Signalen mit niedriger Frequenz sinnvoll.

Triggerung

Um bei der Messung, mit einem Oszilloskop, ein stehendes Bild zu erhalten, muss das zu messende Signal richtig getriggert werden.
Triggern bedeutet Auslösen. Über einen Umschalter am Oszilloskop kann ausgewählt werden, auf welchem Kanal getriggert werden soll (Kanal I/Kanal II). Manches Oszilloskop hat auch einen zusätzlichen externen Triggereingang.
Darstellung der Triggerfunktion als Diagramm
Der Zeitablenkgenerator wartet nach einem Darstellungsdurchgang bis das Messsignal wieder gleichen Pegel und gleiche Richtung hat. Erst dann wird erneut getriggert/ausgelöst und das Signal erneut dargestellt.

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